工业机器人设计【三自由度 圆柱坐标式气压驱动】
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工业机器人设计【三自由度
圆柱坐标式气压驱动
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无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目： 工业机器人设计工业机器人设计 机电 系系 机械工程及自动化 专专 业业学 号： 0923195学生姓名： 白文杰 指导教师： 黄敏 （职称：副教授 ） 2012 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚 信信 承承 诺诺 书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 工业机器人设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923195 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无无锡锡太太湖湖学学院院机机械械系系 机机电电一一体体化化 专专业业毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 工业机器人设计 2、专题 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据工业机器人对于人类来说是当今世界最为突出的发明之一，人类对机器人深入的进行研究。在上个世纪的 70 年代以后，计算机技术、控制技术、传感技术和人工智能技术的迅速发展，工业机器人的研究也进入了高速发展的阶段，成为综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科而形成的高新技术。其本质是感知、决策、行动和交互四大技术的综合，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的一项技术。机器人应用水平是一个国家工业自动化水平的重要标志。 本课程通过对工业机器人设计，帮助自身加深对的理解和提高对其专业知识机械原理、机械设计、材料力学机器人、传动、实体建模、有限元分析等方面的相关内容的运用能力。3、本设计（论文或其他）应达到的要求：本设计（论文或其他）应达到的要求：了解工业机器人设计原理，国内外的研究发展现状； 完成工业机器人设计的总体方案设计； I完成有关零部件的选型计算、结构强度校核及气动系统设计； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制装配图和零件图纸，折合 A0 不少于 2.5 张；完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料 1 篇 。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 94 班班 姓名姓名 白文杰 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期：自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长签名签名 系主任系主任 签名签名 2013 年年 11 月月 12 日日工业机器人设计II摘摘 要要在生产过程工业机械手是模拟人手动作的机械设备，它可以替代人工搬运重物或单调，在高粉尘，高温，有毒，易燃，放射性和其他相对较差的工作环境。机器人可用于在生产过程中的自动化抓住并移动工件自动化设备，它是在生产过程的机械化和自动化，开发出一种新的类型的设备。近年来，随着电子技术，特别是计算机的广泛使用机器人的开发和生产的高科技领域已成为迅速发展起来的一项新兴技术，它更促进机器人的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能够代替人类完成危险、减轻人类劳动强度、重复枯燥的工作，提高劳动生产力。本设计是关于三自由度的圆柱形机械手。利用 Auto CAD 软件对制件进行设计绘图。其包括夹持器、小臂、大臂和底座。明确合理的设计思路，确定了机械手工作原理并对然夹持器、气缸、步进电机、轴承进行了校核计算并附带了简图并对零件的质量、重心、惯性主轴和惯性力矩进行辅助设计计算，可以大大减轻在设计过程中繁琐计算及校核步骤。 关键字：关键字：机械手，气缸，校核。IIIAbstractIndustrial manipulator is the mechanical equipment which is used in the production process and simulate to the behave of hands with electrical integration. It can carry heavy objects and work in the harsh environment which is high temperature, poisonous ,full of dust, flammable and combustible monotonous and full of radioactive substance instead of people. Manipulator is a automatic device which is used in the automatic production process and it can carry and move things. It is a new device which is developed in the mechanization and automatic production process. In recent years , with the widely used of electronic technique especially the electronic computer. The research and production of robot has became a new technology which is developing rapidly in the high-tech industry . It promotes the development of manipulator. It makes the combination of the manipulator with mechanization and automation become easier . Manipulator can complete the dangerous and boring work instead of people. It can reduce labour intensity of people and raise the labour productivity . This design is a cylindrical manipulator which is related to delta degrees of freedom. It designs and draws the picture with Auto cad software ,it includes holder, a small arm, the big arm and the base. The clear and reasonable thinking determines the working principle of the manipulator . This also checks and calculates the holder, cylinder, stepper motor and bearing. Apart from this , it contains some pictures and design and measure the quality , barycentre principal axis of inertia and force of parts. It can greatly reduce the complicated calculation and check in the design process.Keywords: robot, cylinder, checkingIV目录目录摘 要 .IIIABSTRACT .IV目录 .V1 绪论 .11.1 本课题研究的内容和意义 .11.2 国内外发展概况 .11.3 工业机械手设计内容 .21.4 机械手设计的作用 .21.5 工业机械手的分类和组成 .22 手部的设计 .52.1 机械手设计参数和运动方案 .52.1.1 运动方案 .52.1.2 驱动系统和位置检测装置的选择： .52.2 手部设计的结构和计算 .62.2.1 机械手的基本要求 .62.3 手部力的计算 .72.3.1 夹紧力的计算 .72.3.2 手爪驱动气缸的设计 .82.3.3 手部误差的分析 .103 机械手臂的设计 .123.1 机械小臂设计 .123.1.1 小臂驱动力的计算 .123.1.2 小臂驱动气缸的设计 .133.1.3 气缸筒壁厚的计算 .143.1.4 气缸的选用 .143.1.5 校核活塞的稳定性 .143.1.6 小臂刚度校核 .153.1.7 端盖的连接方式及强度计算 .153.2 大臂的结构设计 .173.2.1 大臂的结构和要求 .17V3.2.2 驱动力的计算 .173.2.3 大臂驱动气缸的设计 .173.2.4 气缸的选择 .183.2.5 校核活塞的稳定性 .183.2.6 大臂刚度校核 .194 驱动系统设计 .204.1 轴承的设计 .204.1.1 轴承的选择 .204.1.2 轴承的计算： .204.1.3 轴承的寿命校核： .214.2 电机的基本情况和选择 .224.2.1 电机的选则与计算 .224.2.2 注意事项 .234.2.3 工作原理 .244.2.4 步进电机的特点 .244.3 谐波减速器 .244.3.1 谐波减速器的简介 .244.3.2 谐波减速器的设计 .254.4 腰座的结构 .265 总 结 .28致 谢 .29参考文献 .30附 录 .31工业机器人设计61 绪论绪论1.1 本课题研究的内容和意义本课题研究的内容和意义 机械工业是国民的基本部分。工业机械手的设计是一项综合设计与机械制造，机电工程等专业联系一起。通过这次设计提高学生的机构分析能力，机电一体化机械结构设计的设计能力提升。来学习一些生产时的设计方法。 工业机械手是近十年来发展起来的，一种高科技自动生产。这体现了人类智能和适应性，机械手能在各个环境下完成作业能力，在国民经济发展中起着重要的作用，具有很广阔的前景。近 20 年来，气动技术的运用领域迅速拓宽，尤其在各个生产线上的应用。可编程控制和气动驱动相结合，使整个自动化系统更高级。控制更加的灵敏，性能更佳的可靠。工业机械手设计是机械设计，机电一体化，机械制造等我们学习的专业中一个重要的环节，是学完有关专业课和教学基础课程的一次专业的综合设计。学生的机械结构设计和分析综合能力都得到了有效的提高。通过这次学习得到了掌握生场自动化的设计技能。经过这次设计，可以把有联系的课程（气动技术，机械设计，机械原理，测试技术，危机计算机原理等）中我们所知道的理论性知识加以运用，从而得到巩固和发展，让理论和实际得到了更好的结合。所以说机械手设计是一门比较综合的设计。经过这次设计，培养了学生独立分析机械设计的能力，树立了正确的设计思想和思维，掌握了机电一体化一些机电产品的步骤和基本设计方法，这样为今后自动化的设计打下了良好的基础。通过本次的机械手的设计，让学生熟练的去掌握和运用一些相关的知识，比如参考资料还有范文章结构。是学生具有一个设计人员应该具有的基本设计技能1。1.2 国内外发展概况国内外发展概况现在对于国内的情况，机械手大部分的使用在各个领域。比如：在冷加工工业里还有在机床的加工上。当然我们在生产过程中会有很多的困难。比如说：形式复杂和环境温度过于高这些都影响着生产。但我们可以提供这方面的技术解决困难，让机械手更好的工作为了更好的得机械手的能力，我们要提高它的性能和速度。在其它行业和工业部门，也随着工业技术水平的不断提高，而逐步扩大机械手的使用。现在对于国外在行业中运用机械手有很多。美国首先把机械手运用于搬运一些对人体具有伤害的放射性物质。国外实质上是使用的是定位控制机械手，他没有视觉上和触觉上的反馈。世界各地正在积极地研究视觉和触觉上有反馈的机械手，让他能够准确的来定位工件的位置和准确的夹持工件。为了判断机械手抓取的是否是工件，她有视觉传感器输入三个方向的视觉的信息，因此，在计算机图形分析，以确定是否抓取工件。目前主要运用在机床，压力机的下料和横断压力机的下料，以及喷漆和点焊等作业。在国外发展机械手的趋势是加大力度研制具有某种智能能力的机械手。让其具有一定的传感的能力，7对于外界的变化能够反馈，并相应的做出反应和变更。如果有一个位置稍有偏差，即是能够自我纠正，但也可以检测，强调视觉功能和触觉功能的研究。已经取得了一些成果。世界高端工业机器人，高精密，高速，多轴，轻量级的趋势。符合要求的微米和亚微米级的定位精度，它的运行速度可达到 3M/S 的新产品，以实现六轴负载 2KG 生产系统量已超过总重量为 100KG。更重要的是，机器人手的柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从根本上改变当前系统的手动操作的机械制造状态。同时，随着机器人和小型化再小型化，其应用将超过传统的机械领域，向电子，生物，生命及科学，航空和航天等高端产业方向上发展。1.3 工业机械手设计内容工业机械手设计内容 机电一体化技术是集合机械工程、传感技术、信息处理技术等形成的一种综合的技术。尽管机电一体化的产品种类比较多，但由于他们形式和复杂程度还有功能的不同，做工的机械本体部分是最基本的，必不可少的因素。工业机械手的设计在内容和知识还有深度上都是适中的。我们所要设计的是拟定整体的方案，驱动装置和传动装置的方案。根据自由度选择和合适的参数选择合适的手部和腕部还有臂和机身的结构。完成各部分的计算。工业机械手工作装配
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