摘 要 机械手是一种模拟人手操作的自动化设备，在工业方面应用广泛。本文针对三轴机械手进行结构设计，其可以在实验室教学中使用。本次设计用到机械基础、气动、力学分析、材料学等方面的知识。其中对机械手的手部的结构分析运用力学的分析与计算，通过计算选择合适的气动活塞缸，运用气动方面的知识设计气压活塞缸对机械手的手部运动进行控制，通过对材料的对比分析，选择合适的材料作为机械手手部的生产的原料。最后使机械手能够实现在X、Y、Z三轴方向的移动，同时能够实现定位和自锁，并且能够抓取物品。
目 录
第一章 绪论 1
1.1机械手的简介 1
1.2机械手的历史和前景 1
1.3 气压传动的原理与优缺点 2
1.4 SolidWorks制图软件的特点 2
第二章 机械手的整体设计 3
2.1 机械手的整体设计 3
2.2机械手的动作过程 3
2.3 参数设计 3
2.4 总装配图 3
2.5 三轴的设计 5
2.5.1 底部支撑设计 5
2.5.2 三轴移动 6
2.6 机械手手部的零件设计 6
2.7 手部装配图 9
第三章 机械手的受力分析 11
3.1 概述 11
3.2 手部受力分析 12
3.3材料的选择 13
3.3.1前景 13
3.3.2 机械设计常用材料 13
3.3.3 机械零件的常用材料和选用原则 13
3.3.4 机械手选用的材料 13
第四章 气动系统的设计 14
4.1 气压传动系统的构成 14
4.2 机械手气动系统的原理 14
4.3手部驱动力的计算与气缸的选择 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
1.1机械手的简介
机械手能模仿人手跟手臂的一些功能，按设定程序抓取搬运工件，是能够自动操作的装置。它可以代替人们的沉重劳动
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
从而实现生产过程的自动化，能够在有害的工作环境下操作来保护人的安全。所以被普遍应用在机械、冶金等方面。机械手可以把人们从高危，沉重的劳动中释放出来，代以机械手进行操作。这可以最大程度上提高生产效率，从而快速实现工业生产的自动化和机械化。机械手在外观外形上种类较多，一些相对简单而一些相对复杂，但其基本原理是一致的，通常由执行机构、控制系统、传动系统以及辅助装置等构成。
机械手是在实现生产机械化以及自动化过程中发展出来的新型装置。尤其是近年来，随着电子计算机技术的广泛运用，机器人的研发和生产已经成为高新技术领域里急速发展起来的新型技术。它不仅促进了机械手的高速发展，而且使机械手能够更好的实现与生产机械化以及自动化之间的紧密联合。机械手就目前而言还不如人的手那样的灵活敏感，但是它具备重复操作劳动，不怕疲劳和危险，不怕工作环境恶劣，抓取工件力量比人手大以及耐久度高等特点，因而机械手被许多部门关注，并且得到越来越多的运用，例如：数控机床加工时工件的装配与卸载，尤其是在自动化车床、磨床、组合机床、加工中心上使用的较为广泛；在装卸作业中也被广泛应用，特别是在电子行业中它被用来装配电路板，在汽车领域中用来帮助人们安装汽车的零部件等；可在劳动环境恶劣，过程频繁重复，工件沉重的环境中工作，用以替代人本身的工作；可在危险系数高的场合下工作，如军工产品的装卸、化学原料以及有害物品的搬卸等；宇宙以及海洋的开发；军用武器及生物工程方面的研究。
机械手一般由手部，动力机构组成。手部随使用环境，操作对象的变化而变化，常见的有夹紧、拖持和吸附等种类。动力机构一般由气动、液压、电气等相关机构驱动。机械手可独立实现伸缩、上升下降、扭转等运动，一般情况下有23个自由度。机械手通常作为机床或其他机器的附加装置，比如在自动生产线上装配工件，在使用加工中心过程中跟换刀具等。
1.2机械手的历史和前景
机械手的研究开始于20世纪的中期，由于计算机以及自动化技术的迅速发展，尤其是美国20世纪中期第一台电子计算机的出现，计算机技术取得很大的进步，与此同时，随着社会的发展，急需大批量的产品的加工制造，从而推动自动化技术的迅猛发展，为机器人的研究奠定基础。起初机械手被运用来搬运放射性材料，以保证人员不会受到放射性材料的辐射；然后机械手逐渐被工业生产所重视，被广泛应用在高温，高危，环境恶劣的地方抓取摆放工件，同时也成为机床的一部分即履行辅助装置的职能，帮助机床完成原料的装卸以及刀具的更换等；最后随着时代的发展，越来越多的领域被开拓出来。我国在80年代初开始从事机器人相关的研究，因为国家的大力发展，所以现阶段已经基本掌握机器人操作机设计以及制造技术，运动学和控制系统硬件技术，能够生产一些机器人的重要部分的元件，开发出许多品种的机器人，比如装配，搬运机器人等，其中有一百三十多套喷漆类机器人在多家企业工厂的喷漆生产线投入工作。但是由于我国对机器人这方面的研究起步较晚，所以我国的机器人技术距国外还有一段水平的差距，如：可靠性低于国外产品，应用的范围比较狭窄。目前而言，我国机器人的生产一般都是根据客户的需要进行设计，由于客户要求不同造成机器人零部件通用程度低，相对成本高，维护起来困难，所以机器人相关技术还有很长一段路要走。但可以预见机器人是朝重复精度高，模块化，节能化，机电一体化方向发展。机械手的研究和发展对我国自动化水平的提高有直接的影响，不管从经济还是技术方面考虑进行机械手的研究设计是很有意义的。
1.3 气压传动的原理与优缺点
气压传动的基本原理是在密闭的容器中，通过空气的压缩来实现能量的转换和传递。其中气体为工作介质。
气压传动的优点：①因为空气是工作介质，非常容易获取到，用完后的空气可以排放到大气中，处理比较方便，跟液压传动相比不需要利用油箱和管道；②空气的粘度较小，同样损失也小，一般情况下集中供气，长距离输送，有利于管理，若有泄露不会像液压传动那样对环境有严重的污染；③气压传动动作迅速、维护简单、反应快，工作介质清洁，不会出现液压传动中液压油变质问题；④工作适应性较强，尤其在易燃易爆辐射，多尘埃等恶劣环境中工作；⑤成本低，过载能够自动保护；⑥气动控制比液压简单，一般用快速接头联接，比较方便。
气压传动的缺点：①因为工作介质空气有可压缩性，所以工作速度稳定性较差，对系统的速度和位置控制精度影响很大；②工作压力较低一般在1MPa以下；③工作过程中噪声很大。
1.4 SolidWorks制图软件的特点
1. 操作上具有简单方便的特点，容易学习；
2.草图的绘制更加容易，非常接近AutoCAD软件，在绘制过程中可以采用不同的颜色来表明草图状态的不同，拖动草图的图元，能够快速的改变草图的形状、尺寸；
3.三维建模与装配上拥有强大的实体建模功能，通过拉伸、旋转、特征阵列、打孔等实现零件的设计，能够对特征和草图进行动态的修改，按照平行、相切、同心、相切、角度等来实现多种多样的装配，拥有动画式的装配和动态查看装配体运动

原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/mjsk/50326.html