【正文】 素。第四章 機械手手腕部分的三維設(shè)計（1） 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔(dān)。mN螺桿左右兩端分別采用不同的旋向，螺旋副標(biāo)記分別為：。 手爪橡膠 滑動絲杠設(shè)計設(shè)計條件：需自鎖絲杠長度 145mm 最大質(zhì)量共計約1100g。平移型手指的張開閉合靠手指的平行移動,這種手指結(jié)構(gòu)簡單, 適于夾持平板和圓柱類材料, 且工件徑向尺寸的變化不影響其軸心的位置, 其理論夾持誤差為零。 機械手手爪的設(shè)計計算本設(shè)計是設(shè)計抓取圓柱形物塊的機械手。（4） 應(yīng)保證手抓的夾持精度。第三章 機械手手爪的三維設(shè)計 手部設(shè)計基本要求（1） 應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。（3）臂部，采用滾珠絲杠，電機帶動絲桿使螺母在橫臂上移動來實現(xiàn)手臂平動，帶動絲桿螺母使絲桿在直臂上移動實現(xiàn)手臂升降。 機械手直臂部分的主要部件及運動在直角坐標(biāo)型機械手的基本方案選定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，為了滿足設(shè)計要求，關(guān)于機械手具有4個自由度 即：手爪張合；手腕回轉(zhuǎn)；直臂升降；橫臂平移4個主要運動。(2)圓柱坐標(biāo)型機械手。由于電機距離被傳動的腕關(guān)節(jié)較遠(yuǎn)，故采用精密套筒滾子鏈來傳動。其主要缺點是安裝精度要求高、中心距要求嚴(yán)格，同時具有一定的蠕變性。由于滾珠絲杠傳動返行程不能自鎖；因此在用于垂直方向傳動時，須附加自鎖機構(gòu)或制動裝置。絲杠螺母傳動分為普通絲杠（滑動摩擦）和滾珠絲杠（滾動摩擦），前者結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低，具有自鎖能力；但是摩擦阻力矩大、傳動效率低（30%~40%）。故在工業(yè)機器人系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分, 工業(yè)機械手的性能價格比在很大程度上取決于驅(qū)動方案及其裝置。但是結(jié)構(gòu)較大，保養(yǎng)需求高。其特點為：輸出力大、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏、抓取力大。根據(jù)動力源的不同, 可分為以下四類：（1）氣壓傳動機械手氣壓機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。 （3）臂部 ，手臂部件是機械手的重要握持部件。有回轉(zhuǎn)運動、左右擺動、上下擺動。其中最常用的抓取類型是吸附型和夾持型，吸附型主要是針對于一些正方形表面光滑、輕質(zhì)的工件或物料，夾持型主要是針對圓柱形狀或者是別的一些比較復(fù)雜形狀的工件或物料?？偟膩碚f，大體是兩個方向：其一是機器人的智能化，多傳感器、多控制器，先進的控制算法，復(fù)雜的機電控制系統(tǒng)；其二是與生產(chǎn)加工相聯(lián)系，滿足相對具體的任務(wù)的工業(yè)機器人，主要采用性價比高的模塊，在滿足工作要求的基礎(chǔ)上，追求系統(tǒng)的經(jīng)濟、簡潔、可靠，大量采用工業(yè)控制器，市場化、模塊化的元件。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。它設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。自1969年從美國引進二種典型機械手后，大力研究機械手的研究。德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。如Unimate公司建立了8年機械手試驗臺，進行各種性能的試驗。雖然這兩種機械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機械手發(fā)展的基礎(chǔ)。不少球坐標(biāo)式通用機械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。他的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)。通過對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識進行整合，完成一個特定功能、特殊要求的上下料機械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強的針對性和明確的實施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機結(jié)合。目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。自動上下料機械手及主要零部件設(shè)計畢業(yè)論文目 錄第一章 緒論 1 1 工業(yè)機械手的簡史 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 3 本章小結(jié) 4第二章 機械手直臂部分的總體設(shè)計 5 執(zhí)行機構(gòu)的選擇 5 驅(qū)動機構(gòu)的選擇 5 6 機械手的基本形式選擇 7 機械手直臂部分的主要部件及運動 8 機械手的技術(shù)參數(shù) 9 本章小結(jié) 10第三章 機械手手爪的三維設(shè)計 11 手部設(shè)計基本要求 11 典型的手部結(jié)構(gòu) 11 機械手手爪的設(shè)計計算 11 11 手爪夾持范圍計算 12 滑動絲杠設(shè)計 13 直齒輪設(shè)計 16 16 機械手手爪的三維出圖及其主要零部件出圖 18 本章小結(jié) 20第四章 機械手手腕部分的三維設(shè)計 21 21 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 21 典型的腕部結(jié)構(gòu) 21 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)的選擇 22 腕部的設(shè)計計算 22 蝸輪軸的設(shè)計計算 22 蝸輪齒輪設(shè)計 24 步進電機選型 26 手腕部分出圖及主要零部件出圖 27 33第五章 直臂部分的三維設(shè)計 34 手臂的結(jié)構(gòu)的選擇及其驅(qū)動機構(gòu) 34 滾珠絲杠設(shè)計 34 錐齒輪設(shè)計 37 電機選型 40 機械手直臂部分三維出圖及主要零部件出圖 41 本章小結(jié) 44總 結(jié) 45參考文獻 46致 謝 48第一章 緒論機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。運動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。該機械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。美國還十分注意提高機械手的可靠性，改進結(jié)構(gòu)，降低成本。德國機器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機械手，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。1979年日本機械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。截止1979年，機械手累計產(chǎn)量達(dá)56900臺。 第二代機械手正在加緊研制。第三代機械手（機械人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢目前，在國內(nèi)外各種機器人和機械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下：1．機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。4．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； 5．焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。手部是用來抓取工件的部件，根據(jù)被抓取物件的形狀、尺寸、重量、材料和抓取要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。手腕有獨立的自由度。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。 驅(qū)動機構(gòu)的選擇 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分。（2）液壓傳動機械手是以油液壓縮的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點為：運動精確，動作頻率大，定位精度高。但是其技術(shù)還不夠成熟、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、成本也較高。（2）諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小重量輕，傳動比大（幾十到幾百），傳動精度高、回程誤差小、噪音低、傳動平穩(wěn)，承載能力強、效率高等一系列優(yōu)點。螺旋傳動有傳遞能量為主的，如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；有以傳遞運動為主的，如機床工作臺的進給絲杠。使用壽命長；而且同步性好，使用可靠、潤滑簡單，因此滾珠絲杠在機器人中應(yīng)用很多。同