搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)解析

專業(yè)課程設(shè)計(jì)闡明書課題名稱搬運(yùn)機(jī)械手及其運(yùn)動仿真設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師王濰學(xué)生學(xué)號學(xué)生姓名楊義學(xué)生班級機(jī)自1210班成績設(shè)計(jì)時(shí)間11月2日～11月13日

目錄TOC\o"1-3"\f\h\z第1章課題規(guī)劃 11.1課題背景分析 11.2設(shè)計(jì)任務(wù)書 3第2章功效分析 42.1設(shè)計(jì)任務(wù)功效分析 42.1.1總功效提煉 42.1.2功效分解 42.1.3功效構(gòu)造分析及功效構(gòu)造圖繪制 42.2本章小結(jié) 5第3章系統(tǒng)原理方案設(shè)計(jì) 73.1功效單元求解 73.1.1分功效求解 73.1.2系統(tǒng)原理方案綜合求解 73.1.3方案優(yōu)化及評價(jià) 73.2本章小結(jié) 7第4章總體設(shè)計(jì) 94.1系統(tǒng)總體構(gòu)造草圖 94.2本章小結(jié) 14第5章總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 17課題規(guī)劃課題背景分析從1954年美國人喬治·德沃爾制造出世界上第一臺可編程的機(jī)械手至今，機(jī)械手已經(jīng)發(fā)展了三代。通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機(jī)器人動作，輸入工作程序，則會自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)的示教再現(xiàn)型機(jī)械手被稱為第一代機(jī)械手，而能運(yùn)用傳感器獲取的信息控制機(jī)械手被稱為第二代機(jī)械手。而第三代機(jī)械手就是智能機(jī)器人。對于智能機(jī)器人，盡管歐美和日本等許多國家都投入了大量人力和物力，但現(xiàn)在其仍然處在發(fā)展階段。現(xiàn)在對我國而言發(fā)展第一、第二代機(jī)器人更含有實(shí)際意義。我國機(jī)械手的發(fā)展是從20世紀(jì)50年代的固定動作機(jī)械手開始的，然后經(jīng)歷了60年代的數(shù)控機(jī)械手，在1978年時(shí)機(jī)械手才‘真正開始得到研究和應(yīng)用，到現(xiàn)在工業(yè)機(jī)械手與智能機(jī)器人愈來愈受到各屆的的關(guān)注，并已經(jīng)納入了我國高科技規(guī)劃及科技發(fā)展計(jì)劃之中。隨著著人類社會的不停發(fā)展，科學(xué)和技術(shù)的不停進(jìn)步，人類對資源的依賴也越來越大，最后將不可避免的要向陸地以外甚至是地球以外的地方擴(kuò)展，而在這些對人類來說惡劣的環(huán)境里，機(jī)械手的發(fā)展就顯得尤為重要了。作為新生產(chǎn)力代表的勞開工具，機(jī)械手能替代人類在惡劣的環(huán)境中完畢人類無法完畢又不得不做的工作。由于機(jī)械手的應(yīng)用不得不向更廣的范疇延伸，這就規(guī)定機(jī)械手有更加好的通用性，更高的適應(yīng)能力，更加專業(yè)化，固然在這個(gè)基礎(chǔ)上尚有考慮到機(jī)械手的經(jīng)濟(jì)性規(guī)定。因此發(fā)展在能滿足基本功效規(guī)定的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造模塊化、方便修改設(shè)計(jì)、通用性強(qiáng)并且可靠性高的的機(jī)械手是市場合需，社會發(fā)展的必然。作為一門發(fā)展快速的前沿學(xué)科，機(jī)械手首先涉及的領(lǐng)域廣泛，交叉著多門學(xué)科;另首先其本身的發(fā)展也相稱快速，不停出現(xiàn)需要研究的新問題。在自動化程度規(guī)定越來越高的當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)中，機(jī)械手的應(yīng)用也因此變得越來越廣泛；已經(jīng)由科學(xué)和技術(shù)的研究領(lǐng)域擴(kuò)展到了人們?nèi)粘Ｉ畹拿裼妙I(lǐng)域。這對機(jī)械手性能和功效的進(jìn)一步改善和提高提出了更高的規(guī)定。隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，搬運(yùn)機(jī)械手的應(yīng)用也逐步普及，重要在汽車，電子，機(jī)械加工、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的生產(chǎn)流水線或貨品裝卸調(diào)運(yùn),能夠更加好地節(jié)省能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以減少其它搬運(yùn)方式的限制和局限性，滿足當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)定。本機(jī)械手的機(jī)械構(gòu)造重要涉及由兩個(gè)電磁閥控制的液壓鋼來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上升下降運(yùn)動及夾緊工件的動作，兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的電動機(jī)分別通過兩線圈控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車的快進(jìn)、慢進(jìn)、快退、慢退的運(yùn)動運(yùn)動；其動作轉(zhuǎn)換靠設(shè)立在各個(gè)不同部位的行程開關(guān)(SQ1SQ9)產(chǎn)生的通斷信號傳輸?shù)絇LC控制器，通過PLC內(nèi)部程序輸出不同的信號，從而驅(qū)動外部線圈來控制電動機(jī)或電磁閥產(chǎn)生不同的動作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精擬定位；其動作過程涉及：下降、夾緊、上升、慢進(jìn)、快進(jìn)、慢進(jìn)、延時(shí)、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式涉及：回原位、手動、單步、單周期、持續(xù)；來滿足生產(chǎn)中的多個(gè)操作規(guī)定。國內(nèi)外機(jī)械工業(yè)、鐵路部門中機(jī)搬運(yùn)械手重要應(yīng)用于下列幾方面：1.熱加工方面的應(yīng)用熱加工是高溫、危險(xiǎn)的笨重體力勞動，很久以來就規(guī)定實(shí)現(xiàn)自動化。為了提高工作效率，和確保工人的人身安全，特別對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更需要采用機(jī)械手操作。2.冷加工方面的應(yīng)用冷加工方面機(jī)械手重要用于柴油機(jī)配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機(jī)加工時(shí)的上下料和刀具安裝等。進(jìn)而在程序控制、數(shù)字控制等機(jī)床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一種構(gòu)成部分。近來更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機(jī)床、設(shè)備上下工序聯(lián)接的重要于段。3.拆修裝方面拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，增進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。現(xiàn)在國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、去除石棉等，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機(jī)械手，可用以對客車內(nèi)部進(jìn)行持續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來越多的應(yīng)用，工業(yè)機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率的重要因素。專用機(jī)械手通過幾十年的發(fā)展，如今已進(jìn)入以通用機(jī)械手為標(biāo)志的時(shí)代。由于通用機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而增進(jìn)了智能機(jī)器人的研制。智能機(jī)器人涉及的知識內(nèi)容，不僅涉及普通的機(jī)械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，并且還應(yīng)用某些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。現(xiàn)在國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項(xiàng)技術(shù)的研究和發(fā)展始終比較活躍，設(shè)計(jì)在不停地修改，品種在不停地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不停地?cái)U(kuò)大。早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機(jī)械手。50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機(jī)械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。這種機(jī)械手也稱第二代機(jī)械手。如尤尼曼特(Unimate)機(jī)械手即屬于這種類型。60～70年代，又相繼把通用機(jī)械手用于汽車車身的點(diǎn)焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，亦即是第二代機(jī)械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。80-90年代，裝配機(jī)械手處在鼎盛時(shí)期，特別是日本。90年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。90年代后來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展?？傊?，現(xiàn)在機(jī)械手的重要經(jīng)歷分為三代：第一代機(jī)械手重要是靠人工進(jìn)行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改善的方向重要是將低成本和提高精度；第二代機(jī)械手設(shè)有電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，含有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝多個(gè)傳感器，把接受到的信息反饋，使機(jī)械手含有感覺機(jī)能；第三代機(jī)械手能獨(dú)立完畢工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(FlexibleManufacturingSystem)和柔性制造單元FMC(FlexibleManufacturingCell)中重要一環(huán)。設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)書課題編號課題名稱機(jī)械手搬運(yùn)設(shè)計(jì)及其運(yùn)動仿真起止時(shí)間.11.1-.11.13設(shè)計(jì)要求1功效重要功效：輔助功效：2適應(yīng)性作業(yè)對象：物料形狀、尺寸、理化性質(zhì)等工況：負(fù)荷變化環(huán)境：溫度、濕度、振動、噪聲、灰塵等3性能動力：功率、力、轉(zhuǎn)矩運(yùn)動：運(yùn)動形式、速度、加速度構(gòu)造尺寸：作業(yè)尺寸、體積、重量4生產(chǎn)能力生產(chǎn)率（理論的、額定的、實(shí)際的）5可靠性可靠度、維修度、有效度6使用壽命一次性使用壽命、多次性使用壽命（通過大修）7經(jīng)濟(jì)成本材料費(fèi)用、設(shè)計(jì)費(fèi)用、制造加工費(fèi)用、管理費(fèi)用8人機(jī)工程操作方便、省力、視野廣闊、舒適、儀表顯示清晰造型美觀適度9安全確保人身、設(shè)備安全10包裝運(yùn)輸考慮產(chǎn)品運(yùn)輸辦法，如起重防震、防腐、防銹等，多個(gè)標(biāo)記

功效分析設(shè)計(jì)任務(wù)功效分析總功效提煉運(yùn)用機(jī)械手做某些機(jī)械性枯燥無限重復(fù)的勞動，以及某些中型需要耗費(fèi)大量人力來搬運(yùn)的動作，減輕人在工作中的工作疲勞程度，還能夠替代人們做某些危險(xiǎn)性比較大的勞動，人只需在一旁操作，見情人的勞動量。能模仿人手和臂的某些動作功效，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。它可替代人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手重要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分構(gòu)成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)規(guī)定而有多個(gè)構(gòu)造形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完畢多個(gè)轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，變化被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其構(gòu)造也越復(fù)雜。普通專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按合用范疇可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和持續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手普通用作機(jī)床或其它機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，普通沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動條件。功效分解能夠快速、平穩(wěn)精確地夾起物料并完畢搬運(yùn)動作是物料搬運(yùn)機(jī)械手最基本的功效規(guī)定，這規(guī)定含有較高的精度、一定的承載能力、足夠的運(yùn)行空間，固然靈活的自由度和一定動作運(yùn)行平穩(wěn)性也是必不可少的。在對物料搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須先根據(jù)機(jī)械手所要完畢的動作，選擇適宜的機(jī)械手構(gòu)造，擬定各個(gè)工作的時(shí)間分派及動作次序，擬定機(jī)械手的工序，明確所要搬運(yùn)的物料重量和尺寸以及搬運(yùn)所規(guī)定滿足的精度等等，進(jìn)而擬定對機(jī)械手運(yùn)行控制的規(guī)定，在兼顧通用性和專用性的同時(shí)，盡量選用己經(jīng)定型的原則組件，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的模塊化。功效構(gòu)造分析及功效構(gòu)造圖繪制工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成[1]。執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用液體、氣體、電力或其它能源并通過電機(jī)、氣缸或其它裝置將其轉(zhuǎn)化成驅(qū)動作用?；镜膱?zhí)行機(jī)構(gòu)用于把閥門驅(qū)動至全開或全關(guān)的位置。用與控制閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠精確的使閥門走到任何位置。盡管大部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是用于開關(guān)閥門，但是如今的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了簡樸的開關(guān)功效，它們包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護(hù)裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及PID控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一種緊湊的外殼內(nèi)。1.能夠提高生產(chǎn)過程的自動化程度應(yīng)用機(jī)械手，有助于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而能夠提高勞動生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)成本，加緊實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。2.能夠改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部替代人安全地完畢作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。在某些動作簡樸但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手替代人手進(jìn)行工作，能夠避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.能夠減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手替代人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一種側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手能夠持續(xù)地工作，這是減少人力的另一種側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，現(xiàn)在幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更精確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。總而言之，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。本章小結(jié)通過對機(jī)械手的學(xué)習(xí)，資料庫的查詢，學(xué)到了機(jī)械手分為液壓傳動，氣壓傳動以及齒輪傳動的機(jī)械手，功效能做到的也是諸多的，例如諸多的簡樸而又重復(fù)的機(jī)械性的動作就能夠用機(jī)械手來替代，減輕人們的負(fù)擔(dān)，豐富認(rèn)得生活，機(jī)械手又能替代人類做某些人所不能及的動作，例如大型，重型的物件就需要機(jī)械手來替代人類做到這些，并且諸多的危險(xiǎn)性比較高的動作以及工作環(huán)境惡劣的工作，機(jī)械手也能夠做到這些。

系統(tǒng)原理方案設(shè)計(jì)功效單元求解分功效求解分功效求解就是謀求完畢分功效的技術(shù)實(shí)體（功效載體）。系統(tǒng)原理方案綜合求解直角坐標(biāo)形直角坐標(biāo)式機(jī)械手是合用于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的一種機(jī)械手。圓柱坐標(biāo)形式圓柱坐標(biāo)形式是應(yīng)用最多的一種形式，它合用于搬運(yùn)和測量工件。含有直觀性好，構(gòu)造簡樸，本體占用空間小，而動作范偉較大等優(yōu)點(diǎn)。球坐標(biāo)形式球坐標(biāo)式機(jī)械手是一種自由度較多，用途較廣的機(jī)械手[1]。方案優(yōu)化及評價(jià)綜合有關(guān)的資料可知，運(yùn)用液壓傳動時(shí)，承載能力較大，動作沖擊小，緩沖作用好，與機(jī)械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動的多個(gè)元件，能夠根據(jù)需要方便、靈活地來布置；重量輕、體積小、運(yùn)動慣性小、反映速度快；操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范疇的無級調(diào)速（調(diào)速范疇達(dá)：1）；可自動實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。普通采用礦物油作為工作介質(zhì)，相對運(yùn)動面可自行潤滑，使用壽命長。很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動。很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動化，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動控制過程，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遙控?？偲饋硎且簤簜鲃拥男Ч诒驹O(shè)計(jì)的課題中是比較實(shí)用的。本章小結(jié)通過功效解以及黑箱法跟功效構(gòu)造圖，充足認(rèn)識到在為了實(shí)現(xiàn)一種功效能夠有諸多個(gè)辦法，運(yùn)用每種辦法的同時(shí)有時(shí)會帶來諸多障礙與誤區(qū)，功效解的個(gè)數(shù)越多，設(shè)計(jì)過程中碰到的問題就會越多，確實(shí)，設(shè)計(jì)的過程難免會遇上諸多障礙，設(shè)計(jì)的過程就是碰到問題，想方法解決問題，同時(shí)再遇上新的問題，在解決新的問題的不停地循環(huán)，因此我們要充足運(yùn)用功效解中最優(yōu)解的方法，減少問題的同時(shí)引進(jìn)諸多新的功效，實(shí)現(xiàn)一種實(shí)物的最有設(shè)計(jì)。

總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體構(gòu)造草圖本課題是為生產(chǎn)線配套而設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)械手，能夠模仿人體上肢的部分功效，按照預(yù)定規(guī)定輸送工件或握持工具進(jìn)行操作。本課題重要對機(jī)械手進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種較為靈活的重物搬運(yùn)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上零件的搬運(yùn)與放置。運(yùn)用Solidedge技術(shù)對搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行三維實(shí)體造型，并進(jìn)行運(yùn)動仿真。搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動速度是按滿足生產(chǎn)率的規(guī)定來設(shè)定。規(guī)定對重要零部件進(jìn)行運(yùn)動仿真和構(gòu)造有限元分析。規(guī)定與數(shù)據(jù)1、抓重:50Kg(夾持式手部)2、自由度數(shù):4個(gè)自由度3、座標(biāo)型式:圓柱座標(biāo)4、最大工作半徑:15005、手臂最大中心高:16、手臂運(yùn)動參數(shù)伸縮行程：1000mm伸縮速度：80mm/s升降行程：300mm升降速度：70mm/s回轉(zhuǎn)范疇:±1807、手腕運(yùn)動參數(shù)回轉(zhuǎn)范疇:±180手部設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)制造夾緊機(jī)構(gòu)——手抓時(shí)，首先要從機(jī)械手的坐標(biāo)型式、運(yùn)行速度和加速度的狀況來考慮。其夾緊力的大小則根據(jù)物體的重量、慣性和沖擊力的大小來計(jì)算。同時(shí)考慮有足夠的開口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化。為擴(kuò)大為擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用范疇，還須備有多個(gè)抓取機(jī)構(gòu)，以根據(jù)需要來更換手抓。為避免損壞被夾的物體，夾緊力要限制在一定的范疇內(nèi)，并有軟質(zhì)墊片彈性襯墊或自動定心構(gòu)造。為避免忽然停電造成的被抓物體的落下，又需要有自鎖構(gòu)造。夾緊機(jī)構(gòu)本身則應(yīng)構(gòu)造簡樸、體積小、重量輕、動作靈活和工作可靠。夾緊機(jī)構(gòu)的基本形式夾緊機(jī)構(gòu)重要有機(jī)械式、吸盤式、電磁式、傳感式[1]。本章重要對機(jī)械式的機(jī)械手進(jìn)行探討。機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。按手指的運(yùn)動方式可分為回轉(zhuǎn)型、直進(jìn)型；按夾持方式可分為內(nèi)撐式、外撐式和自鎖式；按手指數(shù)可分為二指式、三指式、四指式；按動力源可分為彈簧式氣動式、液壓式等。腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算手腕是連接手指和手臂的機(jī)構(gòu)他適手指能從不同的角度夾緊和松開工件，以增加機(jī)械手的靈活性。手腕的運(yùn)動和特點(diǎn)是手腕能夠作回轉(zhuǎn)、上下彎曲和左右擺動三個(gè)動作，即能夠含有三個(gè)自由度。本畢業(yè)設(shè)計(jì)只含有回轉(zhuǎn)一種自由度。腕部的基本規(guī)定（1）力求構(gòu)造緊湊、重量輕（2）構(gòu)造考慮，合理布局（3）必須考慮工作條件[2]本設(shè)計(jì)規(guī)定手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到多個(gè)因素，腕部構(gòu)造選擇含有一種自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動腕部構(gòu)造，采用液壓驅(qū)動。手臂的設(shè)計(jì)手臂構(gòu)造的選擇由于此機(jī)械手手臂最大工作半徑為1500mm，伸縮行程為1000mm，伸縮行程較大，工作半徑相對較小，因此采用單級液壓缸不能滿足規(guī)定，初步選用二級液壓缸。手臂的防轉(zhuǎn)此設(shè)計(jì)由于要抓取的工件比較重，因此考慮到對手臂抗彎曲強(qiáng)度的規(guī)定，手臂的直徑應(yīng)較大，為了使手臂盡量較細(xì)，因此使用內(nèi)導(dǎo)桿防轉(zhuǎn)構(gòu)造。能夠設(shè)立內(nèi)部液壓缸的內(nèi)杠導(dǎo)軌，使其不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。機(jī)械臂全部使用液壓系統(tǒng)，液壓缸在傳動中起到定位的作用，其內(nèi)部的活塞桿上有多出的部分，會在液壓缸的導(dǎo)軌沿著導(dǎo)軌移動，不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。立柱的設(shè)計(jì)機(jī)械手的立柱是用以支撐手臂并帶動它升降、擺動和移動的機(jī)構(gòu)，手臂的俯仰也是由連接在立柱上的油缸驅(qū)動，立柱與基座相連，可固定在地面上、機(jī)床設(shè)備上、或懸掛在衡量滑道上，也能夠固定在能行走的基座上。立柱沒有固定得形式，其構(gòu)造根據(jù)動作規(guī)定來設(shè)計(jì)。機(jī)座是支撐機(jī)械手全部重量的構(gòu)件，對其構(gòu)造規(guī)定是占地面積小、剛性好、操作方便、和造型美觀。機(jī)座構(gòu)造從形式上能夠分為落地式和懸掛式，或分為固定式、可移動式和行走式。無論哪一種形式，機(jī)械手工作是機(jī)座應(yīng)當(dāng)予以固定?？梢苿邮綑C(jī)座在停置時(shí)能夠剎車定位，以確保機(jī)械手工作時(shí)的位置精度。機(jī)座的構(gòu)造與機(jī)械手的總體布置有關(guān)，對專用機(jī)械手而言，傳動和控制部分普通是單獨(dú)布置，故機(jī)座比較簡樸或不設(shè)機(jī)座。對通用機(jī)械手來講，傳動部分普通布置在機(jī)架內(nèi)部或后下方，控制部分則布置在機(jī)座的后上方或單獨(dú)布置一種控制箱。集中布置的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造緊湊，管路短、占地面積小，移動、操作都比較方便。分散布置則能夠?qū)鲃雍涂刂撇糠址珠_，以免受震動的影響，并盡量遠(yuǎn)離高溫、粉塵和腐蝕性的環(huán)境，以延長機(jī)械手的使用壽命[2]。機(jī)身的整體設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)規(guī)定，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂180°的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)普通設(shè)計(jì)在機(jī)身處。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮，分析。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動，是機(jī)械手的重要構(gòu)成部分。通過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的構(gòu)造。本設(shè)計(jì)機(jī)身涉及兩個(gè)運(yùn)動，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸連接，回轉(zhuǎn)缸的后端蓋與立柱伸縮缸的活塞通過鍵連接。伸縮液壓缸通過設(shè)立內(nèi)部導(dǎo)向桿來防轉(zhuǎn)。機(jī)械手的三維建模整體裝配設(shè)計(jì)底座的設(shè)計(jì)直動液壓缸設(shè)計(jì)本章小節(jié)在現(xiàn)在，將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，方便根據(jù)不同的作業(yè)規(guī)定，選用不用的典型部件，即可構(gòu)成多個(gè)不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范疇。同時(shí)要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更加好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。另外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及含有觸覺、視覺等性能地機(jī)械手，并考慮于計(jì)算機(jī)聯(lián)用，逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一種基本單元。

總結(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我也理解了現(xiàn)在國內(nèi)外在此方面的某些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，理解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的普通過程，通過對機(jī)械手的構(gòu)造設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)，也學(xué)會了使用SolidWorks軟件創(chuàng)立三維模型，并對機(jī)械手進(jìn)行簡樸的運(yùn)動仿真。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對搬運(yùn)機(jī)械手的構(gòu)造和驅(qū)動做了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中沒有涉及到機(jī)械手的控制問題。本次設(shè)計(jì)的是專用搬運(yùn)機(jī)械手，動作固定，構(gòu)造簡樸，同時(shí)成本低廉。采用液壓傳動能搬運(yùn)50公斤下列的物料。該機(jī)械手選擇配備二指直進(jìn)式手指，抓取普通方料。必要時(shí)能夠更換手抓，抓取棒料等。本次設(shè)計(jì)應(yīng)用到了理論力學(xué)，材料力學(xué)，液壓，交換性，機(jī)械設(shè)計(jì)，工程圖學(xué)等學(xué)科的知識，對本科階段所學(xué)的知識做了系統(tǒng)的總結(jié)。并且通過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我懂得現(xiàn)在自己的知識層面只聽立足在皮毛階段，只有繼續(xù)補(bǔ)充專業(yè)知識才干做到對機(jī)械的專業(yè)化，在這次課程設(shè)計(jì)中，碰到了諸多問題，同時(shí)也解決了諸多問題，最重要的問題是機(jī)械手臂的動力原件，既液壓元件的選擇，首先要根據(jù)收載的大小，以及受載的方向，載荷的大小以及形式作出具體的判斷，然