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[!--downpath--]分類號密級中國地質學院江城大學結業論文（設計）氣動機械手指導班主任：**：氣動機械手的設計專業：機械設計制造及其手動物理生：（簽名）郭指導班主任：（**）機械手是工業手動控制領域中常常用到的一種才能手動抓取、操作的裝置，多用于手動生產線、自動機的上下料、數控設備的手動換刀裝置中。氣動機械手作為機械手的一種，它具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩、可靠、節能和不污染環境等優點而被廣泛應用。本文主要進行了氣動機械手的總體結構設計和氣動設計。機械手的機械結構由汽缸、氣爪和聯接件組成，可按預定軌跡運動，實現對型腔的抓取、搬運和卸載。氣動部份的設計主要是選擇合適的控制閥，設計合理的氣動控制回路，通過控制和調節各個汽缸壓縮空氣的壓力、流量和方向來使氣動執行機構獲得必要的力、動作速率和改變運動方向，并按規定的程序工作。關鍵詞：氣動機械手；汽缸；氣動回路。:：翻譯你還是自己來吧，這個須要專業的術語和語感，這個真干不了。:p目錄引言…………………………………………………11.1機械手發展史……………………………………11.2機械手的分類…………………………………21.3機械手的組成…………………………………41.4應用機械手的意義………………………………6機械手總體設計方案和氣動回路設計…………72.1機械手的運動規劃………………………………72.2機械手基本方式的選擇…………………………82.3機械手的主要部件及運動………………………92.4驅動機構的選擇…………………………………92.5機械手的控制方案設計…………………………102.6機械手的技術參數列表…………………………102.7氣動回路的設計………………………………112.7.1前法蘭式汽缸的簡介………………………112.7.2氣壓傳動系統工作原理圖…………………11氣動機械手的機械結構設計………………………133.1機械手末端執行的設計…………………………133.1.2右手的形狀和分類………………………133.1.1夾持式手部結構…………………………133.1.3設計時考慮的幾個問題……………………143.1.4手持式結構設計圖………………………143.1.5汽缸規格的確定于校核……………………153.2手指伸縮汽缸的規格設計與校核………………173.2.1規格設計和校核…………………………173.2.2平衡裝置設計……………………………183.2.3導向裝置…………………………………183.2.4平衡裝置…………………………………183.3手指升降汽缸的規格設計與校核………………193.3.1規格設計…………………………………193.3.2規格校核…………………………………193.4手指回轉汽缸的規格設計與校核………………203.4.1規格設計…………………………………203.4.2規格校核…………………………………204、總結與感受………………………………………214-1總結……………………………………………214-2感受…………………………………………21總論1.1機械手發展史機械手是在機械化，手動化生產過程中發展上去的一種新型裝置。
它是機器人的一個重要分支。它的特性是可通過編程來完成各類預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其彰顯了人的智能和適應性。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用于手動生產線中，機械手盡管目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，高低杠重物的力量比人手力大的特性，因而，機械手已遭到許多部門的注重，并越來越廣泛地得到了應用。機械手首先是從日本開始研發的。1958年日本聯合控制公司研發出第一臺機械手。它的結構是：機體上安裝一個回轉長臂，底部裝有電磁塊的螺孔抓放機構，控制系統是示教形的。1962年，澳洲聯合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數控示教重現型機械手。商名為（即萬能手動）。運動系統仿造坦克炮塔，臂可以回轉、俯仰、伸縮、用油壓驅動；控制系統用磁鼓作為儲存裝置。不少球座標通用機械手就是在這個基礎上發展上去的。同年，加拿大機械制造公司也實驗成功一種叫機械手。該機械手的中央立柱可以回轉、升降采用油壓驅動控制系統也是示教重現型。這兩種出現在六十年代初的機械手，是后來美國工業機械手發展的基礎。1978年日本公司和耶魯學院，麻省理工大學聯合研發一種-型工業機械手，裝有大型電子計算機進行控制，用于裝配作業，定位偏差大于1毫米。
聯邦瑞士KnKa公司還生產一種焊接機械手，采用關節式結構和程序控制。目前，機械手大部份還屬于第一代，主要借助人工進行控制；改進的方向主要是增加成本和提升精度。第二代機械手正在加緊研發。它設有微型電子估算控制系統，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各類傳感，把覺得到的信息反饋，使機械手具有覺得機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯系，并逐漸發展成為柔性制造系統FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環節。1.2機械手的分類目前對機械手還沒有統一的分類標準。根據不同的分類方法可以把機械手分成多種類型。工業機械手的種類好多，關于分類的問題，目前在國外尚無統一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅動方法和控制系統等進行分類。（1）按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種:1）專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結構簡單、使用可靠和造價低等特性，適用于大批量的手動化生產的手動換刀機械手，如手動車床、自動線的上、下料機械手和加工中心。2）通用機械手它是一種具有獨立控制系統的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。
在性能范圍內，其動作程序是可變的，通過調整可在不同場合使用，驅動系統和控制系統是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產品種的中小批量手動化的生產。通用機械手按其控制定位的方法不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以“開一關”式控制定位，只能是點位控制，伺服型可以是點位的，也可以實現連續控制，伺服型具有伺服系統定位控制系統，通常的伺服型通用機械手屬于數控類型。(2)按驅動形式分1）油壓傳動機械手是以油壓的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特征是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩、結構緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄露對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在低溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅動系統，可實現連續軌跡控制，使機械手的通用性擴大，并且電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。2）氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特征是:介質李源極為便捷，輸出力小，氣動動作迅速，結構簡單，成本低。并且，因為空氣具有可壓縮的特點，工作速率的穩定性較差，沖擊大，但是氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比油壓機械手的結構大，所以適用于高速、輕載、高溫和煙塵大的環境中進行工作。
3）機械傳動機械手即由機械傳動機構(如曲軸、連桿、齒輪和蝸桿、間歇機構等)驅動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特征是運動確切可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻度大，但結構較大，動作程序不可變。4）電力傳動機械手即有特殊結構的感應電動機、直線馬達或功率步進馬達直接驅動執行機構運動的械手，由于不須要中間的轉換機構機械助力臂氣路圖解，故機械結構簡單。其中直線馬達機械手的運動速率快和行程長，維護和使用便捷。這種機械手目前還不多，但有發展前(3)按控制方法分1）點位控制它的運動為空間點到點之間的聯通，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數多，則必然降低電氣控制系統的復雜性。目前使用的專用和通用工業機械手均屬于這種。2）連續軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續曲線，其特征是設定點為無限的，整個聯通過程處于控制之下，可以實現平穩和確切的運動，而且使用范圍廣，但電氣控制系統復雜。這類工業機械手通常采用大型計算機進行控制。(4）按其他方式還可以分為1）家務型機械手：能幫助人們打理生活，做簡單的家務活。2）操作型機械手：能手動控制，可重復編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運動，用于相關手動化系統中。
3）程控型機械手：按預先要求的次序及條件，依次控制機械手的機械動作。4）示教重現型機械手：通過引導或其它方法機械助力臂氣路圖解，先教會機械手動作，輸入工作程序，機械手則手動重復進行作業。5）數控型機械手：毋須使機械手動作，通過數值、語言等對機器人進行示教，機械手按照示教后的信息進行作業。6）覺得控制型機械手：借助傳感獲取的信息控制機械手的動作。7）適應控制型機械手：能適應環境的變化，控制其自身的行動。8）學習控制型機械手：能“體會”工作的經驗，具有一定的學習功能，并將所“學”的經驗用于工作中。9）智能機械手：以人工智能決定其行動的機械手。1.3機械手的組成機械手主要由執行機構、驅動系統、控制系統以及位置測量裝置等所組成。各系統互相之間的關系如方框圖2-1所示。圖1-1機械手組成方框圖(一)執行機構包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構。1、手部:即與物件接觸的部件。因為與物件接觸的方式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結構。夾持式手部由右手(或手爪)和傳力機構所構成。右手是與物件直接接觸的預制構件，常用的拇指運動方式有回轉型和平移型。
回轉型拇指結構簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其緣由是結構比較復雜，但平移型拇指夾持方形零件時，螺孔半徑變化不影響其軸心的位置，因而適合夾持半徑變化范圍大的車削。中指結構取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內孔)和物件的重量及規格。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:右手有外夾式和內撐式;指數有雙指式、多指式和右手雙指式等。而傳力機構則通過手掌形成夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構型式較多經常用的有:銷子杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪蝸桿式、絲杠螺絲彈簧式和重力式等。2、手腕:是聯接手部和腳部的部件，并可拿來調整被抓取物件的方位(即坐姿)3、手臂:腹部是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手指的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置.工業機械手的手指一般由驅動手