1、学 位 论 文 诚 信 声 明 书本人郑重声明：所呈交的学位论文（设计）是我个人在导师指导下进行的研究（设计）工作及取得的研究（设计）成果。除了文中加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究（设计）成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究（设计）所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文（设计）与资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学位论文（设计）作者签名： 日期： 学 位 论 文 知 识 产 权 声 明 书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文（设计）工作的知识产权属西安XX大学所有。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文（设计）被查阅和借阅；学校可以公布本学位论文（设计）的全部或部分内容并将有关内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。学位论文（设计）作者签名： 指导教师签名： 年 月 日论文题目：液压传动机械手的设计专 业：机械设计
2、制造及其自动化专业本 科 生： （签名）_指导教师： （签名）_摘 要随着工业的发展，生产技术越来越发达，工业自动化要求越来越高，工业机器人在工业生产中的作用越来越重要，本次设计主要是针对工业中用于搬运的液压传动机械手的机械部分和液压部分的设计。本次设计在论述液压机械手的发展及国内外发展概况、机械手的应用的基础上，对机械手的整体结构类型进行分析及选择，并给出了机械手工作时的性能参数。同时介绍该液压传动的搬运机械手的设计理论及思路，进行方案设计。详尽论述了液压传动机械手的手部、手腕、手臂以及机身的主要零部件的结构选择和设计计算，并设计出各部件的结构，画出装配图。关键词：机械手；液压缸；液压传动；Subject: The design of the hydraulically powered Manipulator used for handingAbstractWith the development of industry, the production technology is becoming more and more developed and the demand for
3、industrial automation is getting higher and higher. In industrial production, the function of industrial manipulator plays a more and more important role. In this subject, the job is mainly aim at the design and calculation for the mechanical parts and the hydraulic system of the hydraulically powered manipulator used for handing in industry.The subject mainly introduces the development and the application of the hydraulically powered manipulator at home and abroad, the composition and classific
4、ation of the manipulator. Through the analysis, the overall construction is chosen and the performance parameter of manipulator is given.At the same time, the paper introduces the design theories and ideas of the hydraulically powered manipulator used for handing in industry. The paper give a detailed description of the calculation of structure selection and design of main parts of the hydraulically powered manipulator used for handing of the hand, the wrist, the arm and the base, draw the vario
5、us parts of the structure, and make the assembly drawing.Keywords: manipulator; hydraulic cylinder; hydraulic transmission;目 录1绪论11.1前言11.2工业机械手在国内外发展现状11.3工业机械手在工业中的应用21.4工业机械手的发展前景及应用趋势21.5工业机械手设计目的及意义21.6本文主要研究内容21.7本章小结32机械手的总体方案设计42.1机械手的组成42.1.1执行机构42.1.2驱动机构42.2机械手基本形式的选择42.3机械手的系统工作原理52.4机械手的主要部件及运动52.5驱动机构的选择62.6机械手部分参数62.7本章小计73机械手手部结构的设计计算83.1手部设计的基本要求1183.2手部结构的基本类型83.3机械手抓的设计计算83.3.1手抓的类型及夹紧装置的选择83.3.2手抓的力学分析93.3.3手部夹紧力及驱动力的计算103.3.4液压缸的设计计算113.3.5活塞和活塞链接螺钉的设计计算123.4本章小结134机械手手腕的设计计
6、算144.1手腕设计的基本要求144.2手腕的结构以及选择144.2.1手腕结构的典型类型144.2.2 手腕结构的选择144.3手腕结构的设计计算154.3.1手腕的力学分析154.3.3手腕摆动液压缸的尺寸设计及校核164.3.4摆动液压缸盖螺钉的选取174.3.5动片和输出轴间的连接螺钉184.4本章小结185机械手手臂部的设计计算195.1手臂设计的基本要求195.2手臂结构类型及选择195.3手臂结构的设计计算195.3.1手臂的力学分析195.3.2手臂伸缩液压缸的尺寸设计及校核215.3.3手臂伸缩液压缸盖螺钉的选取215.4本章小结226机械手机身的设计计算236.1机身设计的基本要求236.2机身的整体设计236.3手臂摆动液压缸的设计246.3.1手臂摆动液压缸的力学分析246.3.2手臂摆动液压缸的尺寸设计及校核266.3.3手臂摆动液压缸盖螺钉的选取276.3.4动片和输出轴间的连接螺钉286.4手臂升降液压缸的设计296.4.1工件、手部、手腕和手臂偏重力的计算306.4.2机身升降液压缸的力学分析306.4.3机身升降液压缸偏心重力矩的计算306.4.4手臂
7、做升降运动不自锁条件316.4.5手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算316.4.6机身升降液压缸尺寸设计及计算326.4.7升降液压缸盖螺钉的选取336.5本章小结347机械手液压系统的设计357.1液压系统的简介14357.2液压系统原理358总结39致 谢40参考文献411绪论1.1前言用于再现人手功能的技术装置称为机械手1。现在工业机械手应用到很多制造行业，工业机器人的发展为工业发展带来很多积极的影响日益为人们熟知和认识：第一，能够替代人工作，并且能够适合在各种复杂的环境下进行工作，尤其在温度高压力大、温温度低压力小，粉尘多、噪音大以及带有放射性物质和有毒性污染等人难以忍受的恶劣场合工作，能够进行有规律的生产，使工人的工作条件得到改善，使生产率得到提高，为生产带来高的经济效益，并且便于控制，在实现人手无法完成的工作中成为了必不可少的机械设备，；第二，能够提高生产自动化水平，采用自动控制，由于工况比较稳定，从而减少很多事故和不稳定情况而停止机械运转，提高机械生产设备使用安全，而且即使发生了事故，控制单元能够对事故进行快速分析，找出原因，解决问题，减少检修的时间；第三，工业机械手通过
8、编程实现机械手执行各种动作，因此它能根据生产要求，按照已经编译的程序完成各种工序；第四，机械手是一种自动控制的机械设备，是可以重新编程以改变运动形式的机器，可在不同环境中搬运物体。1.2工业机械手在国内外发展现状工业机械手最早在美国得到应用，时间大约是在上世纪40年代，它的控制系统是主从型的。联邦德国最初将机械手引用于机器生产中的时间是1970年。然而日本在1969年从美国引进机械手后，就进行工业机械手的研究，不断改造创新。目前日本已经成为世界上工业机械手应用最多、发展最快的国家2。英国工业机器人的应用发展相对而言比较落后, 但政府已经采取了一些振兴措施3。目前，国外工业发达的国家都拥有了专门生产机器人的公司或厂家, 而且有专门的机器人研究机构从事研究活动, 其研制发展快, 技术水平高4。我国工业机器手的起步是从80年代开始的，在国家大力帮助下，我国已经基本掌握了机器人制造的相关技术，现在已经能够产生出许多构成机器人的重要零件。但总的来说，我国工业机器人设计制造技术以及应用水平比较低5。据1975年5月进行的不完全统计, 目前, 全国机械行业拥有的各种类型机械手约一千多台。其中专用机械手占绝大多数, 约占总台数94%, 通用机械手（简易型机器人) 约60台左右, 应用较少6。1.3工业机械手在工业中的应用工业机械手完成很多任务，例如搬运物料、装配机械、切割物料、焊接喷然等，引用范围十分广泛。工业机械手在代替人工作时，能够完成批量大、质量要求高的这类工作，使生产自动化水平和生产率水平得到提高。能够在有害环境代替工人操作，实现人性化的生产。据资料介绍，在美国生产的所有工业零件中，小批量生产占75%；批量小于50件的金属零件的生产占；零件真正在机床上加工的时间仅占生产总时间的5%左右。从这些数据可知，急切实现装卸搬运工序的自动化，因而就产生了工业机械手7。1.4工业机械手的发展前景及应用趋势自20世纪60年代初期问世，工业机械手经过近50年发展，已经在制造行业自动化生产中占十分重要的地位。首先，伴随着科学技术的快速进步,增强了机械手的重复精度。其次，机械手可以具有模块化机械结构。经拼装后，机械手能够根据实际工作
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