本科毕业设计（论文）题 目 气动翻转机械手部件设计 学 院 机械与自动控制学院 专业班级 09机械设计制造及其自动化（4）班 姓 名 学 号 指导教师 系 主 任 胡明 二O 一三 年 五 月 二十一 日浙 江 理 工 大 学机械与自动控制学院毕业论文诚信声明我谨在此保证：本人所写的毕业论文，凡引用他人的研究成果均已在参考文献或注释中列出。论文主体均由本人独立完成，没有抄袭、剽窃他人已经发表或未发表的研究成果行为。如出现以上违反知识产权的情况，本人愿意承担相应的责任。 声明人（签名）： 2013年 5月 29日摘 要气动机械手是以气压为驱动力的机械手。机械手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，它主要是用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。所以气动机械手能够降低劳动强度，提高生产效率。但它的缺点也很明显，因为气体具有很大的可压缩性, 要做到气动机械手精确定位难度很大, 尤其是难以实现任意位置的多点定位；而且可压缩性也带来不能承受过重的负载的限制。传统气动系统只能靠机械定位置的调定位置而实现可靠定位, 并且其运动速度只能靠单向节流阀单一调定, 经常无法满足许多设备的自动控制要求。本课题经过深刻的研究发现，目前生产线上的气动翻转机械手一个运动进程只能实现一次抓取和翻转功能的，感觉这种机械手效率太低。所以本次设计针对这个缺点，设计出了一种气动翻转机械手，它在一个运动进程能实现两次抓取和翻转，提高了工作效率，加快生产效率。全文由五章构成：关键词：气动装置；机械手;翻转装置；夹瓶器；全套图纸，加153893706AbstractPneumatic manipulator is a robot which is based on Pressure-driven. The robot is the combination of expertise and expertise of an anthropomorphic machine electro-mechanical device, not simply instead of manual labor. It owns both the rapid response to the environment state and the ability of a long continuous operation, high accuracy, and the resistance to harsh environments. It is mainly used to crawl at a fixed program, and carry objects and operate tools automatically. So Pneumatic Manipulator can reduce labor intensity, improve production efficiency. However, its disadvantages are obvious. Pneumatic Manipulator getting the precise positioning is very difficult, especially achieving multi-point positioning to anywhere because of the great compressibility of gas. Also, the compressibility limits a load to be too heavy. Traditional pneumatic system only relies on the set position of the mechanical giving location and reliable positioning and velocity which relies on a single one-way throttle. So it is often unable to meet many requirements of the automatic control equipment. After a deep study, we found that the pneumatic flip robot on the current production line can only be achieved crawling and flip function once in a movement process whose efficiency is too low. So we design a pneumatic flip robot which can achieve the two crawling and flipping in a motion process. There is no doubt that the pneumatic flip robot can improve work efficiency and speed up the production efficiency. Key words: pneumatic devices; robot; turning device; clip bottle;目 录摘 要Abstract第1章 绪论11.1 引言11.2气动机械手的发展11.2.1国外气动机械手状况11.2.2国内气动机械手情况31.3发展趋势31.3.1重复高精度31.3.2模块化31.3.3无给油化41.3.4 机电气一体化41.4 机械手夹持部件结构示意图41.4.1 外夹持型机械手41.4.2 内夹持型机械手51.5国内外气动机械手设计举例51.5.1与模具切割相结合51.5.2 机械手虚拟样机61.5.3 高精度机械手6第2章 气动翻转机械手总体设计82.1 抓取系统的初步设计82.2 翻转系统的初步设计82.2.1 锥齿轮电机翻转82.2.2 链轮链条气缸翻转92.2.3 翻转方案选择92.3气动翻转机械手的三维建模、装配思路102.3.1各部分零件设计102.3.2 气动翻转机械手的运动学仿真102.3.3 研究思路方案、可行性分析及预期成果11第3章 气动翻转机械手重要零部件设计校核及其装配123.1气缸的设计和校核123.1.1 夹紧系统气缸设计和校核123.1.2 翻转系统气缸设计和校核143.2齿轮设计和校核153.2.1齿轮参数的选择153.2.2齿轮几何尺寸确定153.2.3齿根弯曲疲劳强度计算163.3齿条的设计和校核183.3.1齿条的设计183.4 固定机架上的轴设计和校核203.4.1求输入轴上的功率、转速和转矩203.4.2求作用在齿轮上的力203.4.3 初步确定轴的最小直径213.4.4轴的结构设计213.4.5精确校核轴的疲劳强度233.5圆锥滚子轴承的设计和校核253.6键连接设计和校核263.6.1输入轴键计算263.6.2中间轴键计算263.6.3输出轴键计算273.7联轴器的设计和校核27第4章 三维建模和运动仿真294.1 整体装配图294.2夹紧系统装配图294.3气缸推动和翻转系统装配图304.4 气缸推动夹紧装置系统装配图30第5章 总结与展望325.1总结325.2展望32参考文献33致 谢35浙江理工大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1 引言近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;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, 国内外都在大力研发气动机械手。1.2气动机械手的发展1.2.1国外气动机械手状况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、日本等国家, 该比例已达到6：4, 甚至接近5：5。90年代初，有布鲁塞尔皇家军事学院Y.Bando教授领导的综合技术部开发研制的电子气动机器人-阿基里斯六脚勘测员，也被称为FESTO的六足动物12。Y.Bando教授采用了世界上著名的德国FESTO生产的气动元件、可编程控制器和传感器等，创造了一个在荷马史诗中最健壮最勇敢的希腊英雄-阿基里斯。它能在人不易进入的危险区域、污染或放射性的环境中进行地形侦察。六脚电子气动机器人的上方安装了一个照相机来探视障碍物，能安全的绕过它，并在行走过程中记录和收集数据。六脚电子气动机器人行走的所有程序由FPC101-B可编程控制器控制，FPC101-B能在六个不同方向控制机器人的运动，最大行走速度0.1m/s。通常如果有三个脚与地面接触，机器人便能以一种平稳的姿态行走，六脚中的每一个脚都有三个自由度，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，另一个摆动马达则负责围绕脚的轴心作旋转运动。每个气缸都装备了调节速度用的单向节流阀，使机械驱动部件在运动时保持平稳，即在无级调速状态下工作。控制气缸的阀内置在机器人体内，由FPC101-B可编程控制器控制。当接通电源时，气动阀被切换到工作状态位置，当关闭电源时，他们便回到初始位置。此外，操作者能在任何一点35浙江理工大学本科毕业设计（论文）上停止机器人的运动，如果机器人的传感器在它的有效范围内检测到障碍物，机器人也会自动停止。由汉诺威大学材料科学研究院设计的气动攀墙机器人，它能在两个相互垂直的表面上行走(包括从地面到墙面或者从墙面到天花板上)。该机器人轴心的圆周边上装备着等距离(根据步距设置)的吸盘和气缸，一组吸盘吸力与另一组吸盘吸力的交替交换，类似脚踏似的运动方式，使机器人产生旋转步进运动。这种攀墙式机器人可被用于工具搬运或执行多种操作，如在核能发电站、高层建筑物气动机械手位置伺服控制系统的研究或船舶上进行清扫、检验和安装工作。机器人用遥控方式进行半自动操作，操作者只需输入运行的目标距离，然后