【正文】 子科技大學(xué)出版社， 3 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，4 ：5 ：上海交通大學(xué)出版社，6 ：原子能出版社，19817 ：科學(xué)技術(shù)文獻出版社，19878 ：9 ：武漢理工大學(xué)出版社，10 ：華中理工大學(xué)出版社，199811 ：重慶大學(xué)出版社，199712 ：機械工業(yè)出版社，199513 ：清華大學(xué)出版社，1994：浙江大學(xué)出版社，199115 . 機械工業(yè)出版社，199316 ，1988 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 在機械制造業(yè)中，機械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大地改善了工人勞動條件，顯著的提高勞動生產(chǎn)率加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。設(shè)計包括兩大方面，其中之一是自動行走部分，另一部分為手臂的運轉(zhuǎn)。行走部分可以采用氣壓馬達帶動兩輪轉(zhuǎn)動。運動手臂的直線運動用氣缸來實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動用氣壓馬達來實現(xiàn)。行走的時候手臂不動，手臂運動的時候，行走部分停止運動。運動手臂采用三個自由度，分別為上升下降，前后和轉(zhuǎn)動。并對畢業(yè)設(shè)計任務(wù)所要面臨的問題有了初步的了解，并已明確了設(shè)計任務(wù)中所要用到的氣動原件，為開展畢業(yè)設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測： 該生的設(shè)計任務(wù)適中，且已明確了目標(biāo)，故預(yù)計能夠圓滿完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率；可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機械手的組成機械手的組成及其相互之間的關(guān)系如圖所示。（二） 執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。手臂 支承手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置。行走機構(gòu) 機械手為了完成遠距離的操作和擴大使用范圍，可以增設(shè)滾輪行走機構(gòu)。機座 它是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于基座上，故起支承和聯(lián)接的作用。行程檢測裝置是檢測和控制機械手各運動行程（位置）的裝置。（二）、運動機構(gòu)使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。 機械手的分類㈠、按機械手的使用范圍分類：⑴ 專用機械手 一般只有固定的程序，而無單獨的控制系統(tǒng)。這種機械手結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，適用于動作比較簡單的大批量生產(chǎn)的場合。㈡、按機械手的驅(qū)動方式分類：⑴ 液壓驅(qū)動機械手 以壓力油進行驅(qū)動。⑶ 電力驅(qū)動機械手 直接用電機進行驅(qū)動。㈢、按機械手臂力大小分類：⑴ 微型機械手 臂力小于1公斤。⑶ 中型機械手 臂力為10～30公斤。㈣ 按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。在機械工業(yè)中，鑄、鍛、焊、鉚、沖壓、熱處理、機械加工、裝配、檢驗、噴漆、電鍍等工種都有應(yīng)用的實例。機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的主要目的：一、可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度。 二、可以改善勞動條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作時有危險或根本不可能的。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人手進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。因此，在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏進行生產(chǎn)。 機械手的發(fā)展概況 對機械手的一般要求： 降低機械手的成本 為了擴大機械手的使用范圍，必須降低機械手的成本。 品種多樣化 為了適應(yīng)不同工作的需要，應(yīng)使的機械手的品種多樣化，用機械手代替更多的人的手工勞動，進而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。 零件、部件系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化 為了加速擴大機械手的應(yīng)用領(lǐng)域，應(yīng)盡量縮短其設(shè)計和制造周期。然后，即可根據(jù)具體工作的需要，將這些零件、部件（或再相應(yīng)地增加一些其它零件、部件）進行組合，組成需要的機械手。 產(chǎn)品性能應(yīng)準(zhǔn)確可靠 機械手的重要技術(shù)指標(biāo)之一，就是其性能應(yīng)穩(wěn)定可靠。 機械手的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢機械手是機械、電子、計算機、液壓液力與氣壓傳動等多學(xué)科高新技術(shù)融合的成果，是當(dāng)代技術(shù)進步的典型范例。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險物品的主從式操作手。由于通用機械手的應(yīng)用發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。由于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合，以及周邊技術(shù)的成熟，在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，氣動機械手、氣動機器人的實用性已經(jīng)充分體現(xiàn)出來。研制具有一定感觸和智力的智能機器人。根據(jù)仿生學(xué)的理論，用計算機充當(dāng)起大腦，使它能思考、能分析、能記憶。用聽筒和聲敏元件等作耳朵能聽。用熱電偶和電阻應(yīng)變儀等作觸覺能感觸。這樣的智能機器人，可以由人用特殊的語言對其下達命令，布置任務(wù)。因此，它將成為無人化系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)之一?？傮w設(shè)計方案如下面的框圖所示： 設(shè)計示意圖如下所示 機械手的執(zhí)行機構(gòu)由于采用積木式連接，結(jié)構(gòu)非常簡單、實用。（一） 機器手的參數(shù)：主參數(shù) 機械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，機械手最大抓重以10公斤左右的為最多?；緟?shù) 運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。平均移動速度為1000毫米/秒，平均回轉(zhuǎn)速度為900/秒。則手臂前后伸縮平均速度為1000毫米/秒，手臂上下升降平均速度為500毫米/秒，手臂回轉(zhuǎn)平均速度為900/秒。大部分機械手設(shè)計成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為2400，又由于該機械手設(shè)計成手臂安裝方位可調(diào)，從而擴大了它的適用范圍。氣壓驅(qū)動工作壓力P為4～6公斤/厘米2。~177。 氣動部件設(shè)計的簡要分析 氣缸 氣缸是利用壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。氣缸是由缸體、活塞、活塞桿、密封件及緊固件等組成。單作用氣缸又可分為柱塞式氣缸、活塞式氣缸、薄膜式氣缸；雙作用氣缸又可分為普通氣缸、雙活塞桿氣缸、不可調(diào)緩沖氣缸、可調(diào)緩沖氣缸、活塞帶導(dǎo)向桿氣缸、串聯(lián)式氣缸；組合氣缸又可分為氣液阻尼缸和步進式氣缸；擺動氣缸又可分為單葉片擺動氣缸和雙葉片擺動氣缸。結(jié)構(gòu)簡單又實用。③ 手臂的回轉(zhuǎn)機構(gòu)中采用了擺動氣缸中的單葉片擺動氣缸，將壓縮空氣的能量變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運動的機械能，擺動角度小于3600。④ 手指夾緊氣缸中我采用了單作用氣缸中的活塞式氣缸，壓縮空氣推動活塞但方向運動，借助彈簧力反向運動。 空氣控制閥 空氣控制閥是氣動控制元件，它的作用是控制和調(diào)節(jié)氣路系統(tǒng)中壓縮空氣的壓力、流量和方向，從而保證氣動執(zhí)行機構(gòu)按規(guī)定的程序正常地進行工作。 壓力控制閥根據(jù)它的作用不同又可分為：調(diào)壓法、安全閥和順序閥。它主要有截流閥、單向截流閥和排氣節(jié)流閥。方向控制閥按閥內(nèi)氣流的方向分：單向型方向控制閥，它只允許氣流沿一個方向流動。按控制方式分：電磁、氣壓、機械和人力等控制方法實現(xiàn)。按聯(lián)結(jié)方式分：管式連接、板式連接和法蘭連接式連接。各氣缸凡能采用排氣節(jié)流方式的，都通過電磁閥的排氣口節(jié)流阻尼螺釘（錐面式）調(diào)速。手臂的上下升降則采用進氣節(jié)流方式，用一個單向節(jié)流閥調(diào)整手臂的上升速度。氣動基本回路 氣動回路和液壓回路相比，有幾方面的不同；一臺氣動機械手的氣動系統(tǒng)有時比較復(fù)雜，但經(jīng)過剖析卻不外乎一些基本回路所組成。第一， 空氣壓縮機輸出的壓縮空氣首先儲存于儲氣罐中，然后供給各個回路使用。第二， 氣動回路使用過的空氣是經(jīng)排氣口排入大氣的，因而不設(shè)回氣管道來回收空氣。因此，在盡量縮短氣動管路的情況下管路仍然很長，并不妨礙使用。設(shè)計機械手的氣動系統(tǒng)時，最簡便的方法是把選定的完成不同任務(wù)的基本回路組合起來。① 方向控制回路（一）單作用氣缸中間停止回路（圖21）這種回路可使活塞停在氣缸中間的任意位置?；y處在位置I時，活塞下腔進氣，推動活塞桿伸出。（二）雙作用氣缸換向回路（圖22）采用二位五通單電控滑閥控制活塞雙向運動?；y切換后，活塞左腔進氣，右腔排氣，實現(xiàn)了氣缸活塞的換向。 （三）雙作用氣缸的活塞可在任意位置停止的回路圖23所示為單活塞桿氣缸的這種回路。這種回路不允許有漏損，這樣才能保證氣缸可靠地工作。圖24所示為雙活塞桿氣缸的這種回路。因兩腔活塞的有效受壓面積相等，從而保證了活塞兩腔同時受壓時，活塞能停留在任意位置。為了克服這個缺點，可增設(shè)調(diào)壓閥進行壓力調(diào)解，控制活塞兩側(cè)壓力平衡，如圖25所示。（四）延時控制回路圖26所示的延時控制回路，為控制信號A使二位四通單氣控滑閥1切換時，壓縮空氣經(jīng)閥單向節(jié)流閥3向氣容4充氣，經(jīng)過一定的時間，氣容壓力達到一定數(shù)值，控制二位三通氣控閥2切換。信號A取消后，閥1又彈簧復(fù)位，壓縮空氣控制閥2也復(fù)位而關(guān)閉，B口無輸出。延時控制回路用于不允許使用時間繼電器的場合，如易燃、易爆和大粉塵的場合。閥1使氣缸換向，閥2 的節(jié)流閥控制氣缸活塞桿的伸出速度。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，可以改變活塞雙向的運動速度。圖示位置為壓縮空氣經(jīng)二位五通單電控滑閥2和閥1的單向閥進入氣缸活塞的右腔，推動活塞左移。由于背壓的存在，也增加了氣缸工作行程的穩(wěn)定性。活塞返回行程的急回運動，也可用來提高機器的生產(chǎn)率。調(diào)節(jié)節(jié)流閥，即可得到活塞不同的運動速度。它是將節(jié)流閥安裝在二位五通單電控滑閥的排氣口上。這種回路的特點是結(jié)構(gòu)較簡單。它是在單向節(jié)流閥1和2的后面氣路上并聯(lián)了二位二通閥3和4。二位五通單電控滑閥5切換后，若閥4打開，則活塞可快速右行。 （四）雙作用氣缸速回運動控制回路該回路當(dāng)活塞桿右行時，壓縮空氣經(jīng)由二位五通單電控滑閥3和快速排氣閥2進入氣缸活塞的左腔，推動活塞右行。閥3切換（圖示位置）后，壓縮空氣經(jīng)閥1的單向閥進入氣缸的右腔。這種回路要求氣缸附加緩沖裝置。如用雙缸或多缸操縱一個重型框架起落時，同步舉升或降落極為重要，否則框架被扭斜將產(chǎn)生很大的附加阻力，甚至不能運動。（二） 氣液操作缸同步回路圖214所示的同步回路是由于連接兩個氣液操作缸被封入油液，所以兩活塞的運動速度可完全同步。也可以設(shè)計成兩缸按一定比例的速度運動。圖215所示的緩沖回路，是在氣缸的兩條氣路上并聯(lián)兩個二位二通閥1和2。并在回路中的二位五通雙電控滑閥3的兩個排氣口上也裝設(shè)節(jié)流螺釘。調(diào)節(jié)閥3的排氣節(jié)流螺釘，以控制活塞的減速。 圖216所示的緩沖回路，是在單向節(jié)流閥3和4的氣路上并聯(lián)二位二通閥1和閥2?；钊焖傩谐虝r，閥1（或閥2）切換，排氣腔的空氣經(jīng)閥1（或閥2）和閥5排出，調(diào)節(jié)閥5的節(jié)流螺釘，可