机械手的设计及运动仿真

字数:20035,页数:52   论文编号:JX089

摘要
随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程 。
首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。
关键词：机械手；运动仿真；液压传动；液压缸；

Abstract
The applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.
The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator.
This article system elaboration industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.
Finally uses the software to carry out the movement simulation for manipulator's hand.
Keywords: manipulator; motion simulation;  hydraulic power transmission；Hydraulic cylinder

目录
中文摘要.................................................................1
英文摘要.................................................................2
主要符号表...............................................................5
1  绪论 .................................................................1
1.1前言 .................................................................1
1.2 工业机械手的简史.....................................................1
1.3工业机械手在生产中的应用..............................................3
1.3.1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线.............................3
1.3.2 在实现单机自动化方面 ..............................................3
1.3.3 铸、锻、焊热处理等热加工方面.......................................3
1.4 机械手的组成 ........................................................4
1.4.1 执行机构...........................................................4
1.4.2 驱动机构 ..........................................................4
1.4.3 控制系统分类 ......................................................5
1.5工业机械手的发展趋势 .................................................5
1.6 本文主要研究内容.....................................................6
1.7 本章小结.............................................................6
2 机械手的总体设计方案...................................................7
2.1 机械手基本形式的选择.................................................7
2.2机械手的主要部件及运动 ...............................................7
2.3驱动机构的选择 .......................................................8
2.4 机械手的技术参数列表 ................................................8
2.5 本章小结.............................................................8
3  机械手手部的设计计算 .................................................9
3.1 手部设计基本要求 ....................................................9
3.2 典型的手部结构 ......................................................9
3.3机械手手抓的设计计算..................................................9
3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置............................................9
3.3.2 手抓的力学分析 ....................................................10
3.3.4 夹紧力及驱动力的计算...............................................11
3.3.5 手抓夹持范围计算 ..................................................12
3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 ........................................13
3.5弹簧的设计计算 .......................................................14
3.6 本章小结 ............................................................16
4  腕部的设计计算........................................................17
4.1 腕部设计的基本要求 ..................................................17
4.2 腕部的结构以及选择 ..................................................17
4.2.1典型的腕部结构......................................................17
4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择...........................................18
4.3 腕部的设计计算.......................................................18
4.3.1 腕部设计考虑的参数.................................................18
4.3.2 腕部的驱动力矩计算.................................................18
4.3.3 腕部驱动力的计算 ..................................................19
4.3.4 液压缸盖螺钉的计算.................................................20
4.3.5动片和输出轴间的连接螺钉............................................21
4.4 本章小结 ............................................................22
5  臂部的设计及有关计算..................................................23
5.1 臂部设计的基本要求...................................................23
5.2 手臂的典型机构以及结构的选择.........................................24
5.2.1 手臂的典型运动机构 ................................................24
5.2.2 手臂运动选择机构的.................................................24
5.3 手臂直线运动的驱动力计算 ............................................24
5.3.1 手臂摩擦力的分析与计算.............................................24
5.3.2 手臂惯性力的计算 ..................................................26
5.3.3 密封装置的摩擦阻力.................................................26
5.4 液压缸工作压力和结构的确定...........................................26
5.5 本章小结 ............................................................28
6  机身的设计计算........................................................29
6.1 机身的整体设计.......................................................29
6.2 机身回转机构的设计计算 ..............................................30
6.3 机身升降机构的计算...................................................34
6.3.1 手臂偏重力矩的计算.................................................34
6.3.2 升降不自锁条件分析计算 ............................................35
6.3.3 手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算 ................................36
6.4 轴承的选择方案 ......................................................36
6.5 本章小结 ............................................................37
7 ADAMS 模型的建立与仿真 ................................................38
7.1虚拟样机技术 .........................................................38
7.2 ADAMS软件 ...........................................................38
7.3 手部模型的建立 ......................................................40
7.4 本章小结 ............................................................44
8  结论 .................................................................45