3个自由度机械手设计毕业设计论文.doc

江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文) 说 明 书目 录第一章引言………………………………………………………………21.1 机械手的分类……………………………………………………21.2 机械手的组成……………………………………………………51.3 应用机械手的意义………………………………………………7第二章 总体技术方案及系统组成2.1 原始数据…………………………………………………………82.2 工作要求…………………………………………………………82.3 系统组成…………………………………………………………92.4 总体技术方案……………………………………………………9 2.4.1 动作分析……………………………………………………10 2.4.2 手部…………………………………………………………10第三章 机修手的液压部分3.1 液压系统的工作原理……………………………………………123.2 液压传动的工作特性……………………………………………123.3 液压系统的组成…………………………………………………123.4 液压系统的优,缺点……………………………………………13第四章 回转装置的总体组成和结构设计4.1 回转装置的组成…………………………………………………15 4.1.1 执行件………………………………………………………15 4.1.2 传递件………………………………………………………15 4.1.3 驱动件………………………………………………………15 4.1.4 控制系统……………………………………………………16第五章 机械传动方案的设计与计算5.1 小车的主要组成部分……………………………………………175.2 同步带传动方式优缺点…………………………………………175.3 驱动动力源………………………………………………………185.4 机械方案的传动设计计算………………………………………19 5.4.1 设计数据确定………………………………………………195.4.2 同步带的结构设计计算……………………………………20总结与展望……………………………………………………………25设计小结………………………………………………………………26致谢……………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………28摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。

工业机器人的技术水平和应用的程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷绘、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式 本课题将设计一台三自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料本课题将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式、搭建机器人的结构平台 -2-AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve production efficiency, guarantee the product quality, the general importance of the production process automation, industrial robots for automatic production line important members, the company gradually recognized and used. Industrial robot technology and applications to some extent reflect the level of a country's level of industrial automation, at present, the industrial robot is mainly responsible for the welding, printing, handling and stacking repetitive labor intensity and great work, work are normally taken to teaching and playback mode.This topic is to design a industrial robot with three DOFs, used for the transportation of materials to the stamping device. First. This topic will be the design of robot base, big arm, small arms and the structure of the manipulator, and then select the appropriate drive, driving mode, build the structure of robot platform.第一章　引 言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备工业机械手的是工业机器人的一个重要分支它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，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虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作1.1 机械手的分类 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手它是一种独立的不附属于某一主机的装置它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械第二类是需要人工才做的，称为操作机它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的在国外，目前主要是搞第一类通用机械手，国外称为机器人本课题所做的机械手是属于第三类机械手1、简史机械手首先是从美国开始研制的1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。

商名为Unimate（即万能自动）运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。

第二代机械手正在加紧研制它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环2、 应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件并和机床共同组成一个综合的数控加工系统采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的3、 发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。

在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元在国外机械制造业中工业机械。