solidworks实例教程——三自由度并联机器人及其零件图工程图

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）Graduation Project (Thesis) for Undergraduate of LSHU题目基于SolidWorks工业机器人设计TITLE Base SolidWorks Industrial EquipmentHuman Design学院矿业工程学院School School of Mining Engineering 专业班级机制1341Major&Class Mechanism1341姓名宋记峰Name Song Jifeng指导教师浦艳敏Supervisor Pu Yanmin2017年06月20日论文独创性声明本人所呈交的论文，是在指导教师指导下，独立进行研究和开发工作所取得的成果。

除文中已特别加以注明引用的内容外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并致谢。

本声明的法律结果由本人承担。

特此声明。

论文作者（签名）：2017年 6 月20日摘要在当代所有全自动高智能的制造区域，工业用的机械人本领是在这几十年里发展而来的。

工业机器手是工业机器人的一类，它们是通过自己的手臂和机械结构性能的双方的结合来完成任务的，各种动作是通过编程来实现的特征，尤其是机器人的智力和接受性[1]。

在保证精度情况下，能在多样环境下完成操纵能力，多功能自动定位控制和变化性的控制，能适应多个自由度，不同环境的作业有不同的机器人工作。

本文作为设计对象选择汽车生产线轴锻造搬运的机械手设计，设计了手和身体的各部分设计，机械手采用液压气缸臂驱动，使用SolidWorks软件进行了组装图和零件图的设计，对机械手进行简单的3D造型、爆炸图、动漫。

关键词：SolidWorks；机械手；液压AbstractIn the field of automatic manufacturing, industrial robot technology has been developed here for decades. Industrial robot hand is a kind of industrial robot, which is the completion of their own human and mechanical structure and performance of both sides of the task, for a variety of programming features, especially human intelligence and adaptability. In the case of guaranteed accuracy, the ability to perform manipulation, automation, positioning, control, and change in a variety of environments, the task of delivering jobs in a wide variety of environments with varying degrees of freedom, is something.The manipulator design of automobile production spool handling this draft forging as the design object, the design of each part of the design of hand and body, the mechanical hand adopts hydraulic cylinder arm drive, SolidWorks is used to design the assembly drawing and parts drawing, simple 3D modeling, animation of the manipulator, explosion diagram.Keywords :SolidWorks; Manipulator; Hydraulic pressure目录引言 (1)1总体方案设计 (4)1.1汽车半轴模锻生产线的总体方案 (4)1.2机器人总体方案 (6)2手臂的设计计算 (8)2.1手臂直线运动的驱动力计算 (8)2.1.1手臂水平回转运动驱动力计算 (8)2.1.2手臂竖直升降运动驱动力计算 (11)2.2 手臂上下驱动的力矩计算 (12)2.3液压缸的选择 (13)2.3.1伸缩缸的选择 (13)2.3.2摆动缸的选择 (15)2.4 手臂的结构及装配 (17)2.4.1连接摆动缸 (18)2.4.2安装伸缩缸 (19)2.4.3手臂连接 (20)3机身设计 (22)3.1 机身材料选用 (22)3.2 机身结构设计 (22)3.3 机械定位挡块设计 (24)3.3.1竖直定位挡块 (24)3.3.2水平定位挡块 (25)3.4 机器人装配 (25)4机器人S o l i d W o r k s建模仿真 (27)4.1 SolidWorks软件介绍 (27)4.2 机器人SolidWorks三维建模及装配 (27)4.2.1零件的建模 (27)4.2.2机器人装配 (30)4.3 机器人SolidWorks运动仿真 (31)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)引言目前在我国民营企业中的汽车行业名列前茅，近些年每个家庭都会拥有汽车导致汽车发展迅速。

轴承坯料搬运机械手的设计摘要机械手是一种机械技术与电子技术相结合的高技术产品。

采用机械手是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。

它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术装备。

机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和生产自动化水平。

工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期、频繁、单调的操作，采用机械手是有效的；此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其它有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。

本课题的主要内容是采用机械设计原理，进行三自由度搬运机械手的设计，熟悉三自由度机械手的运用场合和相关的设计步骤。

机械手可以代替很多重复性的体力劳动，从而减轻工人的劳动强度，提高生产效率。

结合三自由度设计的各方面的知识，在设计过程中学会怎样发现问题．解决问题.研究问题。

并且在设计中融入自己的想法和构思，提高自己的创新能力。

尽力使机械手使用方便，结构简单。

关键词：机械手，输送工件，搬运，三自由度- 1 - / 47ABSTRACTManipulator is a mechanical technology and electronic technology with the combination of high technology products. Using manipulator is to improve product quality and productivity, and realize the automatic production process, improve working conditions, and reduce labor intensity of a kind of effective method. It is an imitation of the upper part of the human body function, according to the predetermined requirement or parts transportation holding tools for operation of the automation technology and equipment. Robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and production automation level. Industrial production often appears in the handling of the heavy and long-term, frequent, drab operation, USES the manipulator is effective; In addition, it can be in high temperature, low temperature, deep water, the universe, radioactive and other toxic, pollution environment conditions operation, more shows its superiority, with broad prospects.This topic is the main content of the mechanical design principle of the design of the three doff carrying manipulator, familiar with three degrees of freedom of the manipulator using occasions and related design steps. Robots can replace a lot of repeatability of physical labor, so as to reduce the labor intensity, improve production efficiency. Combined with three degrees of freedom all aspects of design knowledge, in the design process learn how to find out the problem to solve problems. And in the design idea and into their idea, improve their innovation ability. Try to make robots easy to use simple structure.Key Words: Manipulator, conveying work piece, handling, three degrees of freedom目录摘要................................................................ - 1 - ABSTRACT.............................................................. - 2 - 1 绪论................................................................ - 5 -1.1机械手的历史.................................................. - 5 -1.2 机械手的组成.................................................. - 6 -1.3 机械手的分类.................................................. - 7 - 第2章搬运机械手机构总体方案设计..................................... - 9 -2.1 搬运机械手设计要求............................................ - 9 -2.2 基本设计思路.................................................. - 9 -2.2.1 系统分析................................................ - 9 -2.2.2 总体设计框图........................................... - 10 -2.2.3 搬运机械手的基本参数................................... - 11 -2.3 搬运机械手结构设计........................................... - 11 -2.3.1 搬运机械手坐标形式的选择............................... - 11 -2.4 机械手材料的选择............................................. - 12 -2.5机械臂的运动方式............................................. - 12 -2.6 搬运机械手驱动与控制系统分析................................. - 13 -2.6.1 驱动方式的选择......................................... - 13 -2.6.2 控制系统的选择......................................... - 13 -3 搬运机械手机械结构设计与计算....................................... - 14 -3.1 搬运机械手手爪设计........................................... - 14 -3.2 搬运机械手手臂设计........................................... - 14 -3.2.1 伸缩机械臂的设计....................................... - 14 -3.2.2 升降机械臂的设计....................................... - 15 -3.2.3 旋转机械臂的设计....................................... - 17 -3.3 手部设计计算............................................. - 17 -3.4 腕部设计计算............................................. - 21 -3.5 液压驱动系统设计......................................... - 22 -3.6机身结构的设计........................................... - 24 -3.6.1 电机的选择............................................. - 25 -3.6.2 螺柱的设计与校核....................................... - 25 -3.6.3 机座的机械结构示意图................................... - 26 -4 搬运机械手控制系统的设计........................................... - 28 -4.1 PLC简介..................................................... - 28 -4.2 PLC工作原理................................................. - 28 -4.3 PLC机型的选择............................................... - 28 -4.3.1 PLC机型的选择......................................... - 28 -4.3.2 所选PLC的参数......................................... - 29 -- 3 - / 474.4 PLC控制面板的拟定........................................... - 30 -4.5 机械手工艺过程和控制方案的确定............................... - 31 -4.5.1 明确工艺要求........................................... - 31 -4.5.2 确定工艺流程........................................... - 31 -4.5.3 传感器选择............................................. - 34 -4.5.4 确定I/O点数........................................... - 34 -4.6 PLC程序编写................................................. - 35 -4.6.1 总体程序设计思路....................................... - 35 -4.6.2手动程序的编写......................................... - 36 -4.6.3 复位程序的编写......................................... - 37 -4.6.4 自动控制程序的编写..................................... - 39 -5 结论............................................................... - 42 - 参考文献............................................................. - 43 - 致谢............................................................... - 44 -附录：含全套CAD图纸如下，如需联系作者QQ 4013398281 绪论随着人类科技的进步，社会经济的发展，机器人学成为近几十年来迅速发展的一门综合学科。

目录摘要 (2)第1章引言 (6)1.1. 我国机器人研究现状 (8)1.2. 工业机器人概述： (9)1.3. 本论文研究的主要内容 (10)第2章机器人方案的设计 (15)2.1. 机器人机械设计的特点 (15)2.2. 与机器人有关的概念 (15)2.3. 工业机器人的组成及各部分关系概述 (16)2.4. 工业机器人的设计分析 (17)2.5. 方案设案 (18)2.6. 自由度分析 (18)2.7. 机械传动装置的选择 (20)2.7.1. 滚珠丝杠的选择 (20)第3章零部件设计与建模 (22)3.1. Croe软件介绍 (22)3.2. 关键零部件建模 (22)3.3. 各部分的装配关系 (36)第4章仿真分析 (39)第5章致谢 (43)参考文献 (44)摘要工业技术水平是工业用机器人现代化水平的重要指标，从研究和研究领域发展的结论，提高现代产业的要求，提高产业控制和控制任务的复杂性，提出了很高的要求。

理论上，我国末期输送能力和定位精确度高、小误差、惯性误差、反应速度快、工业工作并行、快速准确、现有工业工程预计会进一步增加，本文将研究并行研究、实用化并行以企业工学实用化为目标。

从摩擦接口、外乱和不确定性来看，如果没有连锁和动力学模型化的负担，传统的控制战略将难以得到基于控制有效性模型的预期。

通常，与一系列平行于更复杂的运动模型相比，动态测试和控制机制将更加复杂。

因此，有必要研究并联机构的动力学建模及其控制问题。

这是一个新的机器人，机器人的刚性。

承载能力高。

高精度。

小负荷的重量。

具有良好的性能和广泛的应用，是robotów.spokojnie系列的补充。

有一个固定的一部分，在特点和实验室条件下的动力学加速度（重力加速度），.终端控制机制，原来的三角洲是最有效的机制平行安装“电子项目机器人是机器人的控制和规划动力学研究的基础上，发挥着重要的作用，在“.badania kinematykę反向动力学和由简单到przodu.odwrotnie相对平行前进，kinematykę相对skomplikowane.na结构分析的基础上，建立了三角洲机器人模型，机器人的机器人。

solidworks实例教程——三自由度并联机器人及其零件图工程图
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
三自由度并联机器人工程图
一、装配体工程图：
1）进入工Solidworks ，新建工程图
，
2）编辑图纸格式：自定义图纸大小420mm×297mm，绘制边框：矩形距离各边线为10mm。

3）从装配体创建工程图，选择创建主视图，剖视面A和B，局部放大视图C和D，并建立等轴测图。

整体图如下：
4）添加标注：
在剖视图A-A和局部放大视图上添加主要尺寸，以及配合尺寸，并添加重要平面的表面粗糙度，如下图所示：
5）生成材料明细表，并生成零件序号：
6）添加其余表面粗糙度符号，并添加技术要求，如下图：
二、BASE工程图
1）进入工Solidworks ，新建工程图
，图纸可调用已有图纸。

2）插入主视图，俯视图和左视图，并添加局部放大视图A。

如图：
3）在各个视图上使用智能尺寸添加尺寸：
4）添加一个剖面视图，使用样条曲线选择要剖切的部分，并设置剖切深度，形成的局部剖视图如下：
5）标注表面粗糙度，并注明其余表面粗糙度，再添加技术要求：
6）填写表格，完成的工程图如下：
三、球副底座零件工程图
1）新建工程图，并调入现有图纸，插入模型并选择球副底座零件图，然后生成如图的主视图，轴测图，以及全剖视图A-A：
2）添加尺寸标注，表面粗糙度标注，如图：
3）添加其余粗糙度符号，和技术要求,并填写表格：。

包 装 工 程第45卷 第3期 ·218·PACKAGING ENGINEERING 2024年2月收稿日期：2023-03-27基金项目：国家青年科学基金（E51505124）；河北省自然科学基金（E2017209252）；河北省高等学校科学技术研究重点项目（ZD2020151）；唐山市机器人机构学理论基础创新团队项目（21130208D ）；唐山市基础研究项目（23130201E ）；华北理工大学重点科研项目（ZD-YG-202306-23）；华北理工大学专业学位综合改革项目（ZD18010223-03）三自由度并联分拣机器人的动力学建模与仿真崔冰艳，桂小庚，曾鸿泰，李贺（华北理工大学 机械工程学院，河北 唐山 063000）摘要：目的 针对自动化生产线上分拣机器人的动力可控性问题，提出一种2UU-UPU 三自由度并联分拣机器人，以提高分拣的精度可控性。

方法 分析该机器人的机构自由度，以及各参数之间的关系，基于闭环矢量法建立并联机构的运动学逆解模型；利用拉格朗日动力学方程推导该机器人的动力学表达式，并进行数值计算，采用Matlab Simulink 和Adams 进行动力学联合仿真，对理论值和仿真值进行误差分析。

结果 揭示了该机器人动平台的运动规律，得到了驱动力矩曲线，理论值与仿真值的误差较小，3个驱动力矩的最大误差分别为0.379%、0.283%、0.146%。

结论 通过验证可知，该机构具有较好的动力学特性，这为后续电机的选型和精准控制奠定了基础。

关键词：2UU-UPU 并联机构；分拣机器人；动力学；分拣精度中图分类号：TH112 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)03-0218-08 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2024.03.025Dynamic Modeling and Simulation of a 3-DOF Parallel Sorting RobotCUI Bingyan , GUI Xiaogeng , ZENG Hongtai , LI He(College of Mechanical Engineering, North China University of Science and Technology, Hebei Tangshan 063000, China) ABSTRACT: Aiming at the dynamic controllability of sorting robots in automatic production lines, the work aims to propose a 2UU-UPU 3-DOF parallel sorting robot to improve the accuracy and controllability of sorting. The relationship between the degrees of freedom and various parameters of the robot was analyzed, and an inverse kinematics model of the parallel mechanism was established based on closed-loop vector method. The dynamics expression of the robot was derived using Lagrange dynamics equations, and numerical calculations were performed. The dynamic joint simulation of the robot was performed using Matlab Simulink and Adams, and the error analysis of the theoretical and simulation values was performed. The motion law of the robot's moving platform was revealed, and the driving moment curves were obtained. The error between the theoretical value and the simulation value was small, with the maximum error of the three driving torques being 0.379%, 0.283%, and 0.146%, respectively. It is verified that the mechanism has good dynamic characteristics, laying a foundation for the subsequent motor selection and precise control. KEY WORDS: 2UU-UPU parallel mechanism; sorting robot; dynamics; sorting accuracy随着生产线的智能化发展，产品的分拣已进入一个新阶段，特别是分拣机器人的研发，为生产线上的产品分拣注入了新的活力。

三自由度并联机器人设计一、BASE设计：(1)新建：打开solidworks软件，进入界面以后点击新建，选择新建“零件”。

(2)草图绘制，选择前视基准面，进入草图绘制界面。

(3)绘制草图：●使用多边形工具绘制正三角形，并使用智能尺寸设置边长为340mm。

●绘制R=15的圆作为构造线，在构造线上以线上一点为圆心，绘制R=5的小圆，并使用圆周陈列形成4个小圆。

●再使用一次圆周陈列，在三角形的三个角上形成相同的四个小圆。

如图：（4）使用特征工具栏中的拉伸，拉伸后形成的实体如图：(5)在拉伸后的实体上的一个面上画一个R=10的小圆，并拉伸20mm，形成一个凸台。

二、杆件1设计：草图绘制正三角形时，设置边长为280mm,其他做法同BASE 的做法。

三、杆件2设计（1）在草图中绘制R=12的圆。

（2）拉伸成，深度350，形成圆柱体。

（3）在圆柱的一个底面上绘制R=8的圆，拉伸，深度为30mm。

（4）使用特征——圆顶，选择小圆柱凸台的底面进行添加圆顶，长度为20mm。

（5）使用抽壳工具，厚度选择 3.00mm使圆柱形成薄壁。

四、杆件2设计：(1)草图上绘制R=9mm的圆，并拉伸，深度为300mm，形成圆柱如图：(2)使用草图工具中的矩形工具，在拉伸后的圆柱的一个底面上绘制如图所示的矩形，尺寸约束如图所示。

(4)拉伸切除，深度设置为20mm。

(5)在截面上画R=5的圆。

(6)拉伸，选择方式为两侧对称，深度为30mm。

完成的杆件2的轴测图如下：四、球副座设计(1)在草图上绘制如下草图：(2)使用线性阵列中的圆周阵列，形成其他三个小圆。

(3)拉伸，深度设为10mm。

(4)在圆柱一表面绘制草图：并拉伸形成如下(5)在凸台表面绘制R=11.6的半圆。

(6)使用扫描切除工具，形成半球凹曲面。

五、转动副底座设计：(1)方法同球副座设计，形成如下：(2) 使用矩形工具在底面上绘制的草图如下：(3)使用拉伸切除命令，深度设为20mm。

1、打开程序双击Solidworks2012图标，打开solidworks2012程序。

2、球副底座的绘制过程1）新建文档单击“文件”按钮，选择“新建”。

在出现的对话框中双击选择“单一设计零部件的3D展现”。

2）绘制草图①单击前视基准面，选择“草图绘制”进入草图。

②在草图绘制工具栏中，选择“圆”，在绘图区以原点为圆心，以任意长为半径画圆。

设置圆直径为200mm。

3）拉伸底座单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”，在左侧设定参数，拉伸深度为20mm，4）绘制草图①单击凸台上表面，选择“草图绘制”进入草图。

②在草图绘制工具栏中，选择“圆”，在绘图区以原点为圆心，以任意长为半径画圆。

设置圆直径为24mm。

5）拉伸凸台单击特征工具栏中的“拉伸凸台/基体”，在左侧设定参数，拉伸深度为20mm，6）绘制草图①单击凸台上表面，选择“草图绘制”进入草图。

②在草图绘制工具栏中，绘制草图如图。

7）旋转切除单击特征工具栏中的“旋转切除”，旋转中心线为直线。

8）圆周阵列单击“工具”→“草图工具”→“圆周阵列”，进入圆周阵列。

在左侧设定要阵列的数量为3，从草图中选择要阵列的实体为步骤7）所得实体。

单击“确认”，退出阵列。

效果如图。

4）保存保存文档为“球副底座”。

3、球副杆的绘制过程1）新建文档单击“文件”按钮，选择“新建”。

在出现的对话框中双击选择“单一设计零部件的3D展现”。

2）绘制草图1①单击前视基准面，选择“草图绘制”进入草图。

②在草图绘制工具栏中选择“圆”，以原点为圆心，任意长为半径绘制一个圆形。

③选择“智能尺寸”为圆形添加尺寸，直径为30mm。

④单击“退出草图”完成草图绘制。

3）拉伸在特征工具栏中选择“拉伸凸台/基体”，在左侧设定拉伸长度为90mm。

单击“确认”，退出特征编辑。

4）绘制草图2①单击上一步拉伸出的圆柱的一个端面，选择“草图绘制”，进入草图编辑。

②在草图绘制工具栏中，选择“圆”，以原点为圆心，以任意长为半径画圆。

三自由度并联机器人三自由度并联机器人步骤一：介绍三自由度并联机器人的概念首先，我们需要明确三自由度并联机器人的概念。

三自由度并联机器人是指具有三个运动轴的机器人系统，每个轴都可以运动。

这种机器人系统通常由三个平行连杆组成，每个连杆都可以绕相应的轴进行旋转或平移运动。

步骤二：解释三自由度并联机器人的工作原理三自由度并联机器人的工作原理可以通过以下步骤来解释。

首先，机器人系统的每个连杆都与一个电机相连，电机可以通过控制系统进行控制。

当电机转动时，连杆也会随之运动。

其次，机器人系统的末端执行器可以根据操作需求进行安装，例如夹持工具、传感器等。

最后，通过控制系统的指令，可以控制机器人系统的每个轴的运动，从而实现所需的操作任务。

步骤三：探讨三自由度并联机器人的应用领域三自由度并联机器人在许多领域都有广泛的应用。

例如，在工业生产中，它可以用于精确装配、焊接、喷涂等操作。

在医疗领域，它可以用于手术辅助、病人康复训练等任务。

在事领域，它可以用于侦查、拆弹等危险任务。

此外，三自由度并联机器人还可以用于空间探索、科学研究等领域。

步骤四：分析三自由度并联机器人的优势和挑战三自由度并联机器人具有许多优势。

首先，它可以实现多轴并联，提高机器人系统的稳定性和精度。

其次，由于每个轴都可以控制，机器人系统具有较高的灵活性和适应性。

此外，三自由度并联机器人还具有较小的体积和较低的能耗，适用于空间有限的环境。

然而，三自由度并联机器人也面临一些挑战。

首先，由于每个轴都需要单独控制，控制系统的复杂度较高。

其次，由于机器人系统的运动轨迹相对复杂，需要进行精确的运动规划和控制。

此外，机器人系统的结构较为复杂，对于设计和维护人员的要求较高。

步骤五：展望三自由度并联机器人的未来发展三自由度并联机器人在未来有着广阔的发展前景。

随着控制技术和传感技术的不断进步，机器人系统的运动控制和精度将得到进一步提高。

此外，随着人工智能技术的发展，三自由度并联机器人将能够更好地适应复杂的工作环境和任务需求。