机械原理课程设计-工业机械手(共12页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上机械原理课程设计设计说明书机械原理工业机械手 学 院：机 电 工 程 学 院 专 业 班 级：10 车 辆 二 班 指 导 老 师：李 粤 学 生 姓 名：* 学 号： 起止日期：2012年6月1日至2011年6月18日目录 设计任务书1 前言2 方案设计3 参考资料4 机构简图11课程设计任务书2011-2012学年第二学期课程名称：机械原理 设计题目：机器人的设计完成期限：2012年6月1日至2012年6月18日内容及任务设计任务：设计能操作图6所示的机械手动作的机构。图6 工业机械手原始数据及设计要求利用我们上课所学的各种机构或机构组合，使两手爪部分能张开灵活并

2、能用于抓取物品。 设计工作：1、设计能能满足上述一、二两项要求的机构方案，交绘制机构运动简图一张(1号图纸)； 2、进行传动计算，交设计说明书一份。参考资料机械原理第七版 孙恒主编， 高等教育出版社 前言 工业机械手主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。与传统的机器相比，具有生产过程的几乎完全自动化和生产设备的高度适应能力等优点。 现在工业机械手主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门工业机械手与我们的生活息息相关，机械手的水平标志着工业生产力的水平。方案设计一， 机械手的系统工作原理机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。

3、机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在PLC程序控制的条件下，采用液压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、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

4、式和吸附式手在本课题中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，其原因是结构比较复杂，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范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。而传力机构则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。2、手腕是连接手部和手臂的部件，并

5、可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、液压缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、液压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。5、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。(二)

6、驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 液压传动、机械传动。(三)控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。该机械手采用的是PLC程序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。(四)位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实

7、际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.二， 主体部分设计1,机械手的主要技术参数一.机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采用液压方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为5公斤。二，伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为。手臂升降行程定为。定

8、位精度也是基本参数之一。该机械手的定位精度为。三. 用途:用于自动输送线的上下料。四设计技术参数:1、抓重 2、自由度数 4个自由度3、座标型式 圆柱座标4、最大工作半径 5、手臂最大中心高 6、手臂运动参数 伸缩行程 伸缩速度 升降行程 升降速度 回转范围 回转速度 7、手腕运动参数 回转范围 回转速度8、手指夹持范围 棒料:9、定位方式 行程开关或可调机械挡块等10、定位精度 11、驱动方式 液压传动12、控制方式 点位程序控制(采用PLC)三， 机械手手部设计1， 手的形状考虑到机械手主要用来抓取平面上的柱状棒料，所以手设计成钳状。手指可做相对平行的开合。手、手指的开合动力源于液压泵。手

9、的机构如图2， 设计时考虑的几个问题 (一)具有足够的握力(即夹紧力) (二)手指间应具有一定的开闭角 (三)保证工件准确定位 (四)具有足够的强度和刚度 (五)考虑被抓取对象的要求四， 机械手手臂结构1， 考虑到要要求自由搬运物体，手臂部分设计四个自由度。其中立柱可以在水平方向转动。另外三个臂可做俯仰运动。其中一二号臂确保机械手到达准确的高度和距离。三号臂确保手部保持水平。2， 手臂结构如图。3， 臂的运动由液压驱动，原理如图所示五， 机械手底座和手腕结构1， 底座结构。底座主要用来承载立柱和整个手臂所以要用螺栓固定在水平面上。驱动立柱转动的液压装置也在底座上。结构如图2手腕结构手腕部分主要用来调整手部的角度，采用液压传动结构如图。专心-专注-专业