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电动卷帘门CAD结构图
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1、帘片
材质以铝合金为主，也有钢质的和PVC塑料制品，在双层铝合金型材片内部填充聚氨酯绝热发泡材料，有保温隔声作用，型材的边缘部分又分为有孔和无孔两种形式。在没有全关闭的时候，有孔的可以透光。另外有些型号叶片备有少数透光的叶片，以供采光观察，亦称孔片。帘片设计独特，外缘、内缘均节省弧形曲线，以利卷取后相互贴切占据体积最小。帘片的上下部均有钩状结构，下一片帘片的上钩钩住上一片的下钩，沿着叶片的长度方向穿进去后，就可以活络地连接以便卷放。
2、卷帘盒
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卷帘盒有卷轴、罩壳组方形和圆弧形等。在方形的正下方往往切掉一个角，使容积更小，外形更美观，为了美观、节能往往把罩壳省去将原卷帘盒部分设计隐藏在有节能要求的墙体中，并在帘片和罩壳之间的空间内填充保温材料。
3、卷轴
通常使用极有刚性的八角钢管制作，保证卷轴不含变形不致造成卷放故障，卷轴的中部正好可以安置管状马达用以驱动。
4、导轨
导轨一方面引导卷帘门窗收放的轨迹，一方面和帘片组成一个封闭的有强度的单板体，构成门窗的遮挡面，形成遮光避雨、隔声、保温、防盗、保秘密等多种功能。导轨与帘片接触的两边嵌有装软毛条或软质PVC衬条，减少运动时摩擦噪声，提高保温性能，避免叶片在导轨中晃动出声。。
安装方式有柜内安装(嵌装)、柜外安装(明装)还有暗装(卷帘盒安装于建筑内)，一般先将导轨与建筑主体固定，然后将卷帘盒插接固定在导轨上。
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电动卷帘门结构图
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【适合场所】
适用于居住建筑窗口的外遮阳，也适用于宾馆、学校、银行、医院、商业店铺、别墅、车库等场合。遮阳系数，夏季外遮阳系数SD为0.33，冬季外遮阳系数SD为1。
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1 绪论 1.1工业机械手的概述 工业机器手是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。 上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。 国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工
快速卷帘门工作原理 快速门由门框架系统，门帘系统，驱动电机，控制系统组成，控制系统组成。 框架系统：主要材质为碳钢板或铝合金制成。 门帘系统：主要由PVC织布或铝合金型材组成。 快速门 驱动电机系统：主要由刹车片，马达，减速机组成。 控制系统：最常用的是由PLC/变频器/编码器成套或自带IPM模块的集成电路板，国内门业企来大都都是以PLC/变频器/编码器为主。 安全系统：主要是红外线电眼开关，安全气压传感器（部份机械精度高控制系统稳定性高的企业使用安全接触带）或光幕系统；光幕系统应该是安全保护的最高级别.升降速度：0.8m/s-1.5m/s，从底到顶一般在2秒钟左右（速度是电动卷闸门的20倍），车辆、行人无需等待，不构成障碍，更高速的是，国外艾富来，巴士德，霍曼，奥泊尼等公司的快速门可以控制到2.5米/秒以上， 开门触发信号有多种方式：手动按钮、雷达感应、红外线光电感应、地磁感应、遥控等。 门布材质：一般以PVC或PVDF膜材作为帘布，特别是PVDF 膜材抗老化性能更好，不易退色而且有自洁功能，做快速卷门非常适合。产地以德国产或法国产的为首选。厚度0.8mm-2.0mm。2.0mm 厚的门片，会将整个产品结构改变。颜色有橙色、黄色、蓝色、银色、
透明网格，黑色等，以橙色为首选，原因是橙色非常醒目，刺激昆虫的感观，具有一定的防虫功能。 驱动电机： 快速卷门用的都是制动减速电机，要求制动快且噪音小。一般市场上卖的制动电机要么制动效果不好要么制动噪音很大，都不太适合用于快速卷门。速比1:10-1:15比较合适。 现在也有一种新型的工业快速门电机出现，叫工业快速门专用伺服，这是全新的一种控制方式，运行停止时是不需要靠制动器来刹车的，燥音进一步降底。 工作过程：由开门传感器提供触发信号给控制系统，控制系统根据快速卷门的当前位置发出指令给变频器，启动驱动电机使门帘快速上升，车辆行人通过后门帘自动下降，关闭通道，直到下一个开门信号再次打开。顾名思义，快速卷门升降速度非常快，不能像钢制卷闸门一样直接启动停止，一般需要变频器来控制电机的转速。上升时越快越好，快到位时（20cm左右）需要有一个减速缓冲停止过程，以 防止撞击轨道，防止夹人，降低噪音，这也是衡量快速卷门性能好坏的一个标准。 国内卷门控制系统在编程方面确定卷门减速距离，并不是根据卷门开启后的实际速度调节的，对电机刹车寿命及卷门限位有一定影响、快速卷门定位有两种方式： 机械定位：这种定位方式和钢制卷闸门的差不多，优点是速度快，对控制器要求低。
本科毕业设计(论文) 题目：焊接机械手的结构设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年5月
焊接机械手的结构设计 摘要 本设计为焊接机械手的结构设计，主要研究内容：腰部回转机构的设计；大、小臂和腕部回转的结构设计。 本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。 在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。 本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。 关键词：机械手；谐波减速器；结构设计
Structure design of robot arm Abstract The design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism；structure design of large, small arm and wrist rotation. This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the. The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed. The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management. KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design
第三章智能机械手的整体结构设计 智能机械手的结构设计应尽可能从仿生学的角度出发，通过设计出仿人形的多指智能手来代替人手完成各种精细复杂的操作。它是机构、传动、控制三大系统的综合设计，人类的四肢经过了几十万年进化，经过了大自然的优胜劣汰的优化选择，可以说已经是最优的结构，所以本设计决定采用完全模仿能人手的结构。 3.1智能机械手的机构设计 手的机构设计主要是确定机构的自由度、手指数目、机构原理、传动方案、关节、手掌的结构及几何尺寸、传感系统的布置位置。首先要求机构具有较高的运动传动精度，较好的可控性和经济性;其次要求机构本身有较佳的机械特性。本文智能机械手的设计主要包括以下七个方面： 1)手指关节运动副的型式 2)手指自由度 3)手指数目 4)手指的结构型式(关节的数目及相对姿态) 5)手指材料 6)手指具体结构设计 7)手掌结构设计 3.1.1手指关节运动副型式 智能机械手的手指机构同其它任何机构一样，由若干构件组成，构件之间则通过运动副彼此相连，用来产生确定的运动。运动副相当于人手的关节。常见的运动副有转动副、移动副、螺旋副、圆柱副和球面副，它们的约束数分别为5、5、5、4和3，相应的自由度数目为l、1、1、2和3。 - - 16 - -
由于各运动副都要借助于驱动器来实现。而无论是转动的还是移动的驱动器又大多为一个自由度。所以在智能机械手关节驱动中，可以采用的只有转动副、移动副和螺旋副3种。但是采用移动副和螺旋副的关节只能够使手指获得直线运动，其灵活性明显要比只含转动副的手指要差，因此，本文所设计的智能机械手的运动副全部采用转动副。 3.1.2手指的自由度 自由度多的优点是在满足指端到达空间指定点的前提下，可以调整末杆的姿态，从而保证手指与物体的接触处于最佳状态。但是我们也可以看到，自由度增多，结构也更复杂，控制也更难。对于2自由度的手指来说，虽然不存在抓取和操作物体的灵巧性，但其智能机械手的结构设计和控制设计都很方便。本文设计的智能机械手每个手指有2个关节。 3.1.3手指的数目 人手能够抓取各种不同形状、不同材质的物体，其根本原因在于人手能采取各种各样的抓取姿态去适应特殊的任务要求。智能机械手的手指数目若小于3个，则无法完成对抓取物体的微细操作，当手指数为5时，是仿造人手的手指数目和结构，具有很多优势，如果技术允许可以完成人手的所有动作如图2-1，而且如果作为人的假肢则必须为5指。若手指数目多于5，由于每个关节需要分别独立驱动，如果再加上若干传感器，规划过程和控制过程都相当复杂，很难保证实时性，所以智能机械手的手指数目一般取3到5个手指。 从仿生学角度出发，为能实现对各种不同形状物体的抓取，本文设计的智能机械手的手指数目取为5个。 - - 17 - -
电动卷闸门系统的工作原理及保养知识 电动卷闸门系统的工作原理及保养知识 电动卷闸门系统的工作原理及保养知识 电动门的基本组成大体上相同，有了以上构成，再加上开门信号，就可以配置成一套简单的电动门系统了。 电动门的系统配置是指根据使用要求而配备的，与电动门控制器相连的外围辅助控制装置，如开门信号源、门禁系统、安全装置、集中控制等。必须根据建筑物的使用特点。通过人员的组成，楼宇自控的系统要求等合理配备辅助控制装置。 、开门信号 电动卷闸门的开门信号是触点信号，微波雷达和红外传感器是常用的两种信号源：微波雷达是对物体的位移反应，因而反应速度快，适用于行走速度正常的人员通过的场所，它的特点是一旦在门附近的人员不想出门而静止不动后，雷达便不再反应，电动门就会关闭，对门机有一定的保护作用；红外传感器对物体存在进行反应，不管人员移动与否，只要处于传感器的扫描范围内，它都会反应即传出触点信号。缺点是红外传感器的反应速度较慢，适用于有行动迟缓的人员出入的场所。另外，如果电动门接受触
点信号时间过长，控制器会认为信号输入系统出现障碍。而且自动平移门如果保持开启时间过长，也会对电气部件产生损害。由于微波雷达和红外传感器并不了解接近电动门的人是否真要进门，所以有些场合更愿意使用按键开关。按键开关可以是一个触点式的按钮，更方便的是所谓肘触开关。肘触开关很耐用，特别是它可以用胳膊肘来操作。避免了手的接触。还有脚踏开关，功能一样，但对防水的要求较高，而且脚踏的力量很大，容易使脚踏开关失效。还有一种带触点开关的拉手，当拉手被推(或在反方向拉)到位时，向门机提供触点信号。现在的楼宇自控有时会提出特殊的要求，例如使用的某一分线控制开门。要达到这个要求，只要保证信号是无源的触点信号即可。有些情况下，人们会提出天线遥控的要求。用一个无线接受器与电动门进行触点式连接，再配一个无线发射器，就可以达到要求。不过，现在的无线电波源太多，容易导致偶然开门是一个麻烦的问题。定时器可以电动控制门的状态，其原理是将时钟与特定的开关电路相连，可预设定时间将电动门处于自动开启或锁门状态。 、门禁系统与非公共区域的电动门 如果说对电动卷闸门的性能和质量要求最高的，是在使用频率极高的大型公共区域，那么电动门功能要求最高是对进出人员进行选择的非公共区域。门禁系统是对入门授权的识别。在识别或检测入门授权通过以后，向电动门的控制系统提供开门信号。在提
一、总体方案设计 1.1设计任务 基本要求: 设计一个多自由度机械手（至少要有三个自由度）将最大重量为40Kg的工件，由车间的一条流水线搬到别一条线上； 二条流水线的距离为：1000mm； 工作节拍为：70s； 工件：最大直径为160mm 的棒料； 1.2总体方案确定 1.2.1自由度 自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，但是一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度。自由度表示了机器人灵活的尺度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度。 机械手的自由度越多，越接近人手的动作机能，其通用性就越好，但是结构也越复杂，自由度的增加也意味着机械手整体重量的增加。轻型化与灵活性和抓取能力是一对矛盾，，此外还要考虑到由此带来的整体结构刚性的降低，在灵活性和轻量化之间必须做出选择。工业机器人基于对定位精度和重复定位精度以及结构刚性的考虑，往往体积庞大，负荷能力与其自重相比往往非常小。一般通用机械手有5～6个自由度即可满足使用要求（其中臂部有3个自由度，腕部和行走装置有2～3个自由度），专用机械手有1～2个自由度即可满足使用要求。在控制器的作用下，它执行将工件从一条流水线拿到另一条流水线这一动作。在满足前提条件上尽量使结构简单，所以我们这次选择5自由度机械手。 1.2.2机械手基本形式的选择 常见的工业机械手根据手臂的动作形态,按坐标形式大致可以分为以下4种: (1)直角坐标型机械手：
特点：操作机的手臂具有三个移动关节，其关节轴线按直角坐标配置。 优缺点：结构刚度较好，控制系统的设计最为简单，但其占空间较大，且运动轨迹单一，使用过程中效率较低。 结构图： (2)圆柱坐标型机械手： 特点：操作机的手臂至少有一个移动关节和一个回转关节，其关节轴线按圆柱坐标系配置。 优缺点：结构刚度较好，运动所需功率较小，控制难度较小，但运动轨迹简单，使用过程中效率不高。 结构图：
卷帘门原理电路图 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电动机可逆点动控制带限位保护电路图电动机可逆运行带限位保护控制电路 按位置原则的控制是生产机械电气化中应用最多和作用原理最简单的一种形式，在位置控制的电气自动装置线路中，由行程开关或终端开关的动作发出信号来控制电动机的工作状态。 若在预定的位置电动机需要停止，则将行程开关的常闭触点串接在相应的控制电路中，这样在机械装置运动到预定位置时行程开关动作，常闭触点断开相应的控制电路，电动机停转，机械运动也停止。 我们以三相鼠笼式电动机的可逆运行带限位控制线路为例来说明行程开关的作用，该线路一般用于电动卷帘门、电葫芦的控制。 电动机可逆运行带限位保护控制电路的动作原理如下： 1、合上空气开关QF接通三相电源。 2、按下正向启动按钮SB1接触器KM线圈通电吸合KM1主触头闭合接通电动机电源，电动机正向运行。带动机械部件运动。电动机拖动的机械部件运动当运动到预定位置档块碰撞行程开关SQ2，SQ2的常闭触点断开接触器KM2的线圈回路，KM2断电，主触头释放，电动机断电停止。 3、按下反向启动按钮SB2接触器KM1线圈通电吸合KM1主触头闭合接通电动机电源，电动机正向运行。带动机械部件运动。电动机拖动的机械部件运动当运动到预定位置档块碰撞行程开关SQ1，SQ1的常闭触点断开接触器KM1的线圈回路，KM1断电，主触头释放，电动机断电停止。 4、在运行的过程中只要松开按钮控制电路立即无电，接触器断电主触头释放，电动机停止运行。
5、电动机的过载保护由热继电器FR完成。
序 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，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。 1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。 联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。 日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。 前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。 工业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。工业机械手的是工业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。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 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。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更
防火卷帘门控制器原理、使用说明、故障维修 ⑴基本功能： ①手动控制卷帘门上行、下行、停止功能 ②接收烟温感信号自动控制完成一次下滑，中间停留和二次下滑功能 ③接收消防中心信号自动控制完成一次下滑，中间停留和二次下滑功能 ④火警状态：卷帘门运行到底时按任意键皆为上升至中位延时后二次降到底 ⑤门位指示输出（上限、中位、下限） ⑵辅助功能： ①电源、相序运行错误状态，灯光闪动指示功能 ②火警声光报警功能 ⑶保护功能： ①电源进线相序自动检测和相序改变后自动保护功能 ②过载自动保护功能 ③缺相自动保护功能 2、性能参数 ⑴一次下滑时间可调范围0~600s，中间停留时间可调范围0~600s ⑵报警音量可达100dB ⑶所有输出点容量：AC220V/5A、DC30V/5A ⑷电源进线缺相或相序错误系统8s内保护 ⑸系统功耗<15W，高节能 ⑹接消防中心信号是有源信号，反馈消防中心信号是无源信号 ⑺外接正常指示灯为6.3V、1W ⑴限位开关未调整前在无人监控状态下，电控箱不可处于通电状态 ⑵电控箱正式投入运行后，每月应进行两次运行检查 ⑶按键指令门不动作：先检查三相电源是否缺相，三相电源进线的相序是否接错，停止键是否接在常开触点上。 ⑷外接正常指示灯应安装在显眼处，以便检查。
故障现象可能的故障原因故障排除方法 接通电源8秒后正常灯闪动1、相位有误 2、线路断相，或保险丝断1、将三相电的任意两条相线对调 2、接通断相的相线、更换保险丝 接通电源所有功能皆不能动作1、按钮开关的停（T）、上行（XA）、 下行（SA）开关未按要求接成常 开触点方式 2、上限位和下限位开关未按要求 接成常闭触点方式 1、按要求将按钮开关的停（T）、上行 （XA）、下行（SA）开关接成常开触 点方式 2、按要求将上限位和下限位开关接成 常闭触点方式 基本操作正常，在把编程开关SW1（SW2）拨至“OFF”状态时，门自动下行。（正常时门应自动上行至上限位）1、上限位和下限位控制线接反 2、电机线接反 1、将上限位和下限位控制线对调 2、将电机线的任意两条线对调 接上烟感器或温感器时门马上动作烟感器或温感器的正负极接反或 正负极短路 将烟感器或温感器的正负极正确连接 且其正负极不能短路 当烟感器或温感器达到预定浓度或温度时门不动作烟感器或温感器内的输出线接错按要求连接好烟感器或温感器的输出 线，或更换新的烟感器或温感器
焦作大学 毕业设计 题目液压传动机械手的结构设计 系别机电工程学院 专业机械制造与自动化专业 班级 1001086班 姓名刘笑笑 学号 100108643 指导教师刘敬平 日期 2012年11月
机电工程学院毕业设计 设计任务书 设计题目： 液压传动机械手的结构设计 设计要求： 1.总装配图以及部分结构图至少五个图（折合为两张A1图纸） 2.结构设计论文（5000字以上） 设计进度要求： 第一周：选择毕业设计课题 第二周第三周：查阅相关资料，了解机械手结构原理及其相关数据第四周第五周：书写设计论文 第六周：检查各项数据及论文 第七周第八周：画装配图 指导教师（签名）：
机电工程学院毕业设计 摘要 本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要的装配图，机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成，采用液压驱动。主要结构为：手部结构、腕部结构、臂部结构。 本设计只是液压机械手的结构部分，拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。 关键词：机械手，臂部结构，腕部结构，手部结构
机电工程学院毕业设计 目录 1机械手参数确定--------------------------------------------------------------------------------------- （1） 1.1 臂力的确定--------------------------------------------------------------------------------------- （1）1.2工作范围的确定---------------------------------------------------------------------------------- （1）1.3 确定运动速度-------------------------------------------------------- （1）1.4 手臂的配置形式------------------------------------------------------ （2）1.5 位置检测装置的选择-------------------------------------------------- （2） 1.6 驱动与控制方式的选择------------------------------------------------ （3） 2 手部结构------------------------------------------------------------------------------------------（4）2.1概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------（4）2.2 设计时应考虑的几个问题----------------------------------------------------------------------------（4）2. 3 驱动力的计算-----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.4 两支点回转式钳爪的定位误差的分析------------------------------------------------------------（8） 3 腕部的结构---------------------------------------------------------------------------------------（10）3.1 概述------------------------------------------------------------------------------------------------------（10）3.2 腕部的结构形式--------------------------------------------------------------------------------------（10） 3.3手腕驱动力矩的计算-----------------------------------------------------（11） 4 臂部的结构-------------------------------------------------------------------------------------（14）4.1 概述----------------------------------------------------------------------------------------------------（14） 4.2手臂直线运动机构-----------------------------------------------------------------------------------（14） 4.2.1手臂伸缩运动------------------------------------------------------------------------------------（15） 4.2.2 导向装置---------------------------------------------------------------------------------------（15） 4.2.3 手臂的升降运动-------------------------------------------------------------------------------（16）4.3 手臂回转运动----------------------------------------------------------------------------------------（17）4.4 手臂的横向移动-------------------------------------------------------------------------------------（17）4.5 臂部运动驱动力计算------------------------------------------------------------------------------（18） 4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（18） 4.5.2 臂垂直升降运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（19） 4.5.3 臂部回转运动驱动力矩的计算---------------------------------------（19） 5 致谢-----------------------------------------------------------------------------------------------------（21）6参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------（22
任务书 学院：专业：班级：学生情况指导教师情况题目类型 姓名学号姓名职称单位理论研究□科研开发□ 机电工程学院工程设计√论文□ 题目电动式关节型机器人机械手的结构设计与仿真 主要内容以及目标(毕业设计应完成的主要内容，设计任务达到的目标) 主要内容: （1）完成调研报告和开题报告； （2）完成电动式关节型机器人机械手的结构设计； （3）建立该机械手的三维虚拟模型并对其进行运动仿真； （4）中英文摘要各200字，设计说明书不少于15000字； （5）外文资料翻译不少于5000字。 目标: （1）完成电动式关节型机器人机械手的结构设计，其中包括装配图及关键的零件图；（2）对机械手进行三维建模、虚拟装配与仿真。 成果形式（毕业设计完成具体工作量；成果形式；验收方式）（1）3张A0图纸，包括装配图、零件图； （2）调研报告、开题报告以及设计计算说明书；（3）机械手的三维虚拟模型以及运动仿真的录像。 基本要求（对完成设计任务方面的具体要求：设计技术参数、数据及来源、调试所用仪器设备） 设计技术参数： 手部负重：10kg（抓取物体的形状为圆柱体.圆柱半径.高度自定.密度7.8g/cm3.） 运动轴数： 数据来源： 北京机械工业自动化研究所、上海发那科机器人有限公司 实习调研要求（对部分有实习环节的专业，提出实习或调研的具体要求，包括调研提纲、实习时间、地点和具体内容要求） （1）了解国内外工业机器人的现状、水平和发展趋势； （2）了解工业机器人的各个组成部分； （3）掌握电动式关节型机器人机械手的组成机构及其工作原理； （4）分析现有各种类型工业机器人的特点，如运动方式、驱动方式、控制方式等；（5）总结出本设计课题的基本实现方法及结构，分析其技术关键及难点； （6）做出本设计课题的设计安排，如技术线路、研究方法、设计工具、时间安排等。
电动卷闸门控制原理图 电动门的升降是利用两个继电器和一个三联按钮控制，继电器启动吸合后自保到达上限后利用机械位置开关的左右运动控制门上下的限位控制他有两个行程开关来执行 卷闸门按钮接线 卷闸门遥控器接收器出来6条线，2条是220V的交流电压线，也就是家用的电源，黑色，不分极性.2条是上升和下降控制线，1条是公共线，1条是停止线，手动按钮是四条线，一条电源（该线与遥控控制器一条停止一条上行一条下行 卷闸门电机接线 该电机共有7条线引入电机,5条线在一起，另外两条在电机端部。5 条线这组颜色相同两根线为热保护器它与电机的电源线一并引入电机其他三根为电机绕组，这种电机主副绕组相同。一般黑是公共线；黄红是正反转换电机顶端后面两根线是刹车线圈.电压直流 该电动卷闸门有手动按钮开门和遥控开门，两者开门的控制触点为并联关系，当取下遥控控制器候用手动按钮开门时需要将遥控控制器插头其中两条线短接（控制器上有配一个单线插头插入遥控控制器插头即可），电动卷闸门有停止刹车功能正常时是由电磁离合执行刹车，工作方式为断电刹车，当停电时可用手动把离合器打开进行关门（电机末端有一手柄下拉即可打开）停电开门拉动电机配置的链条即可。 如果出现遥控开门不能自保就是手动按钮常闭触点断开或是该触点连线断开引起 当出现遥控器启动后不能自锁原因是按钮的停止或叫常闭按钮断开引起 下图是卷闸门手动按钮及手动按钮与遥控控制器的接线方法
下面三个图片分别是不同结构电动卷闸门上下动作的三种限位装置
本文介绍的电动卷闸门控制器为上图品牌。该遥控控制器接线的顺序是插口的卡口向下由引线端看过左起去上面一排1 3 5 7 下面一排 2 4 6 8. 1 ；2是控制器电源，3是按钮公共端 4是上升按钮 5是下降按钮， 6是停止按钮，7和8 空，如果拆除了遥控控制器就必须将遥控控制器的电源进线6号线与手动按钮的常闭点进线连接按钮才可以使用。 该卷闸门电路原理图如下图
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 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。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是:机体上安装一个回
设计任务书 (3) 1执行机构的选择 (4) 1.1升降、摆动、伸缩机构的选择 (5) 1.2 升降机构、伸缩机构 (6) 1.3夹持机构的选择 (7) 2传动方案的确定 (8) 2.1 传动类型的确定及传动简图 (8) 2.2 确定总传动比 (8) 3电动机的确定 (9) 3.1 电动机容量的确定 (10) 3.2 电动机转速的确定 (10) 4总体方案的确定 (12) 4.1 机械手系统运动简图 (12) 4.2 机械手运动循环图 (12) 5凸轮尺寸设计 (10) 6设计体会与小结 (14) 7参考文献 (15)
设计任务书 1)设计的目的 械设计课程设计是为机械类专业和近机械类专业的学生在学完机械设计及同类课程以后所设置的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的是： a)培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生综合运用机械设计课 程和其他选修课程的基础理论并结合实际进行分析和解决工程实际问题 的能力，巩固、深化和扩展学生有关机械设计方面的知识。 b)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械设计，使学生掌握 一般机械设计的程序和方法，树立正面的工程大合集思想，培养独立、 全面、科学的工程设计能力。 c)课程设计的实践中对学生进行设计基础技能的训练，培养学生查阅 和使用标准规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘 图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。 2)设计的任务 械设计械手从工件架上抓起工件，然后送人工作台进行加工。机械手完成以下动作： a)水平面内转30度，上升100mm，前进50mm； b)机械手的夹持器还有夹紧和放松动作。 3)原始数据 机械手工作频率：20r/min 升降 0.3kw，摆动 0.1kw，伸缩 0.1kw，夹持 0.2kw。 4)设计内容 a)原动方案的选择和确定 b)传动方案的分析和拟定 c)电动机的选择 d)绘制运动简图和运动循环图 e)机构的设计 f)设计计算说明书的整理和编写 g)总结和答辩
通用上下料气动机械手 结构设计 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
通用上下料气动机械手结构设计气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，应用特点广泛。论文介绍了气动机械手的原理，对机械手的主要部件和设计要求做了相关的阐述，另外对机械手回转臂的结构帮了优化措施。 气动机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，特别适用于汽车制造业、食品和药品包装行业、化工行业、精密仪器制造业和军事工业等。 在现代工业技术应用的气动机械手能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉来实现。最前端的气爪抓取物品，通过气动肌肉的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间上运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。气动机械手回转臂的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的气动控制回路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。 气动机械手的原理
气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。它巧妙地应用力的平衡原理，使操作者对重物进行相应的位移，就可在空间内平衡移动定位负荷。重物在提升或下降时形成浮动状态，靠气路实现微重力的物料位移，操作力受工件重量影响。无需熟练的点动操作，操作者用手推拉重物，就可以把重物正确地放到空间中的任何位置，或者通过操作台控制工件的位移可完成以下动作：送料、预夹紧、手臂上升、手臂旋转、小臂伸长、手腕旋转。 气动机械手的主要部件和设计要求 根据模块化设计思想，机械手的各模块化机构分别为:立柱、手臂、小臂、手腕和手爪几个部分。论文选择圆柱坐标式机械手，木设计的机械手具有3个自由度：手臂伸缩；机身回转；机身升降。木设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成：手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的运动。臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降和回转。 机械手的手部是机械手上承担抓取工件的机构，由于被抓取物件（炮弹）的形状近似于圆台，所以，其手爪采用特殊的V字型结构，即手爪的内表而设计成与圆台斜度相同的斜而，即保证了抓取的稳定又不会因“线接触”而影响炮弹的表而质量。通过对平衡气缸内空气压力快速精
目 录 摘要 I ABSTRACT II 第1章前言 1 1.1 机器人概述1 1.2 选题背景与意义3 1.2.1 选题背景3 1.2.2 选题的意义4 1.3 喷涂机械手简介4 1.4 本文内容安排4 1.5 本章小结5 第2章喷涂机器手的总体设计6 2.1 设计要求6 2.2 机械手方案设计6 2.2.1 结构设计6 2.2.2 机械手动力设计8 2.3 机械手整体移动方案8 2.4 本章小结9 第3章喷涂机械手的详细结构10 3.1 机械手手臂结构设计10 3.2 机械手末端执行机构的设计11 3.3 丝杠螺母副及步进电机处结构设计13 3.4 本章小结14 第4章动力进给系统设计16 4.1 传动系统设计16 4.2 滚珠丝杠的选择16 4.2.1 滚珠丝杠精度16
4.2.2 滚珠丝杠选择16 4.3 丝杠支撑的选择18 4.4 电机的选择19 4.5 本章小结22 第5章关键部件的校核24 5.1 丝杠的校核验算24 5.2大小臂静力载荷计算25 5.3本章小结26 结论 28 参考文献29 致谢 31
1 前言 1.1 机器人概述 在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 “工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。 机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。 简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机器人一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之 为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座