自由机械手 毕业设计论文--.doc

前沿 1
第一章机械手的总体设计 2
确定设计方案 2
主要技术参数 2
机械手结构组成 3
第二章手指设计 5
设计时要注意的问题 5
被夹取零件尺寸及重量的计算 5
夹紧力的计算 5
第三章腕关节的设计 8
腕关节所选择的形式 8
驱动方式的比较 8
汽缸的设计 8
气源的选择 9
第四章小臂的设计 10
设计时注意的问题 10
小臂结构的设计 10
小轴的设计计算 11
轴承的选择 12
轴承摩擦力矩的计算 12
驱动选择 13
第五章大臂的设计计算 15
大臂总体结构的设计 15
大轴的设计计算 16
轴承的选择 16
轴承摩擦力矩的计算 17
驱动系统的选择 18
第六章机身的设计 19
设计机身时注意的问题 19
运动要求 19
机身的固定 19
致谢 20
参考文献 21
前言
机械手是在机械化,自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用,机器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。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邻域内,迅速发殿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,但它具有能不断重复工作和劳动,不知疲劳,不怕危险,抓举重物的力量比人手力大的特点,因此,机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛地得到了应用。
在工业生产过程中,尤其在自动流水线上,零件的加工和搬运都可能用到机械手。
机械手一般分为三类:第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外,还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的,称为操作机。它起源于原子、军事工业,先是通过操作机来完成特定的作业,后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手,主要附属于自动机床或自动线上,用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“Mechanical Hand”,它是为主机服务的,由主机驱动;除少数以外,工作程序一般是固定的,因此是专用的。
在国外,目前主要是搞第一类通用机械手,国外称为机器人。本课题所做的机械手是属于第三类机械手。
1、简史
机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是:机体上安装一个回转长臂,顶部装有电磁块的工件抓放机构,控制系统是示教形的。
1962年,美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿照坦克炮塔,臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动;控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。
1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学,麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。
前苏联自六十年代开始发展应用机械手,至1977年底,其中一半是国产,一半是进口。
目前,工业机械手大部分还属于第一代,主要依靠工人进行控制;改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,是机械手具有感觉机能。
第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系,并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环。
2、