圆柱坐标式机械手设计概述hnom.docx

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1、洛阳理工学院毕业设计（论文）圆 柱 坐 标标 式 机 械械 手摘 要本毕业设设计设计计了圆柱柱坐标式式机械手手，该机机构可实实现两个个直线方方向和一一个旋转转方向的的运动。在在控制器器的作用用下，它它可以完完成将工工件从一一条流水水线拿到到另一条条流水线线这一简简单的动动作。在设计计过程中中，机械手部部选用了了移动式式齿轮齿齿条手部部来实现现对工件件的夹取取；两个个直线运运动均采采用液压压驱动，包包括横梁梁液压缸缸水平方方向的移移动和升升降液压压缸垂直直运动；旋转运运动采用用齿轮齿条条的结构形式式，通过过对齿条条的驱动动实现立立柱的回回转运动动。通过上上述三种种机构的的运动可可以精确确定位工工

2、件位置置，然后后机械手手进行夹夹取，最最后可以以根据要要求进行行工件的的转移。该结构实现简单,且整体结构紧凑，可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。关键词：圆柱坐坐标，工工业机器器人，机机械手CYLIINDRRICAAL CCOORRDINNATEE ROOBOTTABSTTRACCTThiss grraduuatiion dessignn deesiggn tthe cyllindder sitt maark typpe mmachhinee haand, shhoulld oorgaanizzatiion cann reealiizatt

3、ionn twwo sstraaighht llinee diirecctioon aand 1 rrevoolvee diirecctioon oof ssporrt.UUndeer tthe funnctiion of thee coontrrolller, itt caan tthe commpleetioon gget holld oof aa woork pieece anootheer fflowwingg waaterr liine thiis aactiion thaat iis ssimpple froom aa fllowiing watter linne.IIn tthe

4、 dessignn prroceess, thhe mmachhinee haand choose to usee too moove thee tyype wheeel geaar CChi a hhandd too cllip worrk ppiecce tto ttakee too thhe rreallizaatioon;TTwo strraigght linne ssporrt aall adooptiion thee liiquiid ppresss tto ddrivve aand inccludde aa hoorizzonttal beaam lliquuid to pree

5、ss an urnn off leevell diirecctioon oof mmovee annd aasceend andd deesceend thee liiquiid ppresss aan uurn perrpenndicculaar ssporrt;RRevoolvee spportt addopttionn whheell geear Chii thhe sstruuctuure forrm oof, passs tto ddrivve CChi reaalizzatiion to siggn tturnn rooundd off piillaar ssporrt.PPass

6、s thhreee abbovee-meentiioneed kkindds oof oorgaanizzatiion of spoort cann prreciisioon ffixeed pposiitioon wworkk piiecee poosittionn, tthenn thhe mmachhinee haand carrry on cliippiing to takke, endd caan aaccoordiing to reqquesst ccarrry oon aa trranssferr off woork pieece.Shoouldd sttruccturre rr

7、eallizaatioon ssimpple, annd wwholle sstruuctuure tigghtlly ppackked, caan rrepllacee haand of heaavy labbor, shhow Zhaao tto eeasee a worrkerr off laaborr sttrenngthh, iimprroveemennt llaboor ccondditiion, exxalttatiion labbor ratte oof pprodducttionn annd aautoomattionn leevell.KEY WORRDS:Cyliindr

8、ricaal ccoorrdinnatee, IInduustrriall roobott,Maniipullatoor15目录前言11第1章总总体设计计方案991.1总总体设计计的思路路91.2总总体方案案的确定定101.3机机械手的的组成1101.4机机械手的的坐标形形式1221.5机机械手的的主要参参数133第2章机机械手相相关的设设计与计计算1552.1手手指的相相关设计计与计算算152.1.1手指指夹紧力力的计算算152.1.2手部部液压缸缸的选取取172.1.3水平平伸缩缸缸尺寸计计算1992.1.4升降降液压缸缸主要参参数的确确定2002.2立立柱与底底座的设设计233第3章相相

9、关的校校核2443.1手手爪扇形形齿轮与与齿条强强度校核核24结论225谢辞266参考文献献27外文资料料翻译228前言机器人技技术的发发展，可可以说是是科学技技术发展展共同的的一个综合合性的结结果，同同时，也也是为社社会经济济发展产产生了重重大影响响的一门门科学技技术，它它的发展展归功于于在第二二次世界界大战中中各国加加强了经经济的投投入，就就加强了了本国的的经济的的发展。另另一方面面它也是是生产力力发展的的需求的的必然结结果，也也是人类类自身发发展的必必然结果果，人类类的发展展随着人人们逐渐渐的这种种社会发发展的情情况，人人们越来来越不断断探讨自自然过程程中，在在改造自自然过程程中，认认识

10、自然然过程中中,需求求能够解解放人的的一种工工具。那那么这种种工具就是是代替人人们去能能够从事事复杂和和繁重的的体力劳劳动，实实现人们们对不可可达世界界的认识识和改造造，这也也是人们们在科技技发展过过程中的的一个客客观需要要。另一一方面，人人们有各各种各样样的好的的想法，它它也归功于于电子技技术，计计算机技技术以及及制造技技术等相相关技术术的发展展而产生生了提供供了强大大的技术术保证。毕业设计计是对大大学三年年所学的的知识的的总结和和运用。它它是基础础知识和和专业知知识的统统一，是是理论和和实践相相结合，这这加深了了我们对对所学知知识的理理解和灵灵活运用用。通过过查阅大大量的资资料，学学到了很

11、很多在课课堂上学学不到的的知识和和掌握了了一部分分新的理理念，为为我们走走向工作作岗位奠奠定了一一定的知知识基础础。同时时，也是是检验我我们掌握握所学知知识的深深度和力力度本说明书书是根据据设计课课题要求求，有本本人编写写的简明明工具文文本，全全书共一一册内容容互相衔衔接，配配合设计计图纸一一起使用用。本说说明书内内容包括括绪论、机机构简图图、设计计计算说说明，配配合设计计图纸、机机械手的的使用方方法和技技术，为为用户在在使用过过程中维维护和改改进本产产品提供供原始数数据。1.机器器人概述述在现代工工业中，生生产过程程的机械械化、自自动化已已成为突突出的主主题。化化工等连连续性生生产过程程的自

12、动动化已基基本得到到解决。但但在机械械工业中中，加工工、装配配等生产产是不连连续的。专专用机床床是大批批量生产产自动化化的有效效办法；程控机机床、数数控机床床、加工工中心等等自动化化机械是是有效地地解决多多品种小小批量生生产自动动化的重重要办法法。但除除切削加加工本身身外，还还有大量量的装卸卸、搬运运、装配配等作业业，有待待于进一一步实现现机械化化。机器器人的出出现并得得到应用用，为这这些作业业的机械械化奠定定了良好好的基础础。“工业机机器人”（Inndusstriial Robbot）：多数是是指程序序可变（编编）的独独立的自自动抓取取、搬运运工件、操操作工具具的装置置（国内内称作工工业机器

13、器人或通通用机器器人）。机器人是是一种具具有人体体上肢的的部分功功能，工工作程序序固定的的自动化化装置。机机器人具具有结构构简单、成成本低廉廉、维修修容易的的优势，但但功能较较少，适适应性较较差。目目前我国国常把具具有上述述特点的的机器人人称为专专用机器器人，而而把工业业机械人人称为通通用机器器人。简而言之之，机器器人就是是用机器器代替人人手，把把工件由由某个地地方移向向指定的的工作位位置，或或按照工工作要求求以操纵纵工件进进行加工工。机器人一一般分为为三类。第第一类是是不需要要人工操操作的通通用机器器人，也也即本文文所研究究的对象象。它是是一种独独立的、不不附属于于某一主主机的装装置，可可以

14、根据据任务的的需要编编制程序序，以完完成各项项规定操操作。它它是除具具备普通通机械的的物理性性能之外外，还具具备通用用机械、记记忆智能能的三元元机械。第第二类是是需要人人工操作作的，称称为操作作机（MManiipullatoor）。它它起源于于原子、军军事工业业，先是是通过操操作机来来完成特特定的作作业，后后来发展展到用无无线电讯讯号操作作机器人人来进行行探测月月球等。工工业中采采用的锻锻造操作作机也属属于这一一范畴。第第三类是是专业机机器人，主主要附属属于自动动机床或或自动生生产线上上，用以以解决机机床上下下料和工工件传送送。这种种机器人人在国外外通常被被称之为为“Mecchannicaal

15、 HHandd”，它是是为主机机服务的的，由主主机驱动动。除少少数外，工工作程序序一般是是固定的的，因此此是专用用的。机器人按按照结构构形式的的不同又又可分为为多种类类型，其其中关节节型机器器人以其其结构紧紧凑，所所占空间间体积小小，相对对工作空空间最大大，甚至至能绕过过基座周周围的一一些障碍碍物等这这样一些些特点，成成为机器器人中使使用最多多的一种种结构形形式，世世界一些些著名机机器人的的本体部部分都采采用这种种机构形形式的机机器人。要机器人人像人一一样拿取取东西，最最简单的的基本条条件是要要有一套套类似于于指、腕腕、臂、关关节等部部分组成成的抓取取和移动动机构执行行机构；像肌肉肉那样使使手

16、臂运运动的驱驱动传传动系统统；像大大脑那样样指挥手手动作的的控制系系统。这这些系统统的性能能就决定定了机器器人的性性能。一一般而言言，机器器人通常常就是由由执行机机构、驱驱动传传动系统统和控制制系统这这三部分分组成，如如图 11 所示示。图1 机器器人的一一般组成成机器人的的机械系系统主要要由执行行机构和和驱动传动系系统组成成。执行行机构是是机器人人赖以完完成工作作任务的的实体，通通常由连连杆和关关节组成成，由驱驱动传传动系统统提供动动力，按按控制系系统的要要求完成成工作任任务。驱驱动传传动系统统主要包包括驱动动机构和和传动系系统。驱驱动机构构提供机机器人各各关节所所需要的的动力，传传动系统统

17、则将驱驱动力转转换为满满足机器器人各关关节力矩矩和运动动所要求求的驱动动力或力力矩。有有的文献献则把机机器人分分为机械械系统、驱驱动系统统和控制制系统三三大部分分。其中中的机械械系统又又叫操作作机(MManiipullatoor)，相相当于本本文中的的执行机机构部分分。2.国内内发展状状况及趋趋势（1）国国内现状状：我国汽汽车制造造厂的焊焊装线上上。但总总的来看看，我国国的工业业机器人人技术及及其工程程应用的的水平和和国外比比还有一一定的距距离，如如：可靠靠性低于于国外产产品；机机器人应应用工程程起步较较晚，应应用领域域窄，生生产线系系统技术术与国外外比有差差距；在在应用规规模上，我我国已安安

18、装的国国产工业业机器人人约2000台，约约占全球球已安装装台数的的万分之之四。以以上原因因主要是是没有形形成机器器人产业业，当前前我国的的机器人人生产都都是应用用户的要要求，“一客户户，一次次重新设设计”，品种规规格多、批批量小、零零部件通通用化程程度低、供供货周期期长、成成本也不不低，而而且质量量、可靠靠性不稳稳定。因因此迫切切需要解解决产业业化前期期的关键键技术，对对产品进进行全面面规划，搞搞好系列列化、通通用化、模模化设计计，积极极推进产产业化进进程。我我国的智智能机器器人和特特种机器器人在“8633”计划的的支持下下，也取取得了不不少成果果。其中中最为突突出的是是水下机机器人，6000

19、米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品。（2）发发展趋势势：国内各行行各业对对机器人人的需求求将越来来越多，国国内市场场将稳步步增长，根根据目前前的现状状，我国国机器人人近几年年发展的的形式将将会怎样样呢？根根据我们们

20、的分析析将会呈呈现如下下几个特特点：1）从从国际市市场来看看，机器器人工业业是一种种高投入入低赢利利的产业业，市场场竞争极极为激烈烈，机器器人工业业必须上上一定规规模才有有利润可可言，才才有必需需的开发发投入，才才能走上上良性循循环的发发展道路路。世界界上机器器人产量量最大的的三家公公司年产产机器人人数均超超千台以以上，其其中ABBB公司司达到990000台，安安川电机机公司近近25000台，KKUKAA公司近近20000台，从从国内现现状来看看，大公公司、大大企业通通过与外外国机器器人公司司合资合合作，引引进技术术和资金金，逐步步规模化化生产机机器人，把把国内机机器人产产业推向向一个新新的阶

21、段段，其中中有代表表性的，如如首钢集集团公司司与安川川电机公公司合资资的首钢钢莫托曼曼公司、唐唐山电子子设备厂厂与松下下电器公公司合资资的唐山山松下产产业机器器有限公公司、东东风汽车车公司与与德国KKUKAA公司合合作、济济南二机机床公司司与美国国ISII机器人人公司合合作等等等。这些些合资合合作的开开展，将将会有效效地推动动中国机机器人工工业的进进步，全全面促进进中国机机器人工工业水平平的提高高，但是是它也会会和其他他外国机机器人公公司一样样，冲击击中国机机器人市市场，影影响具有有自主开开发能力力的中国国机器人人产业的的形成，也也会使国国内其他他的机器器人生产产厂家面面临一种种严峻的的挑战。

22、2）由由注重机机器人单单机开发发过渡到到成套开开发机器器人应用用系统生产机器器人多的的大型公公司，可可以凭借借规模优优势，占占据较大大的市场场份额，形形成规模模效益，而而一些中中小公司司要想在在激烈的的市场竞竞争中求求得生存存，必须须具有自自己的特特色。国国外许多多中小公公司把自自己的市市场定位位在机器器人系统统集成或或某些有有特长领领域，从从而形成成自己的的局部优优势，在在市场中中求得生生存和发发展，如如奥地利利IGMM公司以以向用户户提供大大型机器器人焊接接系统著著称，机机器人在在系统中中只占售售价的11/3左左右，卖卖单台机机器人赢赢利甚微微，而卖卖机器人人系统却却赢利可可观。意意大利C

23、COMAAU公司司以承接接压机生生产线见见长，在在这里，机机器人系系统是促促销售的的关键。我我国国内内机器人人生产厂厂家规模模大都较较小，甚甚至谈不不上规模模，而国国内一般般企业又又没有能能力将机机器人有有效地集集成到生生产系统统中去，因因此，那那些进行行系统集集成并向向用户提提供一条条龙服务务的公司司，在机机器人市市场中将将有较强强的竞争争力。国国内机器器人生产产厂家中中北京机机械工业业自动化化研究所所，以承承接涂装装自动化化生产线线见长，累累计产值值近20000万万元，中中国科学学院沈阳阳自动化化研究所所承接焊焊接生产产线，累累计产值值近50000万万元，哈哈尔滨工工业大学学机器人人研究所

24、所的机器器人码垛垛生产线线正在产产业化，累累计产值值超千万万元。3）机机器人开开发走开开放型科科研之路路国内通过过“七五五”机器器人技术术攻关，已已具备了了生产国国产机器器人的基基础，但但国产机机器人无无论在技技术上，还还是可靠靠性上，都都与国外外机器人人差相当当一段距距离，要要尽快缩缩短这种种距离，必必须走一一条开放放型的自自主科研研道路。a.多方方筹措开开发资金金，通过过政府部部门投资资、用户户单位投投资、自自我积累累、外商商投资、银银行贷款款等形式式，筹措措国产机机器人的的开发资资金。b.消化化和利用用国外机机器人技技术、资资料、样样机和关关键元器器件，为为我所用用。c.选择择引进国国外

25、质量量可靠的的机器人人零部件件和元器器件。d.大力力开展国国内合作作，利用用国内技技术优势势，开发发具有中中国技术术特色的的国产机机器人产产品。e.注意意机器人人产品的的高可靠靠性，使使国产机机器人的的可靠性性与国外外机器人人具有可可比性，同同时要做做到低成成本、易易操作。第1章总总体设计计方案在确定机机器人总总体设计计方案前前，我们们还要拟拟定本设设计的基基本步骤骤及其要要遵循的的一些基基本原则则，从而而使设计计方案更更合理。1.1总总体设计计的思路路设计机器器人大体体上可分分为两个个阶段：1、系统统分析阶阶段（1） 根据系系统的目目标，明明确所采采用机器器人的目目的和任任务。（2） 分析机

26、机器人所所在系统统的工作作环境。（3） 根据机机器人的的工作要要求，确确定机器器人的基基本功能能和方案案。如机机器人的的自由度度、动作作精度的的要求、所所能抓取取的重量量、容许许的运动动范围等等。2、技术术设计阶阶段（1） 根据系系统的要要求确定定机器人人的自由由度和允允许的空空间工作作范围，选选择机器器人的坐坐标形式式；（2） 拟订机机器人的的运动路路线和空空间作业业图；（3）确确定驱动动系统的的类型；（4）选选择各部部件的具具体结构构，进行行机器人人总装图图的设计计；（5） 绘制机机器人的的零件图图，并确确定尺寸寸。下面结合合本演示示系统的的基本要要求和设设计的基基本原则则确定本本系统的的

27、方案。1.2总总体方案案的确定定提到总体体方案的的确定，让让我们重重复一下下本课题题的要求求：设计一种种圆柱坐坐标式机机械手，要要求该装装置具有有三个独独立的运运动（两两个直线线运动和和一个旋旋转运动动）。该该机构中中立柱可可相对于于机座旋旋转1880度，回回转速度度15rr/miin，横横梁采用用液压驱驱动，可可水平伸伸缩距离离4000mm，移移动速度度约0.2m/s，机机械手可可上下垂垂直运动动，其垂垂直升降降量10000mmm，移移动速度度约0.15mm/s，机机械手最最大夹持持重量110kgg，所夹夹持工件件为圆柱柱形，直直径范围围：30mmm1200mm。1.3机机械手的的组成工业机

28、械械手是能能够模仿仿人手的的部分动动作，按按给定程程序、轨轨迹和要要求实现现自动抓抓取、搬搬运或操操作的自自动机械械装置。机械收主主要由执执行机构构、驱动动系统、控控制系统统以及位位置检测测装置等等所组成成，各部部分之间间的相互互关系如如图1-11所示：工 件执行机构驱动系统控制系统位置检测装置图1-11 各部部分的相相互关系系1.执行行机构执行机构构包括手手部、手手腕、手手臂和立立柱等部部件，有有的还增增设行走走机构。（1）手手部（或或称抓取取机构） 是与与物体接接触的部部分，主主要其抓抓取和放放置物件件的作用用。（2）手手腕 是连接接手部和和手臂的的部分，可可以调整整和改变变工件方方位。（

29、3）手手臂 是支撑撑手腕和和手部的的部件，用用以改变变工件的的空间位位置。（4）立立柱 是支撑撑手臂的的部件，立立柱也可可以是手手臂的一一部分。手手臂的回回转运动动和升降降（或俯俯仰）运运动均与与立柱有有密切关关系。（5）机机座 是机械械手的基基础部分分。执行行机构的的各部件件和驱动动系统均均安装于于机座上上，起支支撑作和和连接作作用。有时为了了完成远远距离的的操作和和扩大使使用范围围，可以以增设滚滚轮行走走机构。2.驱动动系统机械手的的驱动系系统是驱驱动执行行机构运运动运动动的动力力装置，常常用的有有液压、气气压、电电力和机机械式驱驱动四种种形式。3.控制制系统控制系统统是机械械手动作作的指

30、挥挥系统，用用来控制制动作的的顺序（程程序）、位位置和时时间、速速度和加加速度等等。4.位置置检测装装置位置检测测装置控控制执行行机构的的运动位位置，可可随时将将执行机机构的实实际位置置反馈给给控制系系统，并并与设定定的位置置进行比比较，然然后通过过控制系系统进行行调整，使使执行机机构以一一定的精精度达到到设定位位置。 1.4机机械手的的坐标形形式工业机械械手的结结构形式式主要有有直角坐坐标结构构，圆柱柱坐标结结构，球球坐标结结构，关关节型结结构四种种。各结结构形式式及其相相应的特特点，分分别介绍绍如下。1直角角坐标式式直角坐标标机械手手的空间间运动是是用三个个相互垂垂直的直直线运动动来实现现

31、的，如如图1-2(aa)所示示。由于于直线运运动易于于实现全全闭环的的位置控控制，所所以，直直角坐标标机械手手有可能能达到很很高的位位置精度度（m级）。但但是，这这种直角角坐标机机械手的的运动空空间相对对机械手手的结构构尺寸来来讲，是是比较小小的。因因此，为为了实现现一定的的运动空空间，直直角坐标标机械手手的结构构尺寸要要比其他他类型的的机械手手的结构构尺寸大大得多。2圆柱柱坐标式式圆柱坐标标机械手手的空间间运动是是用一个个回转运运动及两两个直线线运动来来实现的的，如图图1-22(b)。这种种机械手手构造比比较简单单，精度度还可以以，常用用于搬运运作业。其其工作空空间是一一个圆柱柱状的空空间。

32、3球坐坐标式球坐标机机械手的的空间运运动是由由两个回回转运动动和一个个直线运运动来实实现的，如如图1-2(cc)。这这种机械械手结构构简单、成成本较低低，但精精度不很很高。主主要应用用于搬运运作业。其其工作空空间是一一个类球球形的空空间。4关节节坐标式式关节型机机械手的的空间运运动是由由三个回回转运动动实现的的，如图图1-22(d)。关节节型机械手动动作灵活活，结构构紧凑，占占地面积积小。相相对机械械手本体体尺寸，其其工作空空间比较较大。此此种机械械手在工工业中应应用十分分广泛。(a)直角坐标型 （b）圆柱坐标型 （c）球坐标型 （d）关节型图 1-2 机机械手的的坐标形形式本设计采采用圆柱柱

33、坐标型型机械手手。1.5机机械手的的主要参参数机械手的的主要参参数是说说明机械械手的规规格和性性能的具具体指标标，一般般包括一一下几项项：1.抓取取重量（又又称臂力力）是指指机械手手所能抓抓取或搬搬运物件件的最大大重量，它它对其他他参数如如行程范范围、运运动速度度、坐标标形式和和缓冲装装置的设设计均有有影响，是是机械手手最基本本的参数数。2.运动动速度运动速度度反映了了机械手手的生产产水平，影影响机械械手的运运动周期期和工作作效率，很很多机械械手由于于速度低低而限制制了它的的使用范范围。影影响机械械手动作作快慢的的两个主主要运动动是手臂臂的伸缩缩和回转转运动。速速度大小小与机械械手的驱驱动方式

34、式、定位位方式、抓抓重大小小和行程程距离有有关系。3.行程程范围机械手的的手臂运运动行程程对使用用性能有有较大的的影响。一一般来说说，通用用机械手手的手臂臂回转应应尽可能能大些，回回转行程程范围应应大于1180，使机机械手具具有一定定的通用用性；手手臂伸缩缩行程及及工作半半径要适适宜，太太大会增增加手臂臂悬伸量量，相应应的偏重重力矩和和转动惯惯量也增增加，且且刚性降降低，对对于定位位精度也也难以保保证。4.定位位精度定位精度度是衡量量机械手手工作质质量的又又一重要要指标，是是指机械械手的运运动部件件从某一一起始位位置运动动到预期期的另一一位置时时所到达达的实际际位置的的准确程程度。定定位精度度

35、的高低低取决于于位置控控制方式式以及机机械手运运动部件件本身的的精度和和刚度，并并和抓取取重量、运运动速度度等因素素也有密密切关系系。定位位精度包包括位置置设定精精度和重重复定位位精度两两种，一一般所说说的定位位精度是是指重复复定位精精度。第2章机机械手相相关的设设计与计计算2.1手手指的相相关设计计与计算算2.1.1手指指夹紧力力的计算算1.手部部手部是机机械手直直接抓取取和握紧紧（或吸吸附）物物件或夹夹持专用用工具执执行作业业任务的的部件，因因此手部部的结构构和尺寸寸应依据据作业任任务要求求来设计计，从而而形成了了多种的的结构型型式。它它安装在在手臂的的前端，可可以模仿仿人手动动作。设计手

36、部部时除了了要满足足抓取要要求外，还还应满足足以下几几点要求求：（1）手手指握力力的大小小要适宜宜确定手指指的握力力（即夹夹紧力）时时，应考考虑工件件的重量量以及传传送或操操作过程程中所产产生的惯惯性力和和振动，以以保证工工件不致致产生松松动或脱脱落，但但握力太太大又会会造成浪浪费并可可能损坏坏工件。（2）应应保证工工件能顺顺利地进进入或脱脱开手指指开合式手手指应具具有足够够大的张张开角度度来适应应较大的的直径范范围，保保证有足足够的夹夹紧距离离以方便便抓取和和松开工工件。移移动式钳钳爪要有有足够大大的移动动范围。（3）应应具有足足够的强强度和刚刚度，并并且自身身重量轻轻因受到被被夹工件件的反

37、作作用力和和运动过过程中的的惯性力力、振动动等的影影响，要要求机械械手具有有足够的的强度和和刚度以以防折断断或弯曲曲变形，但但结构要要简单紧紧凑、自自重轻，并并使手部部的重心心在手腕腕的回转转轴线上上，使手手腕的扭扭转力矩矩最小。（4）动动作迅速速、灵活活、准确确，通用用机械手手还要求求更换手手部方便便根据用途途手部可可分为夹夹持式手手部、吸吸附式手手部和专专用工具具（喷枪枪、扳手手、焊接接工具）三三类。 经过分析析和比较较此设计计采用夹夹持式手手部。夹持式手手部对抓抓取工件件的形状状具有较较大的适适应性，故故应用较较广。它它的动作作与钢丝丝钳或虎虎钳相似似。2.结构构夹持式手手部是有有驱动装

38、装置、传传动机构构和手指指（或手手爪）等等组成。驱驱动装置置多半用用活塞缸缸。传动动机构常常用连杆杆机构、滑滑槽机构构、齿轮轮齿条机机构等。手手指常用用两指，也也有多指指等形式式。指端端是手指指上直接接与被夹夹工件接接触的部部位，它它的结构构形状取取决于工工件的形形状。手手部结构构按模仿仿人手手手指的动动作，可可分为回回转型、移移动型等等形式。经分析和比较此设计选择移动式的齿轮齿条手部。根据所夹夹取的零零件半径径（3001200的圆柱柱形棒料料）经分分析取扇扇型齿轮轮的齿顶顶圆半径径R=447，模模数m=4，=23。齿齿条齿数数取=23。手指夹紧紧力的计计算：公式：(2-11)式中:为为抓取的

39、的工件重重量，最大为为10KKg ，为安安全系数数取1.22,暂取11.5，为工工作情况况系数，可可按=11.122.5此此取=22，为方方位系数数，即为为当爪子子处在不不同位置置夹取工工件不同同放置位位置是的的系数，根根据查取取的公式式： =0.55tann，粗略计计算约等等于0.91.1，此处取1。根据公式式（2-1）计算算得： 1.5521109.8N=2944N因为此设设计采用用移动型型齿轮齿齿条手部部结构，查查资料知知其夹紧紧力为驱驱动力的的一半，=0.55所以，=5888N，此此处考虑虑其他因因素取6600NN。3.手腕腕手腕是连连接手部部和手臂臂的部件件，它的的作用是是调整或或改

40、变手手部的方方位。一一般手腕腕设有回回转运动动或再增增加一个个上下摆摆动即可可满足要要求，若若有特殊殊要求可可增加手手腕左右右摆动或或横向移移动。机机械手的的手腕结结构相对对比较复复杂。因因此设计计时要注注意下面面几个问问题：（1）可以有有手臂完完成的动动作，尽尽量不设设置手腕腕。（2）手腕结结构尽可可能简单单化，对对不需要要三维自自由度的的手腕，可可采用两两个或一一个回转转运动。此设计可可以不要要手腕，动动作可以以由手臂臂完成。机械手手部如图2-1。图2-11 机械械手手部部2.1.2手部部液压缸缸的选取取1.初算算活塞杆杆直径经分析液液压缸的的最大工工作力为为由于手爪爪是靠推推力夹紧紧的，

41、所所以驱动动液压缸缸的活塞塞杆选用用材料HHT2000 查表表得:，由取得:又得:2.压杆杆稳定性性校核欧拉公式式:由于此活活塞杆是是一端固固定，一一端铰接接，所以以 根据结构构要求取取 查表得 HT-15的的弹性模模量取 又为了更安安全，取取 得:而得:根据GBB/T-23448-119933圆整得得：3.液压压缸参数数确定由d = (0.61)D得缸体内内径D = 35/0.66 = 58.33根据GBB/T-23448-119933圆整得得D = 65查参考文文献116选用TT51660-11型夹紧紧油缸液压缸行行程：S =（2282-1622）=1200mm根据表GGB/TT-2334

42、8-19993 圆圆整得：S = 1255 4.选择择调速阀阀查参考文文献116选择YYF型溢溢流阀，技技术规格格为表22-1。表2-11 技术规规格通径额定流量量调速范围围螺纹联结结重量1020.577YF-LL10BB2.42.1.3水平平伸缩缸缸尺寸计计算1.选择择调速阀阀：选用用ZFRRM型调调速阀，技技术规格格为表22-2。表2-11 技技术规格格通径工作压力力调速范围围重量160.5-31.50-166011.332.液压压缸内壁壁直径计计算= =0.13003取3.考虑虑伸缩缸缸与夹紧紧缸配合合取活塞直直径d=704.活塞塞行程SS=40005.缸头头厚度计计算（1）选选择材料料

43、TQ-4400 =4000=2250（2）FF= （qq值取其其屈服极极限） =316689+67558855N=70775744N（3） =0.0099=9 （4）缸缸头法兰兰按T550166-1型型夹紧缸缸缸头22倍尺寸寸制造。2.1.4升降液压压缸主要要参数的的确定1.活塞塞杆直径径和液压压缸缸径径（1）根根据参考考文献1中液压压缸活塞塞杆外径径尺寸系系列表337.77-2 取活塞塞杆直径径为255（2）根根据参考考文献1表377.7-7，工工程液压压缸的技技术规格格，液压压缸缸径径AL为为40mmm，速速度比=1.33，推推力为220.111kNN，拉力力15.08kkN。2.液压压缸

44、缸盖盖及密封封根据参考考文献2表199-133和GBB34552.11-922 O型型圈用（内内径）=78.7，公公差0.30，为密封封截面直直径，=5.3300.13毡圈密封封（内径径）=776 DD（外径径）=8803.缸底底厚度计计算根据参考考文献1公式337.33-299已知=00.044=166=0.01（缸缸底油孔孔直径） =10000.01110取h=1004.缸底底油孔直直径的计计算根据参考考文献1式377.9-1管子油口口内径ddd11330 Q为为液体流流量，VV为流速速对于压油油管V33-6/s，这这里V取取5m/ss根据参考考文献1表377.7-5为液压缸缸输出速速度，

45、AAL活塞塞直径已知=00.155/s, =0.00007533613.886根据参考考文献1表37.9-11选公称称直径,故d取115采用卡套套式直通通管接头头钢管外径径为222，管接接头连接接螺纹ZZM2221.55采用推荐荐管路通通过流量量为10050所以公称称压力PP=166图2-22为所述述的升降降液压缸缸。图2-22 升升降液压压缸2.2立立柱与底底座的设设计立柱是支支承水平平液压缸缸和机械械手的部部件，立立柱设计计的质量量直接关关乎到机机械手的的工作。此此设计的的立柱经经过分析析与计算算，最后后采用图图2-33的立柱柱。立柱柱与托盘盘采用四四个GBB8188-855-M330螺钉

46、钉连接。托托盘与液液压缸的的连接用用四个GGB5228-MM24螺螺栓进行行连接。立立柱与底底座的连连接采用用四个GGB8118-885-MM30的的螺钉进进行连接接。图22-3为为所设计计的立柱柱与各部部件的连连接。图2-33立柱与与各部件件的连接接28洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章相相关的校校核3.1手手爪扇形形齿轮与与齿条强强度校核核校核1、材料料：齿轮轮：40 渗碳碳淬火 硬度558622齿条：440 渗碳碳淬火 硬度 485552、因所所受的力力不大硬硬齿面扇扇形齿轮轮与齿条条按接触触疲劳强强度校核核查表计算算查表 查资料：安全系数数 由上面的的公式知知：符合要要求30河南科技大学毕业设计（论文）结论本设计的的题目是是圆柱坐坐标式机机械手，本文所做的主要工作有：1总体体方案的的确定。经综合考考虑，确确定采用用圆柱坐标标形式，具具有腰部部回转、竖直升降、水平伸缩三个自由度的运动，使整体的结构小型化。2机械械结构设设计研制制。