【正文】 密級(jí) U D C 中國地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 氣動(dòng)機(jī)械手 姓 名： 郭 少 龍 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 25000901 學(xué) 號(hào)： 2500090112 指導(dǎo)教師： 梁 秋 榮 老 師 題目：氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生： （簽名） 郭 少 龍 指導(dǎo)教師： （簽名） __________ 摘 要 : 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常用到的一種能夠自動(dòng)抓取、操作的裝置，多用于自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)機(jī)的上下料、數(shù)控設(shè)備的自動(dòng)換刀裝置中。 Key word: pneumatic manipulator cylinder pneumatic loop 目錄 1 緒論 ………………………………………………… 1 機(jī)械手發(fā)展史 …………………………………… 1 機(jī)械手的分類 ………………………………… 2 機(jī)械手的組成 ………………………………… 4 應(yīng)用機(jī)械手的意義 ……………………………… 6 2 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案和氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) ………… 7 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 ……………………………… 7 機(jī)械手基本形式的選擇 ………………………… 8 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng) ……………………… 9 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 ………………………………… 9 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì) ………………………… 10 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 ………………………… 10 氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì) ……………………………… 11 前法蘭式氣缸的簡(jiǎn)介 ……………………… 11 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖 ………………… 11 3 氣動(dòng)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………… 13 機(jī)械手末端執(zhí)行的設(shè)計(jì) ………………………… 13 手指的形狀和分類 …… ………………… 13 夾持式手部結(jié)構(gòu) ………………………… 13 設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 …………………… 14 手持式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 ……………………… 14 氣缸尺寸的確定于校核 …………………… 15 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 17 尺寸設(shè)計(jì)和校核 ………………………… 17 平衡裝置設(shè)計(jì) …………………………… 18 導(dǎo)向裝置 ………………………………… 18 平衡裝置 ………………………………… 18 手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 19 尺寸設(shè)計(jì) ………………………………… 19 尺寸校核 ………………………………… 19 手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 ……………… 20 尺寸設(shè)計(jì) ………………………………… 20 尺寸校核 ………………………………… 20 總結(jié)與感悟 ……………………………………… 21 41 總結(jié) …………………………………………… 21 42 感悟 ………………………………………… 21 1 緒論 機(jī)械手發(fā)展史 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。商名為 Unimate（即萬能自動(dòng)）。聯(lián)邦德國 KnKa 公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。按照不同的分類方式可以把機(jī)械手分成多種類型。 (2)按驅(qū)動(dòng)方式分 1） 液壓傳動(dòng)機(jī)械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。目前使用的專用和通用工業(yè)機(jī)械手均屬于此類。 6） 感覺控制型 機(jī)械手 ：利用傳感器獲取的信息控制 機(jī)械手 的動(dòng)作。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。驅(qū)動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)則應(yīng)另外增設(shè)機(jī)械傳動(dòng)裝置。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機(jī)械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面，同時(shí)由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面。當(dāng)給定機(jī)器手結(jié)構(gòu) 尺寸時(shí)，要確定如何確定其工作空間，而當(dāng)給定工作空間時(shí)，則要研究機(jī)械手具有什么樣的結(jié)構(gòu)。（ 2）尺度優(yōu)化原則。其中圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊 ,定位精度較高 ,占地面積小，因此本設(shè)計(jì)采用圓柱坐標(biāo)型。（ 4）機(jī)身，采用一個(gè)直線缸和一個(gè)回轉(zhuǎn)缸來實(shí)現(xiàn)手臂升降和回轉(zhuǎn)。液壓與氣壓都是以流體（液壓油液或壓縮空氣）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 1 機(jī)械手的最大抓重 是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為 5公斤。 其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下： 抓重 :5千克 自由度數(shù) :4個(gè)自由度 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) :伸縮行程 100mm 伸縮速度 40mm/s 升降行程 150mm 升降速度 100mm/s 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) :回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? 手指夾持范圍 :棒料 : 248。如手臂伸縮氣缸在接近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可以加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程上的速度。 夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和傳力機(jī)構(gòu)所組成。 (二 )手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。 本設(shè)計(jì)要求機(jī)械手手爪的最大持重 m=5Kg，根據(jù)具體的工作要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)型氣爪，其結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì)和校核 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 63/63。 總結(jié)與感悟 41 總結(jié) 本文所設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，功能比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)比較合理，能夠滿足部分不同形狀的工件的轉(zhuǎn)移、夾取、安裝等功能，方便快捷。 最后， 由于個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處， 懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，不勝感謝！