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《机电一体化系统设计》

简易机械臂说明书

学生姓名

 徐某某



学 号

 ***25



专业班级

 自动化1701班











摘要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运、取件以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本次课程设计旨在设计一个简易的机械手结构，使其能够在气缸作为动力的情况下实现对目标的夹持，运送以及放下等工作，并绘制出机械手各部件的详细零件图和装配图，在此基础上能进行三维仿真。在金工实习期间将该机械手进行制造加工，使实物能够顺利运作，关键词：机械手；气缸；结构设计

1.1工业机器人和机械手概述

在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。

“工业机器人”多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。

机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。

简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。

要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构一—执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动一传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动一传动系统和控制系统这三部分组成。

1.2机器人发展趋势

随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。

就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势：

1.提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人；

2.开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合；

研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的字擦力的影响。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率β：

B=（气缸的实际负载F/气缸的理论负载F0）*100%

根据气缸的结构得：

D-活塞直径，m；

d-活塞杆直径，m；

P一许用压力，Pa；

Ft一弹簧反作用力，N

F=Π/4（D2-d2）Pβ-Ft：

估算时取d=0.3D，Ft=40N，P=0.5MPa。代入上式得：

D≈68.5mm

按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=80mm

（3）活塞杆直径

由d=0.3D估取活塞杆直径d=25mm

缸筒长度的确定：

缸筒长度S=L+B+20

L为活塞行程；B为活塞厚度

活塞厚度B=0.20D=0.20*80=16mm

由于气缸的行程L=200mm，所以S=L+B+20=236mm

（5）气缸筒的壁厚的确定：

由《液压气动技术速查手册》知：一般气缸缸筒与内径之比

其壁厚通常按薄壁筒公式计算：

Pb一实验压力，一般取Pb=1.5p（p为气缸工作压力），Pa；

σp一缸筒材料的许用应力，Pa，σp=σb/S；

σb一材料的抗拉强度，Pa；

S一安全系数，S〉=6~8。

通常计算出的壁厚往往很薄，考虑机械加工工艺性，往往将缸筒壁厚适当加厚，且尽量选用标准内径和壁厚的钢管与铝合金管。下图所列缸筒壁厚可供参考。

假设所选材料为无缝钢管，则由表知

（6）气缸耗气量的计算：

气缸的耗气量是指气缸往复运动时所消耗的压缩空气量。耗气量大小与气缸的性能无关，但它是选择空压机排气量的重要依据。

（7）气缸的进、排气口计算

通常气缸的进、排气口的直径大小与气缸速度有关，根据lS0-

15552、ISO-7180。气缸的进、排气口的直径见下表（ISO标准规定）

由此表可知，气缸的进、排气口的规格为M18*1.5（G^3/8）

4.最终图纸

5.总结

课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题锻炼实践能力的重要环节，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。通过此次课程设计，暴露出了平时学习当中存在的问题：学习不够深入，了解不透彻，导致在做课程设计的过程中，经常对一些基本的知识点弄混.这次课程设计是毕业设计前最后的一次练兵，对我来说非常有意义。

机械手高效的工作效率，准确的定位精度，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，机械手的使用也将越来越广泛。

回顾起此次课程设计，令我仍感慨颇多。一周的时间说长不长，说短也不短，在这一周里让我学会了本课程在实际生活中的用途，学会了同学之间的互助团结，学会了怎样克服困难。付出了不少时间和精力，但学到了很多很多东西。通过本次课程设计，从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我们细心的指导和不懈的支持。我在老师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，这对我今后进一步学习这方面的知识有极大的帮助。在此谨向各位老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在此，我还要感谢在一起愉快的度过此次课程设计的各位同学，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至设计顺利完成。在此完成之际，想想从开始进入课题到顺利完成的过程中，老师、同学、朋友给予我的无言帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！

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