下载文档原格式
机械手 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够描述机械手在工业生产中的应用及其优势。
3. 学生能够掌握机械手运动学的基本知识，包括坐标变换和路径规划。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识，设计简单的抓取和放置任务。
2. 学生通过小组合作，能够完成机械手的组装和编程，实现基本操作。
3. 学生能够运用问题解决策略，对机械手操作过程中遇到的问题进行分析和调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程技术的兴趣，激发他们探索机械手臂奥秘的热情。
2. 培养学生的团队协作意识，增强他们在小组工作中的责任感和合作精神。
3. 通过对机械手的学习，引导学生理解科技进步对工业生产和社会发展的积极影响，培养其创新意识和社会责任感。
课程性质分析：本课程为工程技术类课程，旨在通过理论与实践相结合的方式，让学生掌握机械手臂的基础知识和应用技能。
学生特点分析：考虑到学生所在年级的特点，他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和逻辑思维能力，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：1. 紧密联系教材，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。
2. 采用任务驱动法和小组合作学习，激发学生的学习兴趣和团队合作精神。
3. 注重过程评价，关注学生在学习过程中的表现和成长。
二、教学内容1. 机械手基本结构原理：- 机械手的组成部分及其功能- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手运动学基础：- 坐标系与坐标变换- 路径规划与运动控制3. 机械手编程与操作：- 编程语言基础- 机械手编程实例与操作步骤4. 机械手组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 机械手调试策略与问题解决5. 抓取与放置任务设计：- 任务分析- 机械手动作设计6. 小组合作与展示：- 小组分工与协作- 成果展示与评价教学大纲安排：第一课时：机械手基本结构原理第二课时：机械手运动学基础第三课时：机械手编程与操作第四课时：机械手组装与调试第五课时：抓取与放置任务设计第六课时：小组合作与展示教学内容关联教材章节：- 机械手基本结构原理：教材第3章- 机械手运动学基础：教材第4章- 机械手编程与操作：教材第5章- 机械手组装与调试：教材第6章- 抓取与放置任务设计：教材第7章教学进度安排：每课时45分钟，共计6课时。
目录第1章机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析 (1)1.1机械手臂搬运加工流程控制过程描述 (1)1.2机械手臂搬运加工流程控制工艺分析 (1)第2章机械手臂搬运加工流程控制系统总体方案设计 (3)2.1机械手臂搬运加工流程控制系统硬件组成 (3)2.2机械手臂搬运加工流程控制方法分析 (3)2.3机械手臂搬运加工流程控制系统的I/O分配 (3)2.4机械手臂搬运加工流程控制系统接线图设计 (3)第3章机械手臂搬运加工流程控制系统梯形图程序设计 (5)3.1机械手臂搬运加工流程控制程序流程图设计 (5)3.2机械手臂搬运加工流程控制程序梯形图设计 (5)第4章机械手臂搬运加工流程控制监控系统设计 (6)4.1PLC与上位监控软件通讯 (6)4.2上位监控系统组态设计 (6)4.3实现的效果 (6)第5章机械手臂搬运加工流程控制监控系统调试及结果分析 (8)5.1机械手臂搬运加工流程控制系统调试及解决的问题 (8)5.2结果分析 (8)课程设计心得 (9)参考文献 (10)附录 (11)第1章机械手臂搬运加工流程控制工艺流程分析1.1 机械手臂搬运加工流程控制过程描述专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。
由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。
目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域也在不断地扩大。
如图1-1所示，有两部机械装置对工作物进行加工，对象由输送带A送到加工位置，然后再由机械手臂将加工物送至工作台1的位置进行第一步骤加工。
当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹起再送至工作台2进行第二步骤加工；当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，最后由7段数码管显示加工完成的数量。
图1-1机械手臂搬运加工流程控制过程示意图1.2 机械手臂搬运加工流程控制工艺分析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。
机械手臂摘要：随着生产力的发展和人们对生产质量要求的提高，对机械手臂的要求也在随之提高，生产线上的任务也就随之加重。
为了减轻工作人员的工作强度，提高生产的效率，并且保证制作的精度，对于机械手进行合理的设计。
它可以根据使用场景，来选择不同形式的机械手臂来进行使用，从而达到更加便捷的使用。
在设计的过程中，对其结构和运动原理进行了分析，对传动部件和驱动方式进行了设计，从而使其广泛的应用于各种场景。
关键词：机械手臂；结构；运动原理；传动部件；传动方式0引言自改革开放以来，我国的机械行业飞速发展，与此同时，机械手臂的出现，使得人们在大规模劳动生产中变得更加的便捷，成为了如今在生产线上不可或缺的一种设备。
机械手臂他提高了生产自动化的效率，降低了大量的劳动成本和原料等各种成本，避免了人工劳动导致的危险性，降低了危险系数，通过使用机械手臂，也使得在生产效率上得到了很大的提升，在产品合格率上也取到了很大的进步。
机械手臂的组成是一个不太复杂的结构，在对机械手臂的不断研究下，了解了机械手臂的结构组成和运动原理，现在要不断加强其智能型，稳定性，准确性以及适应性，从而满足不断提高的现代化生产的需求。
根据调查显示，机械臂在生活中的应用非常广泛。
在物流中，机械手臂主要用来货物的搬运和装载，完成货物的分门别类；在医疗领域中，机械手臂可以用来完成帮助医生去完成手术和患者监测，提高医生完成微创手术的成功率和安全性；在制作业中，机械手臂在各种流水线和生产线中发挥着很大的作用，它可以对物品进行各种加工和处理，利用机械手臂，可以提高生产的效率和产品的合格率，减少了人工成本，提高了产品的精度。
不只是这样，机械手臂在其他行业和领域中也发挥着不同寻常的作用，而随着科技的不断进步，机械手臂也会得到提升，从而机械手臂在各行业的前景将会变得越来越广阔,应用也会变得越来越普遍。
所以在本文中，重点研究了机械手臂的结构和运动原理，在对机械手臂的升级与应用提供了很大的帮助。
机械手机械课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械手机械原理，包括齿轮传动、滑轮组和杠杆的应用。
2. 学生能够识别并描述不同类型的机械手机械结构，如固定臂、移动臂和旋转臂。
3. 学生能够运用基本的物理知识，解释机械手机械在生活中的应用。
技能目标：1. 学生能够通过小组合作，设计并制作一个简单的机械手机械结构。
2. 学生能够运用绘图和计算工具，对机械手机械结构进行简单的计算和优化。
3. 学生能够有效地沟通设计思路，通过口头报告和展示，展示他们的设计成果。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程和科技创新的兴趣，激发他们探索未知的热情。
2. 强化学生的团队合作意识，培养在团队中相互尊重、协同工作的态度。
3. 通过机械手机械的学习，增强学生对生活中工程技术的认识，培养其解决问题的能力和创新思维。
课程性质分析：本课程为机械基础知识入门课程，旨在通过具体案例分析，让学生在动手实践中理解和掌握机械原理。
学生特点分析：考虑到学生所在年级，课程将采用直观教学法和情境教学法，结合学生的好奇心和动手欲望，引导他们主动探索和学习。
教学要求：1. 教师需提供丰富的实例和材料，确保学生能够将理论与实践相结合。
2. 教学过程中注重启发式教学，鼓励学生提问和思考。
3. 对学生的设计作品给予及时的反馈，指导学生进行反思和改进。
二、教学内容本课程教学内容紧密围绕课程目标，结合教材第二章“机械基础”内容，组织以下教学活动：1. 引言：介绍机械手机械在生活中的应用，引发学生对机械原理的兴趣。
2. 理论知识学习：- 齿轮传动原理及其应用。
- 滑轮组的工作原理和计算方法。
- 杠杆的分类和平衡条件。
3. 动手实践：- 分组设计并制作一个简单的机械手机械结构。
- 使用绘图和计算工具进行结构分析和优化。
4. 案例分析：- 分析生活中常见的机械手机械结构，如剪刀、起重机等。
- 探讨机械结构在工程领域的应用和创新。
5. 总结与反思：- 对所学知识进行总结，巩固理解。
机械原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握机械原理的基本概念、原理和应用，培养学生的创新意识和实践能力。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）了解机械系统的基本组成部分及其相互关系；（2）掌握机械原理的基本原理和定律；（3）熟悉机械设计的基本方法和步骤；（4）了解机械原理在工程实际中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用机械原理解决实际问题；（2）具备简单的机械设计能力；（3）学会使用相关工具和软件进行机械设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对机械工程的兴趣和热情；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.机械原理概述：介绍机械系统的基本组成部分，如机械元件、机械结构、机械系统等，并分析它们之间的相互关系。
2.机械原理的基本原理和定律：讲解力学、动力学、热力学等基本原理，以及能量守恒、功的计算、摩擦力等基本定律。
3.机械设计的基本方法和步骤：介绍机械设计的方法和步骤，如设计原则、设计流程、设计规范等。
4.机械原理在工程实际中的应用：通过案例分析，使学生了解机械原理在工程实际中的应用，如机械传动、机械控制系统等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握机械原理的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生进行分组讨论，促进学生思考和交流，提高学生的理解能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解机械原理在工程实际中的应用。
4.实验法：安排学生进行实验，培养学生动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高学生的学习兴趣。
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解机械手的基本结构、功能及工作原理；2. 学生能够掌握机械手的运动学、动力学基础知识；3. 学生能够了解机械手在不同领域的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学的机械手知识进行简单的系统设计；2. 学生能够运用相关软件对机械手进行仿真和调试；3. 学生能够独立操作机械手完成简单的任务。
情感态度价值观目标：1. 学生对机械手技术产生浓厚的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 学生能够认识到机械手在工业生产中的重要性，增强实践操作能力；3. 学生能够关注机械手技术的发展，树立正确的科技价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识与实际操作，旨在提高学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的物理、数学基础，好奇心强，善于接受新事物。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生进行自主学习、合作探究，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 机械手基本结构及功能- 介绍机械手的组成部分，如基座、关节、手臂、手腕、末端执行器等；- 解释各部分功能及其相互关系。
2. 机械手的运动学与动力学- 讲解机械手的运动学原理，包括正运动学、逆运动学；- 分析机械手的动力学特性，如力、扭矩、速度等。
3. 机械手控制系统及编程- 介绍常见的机械手控制系统及其原理；- 指导学生进行简单的机械手编程操作。
4. 机械手应用及发展趋势- 分析机械手在不同领域的应用，如工业生产、医疗、服务业等；- 探讨机械手技术的发展趋势，如智能化、网络化等。
5. 机械手设计与仿真- 教授机械手设计的基本方法，包括需求分析、结构设计、参数计算等；- 引导学生运用相关软件（如CAD、SolidWorks等）进行机械手设计和仿真。
机械手实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本构造、原理及其在工业自动化中的应用；2. 了解机械手的运动学、动力学及控制系统的基本知识；3. 掌握机械手实验的相关操作步骤和注意事项。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行机械手实验操作的能力；2. 提高学生分析实验数据、解决实际问题的能力；3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械手及自动化技术的兴趣，培养其创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨、细致的科学态度，提高其安全意识和责任感；3. 引导学生关注我国工业自动化发展，增强其国家认同感和自豪感。
课程性质：本课程为实践性课程，结合理论知识，注重培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师应充分准备实验设备、教具，确保课程内容的实用性、安全性；注重启发式教学，引导学生主动参与、积极思考，提高课堂效果。
通过本课程的学习，使学生达到以上设定的知识、技能和情感态度价值观目标，为我国工业自动化领域培养具备实践能力的优秀人才。
二、教学内容1. 理论知识：- 机械手的结构组成及其功能；- 机械手的运动学、动力学基本原理；- 机械手控制系统的基本构成及工作原理；- 机械手在工业自动化中的应用案例分析。
2. 实践操作：- 机械手实验设备的认识与操作；- 机械手基本动作编程与控制；- 机械手抓取、搬运等任务实践；- 实验数据采集、分析与处理。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：机械手基本概念、结构组成及功能；- 第二课时：机械手的运动学、动力学原理；- 第三课时：机械手控制系统介绍；- 第四课时：实践操作，学习机械手编程与控制；- 第五课时：实践操作，完成抓取、搬运任务；- 第六课时：实验数据采集、分析与总结。
教学内容关联教材章节：- 《自动化设备与生产线》第四章：工业机器人；- 《机械基础》第七章：机械传动与控制；- 《电气控制与PLC应用》第三章：PLC控制系统设计。
机械原理课程设计 机械手一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构及其工作原理，理解并描述机械手各部件的功能和相互关系。
2. 使学生了解并掌握机械手运动学的基本概念，如位置、速度和加速度，并能够运用相关公式进行简单计算。
3. 引导学生掌握机械手的动力学原理，包括力的分析、扭矩计算等，并能应用于实际问题。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件进行机械手结构设计的技能，提高其创新能力和实际操作能力。
2. 培养学生运用数学工具分析机械手运动学和动力学问题的能力，提高解决问题的技能。
3. 培养学生团队合作能力，通过小组讨论、实践操作等形式，共同完成机械手的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械原理和机械设计的兴趣，激发其探索科学技术的热情。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使其在探究机械手过程中学会尊重事实，注重实证。
3. 增强学生的环保意识，使其在设计过程中关注资源利用和节能环保，培养其社会责任感。
课程性质：本课程为机械原理课程设计，旨在通过实践操作，使学生掌握机械手的基本原理和设计方法。
学生特点：学生为高中年级学生，具有一定的物理和数学基础，思维活跃，动手能力强，但可能对机械原理了解较少。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其创新精神和实践能力。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 机械手基本结构及工作原理：- 教材章节：第二章“机械系统的基本构成”- 内容：介绍机械手的基本组成部分，包括执行机构、驱动系统、控制系统等，并通过实例分析其工作原理。
2. 机械手运动学分析：- 教材章节：第三章“运动学基础”- 内容：讲解位置、速度、加速度等基本概念，引导学生运用数学工具分析机械手的运动学问题。
3. 机械手动力学分析：- 教材章节：第四章“动力学基础”- 内容：介绍力的分析、扭矩计算等动力学原理，并结合实例进行计算和分析。
课程设计机械手一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的结构组成及其工作原理，理解其应用场景。
2. 使学生了解并掌握机械手的基本动作控制方法，如抓取、搬运等。
3. 帮助学生了解机械手在工业生产、日常生活等领域的实际应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识对机械手进行设计与创新的能力。
2. 提高学生运用编程软件对机械手进行动作编程与控制的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达的能力，能就机械手的设计与应用进行讨论。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手及其相关技术的兴趣，激发学生探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在现代社会中的重要作用，增强学生的社会责任感。
3. 引导学生树立正确的价值观，认识到技术进步对社会生产力的推动作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在掌握基础知识的基础上，提高实践操作能力，培养创新思维和团队协作精神。
通过本课程的学习，学生能够具备以下具体学习成果：1. 能够描述机械手的结构、工作原理及应用场景。
2. 能够运用编程软件对机械手进行基本动作编程与控制。
3. 能够参与团队讨论，就机械手的设计与应用提出自己的观点和建议。
4. 能够关注机械手技术的发展，认识到其在社会生产中的价值。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械手的结构组成与工作原理- 介绍机械手的各个组成部分，如机械臂、执行器、传感器等。
- 分析机械手的工作原理，包括驱动方式、控制系统等。
2. 机械手的动作控制方法- 讲解机械手的基本动作，如抓取、搬运、旋转等。
- 探讨不同动作的控制方法，如编程控制、传感器控制等。
3. 机械手的实际应用- 分析机械手在工业生产、医疗、家庭等领域的应用案例。
- 讨论机械手在实际应用中存在的问题及解决方案。
4. 机械手设计与创新- 引导学生了解机械手设计的基本原则，如结构优化、功能需求等。
- 鼓励学生进行机械手创新设计，提出自己的设计方案。
目录一、机械手设计要求 (1)1.1、设计题目 (1)1.2、设计任务 (2)二、机械手工作原理及工艺动作流程图 (3)2.1、机械手水平回转动作 (3)2.2、机械手上下摆动动作 (4)2.3、机械手工艺动作流程图 (4)三、机械手运动循环总图及动作时间分配 (5)四、机械手驱动装置及传动类型选择 (6)4.1.1、驱动装置的选择 (6)4.1.2、选定电动机的容量 (6)4.2.1、传动类型的选择 (7)五、机械手传动比分配及主要执行机构 (8)5.1.1、传动比分配 (8)5.2.1、齿轮齿条机构 (8)5.2.2、曲柄滑块机构 (9)5.2.3、不完全齿轮机构 (10)5.2.4、圆柱凸轮连杆机构 (10)六、机械手主要零件及主要参数 (12)七、机械手简易外观3D图及其他参考方案 (13)7.1、简易外观3D图 (13)7.2、其他参考方案 (14)八、总体评价 (15)九、结束语 (15)十、参考文件 (15)一、机械手设计要求1.1设计题目机械手机体底座机械手的外观图设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形镦料，往40吨镦头机送料。
它的动作顺序是：手指夹料，手臂上摆15º，手臂水平回转120º，手臂下摆15º，手指张开放料。
手臂再上摆，水平反转，下摆，同时手指张开，准备夹料。
主要要求：完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。
图为机械手的外观图。
热镦挤送料机械手技术参数见表。
方案号最大抓重kg 手指夹持工件最大直径mm手臂回转角度（º）手臂回转半径mm手臂上下摆动角度（º）送料频率次/min电动机转速r/minA 2 25 100 685 20 10 9601.2 设计任务1.机械手一般包括连杆机构、凸轮机构和齿轮机构。
2.设计传动系统并确定其传动比分配。
3.设计平面连杆机构。
对所设计的平面连杆机构进行速度、加速度分析，绘制运动线图。
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解机械手的基本构造、工作原理及其在工业生产中的应用。
2. 学生能掌握机械手的运动学、动力学基本概念，并能够描述简单的机械手运动方程。
3. 学生能够了解并描述不同类型机械手的特点及适用场景。
技能目标：1. 学生能够设计简单的机械手模型，并进行模拟操作。
2. 学生通过实际操作，学会使用基本的机械手控制软件，完成简单的程序编写。
3. 学生能够运用所学的知识，分析和解决机械手操作过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械工程及自动化技术的兴趣，激发学生探索精神和创新意识。
2. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与表达能力，在学习过程中相互帮助、共同进步。
3. 增强学生对科技改变生活的认识，培养其社会责任感和使命感。
本课程针对的学生特点是具有一定物理知识基础和动手能力，对新技术感兴趣，但需要进一步引导和激发其潜能。
课程性质为实践性较强的综合应用课程，旨在通过理论知识学习与实践操作相结合，提高学生的综合运用能力。
教学要求注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探究，培养解决实际问题的能力。
通过具体的学习成果分解，为教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 机械手基础知识：介绍机械手的基本构造、工作原理、分类及其在工业生产中的应用。
- 教材章节：第3章 机械手的结构与原理- 内容列举：机械手的主要组成部分、驱动方式、控制系统。
2. 机械手的运动学与动力学：讲解机械手的运动方程、动力学模型及其分析。
- 教材章节：第4章 机械手的运动学与动力学- 内容列举：运动学基本概念、运动方程建立、动力学分析。
3. 机械手控制技术：介绍机械手的控制原理、控制方法及编程技巧。
- 教材章节：第5章 机械手控制技术- 内容列举：控制系统组成、PID控制、PLC编程。
4. 机械手设计与实践：指导学生进行机械手模型设计、制作及操作。
- 教材章节：第6章 机械手设计与实践- 内容列举：设计原则、模型制作、操作实践。
自动搬运机械手摘要:本文研究的工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。
工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。
工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。
本设计为工业机器人，其工作方向为两个直线方向和一个旋转方向。
在控制器的作用下，它执行将工件从一在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器条流水线拿到另一条流水线这一简单的动作,本文是对整个设计工作较全面的介绍和总结。
关键词：机械手；自动；三自由度；圆柱坐标0引言机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。
它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。
工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。
最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。
工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善。
机械手是一种人工智能设备，广泛应用于工业生产领域，提高了生产效率和质量。
目前，机械手的研究发展正面临着越来越大的挑战。
未来机械手将更加智能化、精准化和人性化，成为工业生产的重要工具。
1自动搬运机械手结构设计（1）手部：又称手爪或抓取机构，它直接抓取工件或夹具。
（2）腕部：又称手腕，是连接手部和臂部的部件，其作用是调整或改变手部的工作方位。
（3）臂部：是支承腕部的部件，作用是承受工件的负荷，并把它传递到预定的位置。
（4）机身：是支承手臂的部件，其作用是带动臂部自转、升降或俯仰运动。
机械手课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握机械手的基本结构、工作原理及功能应用，理解其在工业生产中的重要性。
2. 使学生了解并掌握机械手的编程与控制方法，能运用相关技术进行简单自动化系统的设计与搭建。
3. 帮助学生了解机械手技术的发展趋势及其在现代制造业中的应用。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能独立完成机械手的组装、调试与编程。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，具备初步的自动化系统设计、搭建与创新能力。
3. 提高学生的团队协作能力，学会在项目中进行有效沟通与分工。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对机械手技术的兴趣，激发学习热情，树立良好的学习态度。
2. 培养学生勇于探索、积极创新的精神，增强对科学技术的尊重与热爱。
3. 培养学生具备安全意识，遵守实验操作规程，养成良好的工程素养。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论知识与实际应用相结合。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对机械、电子技术有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：教师需结合学生特点，采用项目式教学，引导学生主动参与，培养其动手能力、创新能力和团队协作能力。
教学过程中注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高教学质量。
通过课程学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程学习及未来职业发展奠定基础。
二、教学内容1. 机械手基础知识：- 机械手的结构组成与功能- 机械手的分类及工作原理- 机械手在工业生产中的应用案例2. 机械手的编程与控制：- 编程语言及编程方法- 控制系统组成与工作原理- 编程实例分析与操作实践3. 机械手的组装与调试：- 机械手组装方法与技巧- 调试步骤及注意事项- 故障分析与排除方法4. 自动化系统设计与搭建：- 设计原则与方法- 系统搭建流程与技巧- 创新设计实践5. 项目实践：- 项目任务书与要求- 团队协作与分工- 项目实施与评价教学内容安排与进度：第一周：机械手基础知识学习第二周：机械手的编程与控制第三周：机械手的组装与调试第四周：自动化系统设计与搭建第五周：项目实践与总结教材章节及内容：第一章：机械手概述第二章：机械手的结构与原理第三章：机械手的编程与控制第四章：机械手的组装与调试第五章：自动化系统设计与应用教学内容根据课程目标和教学大纲，注重理论与实践相结合，以项目式教学引导学生主动参与，培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。
机械手课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解机械手的原理和应用，掌握简单的机械手编程操作，培养学生的动手能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解机械手的基本原理，包括传感器、执行器等主要部件的作用；了解常见的机械手编程语言和操作方法。
2.技能目标：学生能够使用机械手进行简单的操作，如抓取、放下物体；能够根据任务需求，编写简单的机械手控制程序。
3.情感态度价值观目标：学生通过操作机械手，增强对科技产品的兴趣，培养创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括机械手的基本原理、编程操作和应用案例。
具体安排如下：1.机械手的基本原理：介绍机械手的主要部件，如传感器、执行器等，并解释它们在机械手操作中的作用。
2.机械手编程操作：教授常见的机械手编程语言和操作方法，让学生能够编写简单的控制程序。
3.机械手应用案例：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师讲解机械手的基本原理和编程操作，为学生提供系统的知识结构。
2.讨论法：学生分组讨论机械手的应用案例，培养学生的思考和表达能力。
3.案例分析法：分析具体的机械手应用案例，让学生了解机械手在不同领域的应用和优势。
4.实验法：学生动手操作机械手，编写控制程序，培养学生的动手能力和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的机械手教材，为学生提供系统的知识结构。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料。
3.多媒体资料：制作精美的PPT和教学视频，生动展示机械手的原理和操作。
4.实验设备：准备充足的机械手设备，让学生能够进行实际的操作练习。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。
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1执行机构的选择升降、摆动、伸缩机构的选择由《机械原理》教材中凸轮的特点:凸轮回转一周从动件依次作升-停-降-停4个动作。
从动件的行程h有推程和回程。
凸轮轮廓曲线决定于位移曲线的形状。
在某些机械中，位移曲线由工艺过程决定，但一般情况下只有行程和对应的凸轮转角根据工作需要决定，而曲线的形状则由设计者选定，可以有多种运动规律。
等速运动规律因有速度突变，会产生强烈的刚性冲击，只适用于低速。
等加速-等减速和余弦加速度也有加速度突变,会引起柔性冲击，只适用于中、低速。
凸轮优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动。
只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。
综合上述，考虑到机械手需要先进行转动30度，然后升高10cm，前进5 cm，最后要原路返回，并且要有休止，我们选用了3个凸轮机构来完成所以动作。
1.1摆动机构图1 摆动机构齿轮3齿轮5齿轮4齿轮6 齿轮7齿条如图1所示，摆动机构主要由齿轮3、齿轮4、齿轮5、齿轮6，齿条、不完全齿轮7，凸轮1构成。
齿轮3与轴1固连，齿轮4与齿轮3配合，实现变速。
齿轮5与齿轮4固连，齿轮6与齿轮5配合，实现变速。
凸轮与齿轮齿条配合实现30度摆动。
齿条与凸轮1的滚子固连，实现齿轮7的转动。
原本考虑用四杆机构实现30度角的摆动，但考虑到四杆机构有急回，来回的角度不一样，因此选用了齿轮齿条以及凸轮机构。
1.2升降机构、伸缩机构锥齿轮 1’锥齿轮2’ 齿轮2齿轮1凸轮3轴2轴1底盘图2 升降，收缩机构 如图2所示，升降，收缩机构由锥齿轮1’，追齿轮2’，齿轮1，齿轮2，凸轮2，凸轮3构成。
锥齿轮1’与锥齿轮2’配合变速变向，齿轮1与齿轮2配合，满足轴2的转速（与轴2固连），齿轮2与齿轮1配合（与锥齿轮1固连），凸轮2控制机械手升降，凸轮3控制机械手伸缩。
1.3夹持机构的选择定爪凸轮2动爪弹簧挡块图3夹持机构如图3所示，夹持机构由弹簧，挡块，定爪，动爪组成。
开始时动爪和定爪将工件夹住。
当机械手带着工件运动到一定位置时，机械手的动爪受挡块的压迫将工件松开，于是工件便落下来。
2传动方案的确定2.1 传动类型的确定及传动简图传动类型一般为齿轮传动，链传动和带传动。
齿轮传动齿轮传动就是利用主动轴、从动轴上的齿轮之间的啮合，来传递动力和运动的一种机械传动方式。
齿轮传动具有结构紧凑、传动高效和使用寿命长久等优点，且在所有机械传动方式中，应用范围最广，是机械传动的主角。
齿轮传动特点是传动平稳可靠、传动比精度高、工作效率好、使用寿命长。
齿轮传动的使用功率、转速和尺寸的范围都很宽，如传递功率的选择范围就能从几瓦跨越到几十万千瓦，而转速最高可达到300m/s，尺寸则能从毫米单位扩展到二十多米。
链传动的传动比大，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；但是仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。
带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。
锥齿轮的特点是：寿命长，高负荷承载力，耐化学和腐蚀性强，降噪和减震，重量轻，成本低，易于成型，润滑性好，最重要的是，它可以实现两个垂直轴的传动，而一般圆柱齿轮只能用于平行轴。
综合上述特点，考虑减小噪声、振动，工作条件等方面的要求，选用V带传动、齿条传动、齿轮传动。
如图4所示：2.2 确定总传动比水平摆动：i=2*3*4=（R带2/R带1）*（Z4/Z3）*（Z6/Z5）=（200/100）*（72/24）*（96/24）=24升降、收缩：i=2*3*4=（R带2/R带1）*（Z2’/Z1’）*（Z2/Z1）=（200/100）*（72/24）*（96/24）=243电动机的确定3.1 电动机容量的确定电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等。
电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数是均采用电动机驱动。
电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。
当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。
电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。
表2 简单传动机构和运动副的效率表3 其他机构的效率由表2及表3选定各个机构的传动效率，如表4：表4 已定各个机构的效率计算过程如下: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。
升降、收缩的效率η1=0.96×0.98×0.98×0.95×0.96=0.8408功率P1=（0.3+0.1）/0.8408 kw=0.476 kw摆动的效率：η2=0.98×0.96×0.98×0.95×0.96=0.8204功率P2=0.1/0.8204 kw=0.129 kw夹持的功率：P3=0.2 kw总效率：P总=P1+P2+P3=0.77 kw所需电动机的功率P=0.85 kw3.2 电动机转速的确定总的传动比i总=24，机械手工作频率：20r/min，因此电动机的转速n=24×20= 480r/min。
4总体方案的确定4.1 机械手系统运动简图\4.2 机械手运动循环图如图5所示：图5 机械手系统运动循环图5 凸轮尺寸设计如图所示凸轮2凸轮3凸轮1凸轮2和凸轮3的位置关系：凸轮2和凸轮3必须是如上图所示位置关系，以便保证机构能顺利的实现运动。
6设计体会与小结接触机械原理这门课程一学期了，而这学期才是我真正感受到了一个学习机械的乐趣以及枯燥，被那些机械器件、机件组合而成的机器所吸引，尤其是汽车、机器人、航天飞机等机械技术所震撼，感慨机械工作者的伟大，。
然而这种激动就在接近本学期结束之时，终于实现了，我们迎来了第一堂机械课程设计。
近一个星期的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势…..其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题.在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的.7参考文献[1]郑文纬,吴克坚主编. 机械原理. 北京:高等教育出版社, 2019[2]朱孝录主编. 机械传动设计手册. 北京:电子工业出版社, 2019[3]刘毅主编. 机械原理课程设计. 武汉:华中科技大学出版社, 2019[4]牛鸣岐,王保民,王振甫主编. 机械原理课程设计手册. 重庆:重庆大学出版社, 2019[5]孙桓，陈作模，葛文杰主编，机械原理第七版. 北京:高等教育出版社，2019。
