机械手关节结构设计及运动学仿真分析(含CAD零件图装配图液压图)(设计说明书15000字,CAD图7张,答辩PPT,仿真视频)
摘 要
本课题为机械手关节结构设计及运动学仿真分析。工业机械手是工业生产的必然产物，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或握持工具进行操作的自动化技术设备，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。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。〖1〗
本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks技术对机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。
本文重点解决的问题——结构设计及仿真。
本课题中主要内容是：
（1）设计机械手关节结构；
（2）关节结构的参数设计；
（3）用仿真软件进行运动过程模拟分析以此来改善结构设计，直到得出满意的结果为止；
（4）绘制总装图和零件图；
目标：满足机械手关节结构的设计要求。
关键词：结构设计；参数设计；运动学仿真
Manipulator joint structure design and kinematics simulation analysis
ABSTRACT
The topic for the manipulator joint structure design and kinematics simulation analysis. Industrial machinery hand is the inevitable product of industrial production,it is a copy of the upper part of the human body functions, in accordance with a predetermined transfer request or the workpiece hold the tools to operate the equipment automation technology, to achieve industrial production automation, the promotion of industrial production of the further development plays an important role in. So they have strong vitality of the people by the extensive attention and welcome. Practice has proved, the industrial robot can replace the staff of the heavy labor, significantly reduced labor intensity of workers, improve working conditions, improve labor productivity and the level of automation. Industrial production often appears in the bulky workpiece handling and frequent long-term, monotonous operation, a mechanical hand to be effective. In addition, it can be in high temperature, low temperature, water, the universe, radioactive and other toxic, pollution of the environment under the conditions of operation, but also show its superiority, there are broad development prospects.
This topic through the application of AutoCAD technology on the manipulator structure design and hydraulic transmission principle of design, the use of Solidworks technology mechanical hand for3D solid modeling, and carried on the movement simulation, which can be the basic motion more specific show in front of people. It can carry out the automatic feeding movement; in the installation of the workpiece, the workpiece to the chuck clamping movement. On the manipulator movement speed is to meet productivity requirement to set up.
This paper focuses on the problem -- the structure design and simulation.
In this paper the main content is:
(1) design of mechanical hand joint structure;
(2) joint structure parameter design;
(3) using simulation software in motion process simulation analysis in order to improve the structure design, until satisfactory results are obtained；
(4) drawing assembly drawing and parts drawing；
Target：Meet the mechanical hand joint structure design requirement. 〖2-4〗
Key words：Structure design；parameter design；kinematics simulation
2.1机械手的要求与原始始据
2.1.1原始数据及资料
（1）原始数据：
a、自由度（四个自由度）
臂转动180º
臂上下运动 500mm
臂伸长（收缩）500mm
手部转动 ±180º
（2）技术要求
主要参数的确定：
a、坐标形式：直角坐标系
b、臂的运动行程：伸缩运动500mm，回转运动180º。
c、运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。
d、控制方式：起止设定位置。
e、定位精度：±0.5mm。
f、手指握力：392N
g、驱动方式：液压驱动。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究机械手的意义 1
1.2工业机器人概述 1
1.3机器人的历史与现状 4
1.4机器人发展趋势 5
第2章机械手关节结构形式设计 7
2.1机械手的要求与原始始据 7
2.1.1原始数据及资料 7
2.1.2料槽形式及分析动作要求 7
2.2机械手的基本结构 8
2.3机械手结构设计 9
2.3.1 机身机座的设计 9
2.3.2手部结构设计 11
2.3.3 腕部结构设计 14
2.3.4臂伸缩的机构设计 16
2.4本章小结 18
第3章 机械手关节参数设计 19
3.1 参数设计优点 19
3.2 机座结构参数设计 19
3.3伸缩臂参数设计 21
3.3.1工作负载R和工作压力P 21
3.3.2工作速度和速比的确定 22
3.3.3液压缸缸筒内径D和活塞杆直径d的确定 22
3.3.4液压缸的计算 23
3.3.5液压缸稳定性和活塞杆强度校核 24
3.3.6连接零件的强度计算 27
3.3.7腕部回转缸的计算 28
3.4手部参数设计 30
3.5本章小结 33
第四章 液压系统原理设计及草图 34
4.1手部抓取缸 34
4.2腕部摆动液压回路 34
4.3小臂伸缩缸液压回路 35
4.4总体原理图 36
4.5本章小结 37
第五章机械手关节的模拟仿真 38
5.1 仿真内容 38
5.2 仿真方法 38
5.3机械手关节的运动学分析 39
5.3.1机械手手部夹紧的运动仿真运动仿真及分析 39
5.3.2机械手腕部转动的运动仿真 39
5.3.3机械手臂部的运动仿真分析 39
5.3.4机械手的整体的运动仿真分析 40
5.4 本章小结 40
第六章全文总结 41
参考文献 42
致谢 44
附录 45
附录A
序号 图纸名称 图纸大小 备注
1 机械手外观图 A0
2 机械手机身装配图 A0
3 手臂装配图 A1
4 手腕装配图 A2
5 手抓装配图 A2
6 活塞 A2
7 液压系统图 A2
附录B
序号 文件名称 备注
1 机械手手部夹紧动画
2 机械手手腕转动动画
3 机械手手臂伸缩动画
4 机械手总装配动画
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