7自由度机械臂底座计算

7自由度机械臂的底座计算机械臂实物：

CAD图：

重心简化模型：

最大伸展状态下最大扭矩时负重

{关节2作为输出力矩最大的旋转关节，额定力矩150N*M，力矩tol和负载m函数：

G=mg=1KG*10N/kg(9.8N/kg)=10N(9.8N)

Tol= 65mm*3.5kg*10N/kg*0.001m/mm+311*2.7/100+675*10/100+m*858/100

= 78.1720+m*8.58<150 ：仅考虑关节2不全面

m<8.3716 （最大扭矩安全系数一般安全系数可取1.05）

但是关节1会受到同等大小的力矩，产生的对应剪切力矩，轴向上剪切力的估计值3500N+} 当额定载荷1kg时，同样算法的估计值78.1720+1*8.58)*1000/42.5约2000N

（3关节末端10kg，6关节末端2kg，随着的末端力臂的增长，负载减少）

最大伸展半径为857.6，额定载荷1kg，得到此临界条件下，底座半径x与底座质量M的关系：质量M=-((x-65)*3.5+(x-311)*2.7+(x-675)*10+7.5*x+(x-858)*1)/x

底座半径在100至200间时：

工作空间所需高度与人机工程学共同决定底座高度

参考402机械臂参数：

末端伸展长度70cm~80cm,底座尺寸，与机械臂相连处45*40，与地面通过螺栓连接，尺寸（45+9*2）*（40+9*2），底座半径最小处29.

机械臂高度：1.2m~1.3m，底座高度22+，但是有木地板，提升了水平地面的高度。

情况1：最低（掉电？直流供电？有断电保护功能，有软硬件限位功能）：

293-395-396=-498；减少地面干涉对工作空间干涉，同时也是地面夹取最大高度

最高：333+293+396+395=1417

情况2：333+293=626，关节4最大高度

333+293+396= 1022，关节4最大高度

满足需求：能从地面拿物件，常用工作空间在合适的位置上（站着使用的工作表面的最舒适高度是低于人的肘部高度7.6cm,约1m）。

尺寸类似实验室的6自由度移动机械手，该机械手底座60cm，大关节一60cm，大关节二60cm。工作高度与402机械臂类似，基本符合人机工程学。

情况3：从地面水平夹持所需最低高度396-292.5=100，情况1+3：100~500mm之间

综合情况2，水平夹取100+工件高度1000，仍需要工作台配合: 300？~400？之间

工作半径和加工难易程度选择底座形状，底座体积和所需重量决定选材，考虑安全系数1.圆盘

接地半径30cm，表面积(pi*0.3^2+0.3^2+0.3*0.35*2)*7.9*10=46 (kg/cm),厚度1cm，密度7.9g/cm^3，质量46kg，安全系数

机械原理平面机构的运动简图及自由度习题答案

1． 计算齿轮机构的自由度. 解：由于B. C 副中之一为虚约束，计算机构自由度时，应将 C 副去除。即如下 图所示： 该机构的自由度1213233231=?-?-?=--=h p p n F 2. .机构具有确定运动的条件是什么如果不能满足这一条件，将会产生什么结果 机构在滚子B 处有一个局部自由度，应去除。 该机构的自由度017253231=-?-?=--=h p p n F 定轴轮系 A B C 1 2 3 4 图2－22 A B C D G E H F

当自由度F=1时,该机构才能运动, 如果不能满足这一条件,该机构无法运动。 该机构当修改为下图机构，则机构可动： N=4, PL=5, Ph=1; F=?-?-= 自由度342511 3. 计算机构的自由度. 1)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。 F=?-?-= 自由度342511

2)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。 F=?-?= 自由度31211 3)由于机构具有虚约束, 机构可转化为下图机构。 F=?-?= 自由度33241 第一章平面机构的运动简图及自由度 一、判断题（认为正确的，在括号内画√，反之画×） 1.机构是由两个以上构件组成的。（） 2.运动副的主要特征是两个构件以点、线、面的形式相接触。（） 3.机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度大于零。（） 4.转动副限制了构件的转动自由度。（） 5.固定构件（机架）是机构不可缺少的组成部分。（） 个构件在一处铰接，则构成4个转动副。（） 7.机构的运动不确定，就是指机构不能具有相对运动。（） 8.虚约束对机构的运动不起作用。（） 二、选择题 1.为使机构运动简图能够完全反映机构的运动特性,则运动简图相对于与实际机构的（）应相同。 A.构件数、运动副的类型及数目 B.构件的运动尺寸 C.机架和原动件 D. A 和B 和C 2.下面对机构虚约束的描述中，不正确的是（）。 A.机构中对运动不起独立限制作用的重复约束称为虚约束，在计算机构自由度时应除去虚约束。 B.虚约束可提高构件的强度、刚度、平稳性和机构工作的可靠性等。 C.虚约束应满足某些特殊的凡何条件，否则虚约束会变成实约束而影响机构的正常运动。为此应规定相应的制造精度要求。虚约束还使机器的结构复杂，成本增加。 D.设计机器时，在满足使用要求的情况卜，含有的虚约束越多越好。 三、综合题

机械臂运动学

机械臂运动学基础 1、机械臂的运动学模型 机械臂运动学研究的是机械臂运动，而不考虑产生运动的力。运动学研究机械臂的位置，速度和加速度。机械臂的运动学的研究涉及到的几何和基于时间的内容，特别是各个关节彼此之间的关系以及随时间变化规律。 典型的机械臂由一些串行连接的关节和连杆组成。每个关节具有一个自由度，平移或旋转。对于具有n个关节的机械臂，关节的编号从1到n，有n +1个连杆，编号从0到n。连杆0是机械臂的基础，一般是固定的，连杆n上带有末端执行器。关节i连接连杆i和连杆i-1。一个连杆可以被视为一个刚体，确定与它相邻的两个关节的坐标轴之间的相对位置。一个连杆可以用两个参数描述，连杆长度和连杆扭转，这两个量定义了与它相关的两个坐标轴在空间的相对位置。而第一连杆和最后一个连杆的参数没有意义，一般选择为0。一个关节用两个参数描述，一是连杆的偏移，是指从一个连杆到下一个连杆沿的关节轴线的距离。二是关节角度，指一个关节相对于下一个关节轴的旋转角度。 为了便于描述的每一个关节的位置，我们在每一个关节设置一个坐标系，对于一个关节链，Denavit和Hartenberg提出了一种用矩阵表示各个关节之间关系的系统方法。对于转动关节i，规定它的转动平行于坐标轴z i-1，坐标轴x i-1对准从z i-1到z i的法线方向，如果z i-1与z i相交，则x i-1取z i?1×z i的方向。连杆，关节参数概括如下： ●连杆长度a i沿着x i轴从z i-1和z i轴之间的距离; ●连杆扭转αi从z i-1轴到zi轴相对x i-1轴夹角; ●连杆偏移d i从坐标系i-1的原点沿着z i-1轴到x i轴的距离; ●关节角度θi x i-1轴和x i轴之间关于z i-1轴的夹角。

机械原理

一、计算下列图示运动链的自由度，并说明运动链具有确定运动的条件。若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束，应予以明确指出（？分）。 1. 1. 解： n =6, p l =8, p h =1（？分） 11826323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 2. 2. 解： n =6, p l =8, p h =1（？分） 11826323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 解 局部自由度 F D C O B G A E F D C O B G A E 局部自由度 复合铰链

A B C E E' O D F 3. 3. 解： n =7, p l =9, p h =1（？分） 21927323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 4. 4. 解： n =4, p l =5, p h =1（？分） 11524323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 5. 5. 解： n =7, p l =10, p h =0（？分） 11027323=?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） B E' F' D F E A B C B E' F' D F E A B C 局部自由度 复合铰链 局部自由度 复合铰链 A B C E E' O D F

6. 解： n =7, p l =9, p h =1（？分） 21927323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 7. B D E F A C 7. 解： n =5, p l =7, p h =0（？分） 10725323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 8计算下列图示运动链的自由度，并说明运动链具有确定运动的条件。若运动链中存在复合铰链、局部自由度及虚约束，应予以明确指出（？分）。 8. 解： n =7, p l =9, p h =2（？分） 12927323=-?-?=--=h l p p n F （？分） 原动件数=自由度 （？分） 等宽凸轮 等宽凸轮 复合铰链 B D E F A C 复合铰链 局部自由度 复合铰链

具有冗余自由度的机械手臂的构型优化

具有冗余自由度的机械手臂的构型优化作者贾腾赵宪良崔金超安少杰李朝阳赵士欣 摘要: 利用 Pro /E软件建立了机械手臂的三维模型, 并通过插件 MECHAN IS M /Pro对模型进行刚体定义, 把模型导入ADAMS进行后续的约束和驱动添加, 从而获得机械手臂的虚拟样机。然后对机械手臂的虚拟样机的工作域进行求解分析,并通过运动仿真模拟了机械手臂关节在实际作业过程中的驱动情况, 得出其运动曲线, 并分析和验证了所建立的机械手臂的运动方程的正确性。 关键词：Pro/E; 运动学分析；机械手；ADAMS;优化； 0引言 冗余自由度机械臂具有灵活性高、避障能力强、以及抗故障风险等优点，可以在保证末端操作器位姿不变的前提下实现避奇异、避障、避关节极限、关节力矩优化及抑制振动等运动学和动力学层面的优化。随着计算机技术和加工制造业的飞速发展, 机器人技术的发展速度越来越快, 其智能化程度越来越高, 已经应用并扩展到经济发展的诸多领域, 成为现代生产和高科技研究中的一个不可或缺的组成部分。目前, 随着机器人技术研究领域的不断发展, 机器人计算机仿真系统作为机器人设计和研究的灵活方便的工具, 发挥着重要的作用。机器人计算机仿真系统在机器人技术研究的许多方面都有应用。ADAMS软件具有十分强大的运动学和动力学分析功能, 但由于ADAMS的建模能力相对薄弱, 前处理模块中的几何建模功能不强, 无法完成复杂模型的建模, 因此降低了结构分析结果的可信度。作者利用基于特征的参数化设计软件 Pro/E建立五自由度的机械手臂结构并赋予与实际相应的各种属性, 然后利用M echanism /Pro模块将虚拟样机模型导入到 ADAMS环境下, 进行运动学仿真分析, 并根据 D-H 方法对其进行数学模型的建立, 进行正向运动学和逆向运动学分析, 利用仿真结果来验证所建立的机械手臂的运动方程。 一机械手臂的仿真建模 1.1 机械手臂的三维模型建立 机械手采用 Pro/E来进行建模, 其 Pro/E模型如图 1所示。该机械手臂参照人体手臂的结构, 采用开链连杆式的关节型结构, 分为前臂、上臂、手腕和手爪等结构, 以及能够旋转的腰关节、肩关节、肘关节、腕关节和手爪关节。机械手臂拥有 5个自由度,但由于机械手臂可以安装在移动的车体上而增加额外的自由度, 故总体自由度为 6以上, 使手臂末端执行器能实现空间中的任何位姿。

7自由度机械臂底座计算

7自由度机械臂的底座计算机械臂实物： CAD图：

重心简化模型： 最大伸展状态下最大扭矩时负重 {关节2作为输出力矩最大的旋转关节，额定力矩150N*M，力矩tol和负载m函数： G=mg=1KG*10N/kg(9.8N/kg)=10N(9.8N) Tol= 65mm*3.5kg*10N/kg*0.001m/mm+311*2.7/100+675*10/100+m*858/100 = 78.1720+m*8.58<150 ：仅考虑关节2不全面 m<8.3716 （最大扭矩安全系数一般安全系数可取1.05） 但是关节1会受到同等大小的力矩，产生的对应剪切力矩，轴向上剪切力的估计值3500N+} 当额定载荷1kg时，同样算法的估计值78.1720+1*8.58)*1000/42.5约2000N （3关节末端10kg，6关节末端2kg，随着的末端力臂的增长，负载减少）

最大伸展半径为857.6，额定载荷1kg，得到此临界条件下，底座半径x与底座质量M的关系：质量M=-((x-65)*3.5+(x-311)*2.7+(x-675)*10+7.5*x+(x-858)*1)/x 底座半径在100至200间时：

工作空间所需高度与人机工程学共同决定底座高度 参考402机械臂参数： 末端伸展长度70cm~80cm,底座尺寸，与机械臂相连处45*40，与地面通过螺栓连接，尺寸（45+9*2）*（40+9*2），底座半径最小处29. 机械臂高度：1.2m~1.3m，底座高度22+，但是有木地板，提升了水平地面的高度。 情况1：最低（掉电？直流供电？有断电保护功能，有软硬件限位功能）： 293-395-396=-498；减少地面干涉对工作空间干涉，同时也是地面夹取最大高度 最高：333+293+396+395=1417 情况2：333+293=626，关节4最大高度 333+293+396= 1022，关节4最大高度 满足需求：能从地面拿物件，常用工作空间在合适的位置上（站着使用的工作表面的最舒适高度是低于人的肘部高度7.6cm,约1m）。 尺寸类似实验室的6自由度移动机械手，该机械手底座60cm，大关节一60cm，大关节二60cm。工作高度与402机械臂类似，基本符合人机工程学。 情况3：从地面水平夹持所需最低高度396-292.5=100，情况1+3：100~500mm之间 综合情况2，水平夹取100+工件高度1000，仍需要工作台配合: 300？~400？之间 工作半径和加工难易程度选择底座形状，底座体积和所需重量决定选材，考虑安全系数1.圆盘 接地半径30cm，表面积(pi*0.3^2+0.3^2+0.3*0.35*2)*7.9*10=46 (kg/cm),厚度1cm，密度7.9g/cm^3，质量46kg，安全系数

六自由度机械手设计

机械设计课程设计说明书 六自由度机械手 上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化 设计者：李晶（5030209252） 李然（5030209316） 潘楷（5030209345） 彭敏勤（5030209347） 童幸（5030209349） 指导老师: 高雪官 2006.6.16

前言 在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。 机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。 可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。

目录 一.设计要求和功能分析 4 二.基座旋转机构轴的设计及强度校核 5 三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核 8 四.左右摇摆机构零件设计和强度校核 11 五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核 14 六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核 19 七.机构各自由度的连接过程 25 八.设计特色 28 九.心得体会 28 十.参考文献 30 十一.任务分工 31 十二.附录（零件及装配图） 31

7自由度工业机器人机械结构毕业设计

摘要 7 自由度工业机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。由于有一个冗余自由度，很容易在确保最佳焊接姿势的同时，避免工件以及夹具对机器人工作臂的干扰。 本论文首先根据机器人持重3kg、工作范围1434mm、本体重量150kg，确立机器人为S腰部回转、L小臂摆动、E大臂回转、U臂部俯仰、R腕部扭转、B 腕部俯仰、T腕部回转的7自由度关节型弧焊机器人的总体结构；分析机器人的各个关节在转动惯量、角速度、加速度等技术指标下的工作状况，确定7个关节都采用交流电机驱动、机器人手臂专用减速器传动，同时B、T腕部关节还用到同步带传动。通过计算各关节所需电机的功率和转矩、减速器的减速比、同步带的要求并选型；用UG NX6.0画出机器人的各关节三维仿真模型，并装配成型。 本课题研究具有广泛的实际意义和应用前景。设计的7自由度工业机器人为后续的机器人动力学分析和运动控制提供了参考依据，并可以做进一步的研发。 关键词：7自由度，工业机器人，机械结构

Abstract 7 dof industrial robots with large scope of work, flexible, compact structure, can grab the object near the base are famous among so much designers and users. Because there is a redundant freedom, it is easy to ensure the best welding position at the same time, avoid workpiece and fixture work on the robot arm interference. In this thesis, according to the robot puts up 3kg, the scope of work is 1434mm, body weight is 150kg,establish 7 dof joint structure of arc-welding robot including S waist, L arm swing, E arm rotation, U pitching arm, R wrist turn, B wrist pitch, T wrist rotation. Analysis of the various robot joints in moment of inertia, angular velocity, acceleration and other technical indicators of the work under the conditions identified seven joints driven by AC motor, the robot arm dedicated reducer drive, while B, T wrist joint is also used in synchronous belt drive. Required by calculating the joint motor power and torque, reduction ratio reducer, belt requirements and selection; robot with UG NX6.0 draw three-dimensional simulation model of each joint, and assembly molding. This research has extensive practical significance and application prospect. 7 dof industrial robots designed for the follow-up dynamics analysis and motion control and provide a reference, and can do further research and development. Key words: 7 dof, industrial robot, mechanical structure

三自由度机械手臂设计说明书

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 课程设计说明书 三自由度机械手臂设计 学院：农业工程与食品科学学院 专业：农业机械化及其自动化 学生姓名：赵国0911034036 学生姓名：李继飞0911034030 学生姓名：程小岩0912034039 指导教师：程卫东 2013 年1 月

摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

目录 第1章绪论 (5) 1.1 机器人概述 (5) 第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (6) 2.1自由度及关节 (6) 2.2 基座及连杆 (6) 2.2.1 基座 (6) 2.2.2 机械臂 (6) 2.3 机械手的设计 (6) 2.4 驱动方式 (8) 2.5 传动方式 (9) 2.6 制动器 (10) 第3章控制系统硬件 (11) 3.1 控制系统模式的选择 (11) 3.2 控制系统的搭建 (11) 3.2.1 工控机 (12) 3.2.2 数据采集卡 (12) 3.2.3 伺服放大器 (13) 3.2.4 端子板 (14) 3.2.5电位器及其标定 (15) 3.2.6电源 (16) 第4章控制系统软件 (16) 4.1预期的功能 (16) 4.2 实现方法 (16) 4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (16) 4.2.2直流电机的伺服控制 (16) 4.2.3电机的自锁 (16) 4.2.4示教编程及在线修改程序 (17) 第5章总结 (18)

六自由度机械臂

VME 运动控制器 六自由度机器人 概 述 六自由度机器人是一种典型的工业机器人，在自动搬运、装配、焊接、喷涂等工业现场中有广泛的应用。固高科技GRB 系列六自由度机器人是固高成熟完备的运动控制技术与先进的设计和教学理念有机结合的产物,既满足工业现场要求，也是教学、科研机构进行运动规划和编程系统设计的理想对象。 该机器人采用六关节串联结构，各个关节以“绝对编码器电机+精密谐波减速器”为传动。在小臂处留有安装摄像头、气动工具等外部设备的接口，并提供备用电气接口，方便用户进行功能扩展。 机器人的控制方面，采用集成了PC 技术、图像技术、逻辑控制及专业运动控制技术的VME 运动控制器，性能可靠稳定，高速高精度。 主要特点 开放式控制实验平台 z 基于VME 总线高性能工业运动控制器的开放式平台，支持用户自主开发； z 通用智能运动控制开发平台，采用VC++或OtoStudio 计算机可编程自动化控 制系统开发工具 z 配备图形示教功能，便于机器人的编程操作和应用培训； z 配套内容详尽的操作手册和学生实验指导书，通过实例演示，引导用户操作并学习如何基于运动控制器开发各种应用软件系统。 工业化设计与制造 z 按照工业标准设计和制造； z 机构设计成6轴串联旋转式关节，各关节采用绝对型编码盘交流伺服电机驱 动，谐波减速器传动； z 模块化结构，简单、紧凑，预留电气与气动标准接口； z 较高的负载、更快的轴动作速度、大的许用扭矩和转动惯量使机器人应用广 泛，可用于搬运，点焊，装配，点胶，切割，喷涂等行业； z 具备最大的工作半径和最小的干涉半径，工作范围大，在系统设计上提供较 大的灵活性，夹具、剪丝机等设备可以采用更高效的安装方式；

文献综述三自由度机械手结构设计

文献综述 我国机械手的研究现状和发展趋势机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。本文参阅了大量的国内外期刊杂志，论述了机械手的组成和分类，同时对国内外机械手的研究现状和发展趋势做了一定的了解。对应用机械手的工业机器人市场四大家族竞争分析。另外，本文还对机械手的常见驱动方式做了一番分析，并预测了机械手的发展趋势。 1.机械手的研究现状 1.1. 概述及现状 机械手是一种模拟人手操作的自动机械。它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成某些特定操作。应用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。20世纪40年代后期，美国在原子能实验中，首先采用机械手搬运放射性材料，人在安全间操纵机械手进行各种操作和实验。50年代以后，机械手逐步推广到工业生产部门，用于在高温、污染严重的地方取放工件和装卸材料，也作为机床的辅助装置在自动机床、自动生产线和加工中心中应用，完成上下料或从刀库中取放刀具并按固定程序更换刀具等操作。机械手主要由手部和运动机构组

成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。由度是机械手设计的关键参数。由度自自越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 1.2 机械手技术发展现象概述 1.2.1机械手技术的发展 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性(王希敏，1992)。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。(王承义，1995)机械手首先是从美国开始研制的。

机械原理题库第一章、机构结构分析(汇总)

00002、具有、、等三个特征的构件组合体称为机器。 00003、机器是由、、所组成的。 00004、机器和机构的主要区别在于。 00005、从机构结构观点来看，任何机构是由三部分组成。 00006、运动副元素是指。 00007、构件的自由度是指；机构的自由度是指。 00008、两构件之间以线接触所组成的平面运动副，称为副，它产生个约束，而保留了个自由度。 00009、机构中的运动副是指。 00010、机构具有确定的相对运动条件是原动件数机构的自由度。 00011、在平面机构中若引入一个高副将引入______个约束，而引入一个低副将引入_____个约束，构件数、约束数与机构自由度的关系是。 00012、平面运动副的最大约束数为，最小约束数为。 00013、当两构件构成运动副后，仍需保证能产生一定的相对运动，故在平面机构中，每个运动副引入的约束至多为，至少为。 00014、 00015、计算机机构自由度的目的是 __________________________________________________________。 00016、在平面机构中，具有两个约束的运动副是副，具有一个约束的运动副是副。 00017、计算平面机构自由度的公式为F ，应用此公式时应注意判断：(A)

铰链，(B) 自由度，(C) 约束。 00018、机构中的复合铰链是指；局部自由度是指；虚约束是指。 00019、划分机构的杆组时应先按的杆组级别考虑，机构的级别按杆组中的级别确定。 00020、机构运动简图是的简单图形。 00021、在图示平面运动链中，若构件1为机架，构件5为原动件，则成为级机构；若以构件2为机架，3为原动件，则成为级机构；若以构件4为机架，5为原动件，则成为级机构。 00022、机器中独立运动的单元体，称为零件。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ( ) 00023、具有局部自由度和虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度和虚约束。( ) 00024、机构中的虚约束，如果制造、安装精度不够时，会成为真约束。( ) 00025、任何具有确定运动的机构中，除机架、原动件及其相连的运动副以外的从动件系统的自由度都等于零。( ) 00026、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。- - - - - - - - ( ) 00027、当机构的自由度F0，且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。( )

机械原理机构的结构分析复习题

第2章机构的结构分析 1．判断题 （1）机构能够运动的基本条件是其自由度必须大于零。 （错误 ） （2）在平面机构中，一个高副引入两个约束。 （错误 ） （3）移动副和转动副所引入的约束数目相等。 （正确 ） （4）一切自由度不为一的机构都不可能有确定的运动。 （错误 ） （5）一个作平面运动的自由构件有六个自由度。 （错误 ） 2．选择题 (1) 两构件构成运动副的主要特征是（ D ）。 A ．两构件以点线面相接触 B ．两构件能作相对运动 C ．两构件相连接 D ．两构件既连接又能作一定的相对运动 (2) 机构的运动简图与（ D ）无关。 A ．构件数目 B ．运动副的类型 C ．运动副的相对位置 D ．构件和运动副的结构 (3) 有一构件的实际长度0.5m L =，画在机构运动简图中的长度为20mm ，则画此机 构运动简图时所取的长度比例尺l μ是（ D ）。 A ．25 B ．25mm/m C ．1:25 D ．0．025m/mm (4) 用一个平面低副连接两个做平面运动的构件所形成的运动链共有（B ）个自由度。 A ．3 B ．4 C ．5 D ．6 (5) 在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（A ）。 A ．虚约束 B ．局部自由度 C ．复合铰链 D ．真约束 (6) 机构具有确定运动的条件是（ D ）。 A ．机构的自由度0≥F B ．机构的构件数4≥N C ．原动件数W ＞1 D ．机构的自由度F ＞0, 并且=F 原动件数W (7) 如图2-34所示的三种机构运动简图中，运动不确定是( C )。 A ．（a ）和（b ） B ．（b ）和（c ） C ．（a ）和（c ） D ．（a ）、（b ）和（c ） (8) Ⅲ级杆组应由（ B ）组成。 (a) (c) (b) 图2-34

机械原理试题及答案

第2章机构的组成原理与结构分析 第3章平面机构的运动分析 一、填空题 1、在平面机构中具有一个约束的运动副是副。 2、使两构件直接接触并能产生一定相对运动的联接称为。 3、平面机构中的低副有转动副和副两种。 4、平面机构中的低副有副和移动副两种。 5、机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、原动件（主动件）、件。 6、机构中的构件可分为三类：固定构件（机架）、从动件。 7、机构中的构件可分为三类：、原动件（主动件）、从动件。 8、在平面机构中若引入一个高副将引入个约束。 9、在平面机构中若引入一个低副将引入个约束。 10、在平面机构中具有两个约束的运动副是副。 11、速度瞬心是两刚体上为零的重合点。 12、当两构件组成回转副时，其相对速度瞬心在。 13、当两构件不直接组成运动副时，其瞬心位置用确定。 二、判断题 1、具有局部自由度的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去局部自由度。（） 2、具有虚约束的机构，在计算机构的自由度时，应当首先除去虚约束。（） 3、虚约束对运动不起作用，也不能增加构件的刚性。（） 4、若两个构件之间组成两个导路平行的移动副，在计算自由度时应算作两个移动副。（） 5、若两个构件之间组成两个轴线重合的转动副，在计算自由度时应算作两个转动副。（） 6、六个构件组成同一回转轴线的转动副，则该处共有三个转动副。（） 7、当机构的自由度F>0，且等于原动件数，则该机构具有确定的相对运动。（） 8、虚约束对机构的运动有限制作用。（） 9、瞬心是两构件上瞬时相对速度为零的重合点。（） 10、利用瞬心既可以求机构的速度，又可以求加速度。（） 三、选择题 1、机构中的构件是由一个或多个零件所组成，这些零件间产生相对运动。 A、可以 B、不能 C、不一定能 2、原动件的自由度应为。 A、0 B、1 C、2 3、在机构中原动件数目机构的自由度时，该机构具有确定的运动。 A、大于 B、等于 C、小于 4、机构具有确定运动的条件是。 A、自由度大于零 B、自由度等于原动件数 C、自由度大于1 5、由K 个构件汇交而成的复合铰链应具有个转动副。 A、K-1 B、K C、K+1

机械原理计算题

五. 计算题 (每小题10 分, 共20分) 1．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 C处是复合铰链；无局部自由度和虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L-P h （2分）n=5 P L =7 P h=0 （3分） =3*5-2*7-0=1 （1分） 机构具有确定运动（1分） 2．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 C处是复合铰链；F是局部自由度；E、E′互为虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L-P h （2分）n=7 P L =9 P h=1 （1分） =3*7-2*9-1=2 （1分） 机构具有确定运动（1分） 有确定的运动（2分） 3．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。

无复合铰链和虚约束；有局部自由度；（3分） 自由度:F=3n-2P L-P h （2分）n=4 P L =4 P h=2 （3分） =3*4-2*4-2=2 （1分） 有确定的运动（1分） 4．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 E处是复合铰链；无局部自由度和虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L-P h （2分）n=7 P L =10 P h=0 （3分） =3*7-2*10=1 （1分） 机构具有确定运动（1分） 5．计算图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。

机构有复合铰链、局部自由度、虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=8 P L =11 P h =1 （3分） F=3*8-2*11-1=1（1分） 机构具有确定运动 （1分） 6．在图示的车床变速箱中，移动三联齿轮a 使齿轮3’和4’啮合。又移动双联齿轮b 使齿轮5’和6’啮合。已知各轮的齿数为48',50',42',38',58,42654321======z z z z z z ，电动机的转速m in /14451r n =，求带轮转速的大小和方向。 47.150 3842484258''''53164261'16-≈????-='-==z z z z z z n n i min /98347.11445''1616r i n n -≈-== 其运动方向与1相反

机械原理计算题

机械原理计算题 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

五. 计算题 (每小题10 分, 共20分) 1．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 C处是复合铰链；无局部自由度和虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=5 P L =7 P h =0 （3分） =3*5-2*7-0=1 （1分） 机构具有确定运动（1分） 2．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 C处是复合铰链；F是局部自由度；E、E′互为虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=7 P L =9 P h =1 （1分） =3*7-2*9-1=2 （1分） 机构具有确定运动（1分） 有确定的运动（2分） 3．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 无复合铰链和虚约束；有局部自由度；（3分）

自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=4 P L =4 P h =2 （3分） =3*4-2*4-2=2 （1分） 有确定的运动（1分） 4．计算下图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 E处是复合铰链；无局部自由度和虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=7 P L =10 P h =0 （3分） =3*7-2*10=1 （1分） 机构具有确定运动（1分） 5．计算图示机构的自由度，指出复合铰链、局部自由度和虚约束，并判断机构是否具有确定运动。 机构有复合铰链、局部自由度、虚约束；（3分） 自由度:F=3n-2P L -P h （2分）n=8 P L =11 P h =1 （3分） F=3*8-2*11-1=1（1分） 机构具有确定运动（1分）

机械原理习题及解答

第二章习题及解答 2-1 如题图2-1所示为一小型冲床，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。 （a）（b） 题图2-1 解： 1)分析 该小型冲床由菱形构件1、滑块2、拨叉3和圆盘4、连杆5、冲头6等构件组成，其中菱形构件1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与滑块2联接，滑块2与拨叉3构成移动副，拨叉3与圆盘4固定在一起为同一个构件且绕C轴转动，圆盘通过铰链与连杆5联接，连杆带动冲头6做往复运动实现冲裁运动。 2)绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=5，P L=7, P H=0, F=3n-2P L-P H=3×5-2×7=1 故该机构具有确定的运动。 2-2 如题图2-2所示为一齿轮齿条式活塞泵，试绘制其机构运动简图，并计算机构自由度。

（a）（b） 题图2-2 解： 1)分析 该活塞泵由飞轮曲柄1、连杆2、扇形齿轮3、齿条活塞4等构件组成，其中飞轮曲柄1为原动件，绕固定点A作定轴转动，通过铰链B与连杆2联接，连杆2通过铰链与扇形齿轮3联接，扇形齿轮3通过高副接触驱动齿条活塞4作往复运动，活塞与机架之间构成移动副。 2) 绘制机构运动简图 选定比例尺后绘制机构运动简图如图（b）所示。 3)自由度计算 其中n=4，P L=5, P H=1 F=3n-2P L-P H=3×4-2×5-1=1 故该机构具有确定的运动。 2-3 如图2-3所示为一简易冲床的初步设计方案，设计者的意图是电动机通过一级齿轮1和2减速后带动凸轮3旋转，然后通过摆杆4带动冲头实现上下往复冲压运动。试根据机构自由度分析该方案的合理性，并提出修改后的新方案。