气动机械手设计
气动机械手 毕业设计
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。
其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。
本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。
一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。
其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。
传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。
1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。
不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。
其次，选择合适的气动执行器和传动机构。
气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。
传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。
最后，进行机械结构的设计与优化。
机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。
二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。
由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。
其次，气动机械手具有较高的负载能力。
气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。
最后，气动机械手具有较低的成本。
相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。
2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。
以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。
在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。
气动机械手的设计毕业设计
气动机械手的设计毕业设计首先是气动机械手的机械结构设计。
机械结构设计是气动机械手设计中的核心部分，它直接影响机械手的运动轨迹、载荷能力和稳定性。
在设计过程中，需要考虑机械手的工作空间、自由度、运动速度和负载要求等因素。
根据任务需求，可以选择不同类型的机械结构，例如直线型、旋转型、球面型等。
在选定机械结构后，需要进行强度计算和动力学仿真分析，以确定各种零部件的尺寸和材料，保证机械手的稳定性和可靠性。
其次是气动机械手的气动系统设计。
气动机械手的气动系统是实现机械手动作的关键，它由气源、气缸、气控阀和管路组成。
在气源选择上，一般采用压缩空气作为动力源，可以通过压缩机、气瓶或者空气压缩机组来提供气源。
气缸的选择和配置要根据机械手的设计要求和工作负载来确定，需要考虑气缸的工作压力、行程长度和移动速度等因素。
气控阀的种类有很多，例如单向阀、双向阀、比例阀等，根据具体的动作要求选用合适的气控阀。
管路设计可以采用集中式或分布式设计，根据机械手的运动方式和工作空间来确定。
最后是气动机械手的控制系统设计。
控制系统设计是实现机械手自动化操作和精确控制的关键，它包括传感器、执行器、控制器和人机界面等部分。
传感器可以添加在气缸或机械手关节处，用于检测气压、位置、力量等参数，实现机械手的反馈控制和保护功能。
执行器可以是气缸或其他电动执行器，用于实现机械手的各种动作。
控制器可以采用PLC或微控制器等设备，用于编程、逻辑控制和通信功能。
人机界面可以通过触摸屏、键盘或按钮等设备与机械手进行交互，实现操作和监视。
综上所述，气动机械手的设计涉及机械结构、气动系统和控制系统三个方面。
通过合理设计机械结构，选择适当的气动元件和配置气动系统，以及设计稳定可靠的控制系统，可以实现气动机械手的高效、精确和安全操作。
在毕业设计中，可以进一步深入探究气动机械手的优化设计和性能测试，以满足不同工作环境和任务需求的应用。
气动机械手设计
2012-6-17
1.3 驱动机构的选择
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• 驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能价格比在 很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的丌同, 工业机械 手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。气动 机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、 可靠、节能和丌污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行 业。因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
• 1.1 机械手基本形式的选择
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• 1.2 机械手的主要部件及运动
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本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成： （1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。 （2）臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。 （3）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降 和回转。
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1.4 机械手的技术参数列表
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一、用途：车间皮带机之间的搬运 二、设计技术参数： 1、抓重：2Kg (夹持式手部) 2、自由度数：3个自由度 3、坐标型式：圆柱坐标 4、最大工作半径：335mm 5、机身最大中心高：415mm 6、主要运动参数： 手臂伸缩行程：200mm 手臂伸缩速度：200mm/s 机身升降行程：100mm 机身升降速度：100mm/s 机身回转范围：0- 190° 机身回转速度：60°/s
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2.2.1 机械手手臂的设计要求
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• 在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则： • 1.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行，相互垂直的轴应尽可能 相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手 的控制。 • 2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的 形状和大小不机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。 但机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求， 如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空 间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 • 3.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力 的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
《2024年基于PLC的气动机械手控制系统设计》范文
《基于PLC的气动机械手控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化程度的不断提高，气动机械手在工业生产线上扮演着越来越重要的角色。
为了提高机械手的控制精度、稳定性和可靠性，基于PLC的气动机械手控制系统设计成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍基于PLC的气动机械手控制系统的设计原理、方法及实施过程。
二、系统设计目标本系统设计的主要目标是实现气动机械手的自动化控制，提高生产效率，降低人工操作成本。
具体包括以下几个方面：1. 提高机械手的控制精度和稳定性；2. 实现机械手的自动化操作，减少人工干预；3. 具备较高的可靠性和抗干扰能力；4. 具备灵活的扩展性和可维护性。
三、系统设计原理基于PLC的气动机械手控制系统主要由PLC控制器、气动执行机构、传感器及辅助设备等组成。
其中，PLC控制器作为核心部件，负责接收上位机的指令，控制气动执行机构的动作，同时监测传感器的状态，实现机械手的自动化控制。
四、硬件设计1. PLC控制器：选用高性能的PLC控制器，具备较高的处理速度和稳定性。
根据机械手的动作需求，配置相应的输入/输出端口。
2. 气动执行机构：包括气缸、气阀等，负责实现机械手的抓取、移动等动作。
3. 传感器：包括位置传感器、压力传感器等，用于监测机械手的状态，为PLC控制器提供反馈信号。
4. 辅助设备：包括电源、通信接口等，为系统提供必要的支持和保障。
五、软件设计1. 编程语言：采用结构化文本、梯形图、功能块图等编程语言，实现PLC控制器的逻辑控制功能。
2. 程序设计：根据机械手的动作需求，编写相应的程序，实现抓取、移动、停止等动作的控制。
同时，通过传感器反馈的状态信息，实现机械手的闭环控制。
3. 通信协议：与上位机通信，实现数据的传输和指令的下达。
六、系统实施1. 安装与调试：按照硬件设计图，将各部件安装到指定位置，并进行调试，确保各部件正常工作。
2. 编程与测试：根据程序设计要求，编写相应的程序，并进行测试，确保程序正确无误。
小型气动机械手的设计
小型气动机械手的设计气动机械手是一种基于气动控制的工业机械手，具有结构简单、灵活性高、机械冲击力小等优点，被广泛应用于自动化生产线中。
本文将介绍小型气动机械手的设计过程。
设计目标与要求本次小型气动机械手的设计目标是能够完成工业生产中常见的抓取、移动和定位等操作。
设计要求如下：1.机械手要能够抓取并承载0.5kg左右的物体。
2.机械手需要能够在水平方向运动，并能够沿垂直方向移动。
3.机械手需要能够进行定位，并能够保持一定的稳定性和重复性。
4.机械手尽量采用轻质材料制造，以实现快速运动。
结构设计与选材小型气动机械手的结构设计参照了商用机械手的构造特点，采用了简洁、轻巧的气动控制系统，快速响应灵活性高。
机械手由抓取爪、连接部、气缸、导轨、气管和控制箱组成。
其中，抓取爪采用了常见的机械爪结构，能够灵活抓取和释放物体。
连接部是连接气缸和导轨的重要组成部分，需要承受气缸的工作力和导轨的滑动摩擦力，并且需要具有一定的抗振能力。
气缸是控制机械手上下运动的核心组件，需要具有良好的稳定性和响应速度。
导轨是机械手水平方向的运动轨迹，需要有足够的平滑度，使机械手能够在上面稳定运动。
气管是控制气缸的气源，需要具有良好的耐压性能和气密度。
机械手的选材需要具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点。
导轨通常采用铝合金材料制造，气缸与连接部通常采用铝合金或不锈钢等金属材料制造，气管采用硬质聚氨酯材料制造。
在材料选择方面，需要根据机械手的设计要求进行合理搭配，以达到最佳性能。
控制系统设计机械手的控制系统采用PNP气缸控制方式，通过气缸腔内的气压来控制气缸推拉杆的伸缩。
控制气压的高低来实现机械手的上下运动。
机械手的气缸控制系统需要有良好的气密性，设备需要有恰当的压力调节、稳压设备、各个气动元件间的间隔等。
同时，布置管路时需要考虑管路铺设布局的复杂度及气源接口的安全性，这些都是控制系统设计中需要注意的地方。
性能评估对于小型气动机械手的性能评估，可以从稳定性、平稳性、抗负载能力和响应速度等方面进行考量。
气动机械手的设计
第一章绪论1.1气动机械手的概述我国国家标准(GB/T12643–90)对机械手的定义：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。
”机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。
专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单，工作对象单一，具有固定(有时可调)程序，使用大批量的自动生产。
如自动生产线上的上料机械手，自动换刀机械手，装配焊接机械手等装置。
通用机械手：它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。
它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。
它的工作范围大，定位精度高，通用性强，广泛应用于柔性自动线。
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
机械手扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS )，实现生产自动化。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
1.1.1气动技术气动技术—这个被誉为工业自动化之“肌肉”的传动与控制技术，在加工制造业领域越来越受到人们的重视，并获得了广泛应用。
目前，伴随着微电子技术、通信技术和自动化控制技术的迅猛发展，气动技术也不断创新，以工程实际应用为目标，得到了前所未有的发展。
气动技术(Pneumatics)是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。
“Pneumatics”一词起源于希腊文的“Pneuma”，其原义为“呼吸”，后来才一演变成“气动技术”。
气动技术因具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单，以及防火、防爆、抗电磁干扰、抗幅射等优点广泛应用于汽车制造、电子、工业机械、食品等工业产业中。
气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器，通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。
气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。
本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。
一、气动机械手的工作原理具体来说，气源通常会提供一定的压力，一般使用压缩空气。
气控元件包括气缸、气阀等，用于对压缩空气进行控制，如控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩和运动方向的改变。
而工作执行器则是机械手的关键组成部分，它是气缸和机械手夹具的组合，通过气缸的控制，实现机械手的抓取、搬运等动作。
二、气动机械手控制系统设计要点1.选择合适的气源和气控元件：在设计气动机械手控制系统时，需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。
气源的压力和流量要满足机械手的工作需求，而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。
2.设计合理的控制回路：气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。
气源控制回路主要控制气源的启动和停止，而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气，实现机械手的运动。
控制回路的设计要合理布置元件，使其在工作过程中能够有序工作，减少能量损失。
3.合理安排气缸的布局：气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。
在布置气缸时，需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素，尽量将气缸设在合适的位置，以提高机械手的工作效率和稳定性。
三、气动机械手控制系统的实现方法1.纯气动控制：纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械手的运动。
这种控制方式结构简单，控制精度较低，主要适用于对动作精度要求不高的场合。
2.气动与电气联合控制：在气动机械手的控制系统中，可以结合电气元件和电气控制方式，与气动元件共同控制机械手的运动。
在这种控制方式下，电气元件可用于控制气控元件的工作，提高气动机械手的控制精度。
3.PLC控制：PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进行控制。
气动机械手毕业设计论文
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
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2020/5/2
1.3 驱动机构的选择
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• 驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能价格比在 很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的不同, 工业机械 手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。气动 机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、 可靠、节能和不污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行 业。因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
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2.2.1 机械手手臂的设计要求
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• 在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则： • 1.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行，相互垂直的轴应尽可能
相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手 的控制。 • 2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的 形状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。 但机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求， 如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空 间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 • 3.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力 的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
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2.2.2机械手手臂的具体设计方案
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• （1）双导杆手臂伸缩机构。
• （2）手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横 向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；复合运动，如直 线运动和回转运动组合，两直线运动的双层气缸空心结构。
• （3）双活塞杆气缸结构。
• （4）活塞杆和齿轮齿条机构。
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在本气动机械手中，直线和旋转模块均可采用气缸驱动，气动机械手 所能执行的运动示意图如图3-3所示。
图3-3 机械手运动示意图
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2.2.3伸缩手臂的设计
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图3-4 新薄型带导杆气缸 根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气 爪抓重约为2Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总 质量约为3Kg，由此，伸缩手臂的最大横向负载 F=mg=3×9.8=29.4N。
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1.4 机械手的技术参数列表
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• 一、用途：车间皮带机之间的搬运 • 二、设计技术参数： • 1、抓重：2Kg (夹持式手部) • 2、自由度数：3个自由度 • 3、坐标型式：圆柱坐标 • 4、最大工作半径：335mm • 5、机身最大中心高：415mm • 6、主要运动参数： • 手臂伸缩行程：200mm 手臂伸缩速度：200mm/s • 机身升降行程：100mm 机身升降速度：100mm/s • 机身回转范围：0- 1/2
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图3-6 导台式气缸MGF系列
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图3-7导台式气缸MGF系列选型依据图
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2.2.5 回转臂的设计
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对摆台进行受力分析如图3-9所示，摆台要承受以上部件对它的轴向负 载F和偏心负载G总对它的产生的弯矩M。
• 1.1 机械手基本形式的选择
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• 1.2 机械手的主要部件及运动
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本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成： （1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。 （2）臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。 （3）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降 和回转。
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2.1.2末端执行器的典型结构
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• 1.楔块杠杆式手爪 • 利用楔块与杠杆来实现手爪的松开和夹紧，来实现抓取工件。 • 2.滑槽式手爪 • 当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹
紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应 抓取大小不同的物体。 • 3.连杆杠杆式手爪 • 这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（放松）运动， 由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与 弹簧联合使用。 • 4.齿轮齿条式手爪 • 这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与 松开动作。 • 5.平行杠杆式手爪 • 采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持 平行运动，比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小很多。
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根据表3-2的数据，初步选定为缸径为20mm型号为MGPL20—200 的气缸作为机械手的伸缩手臂。 表3-2
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2.2.4 升降手臂的设计
• （1）回转臂置于升降手臂之下的结构。 • （2）回转臂置于升降手臂之上的结构。 • （3）活塞缸和齿条齿轮机构。
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2.1.3末端执行器的具体设计
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图3-1平行开闭型气爪结构原理图 1-活塞杆 2-杠杆 3-钢球 4-手指 5-导轨 6止动块 7-定位销 8-杠杆轴
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图3-2 夹持工件受力示意图 根据计算出的夹持力的大小和表3-1，可选择合适的末端 执行器（手爪）的型号：MHZ-10D。 表3-1
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气动机械手设计
目录
LLOOGGOO
总体设计方案和气动回路的设计内容 气动机械手的机械结构设计 结论
LLOOGGOO
• 本课题是一个用于传送带上轻型平动搬运机械手的设计。本设计主要 任务是完成机械手的结构方面设计，以及气动回路的设计。在本章中 对机械手的坐标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此，在机 械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务。
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1.5 气动回路的设计
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2.1.1末端执行器的运动和驱动方式
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• 末端执行器即机械手手爪，多为双指手爪。按手指的运动方式，可分 为回转型和移动型，按夹持方式来分，有外夹式和内撑式两种。
• 机械手夹持器（手爪）的驱动方式主要有三种 • 1.气动驱动方式 • 2.电动驱动方式 • 3.液压驱动方式