冲压机械手---手臂部分设计(全套图纸)Word

仲恺农业工程学院《机械系统》课程设计说明书设计题目：工业机械手设计—臂部伸缩指导老师：张日红关秋菊院系：机电工程学院班级：机械072班姓名：蔡钟文学号：200710824224前言 (3)一、设计要求及主要参数： (3)二、机械手臂伸缩机构设计 (4)1、结构初设计 (4)2、结构改进 (5)3、手臂伸缩驱动力计算 (5)4、手臂伸缩液压缸参数计算 (6)三、液压传动与控制系统设计 (9)四、机械手的控制 (11)1、电气控制系统： (11)2、机械手可编程顺序控制 (11)五.总结 (17)六．参考文献 (17)前言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产品。

不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的性能，质量和成本，都对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的影响。

机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。

因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。

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。

工业机械手是工业机器人的一个重要分支。

它能模仿人手的某些动作功能，按照编程来完成各种预期的作业任务。

在某些方面它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，显著地减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。

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，采用机械手是最有效的。

不仅如此，机械手还能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，具有强大的生命力。

随着机械手在工业的各个领域地广泛应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展将起着重要的作用。

一、设计要求及主要参数：1、运动简图：2、抓重：50N,100N,150N,200N,250N,300N3、自由度：4个4、臂部运动参数：5、腕部参数：6、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制；7、手指夹持范围：棒料直径ø50~ø70mm ，长度450～1200mm8、驱动方式：液压（中、低压系统）9、定位精度：+/-3mm10、控制方式：PLC控制此次设计我们以5人为一小组的形式对机械手执行机械进行设计，本人负责的是手臂伸缩机械的设计，下文将就这部分进行说明。

工业机器人结构设计00（陕理工机械工程学院机自专业000班，陕西汉中 723003)指导教师:000［摘要］本文简要介绍了工业机器人的概念，机器手硬件和软件的组成，即plc控制的机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，plc控制的特点。

本文对机械手进行总体方案设计,确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。

同时设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩.设计了机械手的手臂结构。

利用可编程序控制器对机械手进行控制,选取了合适的plc型号，根据机械手的工作流程制订了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图,并绘制了可编程序控制器的控制程序.［关键词］工业机器人机械手The Industrial robot design000(Grade00,Class00，Major Mechanical Design，Manufacturing and Automation,415Dept。

，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Tutor：000Abstract This paper introduces the concept of the composition of industrial robots，robot hardware and software, system working principle that plc manipulator control，the overall size of the various components of the robot design, plc control characteristics. In this paper，the robot overall program design，to determine the coordinates of the robot forms and degrees of freedom to determine the technical parameters of the robot。

1绪论机器人是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造中的一个重要组成部分。

机器人显著地提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。

因而受到各先进工业国家的重视，投入大量人力物力加以研究和应用。

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。

它是一种独立的不附属于某一主机的装置。

它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。

它的特点是除了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。

它可以灵活运用在工业上的各个方面，如喷漆、焊接、搬运等。

第二类是需要人工操作的，称为机械机。

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。

第三类是专用机器人，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。

这种机器人在国外称为“ 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，采用机械编程。

因此是专用的。

本课题通过对通用机器人 smart6.50R 的结构进行分析和研究，完成对其腕部的设计，并借助 CAD/CAE软件完成从建模到运动学分析、应力分析的全过程。

最终期望腕部与小臂、手部、大臂能够协调工作，能够完成各种现代工业加工过程中所要求的动作。

本课题的设计思路是：借助已有的通用机器人的腕部设计思想和方法，综合考虑腕部机构在机器人运动中所起的作用和机器人的整体技术参数以及结构特点，然后选择合理的机构，确定传动线路，然后对机构进行分析，计算主要参数，并对部分零件进行设计、组装，综合评价腕部系统。

1.1 机器人组成机器人主要由驱动装置、控制系统和执行机构三大部分组成。

1.1.1驱动装置工业机器人的驱动装置包括驱动器和传动机构两部分，它们通常与执行机构连成一体。

冲压机械⼿-升降部分机械结构设计冲压机械⼿—升降部分机械结构设计摘要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。

通过编程来完成各种动作，它的准确性和多⾃由度，保证了机械⼿能在各种不同的环境中⼯作。

机械⼿在⼯业⽣产中应⽤较多，机械⼿的使⽤能够显著提⾼⽣产效率，减少⼈为因素造成的废次品率。

机械⼿可以完成很多⼯作，它在⾃动化车间中⽤来运送物料，从事多种⼯艺操作。

它的特点是通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有⼈和机器⼈的部分优点，尤其体现了⼈的灵活协调和机器⼈的精确到位。

机械⼿是在机械⾃动化⽣产中逐步发展出的⼀种新型装置。

现代⽣产过程中机械⼿被⼴泛的应⽤到⾃动⽣产线中。

机械⼿⽬前虽然不如⼈⼿的灵活多变，但它具有重复性，⽆疲劳，不惧危险，有⼤的抓举⼒量，因此越来越多的被⼴泛运⽤。

机械⼿技术涉及机械学、⼒学、⾃动控制技术、传感技术、电⽓液压技术，计算机可编程技术等，是⼀门跨学科综合技术。

机械⼿的运动包括升降、回转、伸缩、夹持等动作。

本课题主要设计机械⼿升降部分的机械结构，包括机械⼿的升降和回转液压缸的结构设计。

关键词数控；⾃动装卸；机械⼿；PLC⽬录摘要...................................................................................................................... I 第1章绪论................................................................................................... - 1 -1.1 课题背景.............................................................................................. - 1 -1.2 机械⼿的发展...................................................................................... - 2 -1.3 ⼯业机械⼿的分类.............................................................................. - 2 -1.4 课题设计的⽬的及意义...................................................................... - 4 -第2章机械⼿的概述................................................................................... - 5 -2.1 机械⼿的组成...................................................................................... - 5 -2.2 机械⼿的主要参数.............................................................................. - 6 -2.3 应⽤机械⼿的意义.............................................................................. - 6 -2.4 机械⼿功能图⽰.................................................................................. - 7 -第3章任务分析........................................................................................... - 8 -3.1 动作分析.............................................................................................. - 8 -3.2 动作节拍.............................................................................................. - 8 -3.3 总体⽅案.............................................................................................. - 8 -3.4 ⽅案⽐较.............................................................................................. - 8 -第4章总体设计........................................................................................... - 9 -4.1 总体设计的思路.................................................................................. - 9 -4.2 总体⽅案的确定.................................................................................. - 9 -4.3 主要研究⽬标...................................................................................... - 9 -第5章部件设计......................................................................................... -10 -5.1 升降部分的驱动设计........................................................................ - 10 -5.2 升降部分的结构设计........................................................................ - 11 -5.3 回转部分的结构设计........................................................................ - 13 -第6章零件设计......................................................................................... - 16 -6.1 ⼿臂液压缸螺钉的校核.................................................................... - 16 -6.2 ⼿臂升降液压缸筒的壁厚校核........................................................ - 17 -结论............................................................................................................... - 18 -参考⽂献....................................................................................................... - 19 -致谢............................................................................................................... - 20 -第1章绪论1.1课题背景随着我国社会经济的迅猛发展，⼈民物质⽂化⽣活⽔平⽇益提⾼，随着⼯业⾃动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增⼤。

冲压机械手的设计（磁吸式）摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。

文章主要叙述了磁吸式机械手的设计计算过程。

首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类。

文章中介绍了磁吸式机械手的设计理论与方法。

全面详尽的讨论了磁吸式机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。

关键词：机械手；磁吸式机械手；电磁铁；行程开关；齿轮齿条；The design of the stamping manipulator (the air absorbed)AbstractThe applying of the manipulators is more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of the Ci absorbed type of manipulator.The first，The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator.This article elaborates the Ci absorbed type of manipulator’s design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported the Ci absorbed type of manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.Keywords: manipulator;the Ci absorbed type of manipulator; Electromagnet;Position limited switch; gear and rack目录中文摘要 (1)英文摘要 (1)1绪论 (5)1.1前言 (5)1.2 工业机械手的简史 (5)1.3工业机械手在生产中的应用 (7)1.4机械手的组成 (7)1.4.1执行机构 (7)驱动机构 (8)控制系统分类 (8)1.5工业机械手的发展趋势 (8)1.6本文主要研究内容 (9)1.7本章小结 (9)2磁吸式机械手的总体设计方案 (10)2.1机械手的主要部件及运动 (10)2.2驱动机构的选择 (10)2.3本章小结 (10)3机械手手部的设计计算 (11)3.1工件尺寸 (11)3.2机械手手抓的设计计算 (11)3.2.1选择手抓的类型 (11)3.2.2手抓的力学分析 (11)3.3 电磁铁的选择 (12)3.3.1 电磁铁简介 (12)3.3.2 电磁铁分类 (12)3.3.3 选择真空泵的类型 (13)3.4 行程开关的选择 (14)3.5本章小结 (14)4 腕部的设计计算 (15)4.1 腕部设计的基本要求 (15)4.2 腕部的结构设计 (15)4.3 本章小结 (15)5 臂部的设计及有关计算 (16)5.1 臂部设计的基本要求 (16)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (16)手臂的典型运动机构 (16)手臂运动机构的选择 (16)5.3 本章小结 (17)6 机身的设计计算 (18)6.1 机身的整体设计 (18)6.2 传动系统设计计算 (18)6.2.1 轴的设计计算 (18)6.2.2 V带的设计计算 (20)6.2.3 V带轮的设计计算 (22)6.2.4 齿轮齿条的设计计算 (22)6.2.5 键的设计计算 (26)6.2.6 轴承的选择 (28)6.2 本章小结 (28)7 结论 (29)1 绪论1.1前言用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。

题目1、机械手的手腕结构与手臂结构设（CAD图）机械手的手腕结构方案设计考虑机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。

因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。

机械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。

手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。

机械手的主要参数1、主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，目前机械手最大抓重以10公斤左右的为数最多。

故该机械手主参数定为10公斤，高速动作时抓重减半。

使用吸盘式手部时可吸附5公斤的重物。

2、基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。

操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。

而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。

该机械手最大移动速度设计为1.2m/s，最大回转速度设计为1200°/s，平均移动速度为lm/s，平均回转速度为900°/s。

机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。

除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有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1500mm，手臂安装前后可调200mm。

手臂回转行程范围定为2400(应大于180否则需安装多只手臂)，又由于该机械手设计成手臂安装范围可调，从而扩大了它的使用范围。

手臂升降行程定为150mm。

定位精度也是基本参数之一。

该机械手的定位精度为土0.5～±lmm机械手的技术参数列表一、用途:用于 100 吨以上冲床上下料。

)机械手臂课设说明书.目录1引言 (1)2 PLC的简介 (2)2。

1 PLC的产生 (2)2.2 PLC的定义和特点 (2)2。

2。

1 PLC的定义 (2)2.2.2 PLC的特点 (2)2。

3可编程控制器的主要性能指标 (3)2。

4 PLC系统的组成 (4)2。

4.1 PLC的硬件结构 (4)2.4。

2 PLC的软件 (4)2。

5 PLC的应用领域 (4)3方案设计 (6)3。

1 主程序设计 (6)3。

2 公用程序设计 (7)3.3 自动程序设计 (8)3.4 手动程序设计 (9)3.5 自动回原点程序设计 (9)4心得体会 (11)参考文献 (12)附录1 (13)附录2 (17)1引言机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。

近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。

机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。

特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。

总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段.国内外都十分重视它的应用和发展。

可编程序控制器（PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。

随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一［1]。

由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC。

机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。

我国自动化水平本身比较低，因此用PLC来控制的机械手还比较少。

2 PLC的简介2。

毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目机械手模型设计及制作2、专题机械手模型设计二、课题来源及选题依据题目来源于教学产品制作。

在工业上，机器人是用作运输或操作从前属于人工作业的一种设备，越来越多的日常事务也可以在机器人的协助下完成。

教学用机械手模型，虽然不像工业机器人那么复杂，但仍包含很重要的技术成分，例如它能实现空间坐标系三根轴向上的运动。

这一特征使通过多种方法控制其运动成为可能，机器人还有“夹钳”这一非常典型的机构。

设计技术参数：1．抓重：10千克2．自由度数：4个自由度3．座标型式：圆柱型座标4．最大工作半径：1000mm5．手臂最大中心高：1380mm6．手臂运动参数：伸缩行程400mm；伸缩速度50mm/s；升降行程200mm；升降速度50mm/s；回转范围00-2400；回转速度900/s 7．手腕运动参数：回转范围00-1800；回转速度1800/s8．定位精度：±0. 5mm三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①收集相关设备资料，进行一种四自由度机械手模型的设计制作；②它包括总体结构、机械传动系统和伺服控制系统。

该模型具有结构简单、控制灵活、调整方便、性能稳定等特点；③完成机械手模型设计，绘制产品装配图，建议用A0标准图幅；④完成非标准零件设计图纸。

建议用A3标准图幅；⑤设计说明书一份；⑥翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。

四、接受任务学生：机械93 班姓名陆超五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〕签名〔学科组组长研究所所长系主任签名2012年11月12日摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。

因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。