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哈爾濱理工大學?？粕厴I(yè)論文
沖壓機械手—手臂部分設計
摘要
本文所設計的沖壓機械手用于搬運工件，為了增加本機械手的通用性，在結(jié)構(gòu)盡可能緊湊的情況下，最大限度地使工業(yè)機械手具有較大的抓取范圍。
本文主要介紹了沖壓機械手的概念、組成和分類，機械手的自由度和坐標形式、運動及國內(nèi)外的發(fā)展狀況。對沖壓機械手進行總體方案設計，首先確定了機械手的坐標形式為圓柱坐標型，自由度數(shù)為5，接著確定了機械手的驅(qū)動裝置為液壓缸，然后確定了機械手的主要技術(shù)參數(shù)。同時，設計了機械手的手部結(jié)構(gòu)形式為滑槽杠桿式鉗爪、手腕的結(jié)構(gòu)形式為采用電機帶動腕回轉(zhuǎn)、臂部結(jié)構(gòu)形式采用雙導向桿導向，機身結(jié)構(gòu)形式為升降缸置于回轉(zhuǎn)缸之上的結(jié)構(gòu)形式，計算出了夾緊工件所需的驅(qū)動力、手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩、手臂伸縮所需的驅(qū)動力、手臂俯仰所需的驅(qū)動力、手臂升降所需的驅(qū)動力和手臂回轉(zhuǎn)所需的驅(qū)動力矩。繼而設計了沖壓機械手的各個部分液壓缸的尺寸和結(jié)構(gòu)及各個部分之間連接與支承部件的結(jié)構(gòu)與尺寸。
關(guān)鍵詞 液壓驅(qū)動；沖壓機械手；液壓缸
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II
目錄
摘要…… I
第1章 緒論 1
1.1 機械手的含義 1
1.2 機械手的產(chǎn)生、應用與發(fā)展 1
1.2.1 機械手的產(chǎn)生（簡史） 1
1.2.2 應用簡況 2
1.2.3 發(fā)展趨勢 2
1.3 沖壓機械手的組成與運動 3
1.3.1 沖壓機械手的組成 3
1.3.2 沖壓機械手的運動 5
第2章 沖壓機械手的手部設計 10
2.1 概述 10
2.2 手部機構(gòu)形式 10
2.2.1 手爪 10
2.2.2 傳動裝置 10
2.2.3 驅(qū)動裝置 10
2.3 前爪式手部機構(gòu)的選用要點 11
2.4 滑槽杠桿式鉗爪的夾緊力分析與計算 11
2.5 滑槽杠桿式鉗爪手部機構(gòu)的驅(qū)動力計算 13
2.6 手部夾緊液壓缸的設計與計算 13
2.7 本章小結(jié) 14
第3章 沖壓機械手的腕部設計 15
3.1 概述 15
3.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 15
3.2.1 摩擦阻力矩 15
3.2.2 工件重心偏置引起的偏置力矩 15
3.2.3 腕部啟動時的慣性阻力矩 16
3.3 本章小結(jié) 17
第4章 工業(yè)機械手臂部的設計 18
4.1 概述 18
4.2 沖壓機械手臂部的結(jié)構(gòu)形式 18
4.2.1 沖壓機械手臂部伸縮運動的結(jié)構(gòu) 19
4.2.2 沖壓機械手臂部俯仰運動的結(jié)構(gòu) 19
4.2.3 沖壓機械手臂部回轉(zhuǎn)及升降的結(jié)構(gòu) 20
4.2.4 導向裝置 20
4.3 沖壓機械手臂部運動驅(qū)動液壓缸的設計與計算 21
4.3.1 手臂水平伸縮運動驅(qū)動液壓缸的計算 21
4.3.2 手臂垂直升降運動驅(qū)動液壓缸的設計與計算 22
4.4 沖壓機械手的液壓緩沖裝置 23
4.5 本章小結(jié) 24
結(jié)論 25
致謝 26
參考文獻 27
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II
第1章 緒論
1.1 機械手的含義
“機械手”（mechanical hand，也被稱為“自動手”(auto hand), 多數(shù)是指附屬于主機、程序固定的自動抓取、操作裝置（國內(nèi)一般稱作機械手或者專用機械手）。它能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應用。
1.2 機械手的產(chǎn)生、應用與發(fā)展
1.2.1 機械手的產(chǎn)生（簡史）
早在20世紀初，隨著機床、汽車等制造業(yè)的發(fā)展就出現(xiàn)了機械手。1913年美國福特汽車工業(yè)公司安裝了第一條零件加工自動線，為了解決自動線、自動機的上下料與工件的傳送，采用了專用機械手代替人工上下料與傳送工件。可見專用機械手就是作為自動機、自動線的附屬裝置出現(xiàn)的。
前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應用機械手，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進口。