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　　1、机械手技术概述机械手附就足模仿人手的动柞，来褂助人hERH人部井劳别的机械TA.fi种可以程序化进打搬运工杵.操纵王具井完成各种作业的自动応装置.它一腔由手爪、于腕、手臂*立社和驱动系统一机电控制系统等部分组成(如图1,7所示人手爪能抓放物品或操纵I：具，手腕能冋转和摆动，于勒能伸曙、俯仰利回转.立杜能輪升降、錠转*所以它能龙成类似于人手的某竺动作。人们根据工柞的需姿给机械手电控系统编好稈序后，机威于就按殊编订好的坯序周血亘始的II动搬运物品威进行其地柞业。图17机植手示蕙图Fig1.7Manipulatorsketchmap机械手的组成机械手主要由执行机构、驱刚系统、控制系统以及位賈检测装阂

　　2、等所组成卩人各系统相互之闻的关系如方框图】点所示.图1,8机橄丰的组成方框图Fg.18Frameofmanipulatorcomposing(-)ftlT机构执行机构主要包松手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还噌设了杆走机构.1手部手部，顾名思义，即与工件接触的部件.根据与物件接触的形式不同，可将其分为夹持式和吸附式手部两种“忙夹持式手部是由手指（或手爪）和传力机构所构成的.手指足与物件II接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用范围广泛.平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手捋夹持圆形零件时，工件宜径变化不会影响其轴心的位罟，因此适宜夹

　　3、待立径变化范出较大的工件。吸附式手部主要由吸盘等构成，它主要足靠吸附力（如吸盘内形成负压或产生电磁力）来吸附物件，相应的吸附式手部带有负压吸盘和电磁盘两类。2. 手腕手腕是用来连接手部和手協的工部件，并可用来调整被抓取物件的方位（即姿势），该部位通常设有摆动缸，使构件可以进行回转或俯仰等。3. 手骨手臂是支承被抓物件、手部和手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到梢定的位童.工业机械手的手杵通常由驰动手臂运动的部件（如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等）与驱动源（如液压、气压或电机等）相配合，以实现手骨的各种运动.护向装賈结构形式，常用的冇:

　　4、单圓柱、双圆柱、卩q圆柱和v形槽、燕尾楷等导向型式.4. 立柱立林足支承手臂的部件，立柱也可以是T-臂的-部分，手宵的回转运动和升降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系.机械手的立柱通常足固定不动的，但有时因工作需要，也可作横向移动，即称为可移式立柱.5. 行走机构当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范国时，可在机朋上安装滚轮、轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动.滾轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滾轮运动则应另外增设机械传动装置.6. 机匪机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座h.其主要起支撑和连接的作用。（二）驰动系统驱动系统是由驱动工

　　5、业机械手执行机构运动的动力装賈、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、控制气压传动、电力传动和机械传动等四种形式。（三）控制系统控制系统是支配工业机械手按规定的要求运动的系统。前工业机械手的控制系统-般山程序控制系统和电气定位（或机械挡块定位）系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令倍息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必娶时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号.（四）位置检测装賈位霄检测较置用来控制机械手执行机构的运动位賈，并随时将执行机构的

　　6、实际位買反馈给控制系统.并与设定的位置进行比较.然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到極先设定的位胃.机械手的分类工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暫按使用范田、驱动方式和控制系统等分类方法进行分类（一）按用途分：机械手可分为专用机械手和通用机械手两种：1专用机械手它是附属于主机、代冇固定程序但没有独立控制系统的机械装賈专用机械手具有动作少、工作对敦单-、结构简单、使用町集和造价低等特点，适用于大批fit的自动化生产，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加工中心”附属的自动换刀机械手等.2. 通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可

　　7、变的、动作灵洁多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，通过调轅可在不同场合下使用，驱动系统和控制系统都杲独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度髙、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量的自动化生产.（二）按驰动方式分：1. 液压传动机械手液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构进行运动的机械乎。其主要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装直耍求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在髙温、低温下工作.若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械乎的通用性扩大，但是电液何眼阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本髙。2.

　　8、 气压传动机械手气压传动机械手主要是利用压缩空气的压力來驱动执疔机构运动的机械手.其主婴特点是：介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低.但是,由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重-般只在30公斤以下，在同样的抓塑条件下它比液压机械乎的结构大，所以比较适用于岛速、轻载、髙温和粉尘大的环境中进行工作.本文所采用的机械即为气压传动机械手.3. 机械传动机械手机械传动机械手是由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）执行驱动的机械手。它只是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力由工作机械进行传递。它的主耍特点是动作准佛可靠，运动

　　9、频率髙但结构较大，动作程序不可变.常被用于工作主机的上、下料.4. 电力传动机械手电力传动机械手是具有特殊结构的感应电动机、亢线电动机或功率步进电机立接驱动执行机构运动的机械手.由于不需耍中间的转换机构，故机械结构比较简单X中貢线电机机械手的运动速度快且行程长.维护和便用足來非常方便。此类机械手目前使用不多，但非常具有发展前途。（三）按控制方式分：1. 点位控制它的运动为空间点到点之何的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹.若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。日询使用的专用和通用工业机械手均属于此类。2. 连续轨迹控制它的运动轨迹为窃间的任歳连续曲线、设定点为无限的.整个移动过程处于控制Z下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类机械手一般采用小型计算机进行控制。1.5选题意义及主要研究内容选题意义装配式凸轮轴足近20年来发展起來的新型寒部件它以传统整体凸轮轴无可比拟的优点，正在被越來越多的汽车制造厂家所应用，并带来了显著的经济效益.其加工技术符合精益生产原则，是高精度、高效率、低成本、高柔性的先进生产技术.它不仅是凸轮轴制造技术的发展和升级，而且可以満足发动机性能高、结构紧凑等要求.尤其在强调减少尾气污染、保护环境的今天，制造这种髙性能、低污染发动机的装配式凸轮轴就显得更为迫切.由于目前国内企业自主

　　11、研发的凸轮轴装配生产线仍处于空白阶段，研究自动装配生产线也就显得十分第要。本文设计的自动上料系统是凸轮轴装配自动化生产线的輩要装置，因此它的设计对于凸轮轴滾花装配的普及具有非常重要的现实意义.本课聽的研究目的在于结合实际工况坏境，对芯轴的自动上料系统进行设计，并对其运动进行分析.通过采用虚拟技术及传统理论经验设计相结合，建立上料机械手的三维实体模型，利用仿真软件模拟其实际运动状态，验证方案的可行性；分析机构本身的特点，进行强度校核和结构优化，从而进一步提高上料系统的整体性能和效率,降低生产成本，缩短设计周期.本文采用虑拟样机技术进行自动上料系统的设计，并进行运动学和动力学仿其，一方面解决了一定

　　12、的丁程实际问题：另一方面，也是希望通过这一部分的研究项目，在使用虚拟产品开发技术领域进厅产品开发的尝试.积累相应的经验，为产品的设计及开发提供更药的保证。论文研究的主要内容论文上要研究装配式凸轮轴芯轴自动上料系统的设计及其仿线. 确定机械手的总体设计方案确定机械手的总体设计思想，完成夹持方案分析、比较及优化，确定机械手的主要参数和工步间时间分配.2. 机械于各执行部分的设计针对现有问题提出较合理的设计方案，完成机械部分的设计选里，包括气爪、伸缩气缸、升降气缸、旋转气缸、机架等机构模块，完成机械手的3D模型设计.3. 上料机械手上料过程的动力学仿真利用CATIA软件对机械乎的各零部件进行3D建模，在此基础上通过适当的约束进行整机的虚拟装配，从而得到上料机械手的实体模型，将3D模型通过CATIA与ADAMS之间的接口软件Simdesigner导入ADAMS,生成仿貞模型；添加运动约束，利用ADAMS买现虚拟机构运动过程的模拟。运动过程的模拟结果以动画形式显示，同时绘制出芯轴相关的各种曲线. 机械手气压驱动系统设计分析整个系统的气体传动过程，对气压欧动系统进行设计，并绘制出气圧驱动原理图.

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