作品包括：

Word版设计说明书1份，共51页，约14000字

外文翻译一份

CAD版本图纸，共10张

摘  要

在很多场合，使用机械臂能够替代工人工作，按照指定的程序进行工作。在仓储行业，使用机械臂进行货物搬运十分常见，且在国家智能制造2025的到来之际，机械臂将会得到进一步的发展。

本课题主要是设计一款多功能机械抓手，能够使其完成各种搬运的任务。通过对机械臂的简介以及发展趋势，了解机械臂研究的目的与意义；确定本课题的主要研究内容；确定本机械臂所采用的设计方案。对其自由度进行分配，确定各连杆参数；对本机械臂的结构设计，对其主要机构的零部件进行结构设计，主要设计其传动系统的结构，包括电机、减速器选型等；对本机械臂的手爪进行设计，通过手爪的设计，使得机械臂能够十分方便的拿取货物。

对多功能机械抓手方案进行确定，使其能够实现抓取，对重要零部件包括传动结构、抓取结构。使得本机械臂能够满足实际需求，提高机械臂的使用范围，使得大学期间所学的知识能够再次巩固。为以后的工作做好准备。

关键词：机械臂；气动驱动；运动学仿真 

目录

摘要 I

Abstract 2

第1章 绪论 1

1.1 课题研究意义 1

1.2 机械臂发展现状及发展趋势 1

1.2.1 本课题目前发展现状 1

1.2.2 机械臂发展趋势 2

1.3 本课题主要研究内容 3

第2章 多功能机械臂的总体方案设计 5

2.1工作原理 5

2.2 基本参数要求 5

2.2.1基本参数的确定 5

2.2.2设计要求 6

2.3整体方案 7

2.4小结 7

第3章 多功能机械臂的机械结构设计 8

3.1底座的设计 8

3.2手部的设计 9

3.2.1机械臂手部结构的计算 9

3.2.2竖直升降模块的设计 10

3.2.3水平伸缩模块的设计 11

3.3腕部的设计 11

3.3.1 概述 11

3.3.2 手腕驱动力矩的确定 12

3.4臂部的设计 14

3.4.1手臂运动机构的选择 14

3.4.2手臂偏重力矩的确定 14

3.5小结 15

第4章 多功能机械臂驱动系统设计 16

4.1气动元件的选用 16

4.2气动系统中各控制和辅助元件的选用 17

4.2.1方向控制阀的选用 17

4.2.2流量控制阀的选用 18

4.2.3压力控制阀的选用 18

4.3液压模块计算 18

4.3.1 液压缸活塞的驱动力的计算 18

4.3.2液压缸的结构尺寸 21

在实际应用中，液压缸壁厚计算有下列三种情况[11]: 22

4.4活塞杆的设计 24

4.4.1活塞杆的计算 24

4.4.2活塞杆的稳定性校核 24

4.5手臂旋转设计 25

4.6 手臂升降设计 29

4.6.1臂部做升降运动时油缸的相关计算 29

4.6.2油缸内径的计算 29

4.6.3油缸壁厚 的计算 31

4.6.4活塞杆的计算 31

4.7小结 32

第5章 多功能机械臂液压系统设计 33

5.1机械臂液压缸的受力情况 33

5.1.1 大臂升降缸的受力情况 33

5.1.2 手爪夹紧缸的受力情况 33

5.1.3 手臂伸缩缸的受力情况 33

5.2液压元件的选择 34

5.3液压系统原理图 34

5.4小结 35

第6章 基于ansys workbench的机械臂爪有限元分析 36

6.1 软件简介 36

6.2 对手抓的静力学分析 37

6.3 刀具后处理 39

结 论 43

致谢 44

参考文献 45

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