平面關(guān)節(jié)型機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計,平面,關(guān)節(jié),機械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 本說明書所設(shè)計的關(guān)節(jié)型機械手應(yīng)用圓柱坐標(biāo)式整體機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)夾取、安放、搬運棒形工件等功能。這個機械手主要由手爪、手腕、手臂、腰部和機座等部分組成，主要的活動功能體現(xiàn)在整個機械手的四個自由度以及手爪的閉合。其中四個自由度包括腰部的回轉(zhuǎn)，腰部的升降，手臂的伸縮，手腕部的回轉(zhuǎn)。這個機械手的整體規(guī)模一般，適用于小巧型工業(yè)零件的抓取和搬運，如電子加工業(yè)等。 該機械手主要就是靠液壓缸的油壓變化來實現(xiàn)4個自由度和手爪的夾取。在油路的布置和規(guī)劃中應(yīng)用了液壓傳動的原理以及機械制造的原理，使得油路能夠更加的符合機械設(shè)計過程中的合理性和可靠性，安全性和經(jīng)濟(jì)性。充分利用好機構(gòu)的相互配合關(guān)系，合理布置零件間的空間結(jié)構(gòu)，使本設(shè)計更加的合理完善。 關(guān)鍵字：關(guān)節(jié)型機械手 圓柱坐標(biāo) 液壓缸 四自由度 Abstract This explanation is designed articulated robot application type cylindrical coordinates overall organization, to achieve gripping, put the rod work piece handling functions. The robot gripper mainly by the wrists, arms, waist and base and other components, the main event features embodied in the entire four degrees of freedom and the robot gripper closure. Four degrees of freedom, including rotation, waist lifting, telescopic arm, wrist rotation of the waist. The overall size of the robot is generally suitable for compact industrial parts crawl and handling, such as electronic processing industry. The robot is mainly by hydraulic cylinders to achieve change gripping four degrees of freedom and a gripper. In the oil circuit layout and planning of the application of the principles and the principles of hydraulic transmission machinery manufacturing, making the oil to be more in line with the mechanical design process rationality and reliability, safety and economy. Take full advantage of a good relationship with each other agencies, rational arrangement of space between the structural components, making the design more reasonable and perfect. Keywords: articulated manipulator cylindrical coordinates cylinder four degrees of freedom 目 錄 摘 要 2 目 錄 4 1.1 研究目的 5 1.2 研究意義 5 2 機械手的總體設(shè)計 7 2.1 關(guān)節(jié)型機械手的組成 7 2.1.1 執(zhí)行機構(gòu) 10 2.1.2 驅(qū)動機構(gòu) 11 2.2 圓柱坐標(biāo)式機械手運動簡圖 11 3 關(guān)節(jié)型機械手機械系統(tǒng)設(shè)計 12 3.1 手部 12 3.1.1 夾緊力的計算 12 3.1.2夾緊缸驅(qū)動力計算 13 3.2 腕部 14 3.2.1 腕部設(shè)計的基本要求 14 3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 14 3.2.3 手腕回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計計算 16 3.3 臂部 17 3.3.1 手臂伸縮液壓缸 17 3.3.2手臂回轉(zhuǎn)液壓缸 24 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 + 1 緒論 機械手這幾十年在中國已經(jīng)發(fā)展起來成為一種高新技術(shù)自動化生產(chǎn)設(shè)備。它的特點是可通過編程來控制各種預(yù)期的工作任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的靈活性和適應(yīng)性。機械手工作的準(zhǔn)確性和耐各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在社會化大生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前途。 1.1 研究目的 本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)節(jié)型機械手的機構(gòu)設(shè)計，在社會生產(chǎn)中關(guān)節(jié)型機械手的使用已經(jīng)十分廣泛，被大量的應(yīng)用于重工業(yè)、輕工業(yè)等領(lǐng)域。實際上這個課題的設(shè)計在國內(nèi)外都已有了相當(dāng)先進(jìn)的科學(xué)研究成果。國外對機械手的研究早已在上個世紀(jì)九十年代就達(dá)到了機電一體化的程度，他們現(xiàn)在更多地是在研究如何用人們的思維或人體的簡單動作去完成去機械手的控制與操作。國內(nèi)這幾年在這些領(lǐng)域也有了快速的發(fā)展，在各大院校的研究室以及各個科研機構(gòu)的研究室都積極地開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。所以，我此次的設(shè)計是在參考閱讀了大量相關(guān)已有的技術(shù)資料，并在符合指導(dǎo)老師肖老師所提出的各類要求下對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次應(yīng)用和升華。此次的設(shè)計過程需應(yīng)用到大學(xué)學(xué)到的許多門相關(guān)課程如機械設(shè)計、機械原理、液壓與氣壓傳動等等。同時也要求我熟悉的使用操作CAD、Pro-E軟件以及機械制圖中的相關(guān)知識。這一切也算是對我大學(xué)畫上的最好的一個句號！ 1.2 研究意義 關(guān)節(jié)型機械手在當(dāng)今工業(yè)快速發(fā)展的中國有著舉足輕重的地位。在許多工業(yè)制造機械制造領(lǐng)域工業(yè)機械手具有許多人類無法比擬的優(yōu)點，大大提高了社會生產(chǎn)力滿足了社會化大生產(chǎn)的需要，其主要優(yōu)點如下： 1可以在危險和有害操作代替人。只要根據(jù)工作環(huán)境的合理設(shè)計，選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)，機器人可以在一個不正常的高溫或低溫，異常壓力和有害氣體，粉塵，輻射效應(yīng)，以及沖壓，火災(zāi)等危險環(huán)境做的工作。許多類型的事故，如沖壓，鑄造，熱處理，鍛造，繪畫和電弧焊接等作業(yè)的強紫外線照射，并應(yīng)促進(jìn)工業(yè)機器人或機器人。 2能長時間工作，不怕疲勞，人們可以從繁重單調(diào)的勞動被釋放，并拓展和延伸人類的能力。經(jīng)過幾個小時的連續(xù)工作的人總是感到疲倦或疲勞，只要注意機器人的維護(hù)，檢修，合格的努力長期單調(diào)重復(fù)。 3動作準(zhǔn)確，這樣你就可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時避免人為錯誤。 4機械臂尤其是常見的工業(yè)機器人的通用性，柔韌性好，能更好地適應(yīng)不斷變化的產(chǎn)品品種，滿足柔性生產(chǎn)的需要?？梢燥@著提高生產(chǎn)力并降低成本。 2 機械手的總體設(shè)計 2.1 關(guān)節(jié)型機械手的組成 工業(yè)機械手是由執(zhí)行機構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)組成的。 執(zhí)行機構(gòu)的自由度實現(xiàn)形式主要如下： 1）腰部的升降如圖所示 腰部升降液壓缸的工作原理如下： 液壓油從缸底蓋右下端的油管進(jìn)入油腔中，給予一定的油壓使得活塞和活塞桿以一定的速度向上運動從而推動機械手的臂部、腕部和手部的整體上下運動?；爻踢^程時由右側(cè)缸蓋上方的油管充入一定量的液壓油使活塞和活塞桿整體下降。由圖可知，此機械手腰部的升降距離就由這個空腔的垂直高度決定。 2）腰部的回轉(zhuǎn)如圖所示 腰部回轉(zhuǎn)液壓缸的工作原理如下： 此圖中表示的腰部的回轉(zhuǎn)運動是由回轉(zhuǎn)液壓缸來實現(xiàn)的。由圖可知，標(biāo)號為3處的液壓缸動片由鍵同回轉(zhuǎn)軸固定在一起。此時當(dāng)液壓油從5左油孔進(jìn)油時就會產(chǎn)生一定的油壓，由于動片與回轉(zhuǎn)軸是固定的，所以油缸就產(chǎn)生了相對的轉(zhuǎn)動同時也帶動整個臂部旋轉(zhuǎn)。同樣的，當(dāng)油從6右油孔進(jìn)入時油壓就會使缸體及臂部向相反的方向轉(zhuǎn)動。 3）手臂的伸縮如圖所示： 工作時，液壓油從左側(cè)缸體下部的油孔進(jìn)入，回轉(zhuǎn)軸通過螺紋與緩沖套連在一起，由于兩邊緩沖套、軸肩的軸向定位以及缸筒的周向約束，活塞和活塞桿就被連在一起。當(dāng)活塞桿左端受到油壓時，活塞桿與活塞就會一起向右邊伸展運動。（左側(cè)的回油路可以在回程過程中起到維持液壓油流速及油壓的作用。）回程時油從左側(cè)的油孔進(jìn)入油腔。其中的緩沖節(jié)流閥可以在往返過程中控制油腔中的油量以維持活塞桿伸縮的速度。 4）手腕的回轉(zhuǎn)如圖所示 手腕部回轉(zhuǎn)液壓缸的原理與腰部的回轉(zhuǎn)相似。區(qū)別在于這里是缸體固定，動片和回轉(zhuǎn)軸在油壓的作用下完成回轉(zhuǎn)動作。油路的分布也有所不同。 5）手爪的抓取如圖所示 手爪的抓取閉合左側(cè)的油管進(jìn)油產(chǎn)生油壓推動活塞漸而推動彈簧壓縮使得楔塊向右直線運動，類似凸輪機構(gòu)一樣讓兩手爪閉合抓取物料。在搬運過程中保持一定的油壓讓手爪處的彈簧處于拉伸狀態(tài)。當(dāng)要卸料時就在油孔端減小油量使油壓降低讓彈簧都緩慢的恢復(fù)到初始位置完成下料動作。 2.1.1 執(zhí)行機構(gòu) 1.手爪部分 也就是機械手直接與件料接觸的部分，采用兩指式的回轉(zhuǎn)型的手爪，因其結(jié)構(gòu)簡單易懂。手爪的外形采用向內(nèi)抓取的方式，并截面為梯形的手指使棒料在機械手搬運過程中更加平穩(wěn)牢靠。在傳力機構(gòu)方面采用液壓動力及彈簧的伸縮來實現(xiàn)。通過控制油量漸而影響油壓來實現(xiàn)整個抓取動作的完成 2.手腕部分 是連接手爪部分和手臂的部件，主要需要完成的就是手腕的回轉(zhuǎn)動作。手腕部分主要由回轉(zhuǎn)液壓缸組成。在設(shè)計過程中還把手爪部分所需要的液壓傳力機構(gòu)的油路設(shè)計在回轉(zhuǎn)軸內(nèi)并設(shè)計合理的回程。設(shè)計時需要在油缸上開設(shè)有兩個油孔來實現(xiàn)液壓回轉(zhuǎn)功能 3.手臂部分 手臂是用來支持手腕及手爪各種運動以及具有伸縮功能的部分。本文的手臂只有一個部分和一個自由度。采用圓柱坐標(biāo)式。在伸縮過程中的傳力機構(gòu)也是液壓缸，并利用了如緩沖節(jié)流閥等機構(gòu)來實現(xiàn)對手臂運動的速度控制。 4.腰部 腰部是連接手臂和底座的部分，需要支撐起整個手臂的重量。這里我有點小偷懶就把腰部和手臂部焊接在一起了。腰部能夠?qū)崿F(xiàn)兩個自由度，腰部的回轉(zhuǎn)以及腰部的升降。腰部的回轉(zhuǎn)與腕部的回轉(zhuǎn)十分相似。 2.1.2 驅(qū)動機構(gòu) 該機械手的驅(qū)動機構(gòu)主要采用液壓缸驅(qū)動模式。采用液壓缸的方式來驅(qū)動的驅(qū)動力范圍跨度大，成本也較低。主要就是有升降液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸等。在合理安排液壓油路的同時也增設(shè)了緩沖節(jié)流閥等來控制液壓油速 2.2 圓柱坐標(biāo)式機械手運動簡圖 本設(shè)計的機械手設(shè)計成如下簡圖形式： 圖2.2 圓柱坐標(biāo)式機械手 3 關(guān)節(jié)型機械手機械系統(tǒng)設(shè)計 3.1 手部 手爪部分是用來直接握持工件的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸大小、重量、材料性能、表面狀況等的不同，所以工業(yè)機械手的手部結(jié)構(gòu)多種多樣，大部分的手部結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而定的。歸結(jié)起來，常用的手部，按其握持工件的原理，大致可分成夾持和吸附兩大類。 3.1.1 夾緊力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是計算手部的主要依據(jù)。必須對其大小、方向和作用力進(jìn)行分析、計算。一般來說，夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），以及工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對工件的夾緊力可按下式計算： 式中K——安全系數(shù)，通常取1.2~2.0; K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦浪? K2=1+ 其中a—運載工件時重力方向的最大上升速度； g—重力加速度，g ≈ 9.8m/s; a= ——運載工件時重力方向的最大上升速度； t——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時間；根據(jù)設(shè)計參數(shù)選取。一般取0.03~0.5s。 K——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定。 G—被抓工件所受重力（N）。 3.1.2夾緊缸驅(qū)動力計算 如圖是液壓夾緊裝置。手爪殼和缸殼連成一體，當(dāng)壓力油從液壓缸右邊油管進(jìn)油時，活塞桿向左移動，推動手爪閉合；當(dāng)壓力油從液壓缸左邊進(jìn)油時，拉動手爪張開。 缸的拉力（或推力）（N）為： 式中 D—活塞直徑（）; ——活塞桿直徑（）; ——驅(qū)動壓力（）。 圖3.1 液壓缸驅(qū)動裝置 3.2 腕部 手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是連接手爪部分以及手臂部分，關(guān)鍵是他應(yīng)具有大約260度的回轉(zhuǎn)能力。 手腕部件具有一個的自由度。一般手腕設(shè)有回轉(zhuǎn)運動或再增加一個上下擺動即可滿足工作要求并且要求嚴(yán)格密封，否則就很難保證穩(wěn)定的輸出扭矩。因此，在要求較大或轉(zhuǎn)角的情況下，應(yīng)用齒輪傳動來實現(xiàn)。 3.2.1 腕部設(shè)計的基本要求 1、力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于臂部的最前端，它連同手部的精、動載荷均由臂部承受。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。 2、綜合考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，有承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求以及具有足夠的強度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局。如應(yīng)解決好腕部與臂部和手部的連接，腕部各個自由度的位置檢測，管線布置，以及潤滑、維修、調(diào)整等問題。 3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 腕部回轉(zhuǎn)時，需要克服以下幾種阻力。 1、腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 一般為了簡化計算，取=0.1阻力矩 2、克服由于工件重心偏置所需的力矩 = 式中 e——工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m）。 3、克服啟動慣性所需的力矩 啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度ω及啟動所用時間，按下式計算 或者根據(jù)腕部角速度 ω 及啟動過程轉(zhuǎn)過的角度φ啟按下式： 式中 J工件 ——工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（Nm）； J ——手腕回轉(zhuǎn)部分對腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（Nm）； ω ——手腕回轉(zhuǎn)過程的角速度（1/s）； t啟 ——啟動過程中所需時間（s），一般取 0.05-0.3s； ——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（rad）。 手腕回轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動力矩相當(dāng)于上述三項之和。 3.2.3 手腕回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計計算 回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力距，為了使該機械手具有更好的通用性，以及與相應(yīng)的機構(gòu)尺寸相吻合，設(shè)回轉(zhuǎn)的基本尺寸如下： 回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑 D=40mm 輸出軸與動片連接處的直徑d=10mm 動片寬度b=45mm 回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力p=3M ∴ 因為，所以是符合要求的。 3.3 臂部 手臂部件是機械手的主要支持手腕運動的部分。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。 臂部運動的目的：利用自身的伸縮自由度來搬運物料并支撐物料的拿起與放下。 臂部的自由度主要由伸縮液壓缸來實現(xiàn)。從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動又較多，故受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度等直接影響機械手的工作性能。 機械手的總體設(shè)計可知該臂部分兩部分：回轉(zhuǎn)缸、伸縮缸回轉(zhuǎn)缸實現(xiàn)的是手臂旋轉(zhuǎn)，伸縮缸實現(xiàn)的是手臂升降，俯仰缸實現(xiàn)的是手臂的俯仰。 3.3.1 手臂伸縮液壓缸 3.3.1.1作水平伸縮直線運動液壓缸的驅(qū)動力 式中 ——摩擦阻力。手臂運動時，為運動件表面的摩擦阻力。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力。 ——密封裝置處的摩擦阻力。 ——液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力。 ——啟動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。 1）的計算 不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。 圖3.5 水平移動液壓缸受力圖 圖3.5為雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向，其導(dǎo)向桿截面形狀為圓柱面，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮缸的兩側(cè)，啟動時，導(dǎo)向裝置的摩擦阻力較大，計算如下： 由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個導(dǎo)向桿計算。 得 =0 得 = ∴ 式中 ——參與運動的零部件所受的總重力（含工作重力）（N）； L——手臂參與運動的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支承前端的距離（m）; a——導(dǎo)向支承的長度（m）； ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支承的截面形狀有關(guān)。 對于圓柱面： =（1.27~1.57） ——摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時； 鋼對青銅：取=0.1~0.5 鋼對鑄鐵：取=0.18~0.3 取=0.2，設(shè)手爪、手爪驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸所受重力為G=400N，手臂伸縮液壓缸所受重力為G=150N，則=400+150+300=850N，L=50mm，a=100mm，則 =0.2×1.3×850(=442N 2）的計算 不斷密封圈其摩擦阻力不同，此處選用“Y”形密封圈。 =pπdl 式中 ——摩擦系數(shù)，=0.06~0.08 P——密封處的工作壓力（）； d——密封處的直徑（m） l——沿軸向的密封長度，相當(dāng)于唇部的寬度（m）。 根據(jù)活塞桿的直徑選“Y”形密封圈型號為B16407ACM，內(nèi)徑為16mm，唇部寬度為7mm，設(shè)密封處工作壓力為2.5，則 =pπdl=0.07×2.5×π×0.016×0.007=61.58N 3）的計算 一般背壓阻力較小，可按=0.05p,此處忽略不計。 4）的計算 0.7 式中 ——參與運動的零部件所受的總重力（包括工件重量）（N）； g——重力加速度，取9.8m/; ——由靜止加速到常速的變化量（m/s）； ——啟動過程時間（s），一般取0.01~0.5s。 已知=0.07m/s，取=0.5s ∴ ==12.14N 手臂作水平直線運動液壓缸的驅(qū)動力為 =12.14+442+61.58+0=515.72N 3.3.1.2 手臂作升降運動的液壓缸驅(qū)動力 ±G 式中 ——摩擦阻力，如下圖所示。=2f，取f=0.16 G——零部件及工件所受總重力。 其他阻力的計算與上相同，省略。 注意，須按h>0.32ρ計算不自鎖的條件。 圖3.6 手臂各部件重心位置圖 3.3.1.3 伸縮液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 3.3.1.3.1 液壓缸內(nèi)徑的計算 圖3.7雙作用液壓缸示意圖 如圖3.7所示，當(dāng)油進(jìn)入無桿腔 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔 液壓缸的有效面積： 固有 （無桿腔） （有桿腔） 式中 F——驅(qū)動力（N）； ——液壓缸的工作壓力（）； d——活塞桿直徑（m）； D——液壓缸內(nèi)徑（m）； ——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取=0.95。 由總體設(shè)計知，手臂在收縮是液壓油進(jìn)入的有桿腔，取=0.95，則 由于前面的手部和腕部的液壓缸內(nèi)徑都選的是40mm，為了使該機械手具有更好的通用性，這里也取D=40mm。 3.3.1.3.2液壓缸壁厚計算 初選壁厚δ=5mm，則： 因為16>>3.2時屬于中等壁厚，所以該壁厚屬于中等壁厚，計算公式為： 式中 ——液壓缸內(nèi)工作壓力（）； ——強度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時=1）； C——讓管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)壁厚值； D——液壓缸內(nèi)徑（m）。 該鋼臂為無縫鋼管，則 =0.001mm 所以選取的壁厚滿足條件。取標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑為50mm，則壁厚為5mm。 3.3.1.3.3 塞桿的計算 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度的要求。對于桿長l大于直徑d的15倍（即l>15d）的活塞桿還必須具有足夠的穩(wěn)定性。 ①按強度條件決定活塞桿直徑d 0.002m 所以d=16mm是滿足要求的。 ②活塞桿的穩(wěn)定性校核 當(dāng)活塞桿l>15d時，一般應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。因為此處活塞桿長度為200mm，直徑為16mm，200/16<15，所以這里不用進(jìn)行活塞桿的穩(wěn)定性校核。 3.3.2手臂回轉(zhuǎn)液壓缸 3.3.2.1手臂回轉(zhuǎn)液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計 此工作原理采用一個回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。標(biāo)號為3處的液壓缸動片由鍵同回轉(zhuǎn)軸固定在一起。此時當(dāng)液壓油從5左油孔進(jìn)油時就會產(chǎn)生一定的油壓，由于動片與回轉(zhuǎn)軸是固定的，所以油缸就產(chǎn)生了相對的轉(zhuǎn)動同時也帶動整個臂部旋轉(zhuǎn)。同樣的，當(dāng)油從6右油孔進(jìn)入時油壓就會使缸體及臂部向相反的方向轉(zhuǎn)動。 手臂回轉(zhuǎn)時，需要克服以下幾種阻力： 1、回轉(zhuǎn)處的摩擦阻力，一般為了簡化計算，取=0.1 2、啟動慣性所需的力矩 式中——手臂回轉(zhuǎn)部分對軸線的轉(zhuǎn)動慣量（Nm） ——工件對回轉(zhuǎn)軸線處的轉(zhuǎn)動慣量（Nm） ——手臂回轉(zhuǎn)過程的角速度（1/s） ——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（rad） 結(jié) 論 兩個多月的痛并快樂即將步入尾聲，我也快要離開這有著四年美好回憶的地方。回想起設(shè)計的過程各色各位，以后一定會讓我回味無窮的。雖然時間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計的過程中，但我還是堅持下來了，我相信堅持就是勝利。 本次畢業(yè)設(shè)計課題內(nèi)容覆蓋面廣。涉及到機械等主干課程，通過認(rèn)真學(xué)習(xí)專研查閱大量資料，我就要完成我的畢業(yè)設(shè)計了。這次的設(shè)計中，我也發(fā)現(xiàn)自己在基礎(chǔ)課和專業(yè)課上存在的缺陷，在萍姐的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的幫助下，我也逐漸地彌補自己的缺陷，努力做到更好。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我了解和掌握了機械手設(shè)計的基本要求、步驟、方法及應(yīng)考慮的有關(guān)問題，并鞏固和深化了大學(xué)四年中幾乎所有專業(yè)知識，為將來的工作打下基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計中，由肖麗萍老師指導(dǎo)。肖老師工作細(xì)致，近人愛笑，在設(shè)計中給予我了極大的幫助，指導(dǎo)我完成工作。萍姐我永遠(yuǎn)不會忘記。當(dāng)然還要感謝我的室友劉強陳明以及余高峰同學(xué)，學(xué)霸宋科輝同學(xué)。大家一起加油畢業(yè)吧。 參考文獻(xiàn) [1]李允文.工業(yè)機械手設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，1996. [2]左健民.液壓與氣壓傳動[M].第四版 北京：機械工業(yè)出版社,2007. [3]濮良貴.機械設(shè)計[M].第八版. 北京：高等教育出版社，2006. [4]唐增寶.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].湖北：華中理工大學(xué)出版社,1999. [5]付亞子.機械手控制系統(tǒng)[C].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2006. [6]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué).高等教育出版社，2009. [7]密封技術(shù)網(wǎng)信息中心.常用橡膠密封件的類型和適用條件. 密封技術(shù)網(wǎng)，http://www.mfw365.com．2010-10-7. [8]鄭文緯.機械原理.第七版 北京：高等教育出版社，1997. [9]何銘新.機械制圖.第六版 北京：高等教育出版社，2010. 致 謝 經(jīng)過兩個多月緊張的工作，我的畢業(yè)設(shè)計終于做完了。在這里，我首先要感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師肖麗萍老師(萍姐)。 這期間如果不是肖老師的督促和鼓勵，我想我是很難完成這次畢業(yè)設(shè)計的。在剛拿到“關(guān)節(jié)型機械手”這個畢業(yè)設(shè)計題目的時候，我感覺一片茫然，不知道從哪里做起，這時肖老師給了我很大的幫助，她指導(dǎo)我該借哪些參考資料以及怎么做。每次都是通過網(wǎng)絡(luò)將我做的進(jìn)度傳給謝老師，從開題報告到畢業(yè)設(shè)計的初稿我都是這樣傳給肖老師，然后她再根據(jù)我做的提出修改意見，盡管這樣很麻煩，但肖老師每次都盡心做好，這點讓我相當(dāng)敬佩。 機械手的設(shè)計要用到大學(xué)里所學(xué)的各種知識，所以我不光要感謝肖老師，還要感謝大學(xué)四年里我所有的任課老師，當(dāng)讓也要感謝我親愛的室友，那兩個月是我們一起艱苦奮戰(zhàn)的大學(xué)最美好的時光，還在制圖方面給予我很大幫助。是他們讓我鞏固了機械設(shè)計的各種基礎(chǔ)知識。 最后，再次感謝謝老師、各位任課老師、劉強、余高峰、宋科輝同學(xué)和所有對我的畢業(yè)設(shè)計提供幫助的人，謝謝你們！ 24 畢業(yè)設(shè)計開題報告（理工類） 設(shè)計題目 平面關(guān)節(jié)型機械手設(shè)計 學(xué)生姓名 一、課題的目的意義： 該課題的主要目的是開發(fā)工業(yè)裝配線上使用的平面關(guān)節(jié)型機械手。 機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備，是模擬人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動升降、平移、抓放等操作的自動化裝置。機械手目前雖然沒有人手那么靈活，但它具有能不斷重復(fù)勞動和工作，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人大等特點。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以大大提高勞動生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)，尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境下，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。同時，在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 平面關(guān)節(jié)型機械手是應(yīng)用最廣泛的機械手類型之一，既可以用于實際生產(chǎn)，又可以用于教學(xué)實驗和科學(xué)研究。用于實際生產(chǎn)，它能夠滿足裝配作業(yè)內(nèi)容改變頻繁的要求；用于教學(xué)實驗，它能夠使人直觀地了解機器人結(jié)構(gòu)組成、動作原理等，所以開發(fā)設(shè)計和研究平面關(guān)節(jié)型機械手具有最廣泛的實際意義和應(yīng)用前景。 2、 資料調(diào)研分析： 在二十世紀(jì)四十年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展己出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機械手。五十——六十年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數(shù)控示數(shù)再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械手,如尤尼曼特(Unimate)機械手，即屬這種類型。 一九六八 一一 九七O年，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，即使第二代機械手這一新技術(shù)進(jìn)入了應(yīng)用階段。七十年代機械手可以說是處于技術(shù)發(fā)展階段。 專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今己進(jìn)入以通用機械手為標(biāo)志的時代。由于通用機械手的應(yīng)用和發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)了智能機器人的研制。智能機器人涉及的知識內(nèi)容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通用技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術(shù)。目前國內(nèi)外發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域在不斷地擴大。 國外自一九七O年以來，己召開過數(shù)次國際機械手會議(幾乎每年召開一次)。有的國家(如日本)還成立了機器人協(xié)會。 《工業(yè)機器人設(shè)計》 周伯英 機械工業(yè)出版社 1995 《機器人機械設(shè)計》 龔振幫 電子工業(yè)出版社 1995 3、 設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)： 1、可行性分析 在大學(xué)四年里，本人已經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了機械原理、機械設(shè)計、材料力學(xué)、機械制圖、液壓與氣壓傳動、計算機輔助設(shè)計等相關(guān)專業(yè)課程，還有相應(yīng)的金工實習(xí)，見習(xí)和暑期實習(xí)等實踐課程，將理論與實際相結(jié)合，對機械結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的直觀認(rèn)識和了解，這些為本畢業(yè)設(shè)計選題奠定了良好的理論和實踐基礎(chǔ)。? 要完成本畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，需要大量查閱和學(xué)習(xí)與選題有關(guān)的參考書、期刊文獻(xiàn)及資料。圖書館豐富的圖書資源和電子閱覽室方便的專業(yè)信息也給我們提供了有利的設(shè)計條件。指導(dǎo)老師在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方面有著豐富的教學(xué)經(jīng)歷和實踐經(jīng)驗，可為本設(shè)計提供詳實的指導(dǎo)書，為完成本畢業(yè)設(shè)計指出了明確的設(shè)計方向。? 另外，在大二下半學(xué)期有關(guān)減速器的課程設(shè)計中，本人對機械設(shè)計有了一個整體的了解，對本次畢業(yè)設(shè)計有了直接的推動作用。 綜上所述，在老師的指導(dǎo)下，通過自己的學(xué)習(xí)和努力，綜合運用大學(xué)所學(xué)的相關(guān)知識與技能，本人一定能很好的完成本畢業(yè)設(shè)計。 2、預(yù)期目標(biāo) ①?CAD圖紙一份（裝配圖一張，零件圖若干）? ②?設(shè)計說明書一份。 四、所需要的儀器設(shè)備、材料： 五、課題分階段進(jìn)度計劃： 序號 起止日期 工 作 內(nèi) 容 階段成果 1 完成英文資料的翻譯工作，查閱相關(guān)的技術(shù)文件和資料。 完成英文資料的翻譯。 2 完成機械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 完成機械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 3 完成硬件的選型和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，主軸系統(tǒng)設(shè)計。 完成硬件的選型和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，主軸系統(tǒng)設(shè)計。 4 完成設(shè)備上述各系統(tǒng)零件圖的繪制。 完成設(shè)備上述各系統(tǒng)零件圖的繪制。 5 完成機床的裝配圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備答辯。 完成機床的裝配圖，完成畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫。 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 200 年 月 日 機械手結(jié)構(gòu)圖 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書（理工） 學(xué)院 機械工程學(xué)院 學(xué)生姓名 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 指導(dǎo)教師 職 稱 課題名稱 平面關(guān)節(jié)型機械手設(shè)計 起止日期 一、課題來源、目的與要求： 該畢業(yè)設(shè)計課題為自選課題。該課題的主要目的是開發(fā)工業(yè)裝配線上使用的平面關(guān)節(jié)型機械手。本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是完成該平面機械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括系統(tǒng)硬件部分的選型、設(shè)計并完成機械手機械本體、機械傳動系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和裝置的設(shè)計。 要求機床結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，計算準(zhǔn)確，論文撰寫規(guī)范。 二、主要設(shè)計內(nèi)容： 本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)如下： （1） 5000字左右的英文資料的翻譯工作。 （2） 平面關(guān)節(jié)型機械手的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （3） 平面關(guān)節(jié)型機械手硬件選型。 （4） 平面關(guān)節(jié)型機械手機械本體、機械傳動系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)和裝置的設(shè)計關(guān)鍵零部件設(shè)計的較核計算。 （5） 完成畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫工作。 三、主要設(shè)計技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)： 本次畢業(yè)設(shè)計的主要目的是完成平面關(guān)節(jié)型機械手的設(shè)計工作。在設(shè)計過程中主要完成如下的技術(shù)指標(biāo) 四、分階段指導(dǎo)性進(jìn)度計劃： （1）2014.3.3～2014.3.20 完成英文資料的翻譯工作，查閱相關(guān)的技術(shù)文件和資料。 （2）2014.3.21～2014.4.30 完成機床設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （3）2014.5.1～2014.5.20 完成硬件的選型和傳動系統(tǒng)的設(shè)計，主軸系統(tǒng)設(shè)計。 （4）2014.5.21～2014.5.31 完成設(shè)備上述各系統(tǒng)零件圖的繪制。 （5）2014.6.1～2014.6.12 完成機床的裝配圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考文獻(xiàn)資料： 《機械設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社 《精密與特種加工技術(shù)》，機械工業(yè)出版社，張建華主編，2003 《機床設(shè)計手冊》，《機床設(shè)計手冊》編寫組，1986 《實用機床設(shè)計手冊》，李洪編著，1999 指導(dǎo)教師（簽字）： 2014年3月3 日 系主任（簽字）： 20 年 月 日 注：本表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系主任審定后下發(fā)學(xué)生。