空调整机搬运机械手的动态仿真与结构设计

空调整机搬运机械手的动态仿真与结构设计

摘  要

机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害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。随着工业自动化的发展，机械手在工业领域中的地位越来越重要，特别是在仓库堆垛方面的优势很突出。

论文主要讲述了空调整机搬运机械手的设计理论和设计方法与主要设计计算过程。手爪抓取物体采用真空吸附式；手臂主体采用液压缸进行升降；机身是桥式轨道结构，可根据仓库的具体环境进行搭建。根据前面的分析计算选择，最后在CATIA软件上建立三维实体模型，并对模型的装配约束，分析了模型结构的合理性和适用性。这在机械手结构设计上是一个极其重要的环节，为机械手的设计制造降低了成本，缩短了开发周期。

关键词：机械手 运动仿真 气压传动 真空吸附 真空发生器 CATIA

目  录

摘  要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1  前言 1

1.2  工业机械手发展简史 1

1.3  机械手在生产中的应用 3

1.4  工业机械手的发展趋势 3

1.5  空调搬运机械手在生产中的应用和工作要求 4

1.5.1  空调搬运机械手在生产中的应用环境 4

1.5.2  对空调搬运机械手所搬运货物的规格调查 4

1.6  课题主要的研究内容 5

1.7  本章小结 5

第二章   空调搬运机械手的总体设计方案 6

2.1  机械手的组成 6

2.1.1  机械系统设计 6

2.1.2  驱动系统选型 6

2.1.3  控制策略 7

2.2  机械手总体布局设计 7

2.3  机械手的主要部件及运动 7

2.4  驱动机构的设计 8

2.5  机械手的技术参数列表 8

2.6  本章小结 9

第二章 空调搬运机械手手爪的设计与计算 10

3.1  机械手手爪的气动部分设计与计算 10

3.1.1  真空吸盘的选择与设计 11

3.1.1.1  真空吸盘 11

3.1.1.2  真空吸盘的性能参数及选择 11

3.1.1.3  真空吸盘粗选 12

3.1.1.4  真空吸盘运动时的分析与受力计算 13

3.1.2  真空发生器的选择与计算 15

3.1.2.1  真空发生器的原理： 15

3.1.2.2  相关定义 16

3.1.2.3  真空发生器和配管的选择计算 16

3.1.3  其他元件的选定 19

3.1.3.1  过滤器的选定 20

3.1.3.2  管接头的选定 20

3.1.3.3  真空阀的选定 20

3.2  机械手手爪的结构设计 21

3.2.1  真空吸盘固定架的结构设计 21

3.2.2  手爪的结构设计和液压缸的选择计算 21

3.3  本章小结 24

第四章  空调搬运机械手手臂的设计与计算 25

4.1  空调搬运机械手液压缸的选择计算 25

4.2  手臂的结构设计 26

4.3  本章小结 28

第五章 机身的设计计算 29

5.1  滚柱导轨块和工字钢的选择 29

5.2  机身结构设计 30

5.3  本章总结 31

第六章  基于CATIA软件的空调搬运机械手运动仿真 32

6.1  运动仿真技术及其发展 32

6.2  空调搬运机械手结构三维建模 32

6.3  基于CATIA环境的运动仿真 34

主要结论与展望 35

参考文献 36

致   谢 37