1、 机械课程设计机械课程设计 手指和腕部设计手指和腕部设计 学院：机械工程学院学院：机械工程学院 指导教师：指导教师： 班级：机械班级：机械 XXXXXXXX 班班 学号：学号：20XXXXXX20XXXXXX 姓名：姓名：XXXXXX 目目 录录 一、绪论.1 二、课程设计有关事项.2 2.1 基本要求2 2.2 提交.2 2.3 具体结构形式.2 2.4 技术要求2 三、选题.2 四、手指设计2 4.1 确定手部结构2 4.2 手部受力分析.3 4.3 手部夹紧力的计算4 4.4 手部夹紧缸的设计计算.4 4.4.1 夹紧缸主要尺寸的计算5 4.4.2 缸体结构及验算.6 4.4.3 活塞与
2、活塞杆的设计计算.7 五、手腕的驱动力矩的计算.9 5.1 手腕转动时所需的驱动力矩9 5.2 回转液压缸的驱动力矩计算.11 5.3 手腕回转缸的尺寸及其校核.12 六、参考文献15 1 一、绪论 机械工业是国民的装备部， 是为国民经济提供装备和为人民提供耐用消费品 的产业，不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械设备。机械 工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有 很大的和直接的影响。 机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技 术水平的重要指标。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济战略重 点之一。 工业机械手是近几十年发展起来的
3、一种高科技自动化生产设备， 工业机械手 的工业机器人的一个重要分支，它的特点是通过编程来完成各种预期的作业任 务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性， 机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力， 在国民经济各领域有着广阔 的发展前景。 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，在现代化 生产过程中，机械手被广泛的运用于自动化生产线中，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。 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和劳动，不知
4、疲劳，不惧危险，抓举重物的 力量比人手大的特点，因此机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛的得到 了应用。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动， 而是综合了人的特长和机器特 长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力， 又有机器可长时间持续 工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说 它也是机器的进化过程产物，它是工 业以及非产业界的重要生产和服务性设 备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 机械手技术涉及到力学，机械学，电气液压技术，自动控制技术，传感器技 术和计算机技术等科学领域，是一门跨多种学科的综合技术。 机械手是一种能自动化定位控制并可重
5、新编程序以变动的多功能机器， 它有 多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 2 二二、课程设计有关事项： 2.1 基本要求： 1）结构设计 2）设计计算，校核计算 3）草图经知道老师检查，签字后，完成 CAD 图纸 4）携带签字后的草图与打印的装配图答辩，答辩后连草图一并收回。 2.2 提交 1）设计计算说明书 2）结构设计草图和打印的总装配各一张。 2.3 具体结构形式 三坐标形式选一种：直角坐标式、圆柱坐标式，球坐标式。 设计参数：夹持圆柱型铁质工件； 工件 1：重 5kg，直径 82mm 工件 2：重 8kg，直径 105mm 工件 3：重 12kg，直径 120mm 2
6、.4 技术要求： 1）Z 向：上下升降距离 500mm 2）X 向：伸缩长度 300mm 3）绕 Z 轴可转角度120 三、选题： 3.1 球坐标手指和腕部设计 3.2 工件 3 四、手指设计 4.1 确定手部结构 根据设计要求设计出的手部结构如图 4-1 所示： 3 图图 4 4- -1 1 手部结构图手部结构图 图中 N F 为手指对工件的夹紧力，F 为夹紧缸活塞杆的推力。 4.2 手部受力分析 经分析，手部受力图如图 4-2 所示 图图 4 4- -2 2 机械手手部受力分析图机械手手部受力分析图 由图可知，手部结构对称，则 12 FF 由 0 y F 得 1 F cos2 F 且 1 F 1 F 4 由 0)( 1 FM o 得 1 F h= N F b 且 N F N F 由几何关系有 h cos c 由上述等式可得： FN F b c 2 ) cos 1 ( 2 即 F= 2 2 cos N b F c 式中 b 手指回转中心到夹紧力作用点之间的距离； C 手指回转中心
