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液动机械手回转臂结构设计
摘要:目前，随着机器人发展的深度和广度以及机器人智能的提高，机器人已在许多领域得到应用。在中国，机械手的市场份额主要由外国机器人公司占据。面对国际强势企业，国内机器人企业面临着相当大的竞争压力，因此我们仍需要不断提高研发水平。如今，中国正在从“制造强国”转向“制造强国”。中国制造业面临着与国际社会联系和参与国际分工的巨大挑战。中国工业自动化的改善迫在眉睫，政府必须增加机器人的资金投入。和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力。本主题设计的液压机械手基于综合因素和用户要求。该方案的设计主要采用软件进行三维结构设计。基于整体设计，完成液压系统的设计，特别是液压执行器-液压缸活塞驱动力的组成和计算，液压缸压力和流量的计算以及液压缸的选择;制定液压系统和牵引液压系统的基本方案数字;液压元件-液压泵，液压阀，管道和油箱容量的计算和选择;液压系统性能检查。机械手阀门控制系统控制仿真分析。由触摸屏组合控制系统设计。设计了液压机械手的手动和自动控制系统方案，并给出了系统的控制。流程图;结合现场操作需要，设计了触摸屏控制界面;最后，通过仿真软件验证了设计的可行性。
关键词：液压；机械臂；结构设计

ABSTRACT:At present,with the development of the depth and breadth of the manipulator and the improvement of the intelligence level of the robot,the manipulator has been applied in many fields.In our country,the manipulator market share is mostly occupied by foreign manipulator enterprises.In the face of strong international players,domestic manipulator enterprises are facing considerable competitive pressure,so we still need to continuously improve the level of research and development.At present,China is moving from a"manufacturing power"to a"manufacturing power".China’s manufacturing industry is facing the great challenge of joining the international standards and participating in the international division of labor.It is extremely urgent to improve China’s industrial automation.The government must increase its capital investment and investment in robots.Policy support will inject new impetus into the development of manipulator industry.The hydraulic manipulator designed in this topic is based on the synthesis of various factors and user requirements to complete the overallThe design of the scheme mainly uses software to design the three-dimensional structure.On the basis of the overall design scheme,Completed the design of the hydraulic system,including the composition and calculation of the hydraulic actuator-hydraulic cylinder piston driving force,Calculation of hydraulic cylinder pressure and flow and selection of hydraulic cylinder;Formulate the basic scheme of hydraulic system and draw the hydraulic system.Figure:Calculation and selection of hydraulic components-hydraulic pump,hydraulic valve,pipeline and tank capacity;Hydraulic system performanceChecking computations.The control of manipulator control valve is simulated and analyzed.The control combined with touch screen is adopted
The design of the system.The manual and automatic control system of the hydraulic manipulator is designed,and the control of the system is given.Flowchart;According to the needs of field operation,a touch screen control interface is designed.Finally,simulation software is used to verify the designFeasibility.
Key words:hydraulic pressure;Mechanical arm;Structure design

目录
一、绪论 4
1.1研究背景 4
1.2研究意义 4
1.3国内外现状 6
1.4机械手发展的优势 7
二、液压机械臂结构设计 9
2.1机械臂的组成 9
2.2设计方案的分析与确定 10
2.3回转臂臂各主要构件的设计 10
2.3.1功能要求 10
2.3.2结构设计 11
2.4机座结构设计 12
2.5整机实体模型装配 13
2.6本章小结 15
三、仿真 16
3.1 ADAMS软件的设计流程 16
3.2基于ADAMS的机械臂仿真研究 17
3.3机构优化模型 22
总结 22
展望 23
致谢 23
参考文献 24

一、绪论
1.1研究背景
随着中国工业生产的快速发展，自动化程度得到了迅速提高，并且处理，转向，和加工，组装等的自动化，例如提升枪，喷枪，扳手等，已变得越来越流行。他们的关注。机器人是模仿人手的动作的一部分，并根据给定的程序，轨迹和要求自动抓取。用于处理或处理的自动机械装置。工业生产中使用的机器人被称为“工业机器人”。生产机器人的应用可以提高生产的自动化水平和劳动生产率;它可以降低劳动强度，确保生产。品质，安全生产;特别是在高温，高压，低温，低压，灰尘，爆炸性，有毒气体和放射性等恶劣的环境中,它代替人进行正常的工作,意义更为重大。因此,在机械加工作，冲压，铸造，银，玻璃，热处理，电镀，涂装，装配以及轻工业、交通运输业等方
面得到越来越广泛的应用。
1.2研究意义
近些年,具有各种功能量的机械臂逐渐进入人们的生活，机械臂是工业生产到机械化和自动化的产物。工业生产中的机械臂代替工人进行生产活动有许多优点：（1）一些在危险环境中工作和健康风险可以相似人类智慧的机械臂已经完成。
（2）机械臂可以完成各种沉重单调的工作。解决目前国内劳动力短缺面临。一般来说，产品质量的检测是手动完成的，但这种方式稳定性差，调性差等缺点，可用于产品的质量检验，也减少了工厂的使用。员工人数将提升公司的竞争力。
（3）多年来，人们一直致力于提高生产力，而机械臂则一直在努力的应用无疑是一种非常有效的途径。在我国有些地区生产率低下,并且劳动力的费用也随着天数的增加，机械臂的引入无疑将为生产注入新鲜血液并创造更多经济效益。
（4）在一些行业中，生产集中度高，工人的劳动强度大，机械臂的出现就解决了这个问题。车载机械臂也属于工业机器人类，它也在人们的工业和农业生产和生活中发挥越来越重要的作用。国际机器人联合会IFR日发布报告称,2016年全球工业机器人销量继续保持快速增长。2016年，全球工业机器人销量约为29万台，同比增长14％，其中包括中国。工业机器人销量为9万台，同比增长31％。从数据上看，它已超过德国，德国，韩国和日本等国家，占全球销量的三分之一,中国目前也一跃成为世界上最大的工业机器人
消费国。图1-1 2000至2015年全球工业机器人销售情况。

图1-1
机械臂通常由各种关节连杆，底座和末端的机械抓握机构组成，可用于完成特定的操作除了操作工作之外，液压驱动的机械臂通常具有操作简单和低操作成本的优点，并且比其他类型的机械臂更安全和更有效。鉴于以上优点,通常将将液压驱动机械这些武器用于大型货物装卸，土木工程和森林开发。通过与传统的电机驱动相比,液压驱动在相同尺寸的前提下,无疑可以提供更大的动力，这是其他类型的驾驶方法无法比拟的。液压驱动系统可用于实际工作中的工作。
提供更强大的驱动力和驱动扭矩。液压驱动器的内部是使用液压油作为传动动力，使得整个动力的传递更为平稳,液压传动在传递动力的同时,还可以同时吸收由于由液压马达等机械装置产生的振动使动力传递更加稳定，减少了机器的振动。并且与电机器驱动相比，液压驱动器没有机械减速器，因此简化了机器。减少了机械的零部件数目,降低了机械故障率。液压驱动用作传动模式，并且在传动机构之间将出现较小的马达。摩擦力提高其传动效率。鉴于市场对车载液压机械手的需求量很大，这值得中国科学研究。人员进行深入研究。
1.3国内外现状
机械臂的研究工作始于20世纪中叶，关于1954年世界上第一台工业机械。这只手臂出生在美国。虽然它只是当时成功开发的实验原型，但原型包含了现代工业机械臂的主要特征。随着现代科技的高速发展,世界上已经有越来越多。
该国已加入机械臂的研究和开发，在机械臂的开发和制造方面取得了越来越多的重大成就。机械臂的的发展也早已进入了高速发展的时期。根据国际权威机构的研究，外国机械臂可分为工业机器人，太空机器人和服务。这三种机械臂。工业机器人是一种高度集成的产品，可以自己完成大量工作。它有一个反馈调整系统;空间机械手是为特定工作而生产的，它分为程序控制和非程序控制。服务型机械臂可以被描述为解决劳动力资源短缺的产品。这个国家最初开始研究和开发机械臂，将机械臂从最早的军事火灾逃生中移除，然后建造它来用于建筑医疗,后来又扩展到太空探索等方面。近年来，随着科学技术的迅速发展，包括计算机技术在内开发，计算机虚拟仿真技术得到迅速发展，大大缩短了产品开发周期，大大降低了产品研发成本。日本生产的机械臂正在引领世界，其生产机械臂也在世界机械臂市场。它受到所有国家的青睐。近几十年来，通过对机械臂发展的调查研究，日本机械臂拥有最多的技术。它被介绍给美国的Unimation公司。在接下来的几十年里，在日本政府的推动和支持下，液压机械臂的开发和生产规模越来越大。目前，日本许多世界知名公司都在从事机械臂的研发。中国的机械臂研发工作起步很晚。在20世纪60年代，中国的机械臂产业才刚刚开始。它经历了几十年的发展。研究主要涉及机械臂，机械臂的动力学分析和研究。
研究空间运动算法，机器人编程语言研究，机器人臂上各种专用传感器的研发，以及多传感器控制系统的研究与开发,并将最新研究成果应用于实际的设计
工作中。目前，中国有60多家从事机械武器生产的企业，从事机械臂研发的企业和机构数量已达到300家。在机械臂的实际应用方面，中国有很多弧机。臂生产线，机器装配专用生产线，喷涂生产线，焊接生产线。目前，国内机械臂技术最初具有较大的工程设计和制造能力。在中国的机械臂行业，生产的产品通常具有较长的研发周期,设计成本也较国外更高,且设计手段也更为落此后，国内产品似乎容易老化和过时，在国内外市场缺乏竞争力。在中国，机械臂生产和研发工作并没有作为一个整体产业出现,还是趋于应用的要求。总的来说还存在产品规格很多，批量小，机械臂各部分之间的互换性差。从生产到组装需要很长时间。另外，设计和制造成本高，并且在质量和可靠性方面仍存在问题。研究人员迫切需要解决这些问题。
1.4机械手发展的优势
随着机器人开发的深度和广度以及机器人智能的提高，机器人已经涉及许多领域。得到了应用程序。从传统的汽车制造领域延伸到非制造领域。比