fms中入库单元机械手的结构设计(附件)【字数：9842】
摘 要机械手是一种实现生产机械化和自动化的新型操作装置，具有很高的柔性，它的多自由度操作推动工业自动化发展。基于FMS入库单元机械手的运动采用直角坐标的形式，具体结构包括手爪、手腕、手臂关节。手爪与手腕部分采用气压驱动，运动主要体现在手爪的张合、手腕的伸缩与旋转。手臂部分分为大臂和小臂，两者都用步进电机驱动。大臂的运动为左右平移，小臂的运动为上下升降。入库单元的机械手能实现工件在传送带和仓库单元之间的搬运控制，促进了生产的智能化，提高了整体工作效率。
目 录
第一章 绪论 1
1.1机械手概述 1
1.2机械手的国内外发展状况 1
1.2.1国外发展状况 1
1.2.2国内发展状况 1
1.3气压驱动技术 2
1.4课题的研究目的 2
第二章 机械手的整体设计方案 3
2.1坐标形式分类 3
2.2手爪设计方案 3
2.3手腕设计方案 4
2.4手臂设计方案 4
2.5 驱动设计方案 4
2.6 机械手的主要参数要求 4
第三章 机械手的手爪设计与计算 5
3.1手爪结构设计 5
3.2夹钳式手爪设计的基本要求 5
3.3夹钳式手爪的计算与分析 5
3.4 缸筒壁厚的设计 7
3.5 计算手爪与工件总重量 7
第四章 手腕的尺寸设计与校核 9
4.1手腕伸缩气缸的尺寸设计与校核 9
4.1.1 手腕伸缩气缸的尺寸设计 9
4.1.2 手腕伸缩气缸的尺寸校核 9
4.2 手腕回转气缸的尺寸设计与校核 9
4.2.1 手腕回转气缸的尺寸设计 9
4.2.手腕回转气缸的尺寸设计 10
第五章 手臂关节的尺寸设计 11
5.1小臂尺寸设计 11
5.2大臂尺寸设计 11
5.3滚珠丝杠的设计 11
5.3.1确定滚珠丝杠副的导程 11
5.3.2 当量载荷和当量转速 11
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.3最大动载荷 12
5.3.4静载强度计算 13
5.3.5估算滚珠丝杠螺纹小径 13
5.3.6丝杠轴拉压强度验算 14
5.4导轨的选型 14
5.5滚动轴承的选型 14
5.6联轴器的选型 14
5.7步进电机的选择 15
第六章 气压驱动系统的设计 16
第七章 机械手的运动仿真 17
7.1机械手的装配图 17
7.2机械手的运动仿真 17
7.3机械手的图表输出及结构分析 21
7.3.1创建位移图表 21
7.3.2创建速度图表 22
7.3.3创建加速度图表 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1机械手概述
机械手具备类似人手臂的功能特点，能实现自动抓放和自动换刀的功能，是实现生产的机械化和自动化的新型操作装置［1］。它能按照设定的程序准确定位、抓牢物件，移动自如，最大程度的降低生产成本，并提高企业效益，所以机械制造、电工电子和原子能等行业广泛使用机械手代替不必要的人工劳动［1］。
1.2机械手的国内外发展状况
1.2.1国外发展状况
国外的工业机械手在二战发展起来，40年代初决定设计机械手来搬运核原料，十年后美国又研制出简易示教型机械手［2］。此机械手能平移、回转的功能，采用的是最简单的液压控制，后来在此基础上发展出了利用点位和轨迹控制可自由抓放的机械手，功能、控制系统跟数控示教型机械手类似，这些都体现了国外工业机械手发展的基础［3］。在之后的十几年当中，机械手开始于应用喷漆、弧焊行业。70年代末美国又发明了一种利用小型电子计算机进行控制装配作业的工业机械手［2］。日本的机器制造行业发展比较缓慢，引进美国技术使得日本的机器制造行业出现了生机，日本开始推广并且大规模的应用，尤其是工业上大肆采用机械手，所以当时日本的工业化进程发展的很快［4］。
1.2.2国内发展状况
我国在研究工业机械手时缺乏相关的经验，研究时间稍晚。70年代初开始研制出了伺服通用机器人,这种工业机器人结构为组合式，利用液压和固定程序控制。并且开始采用计算机应用技术控制。80年代初机器人生产渐渐被我国当成主要任务，机器人得到了大力发展，机械技术步入快速时代，工业开始迈向全自动化轨迹［3］。从目前来看，发展空间很大的应该属于经济型数控机床装夹机械手，这得益于消费者不断大量购买数控机床，尤其是改造后的机床拥有量和需求量非常大，这导致数控机床的市场前景很大，数控机械手在得到机遇的同时，也给别的机械手带来相应的挑战。现代化生产技术和现代化管理模式为机械手的的发展带来了巨大的市场前景，这样便可以促进企业规模的升级改造［5］。
21世纪我国的数控机器人技术得到发展，但机械手的智能化、普及化程度还无法满足工业化生产的需求，所以暂时还无法为工业化生产提供智能和柔性作业作出服务，而原因主要有依赖于进口国外工业机器人的零部件进行拼装，可以部分代替人手，尽管目前这项技术还不够成熟，使用起来没有那么的方便，不像人手那般灵动，但是引起了很多研究机构的重视［5］。
现阶段我国需要解决的问题，一方面是基础产业的落后，长期锁定在中低端，基础研究制约产业技术水平。另一方面是设计的结构不够严谨科学，理论联系实际的能力还不够系统深入，缺乏创新技术、创新管理和创新能力，很多企业都是凭经验办事，这导致研制出来的工业机器人精度不够，使用起来也不够稳定方便，这便要求我国的国内企业要积极地参与到国内市场的竞争当中，更要参与到国际市场的竞争当中去［7］。
目 录
第一章 绪论 1
1.1机械手概述 1
1.2机械手的国内外发展状况 1
1.2.1国外发展状况 1
1.2.2国内发展状况 1
1.3气压驱动技术 2
1.4课题的研究目的 2
第二章 机械手的整体设计方案 3
2.1坐标形式分类 3
2.2手爪设计方案 3
2.3手腕设计方案 4
2.4手臂设计方案 4
2.5 驱动设计方案 4
2.6 机械手的主要参数要求 4
第三章 机械手的手爪设计与计算 5
3.1手爪结构设计 5
3.2夹钳式手爪设计的基本要求 5
3.3夹钳式手爪的计算与分析 5
3.4 缸筒壁厚的设计 7
3.5 计算手爪与工件总重量 7
第四章 手腕的尺寸设计与校核 9
4.1手腕伸缩气缸的尺寸设计与校核 9
4.1.1 手腕伸缩气缸的尺寸设计 9
4.1.2 手腕伸缩气缸的尺寸校核 9
4.2 手腕回转气缸的尺寸设计与校核 9
4.2.1 手腕回转气缸的尺寸设计 9
4.2.手腕回转气缸的尺寸设计 10
第五章 手臂关节的尺寸设计 11
5.1小臂尺寸设计 11
5.2大臂尺寸设计 11
5.3滚珠丝杠的设计 11
5.3.1确定滚珠丝杠副的导程 11
5.3.2 当量载荷和当量转速 11
5.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.3最大动载荷 12
5.3.4静载强度计算 13
5.3.5估算滚珠丝杠螺纹小径 13
5.3.6丝杠轴拉压强度验算 14
5.4导轨的选型 14
5.5滚动轴承的选型 14
5.6联轴器的选型 14
5.7步进电机的选择 15
第六章 气压驱动系统的设计 16
第七章 机械手的运动仿真 17
7.1机械手的装配图 17
7.2机械手的运动仿真 17
7.3机械手的图表输出及结构分析 21
7.3.1创建位移图表 21
7.3.2创建速度图表 22
7.3.3创建加速度图表 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
1.1机械手概述
机械手具备类似人手臂的功能特点，能实现自动抓放和自动换刀的功能，是实现生产的机械化和自动化的新型操作装置［1］。它能按照设定的程序准确定位、抓牢物件，移动自如，最大程度的降低生产成本，并提高企业效益，所以机械制造、电工电子和原子能等行业广泛使用机械手代替不必要的人工劳动［1］。
1.2机械手的国内外发展状况
1.2.1国外发展状况
国外的工业机械手在二战发展起来，40年代初决定设计机械手来搬运核原料，十年后美国又研制出简易示教型机械手［2］。此机械手能平移、回转的功能，采用的是最简单的液压控制，后来在此基础上发展出了利用点位和轨迹控制可自由抓放的机械手，功能、控制系统跟数控示教型机械手类似，这些都体现了国外工业机械手发展的基础［3］。在之后的十几年当中，机械手开始于应用喷漆、弧焊行业。70年代末美国又发明了一种利用小型电子计算机进行控制装配作业的工业机械手［2］。日本的机器制造行业发展比较缓慢，引进美国技术使得日本的机器制造行业出现了生机，日本开始推广并且大规模的应用，尤其是工业上大肆采用机械手，所以当时日本的工业化进程发展的很快［4］。
1.2.2国内发展状况
我国在研究工业机械手时缺乏相关的经验，研究时间稍晚。70年代初开始研制出了伺服通用机器人,这种工业机器人结构为组合式，利用液压和固定程序控制。并且开始采用计算机应用技术控制。80年代初机器人生产渐渐被我国当成主要任务，机器人得到了大力发展，机械技术步入快速时代，工业开始迈向全自动化轨迹［3］。从目前来看，发展空间很大的应该属于经济型数控机床装夹机械手，这得益于消费者不断大量购买数控机床，尤其是改造后的机床拥有量和需求量非常大，这导致数控机床的市场前景很大，数控机械手在得到机遇的同时，也给别的机械手带来相应的挑战。现代化生产技术和现代化管理模式为机械手的的发展带来了巨大的市场前景，这样便可以促进企业规模的升级改造［5］。
21世纪我国的数控机器人技术得到发展，但机械手的智能化、普及化程度还无法满足工业化生产的需求，所以暂时还无法为工业化生产提供智能和柔性作业作出服务，而原因主要有依赖于进口国外工业机器人的零部件进行拼装，可以部分代替人手，尽管目前这项技术还不够成熟，使用起来没有那么的方便，不像人手那般灵动，但是引起了很多研究机构的重视［5］。
现阶段我国需要解决的问题，一方面是基础产业的落后，长期锁定在中低端，基础研究制约产业技术水平。另一方面是设计的结构不够严谨科学，理论联系实际的能力还不够系统深入，缺乏创新技术、创新管理和创新能力，很多企业都是凭经验办事，这导致研制出来的工业机器人精度不够，使用起来也不够稳定方便，这便要求我国的国内企业要积极地参与到国内市场的竞争当中，更要参与到国际市场的竞争当中去［7］。
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