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12 屆畢業(yè)設(shè)計 搬運機械手機械部分設(shè)計及運動仿真 設(shè)計說明書 學(xué)生姓名 白祖貴 學(xué) 號 8011208221 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 12-2 指導(dǎo)教師 劉媛媛 日 期 2012.06 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 前 言 用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為機械手。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。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的 機械手被稱為工業(yè)機械手。 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系 統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機械手工 程。機械手涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技 術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 工業(yè)機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機械手也是工業(yè)機 器人的一個重要分支。他的特點是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上 兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機械手作業(yè)的準確性和環(huán)境中 完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。 機械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認識：其一、它能部分的代替人工 操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送 和裝卸；其三、它能操作必要的機具進行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件， 顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到很多國 家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶 有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定 的效果，受到機械工業(yè)的重視。 機械手是一種能自動控制并可從新編程以變動的多功能機器，他有多個自由度，可以 搬運物體以完成在不同環(huán)境中的工作。 機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠 獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用 機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品 種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 目 錄 1.緒論 ..................................................................................................................................................................1 1.1 工業(yè)機器人簡介 ................................................................1 1.2 機械手的組成和分類 ............................................................1 1.2.1 機械手的組成 ................................................................1 1.2.2 機械手的分類 ................................................................1 1.3 世界機器人的發(fā)展 ..............................................................1 1.4 我國工業(yè)機器人的發(fā)展 ..........................................................2 1.5 我要設(shè)計的機械手 ..............................................................2 2.機械手的機構(gòu)及運動過程 ...........................................................2 2.1 機械手的結(jié)構(gòu) ..................................................................2 2.2 機械手的動作過程 ..............................................................2 2.3 機械手的坐標形式及自由度 ......................................................3 3.手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 .....................................................................4 3.1 概述 ..........................................................................4 3.1 設(shè)計時應(yīng)考慮的幾個問題 ........................................................4 3.3 驅(qū)動力的計算 ..................................................................4 3.4 銷軸的選擇與校核 ..............................................................5 4.氣缸的設(shè)計 ....................................................................................................................................................5 4.1 氣缸的直徑 ....................................................................5 4.2 汽缸壁厚的設(shè)計 ................................................................7 5.齒輪的設(shè)計 ....................................................................................................................................................7 5.1 概述 ..........................................................................7 5.2 齒面接觸疲勞強度的計算 ........................................................8 5.2.1 初步計算 ....................................................................8 5.2.2 校核計算 ....................................................................8 5.2.3 確定主要傳動尺寸 ...........................................................10 6.滾珠絲杠螺母副的設(shè)計 .........................................................................................................................10 6.1 滾珠絲杠的特點 ...............................................................10 6.2 滾珠絲杠型號的選擇 ...........................................................11 6.3 滾珠絲杠的支撐和支撐方式 .....................................................11 6.4 滾珠絲杠剛度驗算 .............................................................11 6.5 穩(wěn)定性驗算 ...................................................................12 6.3 滾珠絲杠的溫度變形計算 .......................................................12 7.電動機的選擇 ......................................................................13 7.1 帶動臂部升降和左右移動的電機 .................................................13 7.2 帶動機身回轉(zhuǎn)的電機 ...........................................................13 7.2 帶動手部回轉(zhuǎn)的電機 ...........................................................13 致 謝 ...........................................................................................................................................................14 參考文獻 ....................................................................................................................................................15