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搬运机械手结构设计

摘要：近年来，随着机械的广泛应用，工业自动化也迅速的普及和发展,各
个行业对搬运机械手的需求量逐年增加，主要用在机械、电子、汽车、食品、医
药等各个领域。搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多
功能机器。在本设计中，通过对机械手手部结构的设计，臂部结构的设计，以及
液压系统的设计，实现四自由度的运动。搬运机械手可以有效的减少工人的劳动
强度和提高运输设备或产品的效率，以降低某些工作对工人的危害、满足现代经

济开展的要求。

关键词：结构设计；液压系统；四自由度

引言

随着机械的广泛应用，机械的自动化设备也日益完善起来。由于一些特殊的
货物，工人们会受到有高温、腐蚀和有毒气体或者过于重的货物的危害，加大了
工人们的劳动强度，甚至危害健康，危害生命安全。所以搬运机械手由此诞生。
随着国内科学技术的发展，搬运机械手的应用越来越广泛，目前的搬运机械手不
仅仅用在传统的装卸货物上，还扩展到了各个领域。国内外现在都在大力研发具
有智能的机器人搬运机械手。机械手的研发设计，可以有效代替人工干一些对人
体有伤害的货物和大型货物，有效的提高工作效率和安全性。具有很高的研究价

值。

1搬运机械手的整体方案设计

通过调研、搜集整理课题的相关资料。确定搬运机械手的结构组成。然后通
过查阅资料，确定搬运机械手的液压系统，并进行设计，最后对搬运机械手进行

改进和完善。

图1机械手结构示意图

2搬运机械手手部机构设计

手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同、可分为夹持式和吸
附式，我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件。常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型
手指结构简单，制造容易。故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比拟
复杂，但平移型手指夹持圆形零件时。工件直径变化不影响其轴心的位置、因此
适宜夹持直径变化围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的外表形状、被抓部
位(是外廓或是孔)和物件的重量与尺寸。而传力机构如此通过手指产生夹紧力来
完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、
斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。设计时应考虑的问题，
具有足够的夹紧力、手指间应有一定的开闭角、保证工件的准确定位、具有足够

的刚度和强度、考虑被夹取货物的要求。

3搬运机械手臂机构设计

搬运机械手的臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支撑手部和腕部，带
动手部做空间运动，将被抓去的货物运送到给定位置和方位上。臂部设计应考虑
以下问题。搬运机械手手臂刚度要大，防止臂部在运动中产生过大的变形。其导
向性要好，防止手臂在移动中沿轴线发生相对运动。机械手的偏重力矩要小，为
提高机械手的搬运速度。搬运时机械手整体运动要平稳、定位精度要高。以上条

件应该相互制约，只有综合的考虑这些问题，才能设计出性能良好的搬运机械手。

4液压系统设计
机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动
油泵输出压力油。是电动机的机械能传化为油液的压力能，通过一些控制调节装
置是进入气缸，推动活塞运动。从而让机械手臂实现空间运动。液压系统包括油
泵、液动机和控制调节装置。油泵给液压系统供给压力油、将电动机输出的机械
能转化为油液的压力能。然后驱动液压系统工作。液动机利用压力油驱动运动部
件对外工作，手臂做直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸。控制调节装置包含各
种阀类，如溢流阀、节流阀、单向阀、减压阀、调速阀、顺序阀等，各起一定的

作用，使搬运机械手的手臂、手腕、手指等能够完成我们所指示的任务。

绘制液压系统是搬运机械手的主要设计内容之一，设计顺序是先确定油缸和
油泵，再布置中间的控制调节回路和相应的原件，以及其他辅助系统装置，从而

组成整个的液压系统，并画出液压原理图。

5结语

搬运机械手结构的设计是在认真查阅资料、近距离实践观察的基础上完成的。
主要的设计内容有，搬运机械手整体的结构设计和液压系统的设计。此次设计的
搬运机械手主要应用于机械加工生产、货物搬运等场合，有效的解放了生产力，
降低了工人的劳动强度，提高了产品质量，代替工人搬运加工危险货物，保障了
工人的安全。具有良好的经济效益和社会效益。但是本设计还有许多不足之处，
之后我会继续探索和研究，不断的更新完善，使搬运机械手具有更好的性能和效

益。

参考文献

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[2]陆祥生、绣莲.机械手.、中国铁道,1985年

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