毕业设计（论文）-用于蛇形柔性臂的机械手抓的设计与仿真.docx

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1、石及李XI-NTEC”NO1.OG1.CA1.UNIVERSITY本科毕业设计（论文）题目：用于蛇形柔性臂的机械手爪的结构设计与仿真院（系）机电工程学院专业机械设计制造及其自动化班级100207姓名苏亚鹏学号100207113导师曹岩2014年6月3日西安工业大学毕业设计（论文）任务书院（系）机电学院专业机械设计制造及其门动化班100207姓名另:亚弼学号1002071131 .毕业设计（论文）翅目：用于蛇形柔性的机械于爪的结构i计与仿真2 .鹿I1.背景和意义：蛇形柔性竹由广具行多户确定机器人守间位说和姿态所需的f由度，易门可避障碍和名服奇异点，使它在现或中具有很强的实用性,如核电设符中错综

2、繁U的管道桧皆、化工设备中有序化学度蚪的处理等工作.目前在校杆式同步万向节和端部徽盘组合式吸盘两项专利技术的基础上所开发的RT-I蛇形柔性符,由于运动轨迹不连续,其转动角度的控制精度不腐，因此，在要求定位精度较岛的抓取动作时，必须设工r能提供较超位置控制精慢的木耕机械r爪，以称补RT-I蛇形柔性群控制的不足，针对于此，东课奥斤在设计种1由欧机械/爪以提高蛇形孟性胃的掘取时的位罚控制精度.3 .设计（论文，的主要内容（理工科含技术指标）：根一组合机构的运动学原理,设计一组合机构一应用于蛇形菜性臂的三自由度机械手爪，同时,运用三维建模软件完成该机构的装配模型并进行运动仿此分析,技术指标（1）回转角

3、度180:（2）G人行程10唧的微进给：（3夹紧机构可根据物体大小，以适当的伟吱抓取物件,4设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）：（1）13%瘴研井收集密科：（2）36科：确定该机构的设计方案和整体偿构：（3）7I1.B1.完成该机构的结构设计计算：（4）1215周：完成改机械手爪的装配图、装配梗型和运动分析：（51618周：完成论文排普.准备捽辩.5.毕业设计（论文）的工作册注求率也设计论文ES,不少于IO（X）O7：实验时数.或实习（天数）：2词图纸幅面和张数*：机构袋配图和写件图，AO图册（折合）不少F2张:其他要求：外文翻惮不少3000字，参考文献不少15第。指导教师签名：

4、年月日学生签名：年月日系（教研室）主任审批:年月日用于蛇形柔性臂的机械手抓的结构设计与仿真摘要本设计中用于蛇形柔性臂的机械手可模仿人的动作功能，用以按固定程序抓取、撤运物件或操作工具的自动操作装置。它可代咨人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有击环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由手部、运动机构和控制系统:大部分组成“手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重室、材料和作业要求设计为夹持型。运动机构，使手部完成各种转动、移动或爱合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势.运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动

5、方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有3个自由度.关健词：机械手，设计，手部，手腕，手臂，机身，结构摘要ThedesignandSimu1.ationofmanipu1.atorgraspingthesnake1.ikemanipu1.atorforthestructureAbstractRobotarmtomimiccertainactionsofstaffandfunctions,tocaptureafixedprocedure,carryingobjectsoroperatingtoo1.s,automationequipment.Itcanrep1.aceh

6、uman1.aborinorder(oachievetheheavymechanizationandautomationofproduction,canoperateinhazardousenvironmentstoprotectthepersona1.safety,whichiswide1.yusedinmachinebui1.ding,meta1.1.urgy,e1.ectronics,1.ightindustryandnuc1.earpowerscctors.Manipu1.atormain1.ybyhand,sportsbodiesandthecontro1.systemhasthre

7、emajorcomponents.Taskofbandisho1.dingtheworkpieceofthecomponents,accordinggraspingobjectsbyshape,size,weight,materia1.andoperationa1.requirementsofthevariousstructura1.forms,suchasc1.amptype,caresupportandtheadsorptiontype.etc.Sportsorganizationstoaccomp1.ishavarietyofhandrotation,move,orcomp1.exmov

8、ementtoachievetherequiredactiontochange(he1.ocationofobjectsbyg11spingandposture.Sportsorganizations1.ifting,stretchingandrotatingtheindependencenovenen1.,isknownasfreedommanipu1.ator.Craw1.space1.oanarbitrarj,positionandorientationofobjects,theneedforsixdegreesoffreedom.Freedomisthemechanica1.desig

9、nofthekeyparametersofhand.Morefreedom,greaterf1.exibi1.ityofthemanipu1.atorthemorewideversati1.ityoKeywords:manipu1.a1.or.design,hand,wrist,arm.body,structure中文摘要AbstractIiI!才、,EI。1.1引言错误!未定义书筌.1. 2机器人机械设计和结构特点11.3国内外研究现状和发展21.3.1 国外发展现状21.3.2 国内发展现状31.4本文的主要研究工作31.4.1主要研究内容31.4.2研究方法42方案的确定与比较分析2.1

10、机械手机械系统的比较与选择62. 2机械手的组成82. 2.1执行机构82. 2.2驱动机构93. 2.3控制机构102. 3机t或手的参数规格103知千千R讲甘廿193.1手都设计基本要求123. 2手部力学分析123. 3夹紧力与骚动力计算133. 4手爪夹持范根计算153.5手爪夹持精度计算16目杀4滚球丝杠螺母的选型与计算.4.1 提升机构滚珠丝杠副的计算与选型181 .1.1计算提升力184 .1.2计算最大负载185 .1.3滚珠丝杠螺母副的选型196 .1.4传动效率计兑194.1.5刚度验算204.1.6丝杠拉伸或反缩变形量204.1.7滚珠与螺纹滚道间的接触变形214. 1.

11、8支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形21.4.2伸缩机构滚珠丝杠副的计算及选型214 .2.1计算伸缩引力215 .2.2计算最大负载C222.3滚珠丝杠螺母副的选型224.2.4传动效率的计算224. 2.5刚度验算234. 3滚珠丝杠几何参数23255蜗轮蜗杆传动的设计计算5.1面接触疲劳强度设计255. 1.1确定作用在蜗轮上的转矩255.1. 2定载荷系数K255. 1.3确定弹性影响系数255. 1.4确定接触系数Z.255. 1.5确定接触应力c“265.1. 6计算中心距a265.2蜗轮蜗杆的主要参数和几何尺寸设计265.3齿根弯曲疲劳强度校核275.4精度等级公差和表面粗糙度的确定

12、28ZI*M/FIyT-.士6.1提升步进电机的计算与选型296 .1.1提升机构步进电机的计算与选型297 .1.2电机力矩的计算296.2 伸缩机构步进电机的计算和选型326 .2.1等效转动惯量计算327 .2.2电机力矩计算326.3 蜗轮蜗杆电机的计算与选型356. 3.I电机的计算与选型357. 3.2联轴淞的计克与选型357知1fHfcM7.1 Pro/E软件的打开367.2 建立零件图367.3 零部件的组装397. 3.1进入装配图407. 3.1组装零部件417.4组件的动态仿真4674.1打开组件图468. 4.2添加“电动机”467结论S1.参考文献52致谢54毕业设计

13、（论文）独创性声明55毕业设出（论文U创性声明361绪论1.1引言工业机泯人是一种对生产条件和生产环境适应性和灵活性都很强的柔性自动化装置，从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了个长期漫长的发展过程。但进入90年代后，由于计算机技术，微电子技术，网络技术等快速发展，促进了机涔人技术发展的突飞猛进。当今机器人的发展主要有两个突出特点，一个是工业机器人的应用领域在迅速地扩大，从原来的工业生产中的弧焊机器人,装配机器人、喷漆机器人、搬运机器人等，扩大到核能工业、果矿工业。食品工业、船舶工业、建筑工业等许多新领域中应用机涔人。由于机器人对不同的生产环境和作业要求具有很强的适应性，人所从事的作

14、业，许多都能由机器人来完成。因此，用来完成不同生产作业的工业机器人的种类愈来愈多。另一个是工业机器人的性能不断提高,源于像海洋开发、宇宙探测、医疗服务、娱乐等各行件业不断提出自动化和机器人化得要求,机器人技术逐步向智能化方向发展匕1.2手抓的结构设计类型和特点手爪是用来直接握持物体的部件。由于被握持物体的物件的形状、尺寸大小、轻重和材料性能、表面状况等不同，所以机械手爪的结构是多种多样的。各种手爪的结构，不仅结构形式不完全相同，而且它们的工作原理也并不一样.归纳起来，常用的手爪，按其握持物件的原理，大致可分为下而几种：1 .机械夹钳式手爪机械夹钳式手爪一般由驱动装置、传动机构和手指组成。按其手指的开闭动作和结构的不同，又可分为网转型手爪和平移型手爪。回转型手爪的手指在传动机构的带动下,绕支点回转来实现手指的开闭动作。平移型手爪的两个手指在传动机构带动下,作相对的平行移动以实现开闭动作。该类手爪一股结构荷单、动作灵活、适应性较强，并且大多数属于自动定心机构，在生产中被广泛应用.2 .气吸是手爪气吸式手爪由吸盘、吸盘架及进排气系统组成。根据吸盘与物件接触后形成更空或负压内腔的方法不同，气