自动上下料机械手及主要零部件设计毕业论文.docx

自动上下料机械手及主要零部件设计毕业论文目 录第一章 绪论11.1前言和意义11.2 工业机械手的简史11.3 国内外研究现状和趋势31.4 本章小结4第二章 机械手直臂部分的总体设计52.1 执行机构的选择52.2 驱动机构的选择52.3传动结构的选择62.4 机械手的基本形式选择72.5 机械手直臂部分的主要部件及运动82.6 机械手的技术参数92.8 本章小结10第三章 机械手手爪的三维设计113.1 手部设计基本要求113.2 典型的手部结构113.3 机械手手爪的设计计算113.3.1选择手爪的类型及夹紧装置113.3.2 手爪夹持范围计算123.3.3 滑动丝杠设计133.3.4 直齿轮设计163.3.5电机选型163.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图183.5 本章小结20第四章 机械手手腕部分的三维设计214.1腕部设计的基本要求214.2 腕部的结构以及选择214.2.1 典型的腕部结构214.2.2 腕部结构和驱动机构的选择224.3 腕部的设计计算224.3.1 蜗轮轴的设计计算224.3.2 蜗轮齿轮设计244.3.3 步进电机选型264.4 手腕部分出图及主要零部件出图274.5本章小结33第五章 直臂部分的三维设计345.1 手臂的结构的选择及其驱动机构345.2 滚珠丝杠设计345.3 锥齿轮设计375.4 电机选型405.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图415.6 本章小结44总 结45参考文献46致 谢48第一章绪论1.1前言和意义机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。1.2 工业机械手的简史现代工业机械手起源于20世纪50年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。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。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之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)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式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（Unimaton）,专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、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-Vic-arm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，定位误差可小于±1毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。德国机器制造业是从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。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。瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手