气动通用机械手设计气动通用机械手设计- -手臂回转用液压缓冲器部分手臂回转用液压缓冲器部分 作 者 姓 名：周庆学 指 导 教 师：张镭单 位 名 称：辽阳职业技术学院专 业 名 称：数控技术应用东 北 大 学2009 年 4 月毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：毕业设计（论文）题目：气动通用机械手设计-手臂回转用液压缓冲器部分基本内容：基本内容：1. 气动通用机械手设计总体方案设计2. 气动通用机械手手臂回转用液压缓冲器部分设计计算3. 气动通用机械手手臂回转用液压缓冲器部分机械结构图设计4. 气动通用机械手手臂回转用液压缓冲器部分机械结构图设5 设计计算说明书（12000 字以上）. 毕业设计（论文）专题部分：毕业设计（论文）专题部分：题目：题目：基本内容：基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期学生接受毕业设计（论文）题目日期第第 1 1 周周东北大学毕业设计（论文）II指导教师签字：指导教师签字：年年 月月 日日东北大学毕业设计（论文）- 1 -摘摘 要要机机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程。A Abstract.Manipulator imitate hand movement of people, according to give procedure , orbit , demand realize pick , carry and automatics that operate automatically definitely. It especially in such abominable environments as high temperature , high pressure , much dust , flammable , explosiv东北大学毕业设计（论文）- 2 -e , radioactivity ,etc., cumbersome , dull, frequent operation replace peoples homework, so find extensive day byday application. Manipulator generally by executive body, urge system , control system and measure device 3 major part make up, the puma manipulator still feels the system and intelligence system . Page this industry manipulator of introduction belong to round cylindrical coordinates type, allhydraulic to urge the manipulator. Page this according to hydraulic pressure general procedure thatsystem design , divide into four introduce industry manipulator hydraulic pressure systematic design process in detail, 4th among them calculate and choose hydraulic pressure component focal point.key words Manipulator Hydraulic Electric东北大学毕业设计（论文）- 3 -目录目录 摘要 Abstract 第一章第一章 绪论绪论.41.1 机械手简介41.2 机械手发展现状.51.3 机械手的分类.121.4 机械手的组成原理.13 第二章第二章 总体方案设计总体方案设计.172.1 尺寸链.172.2 机械手的控制要求18 第三章第三章 机身机座的结构设计机身机座的结构设计.223.1 电机的选择233.2 减速器的选择253.3 螺栓的设计与校核25第四章第四章 液压系统设计液压系统设计.27. 第五章第五章 电控系统设计电控系统设计.395.1 PLC 简介.395.2 三菱 PLC .42 第六章第六章 毕业设计感想毕业设计感想.46 参考文献参考文献.47东北大学毕业设计（论文）- 4 -第一章第一章 绪论绪论11 机械手简介机械手简介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生活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装备，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标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，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东北大学毕业设计（论文）- 5 -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力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。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，是一门跨学科综合技术。12 机械手发展现状机械手发展现状近 20 年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。从各国的行业统计资料来看，近 30 多年来，气动行业发展很快。20 世纪 70 年代，液压与气动元件的产值比约为 9:1，而 30 多年后的今天，在工业技术发达的欧美、东北大学毕业设计（论文）- 6 -日本等国家，该比例已达到 6:4，甚至接近 5:5。我国的气动行业起步较晚，但发展较快。从 20 世纪 80 年代中期开始，气动元件产值的年递增率达 20%以上，高于中国机械工业产值平均年递增率。随着微电子技术、PLC 技术、计算机技术、传感技术和现代控制技术的发展与应用，气动技术已成为实现现代传动与控制的关键技术之一。2 气动技术及气动机械手的发展过程气动技术及气动机械手的发展过程气动技术是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递或信号传递的工程技术，是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。大约开始于 1776 年，Johnwilkimson 发明能产生 1个大气压左右压力的空气压缩机。1880 年，人们第一次利用气缸做成气动刹车装置，将它成功地用到火车的制动上。20 世纪 30 年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。至 50 年代初，大多数气压元件从液压元件改造或演变过来，体积很大。60 年代，开始构成工业控制系统，自成体系，不再与风动技术相提并论。在 70 年代，由于气动技术与电子技术的结合应用，在自动化控制领域得到广泛的推广。80 年代进入气动集成化、微型化的时代。90 年代至今，气动技术突破了传统的死区，经历着飞跃性的发展，人们克服了阀的物理尺寸局限，东北大学毕业设计（论文）- 7 -真空技术日趋完美，高精度模块化气动机械手问世，智能气动这一概念产生，气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位，智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。气动机械手强调模块化的形式，现代传输技术的气动机械手在控制方面采用了先进的阀岛技术（可重复编程等），气动伺服系统（町实现任意位置上的精确定位），在执行机构上全部采用模块化的拼装结构。90 年代初，由布鲁塞尔皇家军事学院 YBando 教授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人“阿基里斯”六脚勘探员，是气动技术、PLC 控制技术和传感技术完美结合产生的“六足动物”。6 个脚中的每一个脚都有 3 个自由度，一个直线气缸把脚提起、放下，一个摆动马达控制脚伸展/退回运动，另一个摆动马达则负责围绕脚的轴心做旋转之用。东北大学毕业设计（论文）- 8 -由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它集遥感技术和真空技术于一体，成功地解决了垂直攀缘等视为危险工作的操作问题。Tron-X 电子气动机器人，能与人亲切地握手，它的头部、腰部、手能与人类一样弯曲运动，并且有良好的柔韧性。在幕后操纵人员的操作下（或通过自身的编程控制）能与人进行对话，或作自我介绍等。Tron-X 电子气动机器人集电子技术、气动技术和人工智能为一体，它告诉我们，气动技术能够实现机器人中最难解决的灵活的自由度，具有在足够工作空间的适应性、高精度和快速灵敏的反应能力。3 气动机械手的应用现状气动机械手的应用现状由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”。而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。东北大学毕业设计（论文）- 9 -现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用之一。在彩电、冰箱等家用电