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天津理工大学本科毕业设计开题报告
届：
2015 学院：
机械工程学院
专业：
机械工程及自动化
2014 年 3 月 20 日
毕业设计题目气动机械手气压传动系统设计 学生姓名 王远 学号 20110310 指导教师 陈炜 职称 副教授 一、 本题目研究的目的及意义
机械工业是国民的装备部， 是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业， 还是新兴产业， 都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、 质量和成本， 对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此， 世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
随着科学技术的发展， 机械手也越来越多的地被应用。
在机械工业中， 铸、焊、 铆、 冲、 压、 热处理、 机械加工、 装配、 检验、 喷漆、 电镀等工种都有应用的实理。
其他部门， 如轻工业、 建筑业、 国防工业等工作中也均有所应用。
在机械工业中， 应用机械手的意义可以概括如下：
以提高生产过程中的自动化程度：
应用机械手有利于实现材料的传送、 工件的装卸、 刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度， 从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。
以改善劳动条件， 避免人身事故：
在高温、 高压、 低温、 低压、 有灰尘、噪声、 臭味、 有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中， 用人手直接操作是有危险或根本不可能的， 而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业， 使劳动条件得以改善。
在一些简单、 重复， 特别是较笨重的操作中， 以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。
可以减轻人力， 并便于有节奏的生产：
应用机械手代替人进行工作， 这是直接减少人力的一个侧面， 同时由于应用机械手可以连续的工作， 这是减少人力的另一个侧面。
因此， 在自动化机床的综合加工自动线上， 目前几乎都没有机械手， 以减少人力和更准确的控制生产的节拍， 便于有节奏的进行工作生产。
二、 国内外发展状况
（1）
国外状况 现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代初， 是基于示教再现和主从控制方式、 能适应产品种类变更， 具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是：
机体上安装一回转长臂， 端部装有电磁铁的工件抓放机构， 控制系统是示教型的。
1962 年， 美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为 Unimate 即万能自动。
运动系统仿造坦克炮塔， 臂回转、俯仰， 用液压驱动； 控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）
专门生产工业机械手。
1962 年， 美国机械铸造公司也试验成功一种叫 Versatran 机械手， 原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转， 臂可以回转、 升降、 伸缩、 采用液压驱动， 控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初， 但都是国外工业机械手发展的基础。
日本是工业机械手发展最快、 应用最多的国家。
自 1969 年从美国引进二种典型机械手后， 大力研究机械手的研究。
据报道， 1976 年从事机械手的研究工作的大专院校、 研究单位多达 50 多个。
1979 年 120 多个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用 42。
1979 年日本机械手的产值达 443 亿日元， 产量为 14535 台。
其中固定程序和可变程序约占一半， 达 222 亿日元， 是 1978 年的二倍。
具有记忆功能的机械手产值约为 67 比亿日元，
1978 年增长 50。
为智能机械手约为 17 亿日元，
1978 年的 6 倍。
截止 1979 年， 机械手累计产量达 56900 台。
在数量上已占世界首位， 约占 70， 并以每年 50～60 的速度增长。
使用机械手最多的是汽车工业， 其次是电机、 电器。
（2）
国内状况
目前气动机械手的应用逐步扩大，
性能在不断提高， 使其在技术上逐步完善，总体有扩大其在热加工行业上的应用， 由于其在工业冷加工作业中比较多， 而在锻、 铸、 焊、 热处理等加工以及装配作业等方面的应用较少， 应扩大在此行业上的应用； 力着提高机械手的工作性能， 其性能的优劣决定着其能否正常的应用于生产中； 发展组合式气动机械手； 研制具有“视觉”和“触觉”的智能型气动机械手 。
三 、 本课题的研究内容 1) . 提出气动机械手气动系统设计方案， 并进行方案比较， 分析系统工作原理， 绘制气动系统原理图；
2). 根据设计要求， 计算系统中各元件的参数， 选用合理的元件；
3). 分析气动机械手工作程序， 绘制 X-D 线图、 逻辑原理图和气动回路原理图。
四、 课题的研究方法及手段 对气动机械手的基本要求是能快速、 准确地拾-放和搬运物件， 这就要求它们具有高精度、 快速反应、 一定的承载能力、 足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。
设计气动机械手的原则是: 充分分析作业对象(工件) 的作业技术要求， 拟定最合理的作业工序和工艺， 并满足系统功能要求和环境条件; 明确工件的结构形状和材料特性， 定位精度要求， 抓取、 搬运时的受力特性、 尺寸和质量参数等， 从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求;尽量选用定型的标准组件， 简化设计制造过程， 兼顾通用性和专用性， 并能实现柔性转换和编程控制。
五、 课题的研究步骤 1). 机械手由四个气缸组成， 分别为夹紧缸、 伸缩缸、 升降缸、 回转缸， 可在三个坐标内工作；
2). 各缸的动作顺序为：
启动→立柱上升→伸臂→加紧工件→缩臂→立柱逆时针转→立柱下降→放开工件→立柱顺时针转。
3）
实例应用， 系统调试；
4）
总结设计结果和过程， 撰写说明书；
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指导教师意见
签字：
年
月
日 天津理工大学教务处制表