发布时间 : 星期六 文章臂部采用连杆机构的工业机械手设计更新完毕开始阅读4161009c51e79b8968022619
4.2 驱动力的计算 ··························································································· 16 4.3 液压缸的设计与计算 ··············································································· 17 4.3.1确定液压缸的安装形式 ······································································ 17 4.3.2确定端盖与缸筒的结构及其连接方式 ·············································· 17 4.3.3 确定液压缸的基本参数 ····································································· 17 4.4 连杆长度的计算及校核 ··········································································· 21 4.4.1 作图法求连杆长度 ············································································· 21 4.4.2 校核连杆强度 ····················································································· 23
第5章 电机及减速器的选择········································································· 29
5.1 电动机的选择 ····························································································· 29 5.2 减速器的选择 ····························································································· 29
结论·························································································································· 30 参考文献 ················································································································ 31 致谢·························································································································· 32 附录 图纸列表
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第1章 绪论
1.1课题的来源及研究意义
机械手是在机械化及自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，其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性和适应性。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领域内迅速发展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，但在工业生产过程中，尤其是在自动流水线上，零件的加工和搬运都可能用到机械手，这主要是因为它具有以下一些人手所不能比拟的优点：
1) 能不断重复工作和劳动, 把人从繁重单调的劳动中解放出来； 2）应用范围广，环境适应性强，能代替人从事危险、有害的操作； 3）机械手动作准确，可以稳定和提高产品的质量； 4）提高劳动生产率和降低成本。
正因为机械手具有如此之多的优点，所以机械手已经受到许多部门的重视，其在工业生产领域应用也变的越来越广泛，不仅如此，工业机械手在社会服务、公共安全等非生产领域也发挥着越来越重要的作用，所以研究工业机械手技术具有巨大的现实意义，而且随着经济的不断发展，计算机和电力电子、微电子控制、液压气动等技术的快速进步,机械手技术的研究更具有远大的前景。工业机械手必将成为制造业中不可替代的重要装备和手段,同时也成为衡量一个国家制造业和科技水平的重要标志。
1.2工业机械手的应用现状及发展方向
在国外，工业机械手技术已经日趋成熟，在20世纪50年代初期他们就已经开始配置机械手，到目前已极为普遍，并已成为一种标准设备被工业界广泛应用。从而，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机械手公司，它们包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKA Roboter，以色列的Robogroup Tek等公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。相对于国外的先发领先优势，国内的工业机器手产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40%左右，但是至今仍未形成具有影响 力的产品和有规模的产业。
虽然工业机械手的应用已经相当普遍，但是工业机械手的使用范围只限于在简单
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重复的操作方面节省人力，主要使从事繁重的工作和危险的工作，在恶劣环境下尤其明显。至于在汽车工业和电子工业之类的工业部门，机械手的应用情况决不能说是很好的，其机械手应用只限于部分工序，尚未在整个生产过程中普及应用。其原因之一是工业机械手的性能还不能满足这此部门的要求，适于机械手工作的空间范围很小。
此外，国内外实际上使用的定位控制的机械手，大多没有视觉、触角以及听觉。目前，世界各同正积极研制带有视觉、触角以及听觉的工业机械手，这种机械手像人的感官的一样具有听觉、视觉、触觉，并可根据人们的要求做相应的行动，所以这种机械手也叫做仿生机械手。
综合分析可以知道，在人工智能、计算机科学和传感器科学的迅速发展的
今天，未来的机器手技术将向着对环境自主性强、具有多种感觉能力的智能机器人的方向发展。
1.3臂部采用连杆机构的工业机械手的优点
工业机械手执行机构的设计主要包括：(1)手部设计 (2) 腕部设计 (3) 臂部设计 (4) 机身设计。其中对于臂部的设计，可根据不同的实际需求选择不同的机构来 实现，比如对于要求实现伸缩运动的臂部，可选用倍增机构，导轨机构及导柱机构等，而对于实现复合运动的臂部，可采用行星轮传动机构，凸轮传动机构及连杆机构等。
连杆机构尤其是四连杆机构由于其自身的特点常常用来作为机械手的臂部，而连杆式工业机械手也是一种常见的机械手类型，连杆机构主要具有以下特点：
1）结构简单，易于加工。
2）具有灵活性、方便性的机构特点。
3）运动转换形式多样，可以任意组合到达任意位置点。 4）比较容易改变运动参数以满足工件运动轨迹的变化。
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第2章 总体方案的设计
2.1设计任务分析
2.1.1设计要求
连杆式工业机械手是采用连杆机构驱动臂部，并且能够实现给定的两个位置，要求机械手臂部具有水平伸缩功能且手部具有抓取功能。
设计参数及要求： 1.臂部采用连杆机构。
2.手部抓取机构采用齿轮传动，且手指从张开到闭合的的时间为1s。 3.抓取的工件呈圆柱形，重量为5~10kg。
4.臂部可以水平伸缩，且运动行程为500mm，运动速度为为0.5m/s。 5.工作寿命为15年，按每年300天，每天8小时计算。 6. 给定的连杆支承点的初始位置和终止位置如图2.1所示。
图2.1 轨迹示意图
2.1.2任务分析
该课题要求我们设计臂部采用连杆机构，手部采用齿轮传动的工业机械手，根据设计任务书，可知此机械手的大体工作过程是：由电动机带动减速器输出转矩来驱动连杆机构，整个连杆机构的运动轨迹须经过给定的初始位置和终止位置，而固定在其中一根连杆上的手部则在液压缸的驱动下来抓取工件以完成整个作业过程。分析整个工作过程可以知道该设计题目的完成需要解决以下3个问题：
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