机械5

旋臂式机械手的设计 摘要 机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门学科综合技术。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓娶帮运或操作动作的自动化装置。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，它也是工业机器人的一个重要分支，在构造和性能兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人世的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 本课题针对机械制造业的生产特点，设计一种用于拾取轴类零件的气动式机械手，以实现轴类零件搬运过程的自动化，减轻生产劳动强度，提高生产效率。本课题设计一种用于塑料注塑成型领域的旋臂式机械手，以提高自动化生产效率。 主要研究内容： （1）了解工业机器人的发展及在工业生产中的应用； （2）完成该旋臂式机械手的方案设计； （3）旋臂式机械手的零部件结构设计及计算； （4）应用PRO/E和AutoCAD软件绘制所设计机械手的装配图及关键零部件的三维图和工程图。 关键词：旋臂式；机械手；PRO/E；工业机器人 目录 摘要4 Abstract 5 第一章前言6 1.1工业机器人概述6 1.2工业机器人的基本型式及其运动形式7 1.2.1直角坐标式机械手7 1.2.2圆柱坐标式机械手8 1.2.3球坐标式机械手8 1.2.4关节式机械手8 1.3工业机器人的机能和特性9 1.3.1工业机械手的自由度9 1.3.2工业机械手的机能9 1.4工业机器人的发展趋势与前景10 1.4.1重复高精度10 1.4.2模块化10 1.4.3无给油化11 1.4.4机电一体化11 1.5本课题的研究内容11 第二章旋臂式机械手的方案设计12 2.1旋旋臂式机械手方案拟定12 2.1.1设计参数： 15 2.1.2可行方案的筛选方法提要15 2.2设计方案的选择15 2.2.1圆柱坐标（直线移动）升降臂15 2.2.2极坐标（旋转升降式）升降臂15 2.2.3气压驱动方案设计16 2.2.4机械驱动方案设计16 2.2.5传动系统结构设计16 2.6升降臂的设计所选方案20 2.6.1机械手升降臂设计20 2.6.2运动方案20 2.6.3设计内容20 2.7具体方案20 2.7.1驱动系统的选择计算20 2.7.2气压缸的选择20 2.7.3大臂导轨的设计与计算23 第三章旋臂式机械手夹持器设计25 3.1旋臂式机械手夹持器设计的基本要求25 3.2机械手夹持器结构设计25 3.2.1机械手夹紧装置设计. 25 3.2.2机械手手爪的夹持误差及分析29 3.2.3楔块等尺寸的确定32 3.2.4材料及连接件选择35 第四章机械手的腕部设计37 4.1腕部设计的基本要求37 4.2具有一个自由度的回转缸驱动的典型腕部结构37 4.3腕部结构计算38 4.3.1腕部回转力矩的计算38 4.3.2回转气压缸所驱动力矩计算40 4.3.3回转缸内径D计算41 4.3.4气压缸盖螺钉的计算42 4.3.5静片和输出轴间的连接螺钉44 4.3.6腕部轴承选择45 4.3.7材料及连接件，密封件选择45 第五章机械手的伸缩臂设计47 5.1伸缩臂设计基本要求47 5.2方案设计48 5.3伸缩臂机构结构设计49 5.3.1伸缩臂气压缸参数计算50 5.3.2导向杆机构设计57 5.4腰部步进电机的选型计算59 5.5旋臂式机械手的PRO/E装配模型62 总结63 参考文献64