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![毕业设计(论文)-真空吸盘自动上料机械臂设计(全套图纸)[管理资料]](https://uimg.taocdn.com/9debb68b1711cc7930b716ea.webp)
理工学院毕业设计学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化题目：真空吸盘自动上料机械臂设计指导教师：评阅教师：2017 年 6 月在当下生产过程中正在向机械化，与自动化方向发展。
在机械工业中装卸、装配等环节中利用的机械手会越来越广泛。
它可最大限度减少工人的劳动强度，改善产品的生产质量。
真空式上料机械臂采用了两个旋转关节和一个运动关节；两个回转关节完成x，y目标的运动，而移动关节则完成z目标的运动。
工业机械手是一种模仿人手的一部分抓举形式，按照事先设定好的程序，完成抓取、搬运工件等一系列运动。
它在二十世纪五十年代就已经在工厂里工作了，是在搬运机械手的基础上成长起来的一种机器，开始主要实在上下料和搬运工件等工作形势中，随着运用领域的不段发展，当下主要用来夹持工具和完成大部分的作业。
在当代生产中，它可以代替人大部分的工作量，改善工人的活动情况，提高生产效益。
全套图纸加153893706关键词机械手真空式搬运工件目录1 绪论 (1)真空吸盘上料机械手的定义 (1) (1)2方案设计 (3)主要技术参数见表2-1 (3)结构特点如下图2，图3： (3)3手指真空吸盘设计 (5)设计时要注意的问题 (5)零件的计算 (6)吸盘吸附力的计算 (6)4液压缸的设计 (7)液压缸主要尺寸的确定 (7)强度的校核 (7)5小臂结构设计 (8)设计时注意的问题 (8)6大臂结构设计 (10) (10)、Z2和Z3、Z4的设计校核 (11)轴 的设计及校核 (14)轴Ⅱ的设计及校核 (22)7轴承的选取及校核 (30)Ⅰ上轴承的选取和校核 (30)Ⅱ上轴承的选取和校核 (31)8键的选取及校核 (32)Ⅰ上键的选取和校核 (32)Ⅱ上键的选取和校核 (32)9电机的选取 (33)10机身设计 (33)设计时注意的问题 (33)自由度的选择 (33)结束语........................................................................................ 错误!未定义书签。
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。
其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。
本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。
一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。
其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。
传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。
1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。
不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。
其次，选择合适的气动执行器和传动机构。
气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。
传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。
最后，进行机械结构的设计与优化。
机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。
二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。
由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。
其次，气动机械手具有较高的负载能力。
气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。
最后，气动机械手具有较低的成本。
相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。
2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。
以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。
在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。
毕业设计(论文)题目气动机械手设计并列英文题目 Pneumatic Manipulator design 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名: 日期:指导教师签名: 日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名: 日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名: 日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名: 日期:年月日导师签名:日期:年月日目录摘要 2Abstract 3前言 4第一章气动机械手发展简介 51.1 机械手的概念 51.2 气动机械手的简介61.2.1 气动技术 61.2.2 气动机械手 71.2.3 气动机械手的发展趋势9第二章气动机器人的设计102.1 机械手的设计方案102.1.1气动搬运机械手的结构102.1.2 气动搬运机械手的工作原理 112.2 总体设计122.2.1 机器人各部分组成机构132.3 气动机械手的工作过程17第三章系统硬件电路设计183.1 PLC的简介183.1.1 可编程控制器的概念18 3.1.2 PLC的应用领域 193.1.3 PLC的系统组成 203.1.4 PLC的工作原理 233.1.5 机器人的PLC控制24摘要21世纪的工业发展,自动化程度要求越来越高,市场竞争激烈、人工成本上涨,以往人工操作的搬运和固定式输送带为主的传统物件搬运方式,不但占用空间也不容易更变生产线结构,加上需要人力监督操作,更增加生产成本,原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。
气动机械手的设计毕业设计论文
首先，根据气动机械手的工作原理和结构要求，我们选择了推杆气缸
作为驱动元件。
推杆气缸具有行程长、推力大的优势，适用于机械手的多
个关节。
在设计中，我们根据机械手所需的运动范围和推力要求选择了适
当的推杆气缸型号，并进行了合理的布置和装配。
其次，对于气动机械手的结构设计，我们选择了材料强度高、重量轻
的铝合金材料，并进行了强度计算和结构分析。
在设计过程中，我们考虑
了机械手在工作过程中的受力情况，确定了各个关节的尺寸和连接方式，
以保证机械手的稳定性和可靠性。
再次，对于气动机械手的控制系统设计，我们选择了先进的气动控制
阀及传感器，以实现机械手的精确控制。
在设计中，我们考虑了机械手的
运动范围、速度和承载能力等因素，确定了合适的控制策略，并进行了模
拟和仿真分析，以验证控制系统的性能。
最后，在气动机械手的实验验证与优化方面，我们通过搭建实验平台，对设计的机械手进行了性能测试和优化实验。
在实验中，我们利用传感器
和测量仪器对机械手的运动轨迹、力矩和功耗等进行了实时监测和分析，
以评价机械手的性能和效能，并对其进行了相应的优化设计。
综上所述，本文设计了一种气动机械手，并进行了详细的分析与优化。
通过设计和实验验证，证明了机械手的可行性和优越性。
未来可以进一步
改进和扩展该设计，以满足不同领域的自动化需求，并提高气动机械手的
性能和稳定性。
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
气动机械手毕业设计气动机械手是一种基于气动元件和气动控制系统的自动化设备，主要用于工厂生产线上的物料搬运、装配和处理等工作。
气动机械手具有结构简单、运动灵活、成本低廉、维护方便等优点，在工业领域得到了广泛应用。
本文将从气动机械手的结构设计、气动系统设计和控制系统设计三个方面进行讨论。
首先是气动机械手的结构设计。
气动机械手的结构设计要考虑到工作范围、负载能力、精度要求等因素。
首先需要确定机械手的工作范围，即能够覆盖的空间范围，这决定了机械手的臂长和关节点的位置。
然后需要根据工作负载的大小和要求确定机械手的负载能力，从而确定气缸和驱动装置的规格。
最后还需要考虑机械手的运动精度，这需要合理选择传动装置和关节点的位置，以确保机械手能够准确地完成任务。
其次是气动系统设计。
气动机械手的气动系统主要由气源、气压调节装置、气缸和气动阀组成。
在气源方面，可以选择压缩空气作为动力源，需要考虑气源的稳定性和供应能力。
气压调节装置用于调整气缸的工作压力，以满足不同的工作需求。
气缸是气动机械手的执行机构，一般选择双作用气缸，通过气源的压力差来实现前后运动。
气动阀则用于控制气缸的开闭和运动方向。
最后是控制系统设计。
气动机械手的控制系统一般采用PLC或者单片机控制。
在控制系统设计中，首先需要确定机械手的工作方式，可以是自动化连续工作，也可以是手动操作。
然后需要确定机械手的控制模式，可以是位置控制、力控制或者速度控制，根据不同的工作需求选择合适的控制模式。
同时还需要设计机械手的控制程序和界面，以实现对机械手的控制和监控。
综上所述，气动机械手的毕业设计主要包括结构设计、气动系统设计和控制系统设计三个方面。
在设计过程中，需要综合考虑机械手的工作范围、负载能力、精度要求等因素，选择合适的气缸和传动装置，并设计相应的气动系统和控制系统，以实现机械手的自动化操作。
气动机械手的毕业设计一、设计背景随着工业自动化程度的不断提高，机械手成为了现代工业领域中不可或缺的设备之一、传统的机械手多使用电动执行器，但其存在着噪音大、体积大、成本高等问题。
而气动机械手则可以通过利用空气压缩机产生的压缩气体驱动，具有噪音低、操作简单、灵活性高等优点。
因此，设计一种气动机械手是十分有意义的。
二、设计目标本设计的目标是设计一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。
三、设计内容1.气体动力系统设计设计气动机械手需要一套稳定的气体动力系统，包括压缩气体供应、处理和控制等。
需要选择适合的气体源，选用合适的过滤器、减压阀和控制阀等气动元件，并设计相应的管路系统。
2.机械结构设计机械结构设计是气动机械手设计的关键环节，需要确定机械手的自由度和工作范围，设计适合的关节结构和工具夹持装置。
同时，需要考虑机械手的刚度和稳定性，确保机械手能够稳定地完成工作任务。
3.控制系统设计控制系统设计是气动机械手设计过程中的另一个重要环节。
需要设计合适的传感器来感知工作环境，采集与控制相关的数据。
并通过合适的控制算法将输入信号转化为执行器动作。
同时，需要设计合适的控制面板和操作界面，方便对机械手进行操作和监控。
四、设计步骤1.确定设计目标和需求，包括气动机械手的工作负荷、工作环境和操作需求等。
2.进行气体动力系统的选型和设计，确定适合的气体源和气动元件，并设计相应的管路系统。
3.进行机械结构的设计，确定适当的自由度和工作范围，设计合适的关节结构和工具夹持装置。
4.进行控制系统的设计，选择合适的传感器和控制算法，设计控制面板和操作界面。
5.进行整体系统的组装和调试，测试气动机械手的性能和工作效果。
六、预期成果通过本设计，预期可以实现一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。
同时，能够对气动机械手的设计过程和性能进行评估和改进。
七、计划进度本设计计划在10个月内完成，按照以下进度进行：1.确定设计目标和需求：1个月2.气体动力系统的选型和设计：2个月3.机械结构的设计：3个月4.控制系统的设计：2个月5.整体系统的组装和调试：2个月1.王晓华，李骥.气动机械手的设计[J].科技创新与应用。
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计在现代工业领域，机械手被广泛应用于各种生产线和制造过程中。
随着科技的进步和工业自动化的发展，气动机械手作为一种重要的工具，被越来越多的企业所采用。
本文将探讨气动机械手的毕业设计，并讨论其在工业应用中的重要性和挑战。
首先，我们需要了解气动机械手的基本原理和结构。
气动机械手是一种通过气动力驱动的机械手臂，它使用气动元件（如气缸和气动阀）来实现运动控制。
与传统的电动机械手相比，气动机械手具有结构简单、成本低、响应速度快等优点。
因此，它在一些特定的工业应用中表现出色。
在进行气动机械手的毕业设计时，我们需要考虑以下几个方面。
首先是机械结构设计。
机械手的结构设计直接影响其运动能力和稳定性。
我们需要根据具体的应用需求，选择合适的机械结构，如平行机械臂、串联机械臂等。
同时，还需要考虑机械手的负载能力和工作范围，确保其能够满足实际工作环境的要求。
其次是气动系统设计。
气动机械手的运动控制依赖于气动系统的设计和优化。
我们需要选择合适的气缸和气动阀，并设计合理的气路布局，以确保机械手的运动平稳和准确。
此外，还需要考虑气动系统的能耗和噪音控制，以提高机械手的工作效率和环境友好性。
另外一个重要的方面是控制系统设计。
气动机械手的运动控制需要依靠先进的控制算法和系统。
我们可以采用传统的PID控制方法，也可以使用先进的模糊控制或神经网络控制方法。
无论采用何种方法，都需要进行系统建模和参数调整，以实现机械手的精确控制和运动规划。
此外，还可以考虑一些创新的设计元素，以提升气动机械手的性能和功能。
例如，可以加入视觉识别系统，使机械手能够自动识别并抓取目标物体。
还可以加入力觉反馈系统，使机械手能够感知外部力的大小和方向，从而更好地适应复杂的工作环境。
在进行气动机械手的毕业设计时，我们还需要考虑实际的制造和装配过程。
机械手的制造和装配需要考虑到材料的选择、加工工艺的优化以及装配工艺的设计。
同时，还需要进行严格的测试和验证，以确保机械手的性能和可靠性。
真空吸盘式气动机械手的设计毕业论文一绪论（一）气压传动技术的研究发展动向随着科学技术的不断进步，目前气压技术正向着高压、高速、大功率、高效、高度集成化的方向发展。
虽然气压传动技术方便简洁，但是气压传动中存在着一些亟待解决的问题，如：气压系统工作时的稳定性、工作介质的泄漏、气压冲击对设备可靠性的影响等等，这些问题都是气压传动技术需要研究和解决的。
任何技术的改革和创新，都必须以稳定、可靠的工作为前提，这样才具有它的实际意义。
（二）气压传动技术的应用机械制造业，其中包括机械加工生产线上工件的装夹及搬送，铸造生产线上的造型、捣固、合箱等。
在汽车制造中，汽车自动化生产线、车体部件自动搬运与固定、自动焊接等。
电子IC及电器行业，如用于硅片的搬运，元器件的插装与锡焊，家用电器的组装等。
石油、化工业用管道输送介质的自动化流程绝大多数采用气动控制，如石油提炼加工、气体加工、化肥生产等。
轻工食品包装业，其中包括各种半自动或全自动包装生产线，例如：酒类、油类、煤气罐装，各种食品的包装等。
机器人，例如装配机器人，喷漆机器人，搬运机器人以及爬墙、焊接机器人等。
其它，如车辆刹车装置，车门开闭装置，颗粒物质的筛选，鱼雷导弹自动控制装置等。
目前各种气动工具的广泛使用，也是气动技术应用的一个组成部分。
（三）气压传动的特点气压传动的优点：以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道；因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。
外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境；与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题；工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越；成本低，过载能自动保护。
气压传动的缺点：由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差，但采用气液联动装置会得到较满意的效果；因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于10～40kN；噪声较大，在高速排气时要加消声器；气动装置中的气信号传递速度在声速以比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。
真空吸盘式机械手毕业设计1 基本介绍真空吸盘式机械手是一种多用途机械手，它具有高灵活性、高效能和低噪音特性，多用于物料搬运、自动装配、测量和检测、搬运、放料等不同领域中。
它通过以气泵为驱动源的一组真空吸盘，产生真空吸附力，采用机械手臂，实现物体的抓取、放置和定位，从而实现自动操作。
2 基本原理真空吸盘式机械手的工作原理是通过真空系统，在被吸抓的物体表面形成一个负压区，来实现物体的抓取。
真空系统产生的真空力，有别于三角手抓使用的夹持力或气缸产生的推力，可以穿越薄膜和有节距离的阻隔层，在非正面或反面轮廓面上可以小位移大抓取力的形式来实现抓取。
其工作原理如下：1. 压缩空气由汽缸进入吸盘，使之形成负压环境；2. 真空吸盘和被吸抓物体表面接触，产生负压力，使物体被吸附；3. 吸盘上的弹性塞固定物体，提高抓取稳定性；4. 机械臂将吸盘移动，达到抓取目的地位。
3 核心结构真空吸盘机械手完成抓取功能的核心元件是真空吸盘、机械臂等，它们之间相互协同，协调控制抓取动作，从而实现抓取工作任务。
1. 真空吸盘：真空吸盘由真空吸盘主体、真空系统、弹性塞、传动机构组成，其中，真空吸盘主体可根据被抓取物体的形状和表面状态来选择不同的规格，真空系统可根据实际需要来安装真空泵，弹性塞可增大抓取力度，传动机构根据吸盘旋转的需要来设计。
2. 机械臂：机器手臂是由主轴、运动轴、活动部件及驱动部件组成，它负责将吸盘移动到抓取位置处，完成任务。
4 优缺点真空吸盘机械手抓取力大，可以根据物体表面曲线来调节解决吸盘面积，用非正面形象的抓取物体，不依赖物体的表面刚度。
它的定位准确、运行稳定、噪音小，也能实现大幅度的位移运动，可广泛应用于各行各业。
但真空吸盘式机械手占用空间大，由于特殊负压条件，它噪音较大，且容易受到外界烟尘等物质影响，抓取精度有限，需要特殊夹具才能实现取、放工作。
真空吸盘式气动机械手的设计引言真空吸盘式气动机械手是一种常用于工业自动化领域的装配设备，它通过利用气压差来实现抓取、移动和放置工件的功能。
本文将介绍真空吸盘式气动机械手的设计原理、结构组成、工作流程以及相关的注意事项。
设计原理真空吸盘式气动机械手的设计原理基于气体压力差的作用。
通过管道连接气源，将空气抽出形成真空，使吸盘吸附在工件表面。
当气源关闭或者气源阀门打开，气压平衡，吸盘将释放工件。
气动执行器控制气压的变化，从而实现吸盘的吸附和释放。
结构组成真空吸盘式气动机械手一般由气动执行器、真空发生器、吸盘、管道和控制系统等组成。
气动执行器控制气压的变化，真空发生器产生真空，吸盘用于吸附工件，管道连接各个部件，控制系统控制机械手的运动路径和动作。
功能实现真空吸盘式气动机械手的功能主要包括抓取、移动和放置工件。
当机械手需要抓取工件时，气动执行器放空气使吸盘吸附在工件表面，然后机械手移动到目标位置，气动执行器充气使吸盘释放工件。
注意事项在设计真空吸盘式气动机械手时，需要注意以下事项： - 吸盘的选择：根据工件的大小、材质和表面特性选择合适的吸盘。
- 气源控制：合理设计气源系统，确保气压稳定可靠。
- 控制系统：编写健壮的控制程序，确保机械手的准确和稳定性。
- 安全性：保证机械手运行过程中不会发生意外伤害，如避免误操作等。
结论真空吸盘式气动机械手是一种广泛应用于工业生产中的自动化装配设备，通过气压差实现工件的抓取和放置。
设计合理的机械手可以提高生产效率和产品质量，减少人力成本。
因此，在设计机械手时需要充分考虑各方面的因素，确保机械手的稳定性和可靠性。
以上是关于真空吸盘式气动机械手设计的内容。
如有需要，可根据具体情况进行进一步的完善和扩展。
气动机械手设计(本科毕业论文)摘要随着现代智能制造技术的不断发展，机械手已经成为现代自动化生产中重要的组成部分。
其中，气动机械手作为一种新型机械手，具有操作简单，成本低廉等优点，在各种领域中得到了广泛应用。
本文针对气动机械手的设计和制造，探究了气动机械手的性能和操作特点，通过对机械手的结构设计和关键部件的选用，实现了气动机械手的开发和制造。
关键词：气动机械手；设计；制造；性能；操作特点AbstractWith the continuous development of modern intelligent manufacturing technology, the mechanical arm has become an important part of modern automated production. Among them, the pneumatic mechanical arm, as a new type of mechanical arm, has the advantages of simple operation and low cost, and has been widely used in various fields. This paper aims to explore the performance and operation characteristics of pneumatic mechanical arms through the design and manufacturing of pneumatic mechanical arms. By selecting the structure design ofthe mechanical arm and the key components, we have achieved the development and manufacturing of pneumatic mechanical arms.Keywords: pneumatic mechanical arm; design; manufacturing; performance; operation characteristics一、引言随着现代工业的快速发展，机械手已成为自动化生产中不可或缺的设备。
毕业设计（论文）课题名称：气动机械手的设计专业班级：13机械电子工程***名：***指导教师：201 年月目录摘要 (4)第一章前言1.1机械手概述 (5)1.2机械手的组成和分类 (5)1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 92.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第四章手腕结构设计4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26．5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27第六章机械手的PLC控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.1可编程序控制器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.2可编程序控制器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 第七章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31摘要在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。
个人资料整理仅限学习使用天津农学院毕业设计中文题目 : 气动式机械手的手部设计英文题目 : Design of Pneumatic Manipulator hand学生姓名系别机电工程系专业班级指导教师成绩评定2018年6月目录1前言11.1 工业机械手的发展简况11.2 工业机械手在生产中的应用21.3 研究现状及发展趋势32 机械手总体设计方案32.1 机械手的组成 32.1.1 执行机构 42.1.2 驱动机构 42.2 机械手基本形式的选择52.3 传动行走机构的选择52.4 机械手的主要部件及运动62.5 机械手参数列表 63 机械手手部设计73.1 手部设计要求 73.2 手部装配图 73.3 真空发生器 73.4 气动执行元件的选择93.4.1 单作用气缸的选择93.4.2 摆动气缸的选择94结论11参考文献12致谢13附录 1 外文文献原文 14附录 2 外文文献译文 17附录 3图 1机械手整体装配图17附录 4图 2四缸传动部分装配图 20附录 5图 3机械手手部装配图21摘要随着制造加工行业的迅速发展，设备的自动化程度也越来越高。
现代化的设备常常配置有机械手，以提高生产效率。
机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置，多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。
b5E2RGbCAP气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。
气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。
因此，对气动机械手的研究具有重要的实际意义。
p1EanqFDPw设计主要介绍了气动机械手的设计理论与方法，全面详尽的讨论了机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
DXDiTa9E3d关键词：机械手；气动技术；气缸；设计ABSTRACTAt present, as the development of theIndustrial automatictechnology, the manipulator is more and more used. Manipulator is often used in the field of industrial automation to automatically capture an operation of the device, and more for the automatic production line, automatic machine loading and unloading, CNC equipment, automatic tool changing device. As the pneumatic technology is compressed air as the medium to gas source for the power of the energy transfer technology, operational reliability, long life, no pollution to environment, so the manipulator drive system are often used in pneumatic technology. Pneumatic robot as a manipulator, it has a simple structure, light weight, fast, stable, reliable, energy-saving advantages and do not pollute the environment has been widely used. Therefore, pneumatic manipulator has important practical value RTCrpUDGiT.This paper mainly studies the design of pneumatic manipulator ’s structure, include the hand, arm, body and so on5PCzVD7HxA.Key words:automatic。
一绪论（一）气压传动技术的研究发展动向随着科学技术的不断进步，目前气压技术正向着高压、高速、大功率、高效、高度集成化的方向发展。
虽然气压传动技术方便简洁，但是气压传动中存在着一些亟待解决的问题，如：气压系统工作时的稳定性、工作介质的泄漏、气压冲击对设备可靠性的影响等等，这些问题都是气压传动技术需要研究和解决的。
任何技术的改革和创新，都必须以稳定、可靠的工作为前提，这样才具有它的实际意义。
（二）气压传动技术的应用机械制造业，其中包括机械加工生产线上工件的装夹及搬送，铸造生产线上的造型、捣固、合箱等。
在汽车制造中，汽车自动化生产线、车体部件自动搬运与固定、自动焊接等。
电子IC及电器行业，如用于硅片的搬运，元器件的插装与锡焊，家用电器的组装等。
石油、化工业用管道输送介质的自动化流程绝大多数采用气动控制，如石油提炼加工、气体加工、化肥生产等。
轻工食品包装业，其中包括各种半自动或全自动包装生产线，例如：酒类、油类、煤气罐装，各种食品的包装等。
机器人，例如装配机器人，喷漆机器人，搬运机器人以及爬墙、焊接机器人等。
其它，如车辆刹车装置，车门开闭装置，颗粒物质的筛选，鱼雷导弹自动控制装置等。
目前各种气动工具的广泛使用，也是气动技术应用的一个组成部分。
（三）气压传动的特点气压传动的优点：以空气为工作介质，工作介质获得比较容易，用后的空气排到大气中，处理方便，与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道；因空气的粘度很小（约为液压油动力粘度的万分之一），其损失也很小，所以便于集中供气、远距离输送。
外泄漏不会像液压传动那样严重污染环境；与液压传动相比，气压传动动作迅速、反应快、维护简单、工作介质清洁，不存在介质变质等问题；工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中，比液压、电子、电气控制优越；成本低，过载能自动保护。
气压传动的缺点：由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差，但采用气液联动装置会得到较满意的效果；因工作压力低（一般为0.31.0MPa），又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于10～40kN；噪声较大，在高速排气时要加消声器；气动装置中的气信号传递速度在声速以内比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。
（四）机械手的组成工业的机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。
1 执行机构（1）手部即直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单）。
手部多为两指（也有多指）；根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸盘。
传力机构形式教多，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、楔块杠杆式、齿轮齿条平行连杆式、内撑连杆式、右丝杠螺母式、弹簧式和重力式。
（2）腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。
手腕有独立的自由度。
有回转运动、上下摆动、左右摆动。
一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。
目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小（一般小于 2700）,并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。
因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。
（3）臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。
它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。
臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。
如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。
因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。
手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。
因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。
（4）行走机构有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段。
驱动机构是工业机械手的重要组成部分。
根据动力源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。
采用气压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便、可获得较大的输出功率、气体不可压缩，压力、流量易于控制，反应灵敏、控位精确等优秀特点。
3 控制系统分类在机械手的控制上，有点动控制和连续控制两种方式。
大多数用插销板进行点位控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等记录程序。
主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。
（五）本课题设计的主要内容本设计课题名称为真空吸盘式气动机械手的设计，设计一套真空吸盘式气动机械手，它采用圆柱坐标型的运动形式，气压传动，PLC系统控制。
功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求。
性能特点：机械手的动作循环（工件平放）：真空吸盘吸取工件-大臂上升-大臂回转-手臂延伸-真空吸盘放下工件-手臂收缩-大臂反转-大臂下降。
主要技术参数：吸持力2kg；自由度数为3；运动形式为圆柱坐标；手臂伸缩行程范围0-300mm，手臂升降行程范围0-200mm；手臂回转行程范围0-180o；定位方式为定位块；控制方式为点位式、PLC控制；驱动方式为气压传动系统。
（六）设计的基本思路、方案分析、理解设计任务书的要求→查阅相关资料→初步拟订设计方案→设计方案对比并确定最佳方案→参数的设计计算→装配图草图→零件设计→零件草图→绘制装配图→绘制零件图→编写设计说明书（七）设计原则这次毕业设计的设计原则是：以任务书所要求的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作的环境和工艺流程的具体要求。
在满足工艺要求的基础上，尽可能的使结构简练，尽可能采用标准化、模块化的通用元配件，以降低成本，同时提高可靠性。
本着科学经济和满足生产要求的设计原则，同时也考虑本次设计是毕业设计的特点，将大学期间所学的知识，如机械设计、机械原理、液压、气动、电气传动及控制、传感器、可编程控制器（PLC）、电子技术、自动控制、机械系统仿真等知识尽可能多的综合运用到设计中，使得经过本次设计对大学阶段的知识得到巩固和强化，同时也考虑个人能力水平和时间的客观实际，充分发挥个人能动性，脚踏实地，实事求是的做好本次设计。
二真空吸盘式气动机械手的总体设计（一）真空吸盘式气动机械手设计的主要技术参数设计一套真空吸盘式气动机械手，它采用圆柱坐标型的运动形式，气压传动，PLC 系统控制。
功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求，主要技术参数见表：表主要技术参数真空吸盘式气动机械手工作原理分析真空吸盘式气动机械手功能原理如图所示图功能原理图真空吸盘工作原理：真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。
前者需要配置独立的真空系统，而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。
因此，特别在各种包装作业过程中，利用二次真空方法显得十分方便、经济。
真空发生器的原理是：压缩空气通过收缩的喷嘴后，从喷嘴喷射出的高速气流卷吸周围的静止流体和它一起向前流动，从而在接受室形成负压，诱导二次真空。
这样的真空系统，尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。
用真空吸盘来抓取物体，可以根据物体的不同形状来实现任意角度的传递。
以下将从两种特殊位置，即水平和垂直两个方向，对真空吸盘的受力进行动态分析。
（三）真空吸盘式气动机械手工艺方案设计一套真空吸盘式气动机械手，它采用圆柱坐标型的运动形式，气压传动，PLC 系统控制。
功能原理先进，动作可靠，结构合理，安全经济，满足生产要求。
主要技术参数：吸持力2kg；自由度数为3；运动形式为圆柱坐标；手臂伸缩行程范围0-300mm，手臂升降行程范围0-200mm；手臂回转行程范围0-180o；定位方式为定位块；控制方式为点位式、PLC控制；驱动方式为气压传动系统。
机械手的动作循环（工件平放）：真空吸盘吸取工件-大臂上升-大臂回转-手臂延伸-真空吸盘放下工件-手臂收缩-大臂反转-大臂下降。
（四）真空吸盘式气动机械手方案设计（1）对于真空吸盘式气动的机械手，其工件的运动只需较少的自由度就能完成。
气液联合控制和电液联合控制则使系统和结构上很复杂，故采取气压传动方式。
（2）本机械手是专用自动机械手，选择智能控制方式中的PLC程序控制方式，这样可以使机械手的结构更加紧凑和完美。
（3）本机械手的执行系统是手部机构。
手部机构形式多样，但综合其总体构型，可分为：气吸式、电磁式和钳爪式3种。
根据本组合机床加工工件的特征，选择气吸式（真空吸盘式）手部结构。
（4）常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: 直角坐标型机械手、圆柱坐标型机械手、球坐标(极坐标)型机械手、多关节型机机械手。
其中圆柱坐标型机械手结构简单紧凑,定位精度较高,占地面积小，且根据本机械手坐标形式分析分析本机械手臂的运动形式及其组合情况，采用圆柱坐标形式。
因此方案确定机械手采用气压传动方式，PLC控制，真空吸盘式手部结构，圆柱坐标形式。
三真空元件的设计及参数计算（一）真空吸盘吸持工件的动力学分析在产品包装、物体传输和机械装配等自动作业线上 ,使用真空吸盘来抓取物体的案例越来越多。
柔而有弹性的吸盘可以很方便地实现诸如工件的吸持、脱开、传递等搬运功能 ,并确保不损坏其作用之对象。
而吸持力靠真空系统维持 ,真空的产生可以是由电动机、真空泵以及各种真空器件所组成的真空系统来提供，也可以由压缩空气通过真空发生器所产生的二次真空来提供。
前者需要配置独力的真空系统 ,而后者可以利用一般生产过程中已有的空气压缩系统。
因此 ,特别在各种包装作业过程中,利用二次真空方法显得十分方便、经济。
真空发生器的原理是压空气通过收缩的喷腾后 ,从喷嘴喷射出的高速气流卷吸周围的静止流体和它一起向前流动 ,从而在接受室形成负压 ,诱导二次真空。
这样的真空系统,尤其对于不需要大流量真空的工况条件更显出它的优越性。
真空发生器的结构及参数设计 ,可以根据需的真空度设计出所需的真空发生器。
用真空吸盘来抓取物体 ,可以根据物体的不同形状实现任意角度的传递。
在此次设计中，工件平放；故从水平方向对真空吸盘的受力分析进行动态分析。
如图所示为真空吸盘用于水平位置工作时的安装方位。
在图吸盘水平安装时 ,除了要吸持住工件负载外 ,还应该考虑吸盘移动时因工件的惯性力对吸力的影响。
