毕业设计（说明书）题目电机壳体搬运机械手专业机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师论文字数完成日期2010年5月机械设计制造及其自动化摘要：随着科学技术的发展和自动化生产线在企业产品生产中的广泛应用，机械手作为自动化生产线的重要组成部分也得到了长足的发展和进步。
尤其是随着机械结构的优化，气动、液压技术的成熟，控制元件的发展和控制方式的不断改进和创新，机械手的动作精确性、控制灵活性和工作可靠性得到了明显的改善。
机械手的出现在减轻工人劳动强度和难度、提高工作效率和质量、降低生产成本上做出了突出贡献，机械手的发展在企业的发展和创收上起到了举足轻重的作用。
本课题是一个机、电结合较为紧密的实用性项目，文中对PLC的应用、机械结构的设计、控制方法的选择等方面进行了必要的探讨。
最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。
关键字：机械手，液压驱动，PLC（可编程控制器）Abstract:With the development of the science and technology and the application of the automobile product line in the production, the manipulator, who serves as the important part of the automobile product line, has also experienced dramatic progress and development. Especially with the improvement of the structure of the machine, the maturity of pneumatics and hydraulics, and the constant improvement of the control element such as the singlechip, PLC, the motion controller, and soon, and the ceaselessly ameliorative and innovative control mode, the precision, delicacy and reliability of the manipulator has been improved expressly, which contributed to alleviating the worker’s labor intensity and difficulty, boosting the working efficiency and quality, reducing cost, as to play an extremely important part in the development and income of the corporations. The subject is a practical item where the mechanics and electrics are integrated very closely. The writer has made a necessary discussion in the application of PLC, the optimize of mechanical structure and the study of control mode and researches into the mechatronics. the writer summarizes the whole thesis and points out the amelioration, perspective and developing direction of the manipulator.Key Words: manipulator, the hydraulic pressure drive, PLC(Programmable Logic Controller)目录第1章绪论 (1)1.1 工业机器人（机械手）的概述 (1)1.1.1 工业机器人的发展 (1)1.1.2 工业机器人的分类 (1)1.1.3 工业机械手的应用 (2)1.2 设计问题的提出 (2)第2章机械手的总体设计 (3)2.1 机械手的组成及各部分关系概述 (3)2.2 机械手的设计分析 (3)2.2.1 设计要求 (3)2.2.2总体设计任务分析 (3)2.2.3 总体方案拟定 (5)第3章机械手结构的设计分析 (6)3.1 末端操作器的设计分析 (6)3.1.1 末端操作器的概述 (6)3.1.2 末端操作器结构的设计分析 (6)3.2 手腕的设计分析 (6)3.3 手臂的设计分析 (6)3.4 机身和机座的设计分析 (7)第4章机械手各部件的载荷计算 (8)4.1 设计要求分析 (8)4.2 手指夹紧机构的设计 (8)4.2.1 手指夹紧机构载荷的计算 (8)4.3 手臂伸缩机构载荷的计算 (9)4.4 手臂俯仰机构载荷的计算 (10)4.5 手腕摆动机构载荷力矩的计算 (10)4.6 机身摆动机构载荷力矩的计算 (12)4.7 初选系统工作压力 (12)第5章机械手各部件结构尺寸计算及校核 (14)5.1 手指夹紧机构结构尺寸的确定 (14)5.4 手腕摆动机构的确定 (17)5.5 机身摆动机构的确定 (17)5.5 强度校核 (17)5.6 弯曲稳定性校核 (18)第6章液压系统的设计 (20)6.1 液压缸或液压马达所需流量的确定 (20)6.3 液压缸或液压马达主要零件的结构材料及技术要求 (21)6.3.1 缸体 (21)6.3.2 缸盖 (21)6.3.3 活塞 (21)6.3.4 活塞杆 (22)6.3.5 液压缸的缓冲装置 (22)6.3.6 液压缸的排气装置 (22)6.4 制定基本方案 (22)6.4.1 基本回路的选择 (22)6.5 液压元件的选择 (23)6.5.1 液压泵的选择 (23)6.5.2 液压泵所需电机功率的确定 (24)6.5.3 液压阀的选择 (24)6.5.4 液压辅助元件的选择原则 (25)6.5.5 油箱容量的确定 (26)6.5.6 液压原理图 (27)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录图纸列表 (32)第1章绪论1.1 工业机器人（机械手）的概述1.1.1 工业机器人的发展1954年，美国人George C.Devol在他申请的专利“Programmed article transfer”中，首次提出了“工业机器人”的概念。
1958年，被誉为“工业机器人之父”的Joseph F.Engle Berger创建了世界上第一个机器人公司——Unimation公司，并参与设计了第一台Unimat 机器人。
与此同时，另一家美国公司——AMF业开始研制工业机器人，即Versatran机器人，它主要用于机器之间的物料搬运。
1970年4月，在伊利诺斯工学院召开了全美第一届工业机器人会议。
日本机器人的发展，经过了20世纪60年代的摇篮期、70年代的实用化时期以及80年代的普及、提高期3个基本阶段。
在1967年，日本东京机械贸易公司首次从美国AMF公司引进Versatran机器人。
1968年，日本川崎重工业公司与美国Unimation公司缔结国际技术合作协议，引进Unimation机器人，1970年实现国产化。
从此日本进入了开发和应用机器人技术时期。
1980年，机器人技术在日本取得了极大的成功与普及。
现在日本人呢拥有的工业机器人的台数约占世界总台数的65%，而且其制造技术也处于领先地位。
我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，1972年我国开始研制自己的工业机器人。
经过几十年的发展，大致经历了三个阶段：70年代的萌芽期、80年代的开发期和90年代的适用化期。
现在，国家更重视机器人工业的发展，也有越来越多的企业和科研人员投入到机器人的开发研究中。
目前，我国研制的工业机器人已经达到了工业应用水平。
我国机器人技术研究主要体现在以下五个方面：一是示教再现型工业机器人；二是智能机器人；三是机器人化机械；四是以机器人为基础的重组装配系统；五是多传感器信息融合与配置技术]7[。
1.1.2工业机器人的分类表1-1 机器人分类表]6[分类名称简要解释操作型机器人能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作示教再现型机器人通过引导或其他方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行工作数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作适应控制型机器人机器人能适应环境变化，控制自身的行为学习控制型机器人机器人能“体会”工作经验，具有一定的学习能力，并能将所“学”的经济用于工作中智能机器人以人工智能决定其行为的机器人关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
一般的分类方式如上表。
1.1.3工业机械手的应用工业机械手是伴随工业生产和科学技术的发展，特别是电子计算机的广泛应用而迅速发展起来的一门新兴技术装备。
它综合应用了机械，电子，自动控制等先进技术以及物理，生物等学科的基础知识，以实现机械化与自动化的有机结合而广泛应用在工业生产的各个部门]2[。
工业机械手是工业生产发展中的必然产物。
它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件和握持工具进行操作的自动化技术装备。
这种新颖技术装备的出现和应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用，因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。
工业上应用的机械手，由于使用场合和工作要求的不同，其结构形式亦各有不同，技术复杂程度也有很大差别。
但它们都有类似人的手臂，手腕和手的部分动作及功能；一般都能按预定程序，自动地，重复循环地进行工作。
此外，还有些非自动化的装备，具有与人体上肢类似的部分动作，结构上与工业机械手是一致的，亦可归属于工业机械手的范畴。
例如，早期就有一种由人直接用绳索牵引进行操作的随动机械手和近期发展起来的由人工进行操作的机械手（如平衡吊），以及一些就近按扭控制和遥控的非自动的单循环的机械手等。
实践证明，工业机械手可以代替人的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。