平衡臂机械手的设计之总体设计及基础设计说明书

1、平衡臂机械手的设计之总体设计及基础设 计说明书论述第国内一早手.4夕卜机械4目录史 4应 用况绪综简简机械手的组成和分类机械手7 本课题研究的主要内容及课题 平衡臂机械手的设计之总体设计及基础的内容及基本要求7重点研究.8第二章 平衡臂机械手机械结构的设计计机械手机构的分析与设错误！未定义书签机械度 错误！式机械手的机构简寸定义书签。第三章 平衡臂案9机 械 手 总计.9 液压机械手液理10成手的自未定义书签。坐标形错误！未定义书签。图以及部件尺错误！未机械手总体设计方 体 系 统 的 设压系统的工作原液压系统的组原10液压传动机械手的特理占丿、 10序.机械手的动作顺11液压 :系统工作原理

2、图.11控制方式选择12平衡臂机械手总体布局方案的确疋13第四章 平衡臂机械手总体设计及计算15地基 基础 的 设计 计15 主轴的设计及强度校核22主 轴 部 件 的 基 本 要求16轴的设计计算核17轴的校核19轴上花键的校20第五早大臂驱动的设计计算.21大臂的驱 动力矩 的计算.21回转缸的驱动力矩计算.强度计23大手臂做升降运动时所需的驱动力24驱动油缸的计25第 六 章核26第承 26第承 26第 三承第七章箱体的设计计箱体支架的27铸铁箱 体 主 要 结2729第九章3030 电机301、执行机构手部手部安装在手臂的前端，手臂的内孔装有传动轴，可把 动作传给手腕，以转动、伸屈手腕

3、、开闭手指。机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定 关节和自关节三种。手指的数量又分为二指、 三指、四指等， 其中以二指用的最多。手臂手臂有无关节臂和有关节臂之分。目前采用的手臂几乎 都是无关节臂。手臂的作用是引导手指准确得抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作， 手臂的三个自读都需要精确的定位。躯干躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。2、驱动系统驱动机构主要有四种：液压驱动、气体驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压、气动用的最多，占90%以上；电动、机械驱动用的较少。液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱实现传动。它的优点是压力高、体积小，出力大，动作

4、平缓，可无级变 速，自锁方便，并能在中间位置停止。 缺点是需配备压力源， 系统复杂，成本较高。气动驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。它 的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体 积大。尤其空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止， 只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。 为了减少停机时产生的冲击，气压系统的装有速度控制机构 或缓冲减震机构。电器驱动都采用三相感应电机作为动力，用大减速比减 速器来驱动执行机构；直线运动则用电机带动丝杠螺母机 构；有的采用直线电动机。电气驱动的优点是动力源简单； 维护、使用方便。一般只用于动作固定的场合。一般用凸轮 连杆机构实现规

5、定的动作。它的优点是动作确实可开，工作 速度高，成本低；缺点是不易于调整。3、控制系统机械手控制的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时 间、运动速度和加减速度等。机械手的控制分为点位控制和连续诡计控制两种。控制 系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要 编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进 行工作。程序的存储方式分为分离存储和集中存储两种。对于动 作复杂的机械手，采用示教再现型控制系统。更复杂的机械 手则采用数字控制系统、小型计算器或微处理机控制的系 统。机械手的分类按用途分类1.专用机械手专用机械手是专为一定设备服务的，简单、使用，目前 在生产中运用的比较广泛。它

6、一般只能完成一、二种特定的 作业。如用来抓取和传送工件。它的工作程序是固定的，也 可根据需要编制程序控制，以获得多种工作程序，适应多种 作业的需要。2. 通用机械手通用机械手是在专用机械手的基础上发展起来的。它能 对不同物件完成多种动作，具有相当的通用性。它是一种能 独立工作的自动话装置。它的动作程序可以按照工作需要来 改变，大概是采用顺序控制系统。通用机械手又分简易型、示教再现型和只能机械手、草 中式机械手等几种。二、按控制型式分类1.点位控制型机械手点位控制型机械手的运动诡计是空间二个点之间的连 接。控制点书越多，性能越好。它基本能满足于各种要求， 结构简单。绝大部分机械手是点位控制型。2

7、. 连续轨迹控制型机械手这种机械手的运动轨迹是空间的任意连续曲线，它能在 三维空间中作极其复杂的动作。工作性能完善，但控制部分 比较复杂。控制方式分为开关式和伺服式两种。本课题研究的主要内容及意义课题 平衡臂机械手的设计之总体设计及基础的内容及基本要求试设计一个用于数控车床旁自动上料的机械手，机械手 的活动范围为工作半径 2m回转范围0°360 °,工作高 度2m,抓起的最大重量为 40kg ;对于轴类零件，最大直径 120mm对于饼类零件，最大直径为300mm在活动范围内，机械手能够抓起地面上任何位置的工件送入到卧式车床的 卡盘处。动作的连贯和逻辑顺序有PLC控制。设计工

8、作量：总装图纸，地基基础图，零部件一览表，标准件汇总表。外购件汇总表;设计说明书；英文翻译成汉语（5000字）重点研究的问题机械，机构，机械手，夹具，弱电控制，PLC,液压驱动或者执行电机的控制，地基基础。主要技术指标最大活动半径2m最大活动高度2m回转活动范围0 °360最大抓取重量40 kg抓取规格棒料$ 120mm盘类0 300mm本次设计的意义本次设计主要是对此机械手进行实体改造。我们这次设计主要是针对此机械手，而且还要对机械手 的整体布局及工作原理和过程做一些介绍。在外型上，我们 要解决的问题主要是我们设计出来的实体要和实物相同或 相近。在大的方面，一个机械手可以分为大臂、

9、小臂和手爪 手腕等部分。而手腕部分是我们所重点要求的，对其中的每 一个零件、部件及组合体的尺寸和形体都有严格的要求，因 为大部分的机械手是有人力动作部分的，而且没有手腕，取 而代之的是一个吊钩，为了将其改造成为可自动抓取的机械 手，每个零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。 整体要整齐美观。机构实用且经济。第二章平衡臂机械手机械结构的设计计算8第三章平衡臂机械手总体设计方案机械手总体系统的设计综合考虑了几种驱动方式的优缺点，于要求的抓取重量 较大，生产节拍较长，为了得到较大的输出力和握力，还要 求传动平稳，所以我们决定采用液压驱动的方式。9液压机械手液压系统的工作原理液压系统的组成原理上

10、图可知，液压系统以下几个主要部分组成：1. 油泵 它供给液压系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统工 作。2. 液动机 压力油驱动运动部分对外工作的部分。如：做回转运动的液压马达，做回转角度为360度的回转油缸，控制手臂伸缩的伸缩油缸。3. 控制调节装置 如单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、 调速阀、减压阀、顺序阀等。各起一定的作用，使机械手的 手臂、手腕、手指等能够完成所需要的运动。4. 辅助装置 如油箱、滤油器、蓄能器、管路和管接 头以及压力表等。液压传动机械手的特点机械手采用液压传动比较采用气压传动有如下特点：1. 能得到较大的输出力或力矩一般要得到

11、 2070公斤/厘米2的油液压力是比较方便的，而通常工厂的压缩空气均为46公斤/厘米2。因此，在活塞面积相同的条件下， 液压机械手可比气动机械手负荷大得多。目前，液压机械好 艘搬运重量已达800公斤，而气动机械手一般搬运重量小于 30公斤。2. 液压传动滞后现象小，反应较灵敏，传动平稳与空气相比，油液的压缩性极小，所以传动的滞后现象小，传动平稳。气压传动虽易于得到较高速度，但空气粘性比油低、 传动中冲击较大，不利于精确定位。3. 输出力和运动速度控制较容易输出力和运动速度在一定的油缸结构尺寸下，主要决定于油液的压力和流量， 通过调节相应的压力和流量控制阀，能比较方便地控制输出 功率。4. 可达

12、到较高的定位精度目前一般液压机械手， 在速度低于400毫米/秒、抓重较轻时，采用适宜的缓冲措 施和定位方式，定位精度可达到1毫米。若采用电液伺服系 统控制，不仅定位精度高，而且可连续任意定位，适用于高速、重负荷的通用机械手。但是，液压传动也有其缺点：系统的泄漏难以避免，影响工作效率和系统的工作性 能。工作要求越高，对密封装置和配合件制造精度的要求就 越高。10目录第 一 章绪论4国 内 外 机 械 手 综述45 机械7 本课题研究的课题 平衡臂机械手的设计之总体设计及基础的内容及基本要求7重点研究的.8第二章 平衡臂机械手机械结构的设计计机械手机构的分析错误！未定义书签。错误！未定义书签。坐标形错误！未定义书签。机械手的机构简错误!定义书签。第三章械手总体设计机 械 手 总 体 系 统 的 设计液压机械手液压系统的工作原理10成液压系统的组原理10液压传动机械手的占丿、 10 机 械 手 的序动 作 顺11液压系统工作原理图11控 制 方 式 选择12平衡臂机械手总体布局方案的确13第四章 平衡臂机械手总体设计及计算15地基基础的设计计算.15主 轴的设计及强度校核.16求.主轴部件的基本要.16轴的设计计算.17轴的校核.19轴上