毕业论文机械设计制造及其自动化方向——自动上下料机械手设计

自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。

机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。

本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论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。

自动上下料机械手的设计自动上下料机械手是一种能够自动完成工件的上下料任务的设备。

它主要由机械臂、夹爪、传感器、控制系统等组成，能够自动识别、抓取和放置工件。

机械手的设计需要考虑到工件的类型、重量、形状等因素，并且还需要具备高精度、高速度以及稳定可靠的特点。

在设计自动上下料机械手时，首先需要确定其工作环境和要处理的工件类型。

不同的工作环境和工件类型会影响机械手的尺寸、负载能力以及其他技术指标。

机械手的尺寸要根据工作空间的大小来设计，同时还要考虑到其机械臂的可移动范围，以便能够灵活地适应不同的工作环境。

机械手的负载能力是指其能够承载的最大重量，需要根据工件的重量来确定。

同时，还需要考虑到工件的形状和尺寸，以便夹爪能够牢固地抓取工件。

夹爪的设计需要具备可调节的功能，以便能够适应不同形状和尺寸的工件。

对于一些比较脆弱或复杂的工件，还可以设计专用的夹具来增加抓取和放置的稳定性。

机械手还需要具备高精度和高速度的特点。

高精度是指机械手能够准确地识别、抓取和放置工件，需要采用高精度的传感器和控制系统来实现。

高速度是指机械手能够在短时间内完成上下料任务，需要采用高速度的执行器和控制算法来实现。

控制系统是机械手的核心部分，可以根据工件的形状、尺寸和重量来控制机械臂和夹爪的动作。

控制系统需要能够实时地接收和处理传感器的信号，并且能够根据这些信号来控制机械手的动作。

对于一些复杂的工件，还可以采用计算机视觉技术来实现自动识别和抓取。

在设计自动上下料机械手时，还需要考虑到安全性和可靠性。

安全性是指机械手在工作过程中能够避免伤人和损坏设备的危险。

为了确保安全性，可以在机械手周围设置安全围栏和急停开关，并且在控制系统中设置相应的安全控制算法。

可靠性是指机械手能够长时间稳定地工作，需要采用可靠的执行器和传感器，并且进行适当的维护和保养。

总之，设计自动上下料机械手需要考虑到工作环境、工件类型、尺寸、重量、形状以及精度、速度、安全性和可靠性等因素。

机床上下料机械手的毕业设计毕业设计的主要目的是设计一个具有高效、安全、可靠的机床上下料机械手，能够满足工业生产中对于上下料操作的需求，提高生产效率和产品质量。

首先，设计要考虑机械手的结构和动力系统。

机械手的结构应该具有一定的刚性和稳定性，以保证在高速运动和负载条件下的运动精度和稳定性。

动力系统可以选择液压、气动或电动驱动方式，根据实际需求选择合适的驱动方式。

同时，也要考虑机械手的可重复定位精度和工作速度等指标的要求。

其次，设计要考虑机械手的控制系统。

控制系统一般由控制器、传感器和执行器等组成，可以选择PLC控制器或者控制卡进行控制。

传感器主要用于机械手的位置、力量和速度等参数的检测，以保证机械手的安全运行。

执行器则是实现机械手的运动控制和操作功能的关键部件。

另外，设计要考虑机械手的安全保护措施。

在机械手的设计中应该考虑到安全措施，如限位开关、急停开关和保护罩等，以确保操作人员的安全。

此外，设计要考虑机械手的编程和操作控制。

机械手的编程可以使用编程语言或者图形化编程工具进行，根据工厂的实际需求对机械手进行编程，实现自动化的上下料操作。

操作控制方面可以选择人机界面进行操作，使操作更加简便易行。

最后，需要对设计的机械手进行仿真和实验验证。

通过模拟仿真和实验验证，可以检验设计的机械手是否满足预期的要求，并进行相应的调整和改进。

综上所述，机床上下料机械手的毕业设计需要考虑到结构和动力系统、控制系统、安全保护措施、编程和操作控制等方面的考虑，同时还需要进行仿真和实验验证。

通过设计和实验验证，可以得到一个高效、安全、可靠的机床上下料机械手，提高生产效率和产品质量。

自动上下料机械手毕业设计一、需求分析随着工业自动化水平的提高，自动上下料机械手在工业生产线上的作用越来越重要。

自动上下料机械手能够替代人工完成重复的上下料工作，提高生产效率和产品质量。

因此，设计一个具有自动上下料功能的机械手成为了当前毕业设计的热门课题之一二、系统结构设计在设计自动上下料机械手之前，需要先明确机械手的结构和工作原理。

1.结构设计2.工作原理机械手的工作原理主要分为三个步骤：识别物体位置、抓取物体、放置物体。

a.物体识别机械手需要通过视觉系统或传感器来识别需要上下料的物体位置。

视觉系统可以通过图像处理技术识别物体的形状、颜色和位置信息，传感器可以通过接触或非接触方式感知物体的位置。

b.抓取物体机械手通过夹爪对物体进行抓取。

夹爪可以采用机械夹持、气动夹持或电磁夹持等方式来完成抓取动作。

在抓取物体时需要注意夹爪的力度和抓取位置，以确保物体不会被损坏或滑落。

c.放置物体机械手将抓取的物体放置到目标位置。

在放置物体时同样需要注意放置位置和力度，以确保物体能够准确放置到目标位置。

三、技术选型在设计自动上下料机械手的过程中，需要选取合适的技术和材料。

1.机械结构机械结构可以采用金属、塑料或复合材料制作，具体选材要根据机械手的负荷和精度要求来决定。

2.夹爪夹爪可以根据具体应用选择合适的类型，例如并行夹爪、夹具夹爪或磁力夹爪等。

3.控制系统机械手的运动控制系统可以采用单片机、PLC或伺服电机控制等方式。

选择控制系统时需要考虑运动速度、精度和整体效率等因素。

四、系统实现在设计完机械手的结构和选型之后，需要进行系统的实现。

1.机械结构制作根据设计要求制作机械手的机械结构，包括机械臂、夹爪和固定装置等。

2.控制系统搭建根据选定的控制系统，搭建机械手的运动控制系统。

可以通过编程、电路连接和传感器安装等方式完成。

3.调试和测试完成机械手的组装后，进行调试和测试。

通过调试和测试可以发现和解决机械手运动、抓取和放置等环节出现的问题，并对系统进行优化和改进。

机械设计制造及其自动化毕业论文：自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计中国计量学院现代科技学院毕业设计（论文）自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计学生姓名XXX学号XXXXXX学生专业机械设计制造及其自动化班级机械XX 系机电指导教师XX 副教授自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计摘要：机械手能代替人工操作，起到减轻工人的劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。

在实用的基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分，手爪、手腕、直臂。

设计手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆。

手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆。

直臂传动结构为滚珠丝杆。

整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。

关键词：机械手；直臂与夹持部件；Pro/e三维设计；CAD二维设计中图分类号：TH24目录摘要.................................................................................... (I)目次.................................................................................... (III)1绪论 (1)1.1前言和意义 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3 国内外研究现状和趋势 (3)1.4 本章小结 (3)2机械手直臂部分的总体设计 (4)2.1 执行机构的选择 (4)2.2 驱动机构的选择 (4)2.3传动结构的选择 (5)2.4 机械手的基本形式选择 (7)2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 (7)2.6 机械手的技术参数 (9)2.8 本章小结 (9)3机械手手爪的三维设计 (10)3.1 手部设计基本要求 (10)3.2 典型的手部结构 (10)3.3 机械手手爪的设计计算 (10)3.3.1选择手爪的类型及夹紧装置 (10)3.3.2 手爪夹持范围计算 (11)3.3.3 滑动丝杠设计 (12)3.3.4 直齿轮设计 (15)3.3.5电机选型 (16)3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (17)3.5 本章小结 (20)4机械手手腕部分的三维设计 (20)4.1腕部设计的基本要求 (20)4.2 腕部的结构以及选择 (21)4.2.1 典型的腕部结构 (21)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (21)4.3 腕部的设计计算 (22)4.3.1 蜗轮轴的设计计算 (22)4.3.2 蜗轮齿轮设计 (24)4.3.3 步进电机选型 (26)4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 (27)4.5本章小结 (32)5 直臂部分的三维设计 (34)5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 (34)5.2 滚珠丝杠设计 (34)5.3 锥齿轮设计 (37)5.4 电机选型 (41)5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 (41)5.6 本章小结 (45)6.总结 (45)学位论文数据集.................................................................................... . (43)1绪论1.1前言和意义机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

上下料机械手毕业设计摘要：本文介绍了一种上下料机械手的设计方案。

该机械手主要由机械结构、运动控制系统和自动化控制系统三个部分组成。

机械结构采用钢材和铝合金制作，并通过特殊的设计实现了稳定可靠的运动。

运动控制系统采用伺服电机和编码器实现机械手的精准定位和运动控制。

自动化控制系统采用PLC和HMI实现工作流程的自动化控制和监控。

该设计方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。

1.引言上下料机械手是一种用于工业自动化上下料操作的装置，具有结构简单、操作便利、效率高等优点，广泛应用于各个领域。

然而，目前市场上的上下料机械手仍存在一些问题，比如结构不稳定、运动不精准等。

为了解决这些问题，本文提出了一种新的上下料机械手设计方案。

2.设计方案2.1机械结构该机械手的机械结构主要由钢材和铝合金制成，具有足够的强度和刚度。

并且，机械结构采用了特殊的设计，使得机械手在运动时具有稳定可靠的特性。

同时，机械手还配备了一些传感器，用于检测工件和夹具的位置和状态。

2.2运动控制系统该机械手的运动控制系统主要由伺服电机和编码器组成，用于实现机械手的精准定位和运动控制。

伺服电机通过控制电流来控制机械手的运动，编码器用于检测机械手的位置和速度。

2.3自动化控制系统该机械手的自动化控制系统主要由PLC和HMI组成，用于实现工作流程的自动化控制和监控。

PLC负责控制机械手的各个动作，如夹取、放置等，HMI用于操作和监控整个系统。

3.实验与结果为了验证该机械手的设计方案，我们进行了一系列实验。

实验结果表明，该机械手能够稳定可靠地完成上下料操作，并且具有较高的定位精度和运动控制精度。

同时，该机械手的自动化控制系统能够有效地提高工作效率。

4.结论本文设计了一种上下料机械手的新方案，该方案具有结构简单、操作简便、稳定可靠等特点，适用于工业自动化领域的上下料操作。

然而，该设计方案还有一些局限性，比如只适用于特定工件和夹具。

数控机床上下料机械手设计毕业论文目录绪言1 数控机床上下料机械手设计介绍7 1.1 设计目的7 1.2 国内外研究现状和趋势71.3 设计原则82 设计方案的论证10 2.1 机械手的总体设计102.1.1 机械手总体结构的类102.1.2 设计具体采用方案12 2.2 机械手腰座结构的设计122.2.1 机械手腰座结构的设计要求132.2.2 设计具体采用方案13 2.3 机械手手臂结构的设计142.3.1 机械手手臂的设计要求162.3.2 设计具体采用方案16 2.4 工业机器人腕部的结构172.4.1 机器人手腕结构的设计要求182.4.2 设计具体采用方案18 2.5 机械手末端执行器（手爪）的结构设计192.5.1 机械手末端执行器的设计要求202.5.2 机器人夹持器的运动和驱动方式212.5.3 机器人夹持器的典型结构222.5.4 设计具体采用方案22 2.6 机械手的机械传动机构的设计232.6.1 工业机器人传动机构设计应注意的问题232.6.2 工业机器人常用的传动机构形式272.6.3 设计具体采用方案28 2.7 机械手驱动系统的设计282.7.1 机器人各类驱动系统的特点292.7.2 工业机器人驱动系统的选择原则292.7.3 机器人液压驱动系统312.7.4 机器人气动驱动系统332.7.5 机器人电动驱动系统362.7.6 设计具体采用方案36 2.8机器人手臂的平衡机构设计372.8.1 机器人平衡机构的形式372.8.2 设计具体采用的方案383 理论分析和设计计算38 3.1 液压传动系统设计计算383.1.1 确定液压系统基本方案393.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路393.1.3 液压源系统的设计403.1.4 绘制液压系统图413.1.5 确定液压系统的主要参数463.1.6 计算和选择液压元件483.1.7 液压系统性能的验算48 3.2 电机选型有关参数计算483.2.1 有关参数的计算513.2.2 电机型号的选择524 机械手控制系统的设计52 4.1 机械手控制系统硬件设计4.1.1 机械手工艺过程与控制要求524.1.2 机械手的作业流程534.1.3 机械手操作面板布置544.1.4 控制器的选型554.1.5 控制系统原理分析564.1.6 PLC外部接线设计574.1.7 I/O地址分配58 4.2 机械手控制系统软件设计594.2.1机械手控制主程序流程图594.2.2机械手控制程序设计595 技术经济分析61结论致谢参考文献附录1附录2摘要通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科两年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。

数控机床上下料机械⼿设计机电⼀体化毕业论⽂摘要通过对机械设计、制造及其⾃动化专业课程的学习，总结⼤学四年所学的知识，对⼯业机械⼿各部分机械结构和功能的论述和分析，以及实际操作中的应⽤情况，设计了⼀种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械⼿。

重点针对机械⼿的⼿⽖、⼿腕、⼿臂、腰座等各部分机械结构以及机械⼿控制系统（传动系统、驱动系统）进⾏了详细的设计。

同时对其控制系统和液压系统进⾏了理论分析和设计计算。

基于PLC对机械⼿的控制系统进⾏了深⼊细致的设计，通过对机械⼿作业的⼯艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械⼿的控制程序。

设计达到了预期⽬标。

关键词：机械⼿；PLC；液压伺服定位；电液系统AbstractThrough mechanical design, manufacturing and automation professional course of study, four-year summary of what you have learned, on industrial robot mechanical parts of the structure and function of discussion and analysis, as well as the actual operation of the application, designed a cylindrical form of CNC machine tool Manipulator. Focused on robotic hand, wrist, arm, waist, and other parts of the mechanical structure, and the robot control system (transmission system, driving system) with a detailed design. At the same time on the control system and hydraulic system for the calculation of theoretical analysis anddesign. The PLC-based control system of the manipulator for intensive design, by manipulators of process and control requirements analysis, design of control systems hardware circuit, be compiled in a robotic control program. The design reached the intended target.Key words: Robotics; PLC; hydraulic servo positioning; electro-hydraulic system第⼀章绪论1.1选题背景由于⼯业⾃动化的全⾯发展和科学技术的不断提⾼，对⼯作效率的提⾼迫在眉睫。

自动上下料机械手及主要零部件设计毕业论文目录第一章绪论 (3)1.1前言和意义 (3)1.2 工业机械手的简史 (3)1.3 国外研究现状和趋势 (5)1.4 本章小结 (6)第二章机械手直臂部分的总体设计 (7)2.1 执行机构的选择 (7)2.2 驱动机构的选择 (7)2.3传动结构的选择 (8)2.4 机械手的基本形式选择 (9)2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 (10)2.6 机械手的技术参数 (11)2.8 本章小结 (12)第三章机械手手爪的三维设计 (13)3.1 手部设计基本要求 (13)3.2 典型的手部结构 (13)3.3 机械手手爪的设计计算 (13)3.3.1选择手爪的类型及夹紧装置 (13)3.3.2 手爪夹持围计算 (14)3.3.3 滑动丝杠设计 (15)3.3.4 直齿轮设计 (18)3.3.5电机选型 (18)3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (20)3.5 本章小结 (22)第四章机械手手腕部分的三维设计 (23)4.1腕部设计的基本要求 (23)4.2 腕部的结构以及选择 (23)4.2.1 典型的腕部结构 (23)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (24)4.3 腕部的设计计算 (24)4.3.1 蜗轮轴的设计计算 (24)4.3.2 蜗轮齿轮设计 (26)4.3.3 步进电机选型 (28)4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 (29)4.5本章小结 (35)第五章直臂部分的三维设计 (36)5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 (36)5.2 滚珠丝杠设计 (36)5.3 锥齿轮设计 (39)5.4 电机选型 (41)5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 (42)5.6 本章小结 (45)总结 (46)参考文献 (47)致谢 (49)第一章绪论1.1前言和意义机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

目录摘要 (I)Abstract...................................................................................................................... I I 引言 (1)1 研究目标 (2)1.1数控车床自动上下料机械手的研究目的及意义 (2)1.2数控车床自动上下料机械手国内外发展趋势 (2)2 数控车床自动上下料机械手的设计方案 (4)2.1机械手结构的设计 (4)2.1.1机械手的结构类型 (4)2.1.2数控车床自动上下料机械手结构采用方案 (4)2.2数控车床自动上下料机械手手部设计 (5)2.2.1机械手手部的设计要求 (5)2.2.2手爪结构的采用方案 (6)2.3数控车床自动上下料机械手腕部设计 (7)2.4数控车床自动上下料机械手手臂设计 (8)2.5数控车床自动上下料机械手机身机座设计 (9)2.6数控车床自动上下料机械手驱动系统设计 (10)2.6.1驱动系统的分类 (10)2.6.2驱动系统采用方案 (12)2.7数控车床自动上下料机械手传动设计 (12)2.8数控车床自动上下料机械手定位与稳定性设计 (12)2.8.1影响定位精度及平衡的因素 (12)2.8.2平衡机构分类 (13)2.8.3平衡机构采用方案 (13)3 理性分析计算以及主要参数确定 (14)3.1液压传动系统相关计算 (14)3.1.1液压系统方案选择 (14)3.1.2执行元件的选择 (14)3.1.3液压源系统的设计 (14)3.1.4液压传动系统参数确定 (15)3.1.5执行元件计算 (18)3.2电机的选择以及参数计算 (19)3.2.1电机参数计算 (19)3.2.2电机选型 (21)4 数控车床自动上下料机械手控制系统设计 (23)4.1机械手的工作流程 (23)4.2数控车床自动上下料机械手操作面板 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)摘要本课题针对于数控车床而设计了结构圆柱坐标型的自动上下料机械手。

自动上下料机械手的设计摘要随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。

机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。

本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词：机械手，液压驱动，控制系统目录1绪论 (1)2 工业机械手的设计方案 (2)2.1 工业机械手的组成 (2)2.2 上下料机械手的工作原理 (3)2.3 规格参数的选择 (3)2.4 设计路线与方案 (4)2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)2.4.2 设计步骤 (4)2.4.3 研究方法和措施 (4)3 机械手各部分的计算与分析 (5)3.1 手部计算与分析 (5)3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)3.1.2 手部的计算和分析 (5)3.2 腕部计算与分析 (12)3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4 选键并校核强度 (18)3.3 臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)4 液压系统设计 (29)4.1 液压系统总体设计 (29)4.2 液压元件的选择 (29)4.2.1 液压缸 (29)4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)5 液压元件的保养与维修 (37)5.1 液压元件的安装 (37)5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)5.3 一般技术安全事项 (37)6 结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录 (42)1绪论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。

毕业设计（论文）题目：自动上下料机械手及主要零部件设计姓名：管明亮学号： ************* 教育层次：本科专业：机械设计制造及其自动化分校：北京路指导教师：朱乾隆老师2016年05月30日摘要：机械手能代替人工操作，起到减轻工人的劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。

在实用的基础上，对自动上下料机械手的设计，其中分为三个部分，手爪、手腕、直臂。

设计手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆。

手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆。

直臂传动结构为滚珠丝杆。

整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。

关键词：机械手；直臂与夹持部件；Pro/e三维设计；CAD二维设计Abstract： Mechanical arm can replace manual operation, reduce the labor intensity of workers,save processing time,improve the production efficiency, reduce the production cost.On the basis of the practical,the design of automatic up-down material manipulator, which is divided into three parts, hand,wrist,arm straight.Design of clamping type hand claw gripper for translation,for sliding screw transmission structure.Wrist for transformation,rotation Angle of 0-180 °,for the worm gear and worm drive structure.Straight arm for the ball screw transmission structure. Integral type manipulator for rectangular coordinates, drive for motor drive,structure simple, reliable and high precision.Key Word：Mechanical arm; Straight arm and clamping parts; Pro/e 3 d design;2 d CAD design目录第一章绪论 (1)1.1前言和意义 (1)1.2 工业机械手的简史 (1)1.3 国内外研究现状和趋势 (3)1.4 本章小结 (4)第二章机械手直臂部分的总体设计 (5)2.1 执行机构的选择 (5)2.2 驱动机构的选择 (5)2.3传动结构的选择 (6)2.4 机械手的基本形式选择 (7)2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 (8)2.6 机械手的技术参数 (9)2.8 本章小结 (10)第三章机械手手爪的三维设计 (11)3.1 手部设计基本要求 (11)3.2 典型的手部结构 (11)3.3 机械手手爪的设计计算 (11)3.3.1选择手爪的类型及夹紧装置 (11)3.3.2 手爪夹持范围计算 (12)3.3.3 滑动丝杠设计 (13)3.3.4 直齿轮设计 (16)3.3.5电机选型 (16)3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (18)3.5 本章小结 (20)第四章机械手手腕部分的三维设计 (21)4.1腕部设计的基本要求 (21)4.2 腕部的结构以及选择 (21)4.2.1 典型的腕部结构 (21)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (22)4.3 腕部的设计计算 (22)4.3.1 蜗轮轴的设计计算 (22)4.3.2 蜗轮齿轮设计 (24)4.3.3 步进电机选型 (26)4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 (27)4.5本章小结 (33)第五章直臂部分的三维设计 (34)5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 (34)5.2 滚珠丝杠设计 (34)5.3 锥齿轮设计 (37)5.4 电机选型 (40)5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 (41)5.6 本章小结 (44)总结 (45)参考文献 (46)致谢 (48)第一章绪论1.1前言和意义机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

自动上下料机械手毕业设计摘要随着工业自动化的不断发展，机械手已经成为了工业自动化生产线上的重要组成部分。

自动上下料机械手是一种能够将物品从一处地方取出并搬运到另外一个地方的机械手。

本文旨在设计一种自动上下料机械手，实现对生产线上原材料和成品的自动化加工。

本设计采用了Arduino单片机和Stepper电机作为控制系统，并通过触摸屏实现对机械手动作的控制。

同时，在机械手末端安装了吸盘，用以实现对物品的吸取和搬运。

最终设计的自动上下料机械手测得平均工作时间为3秒，能够完成对物品的快速、高效、精准的搬运。

关键词：自动上下料；机械手；Arduino；Stepper电机；触摸屏AbstractWith the continuous development of industrial automation, the robot has become an important part of the industrial automation production line. Automatic loading and unloading robot is a kind of robot that can take out and transfer items from one place to another. This paper aims to design an automatic loading and unloading robot, which realizes the automation processing of raw materials and finished products on the production line.This design uses Arduino single chip microcomputer and Stepper motor as the control system, and realizes the control of the robot action through the touch screen. At the same time, a suction cup is installed at the end of the robot to realize the suction and transfer of the items. The designed automatic loading and unloading robot has an average working time of 3 seconds, which can quickly, efficiently and accurately handle the items.Keywords: Automatic loading and unloading; Robot; Arduino; Stepper motor; Touch screen正文1. 引言机械手作为工业自动化生产线上的重要组成部分，其应用已经越来越广泛。

中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文）机械设计制造及其自动化方向——自动上下料机械手设计姓名：学号： 200808108461性别：男专业: 机械设计制造及其自动化批次： 0809层次：专升本电子邮箱： @联系方式：学习中心：指导教师：2011年4月22日目录第一章绪论 (4)1.1工业机械手概况 (4)1.2工业机械手的分类 (4)1.3工业机械手的发展趋势 (5)1.4本章小结 (6)第二章工业机械手的设计方案 (7)2.1工业机械手的组成 (7)2.2规格参数 (8)2.3设计路线与方案 (8)2.4本章小结 (9)第三章机械手各部分的计算与分析 (10)3.1手部计算与分析 (10)3.1.1 输入输出力的比率分析 (10)3.2 腕部计算与分析 (13)3.2.1腕部设计的基本要求 (13)3.2.2腕部回转力矩的计算 (13)3.2.3腕部摆动油缸设计 (16)3.2.4选键并校核强度 (17)3.3臂部计算与分析 (18)3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)3.3.2 手臂的设计计算 (20)3.4 机身计算与分析 (28)3.5 本章小结 (28)第四章液压系统 (29)4.1液压缸 (29)4.2计算和选择液压元件 (31)4.2.1液压泵的选取要求及其具体选取 (31)4.2.2选择液压控制阀的原则 (33)4.2.3选择液压辅助元件的要求 (33)4.2.4具体选择液压原件 (33)4.3本章小结 (34)第五章液压缸的保养与维修 (36)5.1液压元件的安装 (36)5.2 液压系统的一般使用与维护 (36)5.3 一般技术安全事项 (36)第六章机械手控制系统 (37)结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)第1章绪论1.1工业机械手概况工业机械手是人类创造的一种机器,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。

工业机械手是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工作或握持工具进行操作的自动化技术装备。

摘要通过大学本科四年对机械设计制造及其自动化专业的所学知识进行整理，对工业机器人各部分机械结构设计和功能的论述和分析，设计了一种的用于机床上下料的机械手。

本设计的主要内容是5R关节型机械手的结构设计，上下料机械手的主要任务是在各个加工工序的数控机床和自动生产线上运送工件，能实现生产工序上下料自动化。

针对各个关节处采用独立的电机驱动。

各个操作臂由五个转动副串联而成，操作臂包括基座、腰部、手臂、腕部、手爪。

并对各关节的伺服电机的选择和传动进行了设计计算，对进行主要零件校核计算。

关键词: 关节型; 机械手; 多自由度AbstractThrough four years of undergraduate mechanical engineering and automation professional to organize the knowledge of the various parts of industrial robots and mechanical design features discussion and analysis, design a robot one machine for loading and unloading. The main contents of this design is the design 5R articulated robot, the main task of loading and unloading robot CNC machine tools in various manufacturing processes and automatic production line delivery of the workpiece, to achieve the production process automation and unloading. For each of the joints with a separate motor. Each operating arm by the rotation of five deputy in series, including the base operating arm, waist, arm, wrist, gripper. And each joint servo motor and drive selection carried out design calculations, performed the main parts of the checking calculation.Key words：Joint type; Manipulator; Many degrees of freedom目录第一章引言 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 机械手的发展动态 (2)1.3 机械手的分类 (3)1.4 课题研究的意义 (4)第二章机械手结构原理和工作要求分析 (5)2.1 机械手结构原理及工作要求 (5)2.2 机械手机构运动分析 (6)2.3 机械手上下料工作空间轨迹分析 (8)第三章机械手各结构设计 (10)3.1 手爪的结构设计 (10)3.1.1 手爪的设计要求 (10)3.1.2 手爪的分类 (10)3.1.3 手爪结构的确定 (10)3.2 手腕的结构设计 (11)3.2.1 手腕的设计要求 (11)3.2.2 手腕的结构确定 (11)3.3 手臂的结构设计 (11)3.3.1 手臂的设计要求 (12)3.3.2 大、小手臂的结构 (12)3.3.3 小臂结构形式的确定 (12)3.4 基座结构的设计 (13)3.4.1 基座结构的设计要求 (13)3.5 小臂后箱体结构设计 (13)3.6 连杆结构设计 (13)第四章机械手关键轴的校核 (14)4.1 腕部输入轴的结构 (14)4.2 腕部输入轴的校核 (15)第五章机械手动力参数的计算 (17)5.1 伺服电机的选型 (17)5.1.1 初步估计机械手的质量 (17)5.1.2 计算各个轴的转速和转矩 (18)5.1.3 计算伺服电机的功率 (20)5.2 锥齿轮设计 (21)5.2.1 齿轮精度、材料 (21)5.2.2 按齿面接触疲劳强度校核 (21)5.2.3 按齿根弯曲强度设计 (22)5.2.4 锥齿轮参数计算 (23)5.3 同步带轮的设计 (23)5.3.1 同步齿形带传动计算 (23)5.3.2 带轮几何尺寸的计算 (25)5.4 减速器的设计 (26)5.4.1 减速器减速比的计算 (26)5.4.2 减速器输出轴径的计算 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章引言1.1 选题背景工业机器人是一种新兴的机电一体化生产的工具之一，属于现代化、自动化装备包括机械制造、人工智能、计算机技术、控制、传感器等多种学科的先进技术。

自动上下料机械手设计毕业论文自动上下料机械手是一种在工业生产中广泛应用的机械设备，它能够实现自动化的物料输送和加工操作，提高生产效率和品质。

本文将对自动上下料机械手的设计进行详细介绍，包括机械结构设计、控制系统设计和安全保护措施等方面。

首先，机械结构设计是自动上下料机械手设计的重要一环。

机械手的结构设计需要考虑到物料的尺寸和重量等因素，以确保机械手能够稳定地抓取和搬运物料。

常见的结构设计包括三轴机械手和六轴机械手，三轴机械手适用于简单的上下料操作，而六轴机械手适用于复杂的搬运和加工操作。

此外，机械手的末端需要根据物料的特点设计相应的夹具，以确保物料的安全和稳定。

其次，控制系统设计是自动上下料机械手设计中的关键环节。

控制系统主要包括机械手的位置控制和力控制。

位置控制使用编码器和传感器等设备，通过实时监测机械手的位置信息来控制机械手的运动轨迹。

力控制使用力传感器和控制算法等设备，通过实时监测机械手的力信息来控制机械手的抓取力度和握持力度。

此外，控制系统还需要具备良好的人机界面，以便操作人员能够直观地监控和控制机械手的运动状态。

最后，安全保护措施是自动上下料机械手设计中必不可少的一部分。

由于机械手在工作过程中可能会遇到各种意外情况，如物料掉落、碰撞等，因此需要采取相应的安全保护措施来避免事故的发生。

常见的安全保护措施包括限位开关、急停开关、安全光栅等设备，它们能够及时检测到异常情况并切断机械手的电源，以确保人员的安全。

综上所述，自动上下料机械手的设计涉及到机械结构设计、控制系统设计和安全保护措施等方面。

通过合理地设计和选择，可以使机械手能够实现高效、稳定的上下料操作，并确保人员的安全。