1.2.工业机械手发展状况 2

1.3.研究方案 4

1.4.注意事项 4

1.4.1刚度 4

1.4.2精度 4

1.4.3平稳性 4

1.4.4其它 4

2.搬运机械臂总体结构设计 6

2.1.驱动方式 6

2.2.材料选择 7

2.2.1材料选择的基本要求 7

2.2.2常用材料 7

2.3.码垛要求 8

2.4各轴外形设计 8

2.4.1.底座 8

2.4.2腰部 8

2.4.3大臂 9

2.4.4中臂 9

2.4.5小臂 9

2.4.6腕部俯仰和手抓回转 10

2.5各轴配合精度 10

2.6末端执行器结构设计 11

2.7手抓气缸的选型 12

3.机械臂的工作节拍 14

4.机器人各轴转动惯量、转矩计算，减速器和电机选择 15

4.1机械手手腕回转 15

4.1.1转动惯量计算 15

4.1.2电机选型 16

4.1.3强度当量齿轮传动及其几何尺寸计算 17

4.1.4齿面接触疲劳强度计算 19

4.1.5齿根弯曲疲劳强度计算 19

4.2机械手腕部俯仰 20

4.2.1转矩计算 20

4.2.2电机选择 21

4.3小臂回转 21

4.3.1转矩计算 21

4.3.2电机选择 22

4.4中臂俯仰 22

4.4.1转矩计算 22

4.4.2电机选择 23

4.5大臂俯仰 23

4.5.1转矩计算 23

4.5.2电机选择 24

4.6腰部回转 24

4.6.1转矩计算 24

4.6.2电机选择 25

5.小臂的强度校核 26

5.1小臂轴的最小直径估算 26

5.2轴的内力分析 27

5.2.3计算弯矩 27

5.3轴的弯扭合成强度计算 28

6.轴承的校核 29

6.1轴承的寿命计算 29

7.键的校核 30

8.螺钉校核 31

8.1受拉紧连接螺栓的强度计算 32

结 论 33

致 谢 34

参考文献 35

1.绪论

搬运机械臂是可以自立操作的多轴的机电装备，在工业生产中有着很广泛的使用。它们在大多数情况下都会配有传感器，因为它们的每个动作步骤都是需要通过编写程序以此来控制其定位和移动轨迹，具有高度的自动化特点，通常不需要其他的外部因素去干扰，通常仅需要人类远程监控便可实现。搬运机械臂一般与控制柜，末端执行器等等其他设备装配组合使用，从而达到一些特定的要求，例如码垛、切割、包装、焊接以及装配等任务。工业机械人可以在工业出产过程中取代人工做某些形式单一且重复性强、枯燥且频繁长久的作业，或者是条件艰苦严苛、严峻情况下，人类不肯或者不能从事的工作场合，譬如：压力锻造、高温喷砂、磨具冲压、塑料制品的成型、化工涂装等方面，以及在放射性物品监测机构，还有替代人工从事一些对人体有害的货物搬运成品操作。搬运机械臂应用广泛，而其技术的发展也是同样意义深远。

人类从19世纪20年代起就开始着手研究工业机器人相关的技术，其应用不仅局限于工业生产，近些年甚至逐渐拓展至航空和海底探索、军队医疗和后勤保障等诸多领域。至此，当人类面临当下全球经济不景气，我国正经历产业结构调整的关键时刻，机械手的广泛应用的其相关技术的高速发展，必将推动当下世界经济历史性发展和进步，对我国国民经济发展和国家在世界范围的影响力将有着巨大的作用。

1.1.目的和意义

机器人分两大区域，一类用于工业生产，另一类用于社会服务，本课题主要研究设计工业机械手。在全球范围内来讲，日本和瑞典两国最早将工业机器人运用于码垛和搬运

1，现今其在机器人方面的技术也是领先世界其他国家。20世纪60年代，位于美国的新泽西州的通用汽车公司成功安装运行了世界上首个台工业机械手，而这个工业机械手由Unimation公司

2生产。从那时开始，工业机械手开始一步步的发展，直到今天。

工业机械手的发展从2轴到7轴，从笨重到逐渐的轻量化，其驱动方式也从作开始的液压驱动到现在普遍的电机驱动，这也归功于电机的发展和控制系统、控制技术方面的进步，而工业机械手的应用领域也在逐渐的扩大，其影响力也逐渐扩大。在大约20世纪80年代，我国的近邻日本