轻型搬运机械手的设计正文大学学位论文.doc

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1、轻型搬运机械手的设计49摘要在现代工业中，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。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了轻型搬运机械手的设计计算过程。首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，

2、说明了自由度和机械手整体座标的形式。对其分别进行齿轮传动的设计和转轴的设计，在此过程中我们确定了运动所需的力和扭矩。在确定动力的的情况下通过计算分析，选择满足使用功率的步进电机。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。关键词：自由度；齿轮传动装置；步进电机；发展趋势49目录第一章绪论11.1课题研究的背景11.2工业机械手的简史31.3工业机械手在生产中的应用41.3.1建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线61.3.2在实现单机自动化方面61.3.3铸、锻

3、、焊热处理等热加工方面71.4机械手的组成81.4.1执行机构81.4.2驱动机构81.4.3控制系统分类81.5工业机械手的发展趋势91.6本文主要研究内容101.7本章小结10第二章机械手的总体结构设计112.1机械手基本形式的选择112.2机械手的主要部件及运动122.3驱动机构的选择122.4本章小结12第三章机械部分零件的计算及建模133.1Pro/Engineer软件建模133.2手部零件的设计143.2.1手部零件设计的基本要求143.2.2机械手手部的设计计算153.3腕部的设计计算163.3.1腕部设计的基本要求163.3.2腕部的结构以及选择173.3.2

4、.1典型的腕部结构183.3.2.2腕部结构和驱动机构的选择183.3.3腕部的设计计算193.3.4腕部的驱动力矩计算203.3.5腕部驱动力的计算20493.3.6腕部转轴的选择213.3.7本章小结223.4小臂部分的设计及有关计算233.4.1小臂部分设计的基本要求233.4.2手臂的典型机构以及结构的选择233.4.2.1手臂的典型运动机构233.4.2.2手臂运动机构的选择233.4.3小臂部分各零件的计算243.4.3.1小臂支板的确定263.4.3.2小臂部分转轴的选取273.4.3.3小臂部分轴承和卡簧的三维图及工程图的选取283.4.3.4小臂部分步进电机

5、的选取283.4.3.5小臂部分齿轮的选取293.4.3.6小臂部分的三维软件总图313.5大臂部分的设计及有关计算323.5.1大臂支板的确定323.5.2大臂部分转轴的选取343.5.3大臂部分轴承和卡簧的三维图及工程图的选取343.5.4大臂部分步进电机的选取353.5.5大臂部分齿轮的选取363.5.6底座的三维设计及工程图363.5.7大臂固定部分螺钉的选取383.5.8大臂部分的三维软件总图393.5.9本章小结40总结41致谢42参考文献4349第一章绪论1.1课题研究的背景用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹

6、和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境

7、中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并