毕业设计--R175柴油机机体自动加工线上多功能液压机械手设计

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1、第 1 页 共 53 页 前前 言言 近年来，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。 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 物的力量比人手大等特点，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。例如：在机床加工，装配作业，劳动条件差，单调重复易于疲劳 的工作环境以及在危险场合下工作等。 随着工业技术的发展，工业机器人与机械手的应用范围不断扩大，其技术 性能也在不断提高。在国内，

2、应用于生产实际的工业机器人特别是示教再现性机 器人不断增多，而且计算机控制的也有所应用。在国外应用于生产实际的工业机 器人多为示教再现型机器人，而且计算机控制的工业机器人占有相当比例。带有 “触觉”，“视觉”等感觉的“智能机器人”正处于研制开发阶段。带有一定智能的工 业机器人是工业机器人技术的发展方向。 第 2 页 共 53 页 第第 1 章章 液压机械手总体方案设计液压机械手总体方案设计 1.1 机械手总体设计方案拟定机械手总体设计方案拟定 机械手是能够模仿人手的部分动作，按照给定的程序，轨迹和要求，实 现自动抓取、搬运或操作动作的自动化机械装置。在工业中应用的机械手称 为“工业机械手” 。

3、能够配合主机完成辅助性的工作，随着工业技术的发展， 机械手能够独立地按照程序，自动重复操作。 根据课题的要求，机械手需具备上料，翻转和转位等功能，并按照自动 线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。设计可参考以下多种设计方案： 1.1.1 采用直角坐标式，自动线呈直线布置，机械手在空中行走，按照顺 序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少， 易于配线，但需要架空行走，油液站不能固定，使得设计复杂程度 增加，运动质量增大。 图 1.1.1 直角坐标式布局示意图 1.1.2 机身采用立柱式，机械手侧面行走，按照顺序完成上料、翻转、转 位的功能，自动线仍成直线布置。这种方案可以集中设

4、计液压站， 易于实现电气， 油路定点连接， 但是占地面积大， 手臂悬伸量较大。 图 1.1.2 立柱式机械手布局示意图 第 3 页 共 53 页 1.1.3 机身采用机座式，自动线围绕机座布置，顺序完成上料、翻转、转 位等功能。这种方案具有电液集中、占地面积小、可从地面抓取工 件等优点。 图 1.1.3 机座式机械手布局示意图 1.2 总体方案选定总体方案选定 抓取机构采用夹钳式。 ，送放机构将被抓取的物体送放到目的地，由手 臂、手腕、等装置组成。整个机构选用空间球体坐标系，有五个自由度。采 用屈伸式布置。手腕作抓取运动和回转运动，手爪采用平面指型结构，通过 液压缸通油，推动活塞带动杠杆机构合

5、拢将工件加紧。 腕部用销轴将机械手定位在手臂上，并用螺母将其锁死，同时利用铰链 连接，一端与液压伸缩缸的活塞杆相连，通过活塞的直线运动，带动腕部使 其能够绕着回转销轴转动。 回转运动通过叶片式回转油缸的运动来实现。 手臂相对于机身可作回转运动，能有效地利用空间，并能绕过障碍物夹 持和送放工件。手臂采用液压直动缸驱动，作俯仰运动，具有体积小、可集 中控制、反向运动灵活等优点。 回转工作台用齿轮传动机构，用电动机驱动，可以利用挡块定位，且定 位误差在 0.51mm。具有结构简单、传递扭矩大、传动效率高等特点。 第 4 页 共 53 页 图 1.21 液压机械手 本设计的液压机械手有五个自由度，包括

6、机械手的抓取、回转，手臂的拉 伸、俯仰和回转工作台的回转五个动作。其中将机械手抓取和回转运动的液压传 动集成设计，既能使得设计紧凑，又能使液压油路集中控制。便于安装及维护， 而且编排和改变控制程序容易，使用方便。 液压机械手主要参数设计：液压机械手主要参数设计： 液压机械手的主要参数可分为基本参数、（用于说明机械手主要性能的参数） 、 规格参数（标牌上标注的参数） 、液压参数（液压系统设计参数） 。 基本参数基本参数： 1.抓重 机械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而该液压机械手是用于 R175 柴油机机体生产自动线上，主要的加工对象是柴油机机体，根据柴油机的 外形参数 250X170X140mm 而柴油机机体选用的材料是铸铁， 密度为 0.01g/mm2 第 5 页 共 53 页 柴油机机体的壁厚一般为 1525mm 所以，可算出机体本身的质量为 12Kg， 机械手应该有一定的安全度，取安全系数为 1.3，可得机械手的抓重为 15Kg。 2.自由度 机械手的自由度标志着机械手所具有的功能大小，自由度越大，机械手动作 越灵活，适应性也越强，但是自由度多也带来了结