简易机械手的设计-课程设计说明

大三机械设计课程设计大三机械设计课程设计是一个综合性的实践项目，旨在让学生掌握机械设计的基本原理和方法，培养其解决实际问题的能力。

以下是一个大三机械设计课程设计：题目：设计一个简单的机械手一、设计任务设计一个简单的机械手，用于抓取和搬运物体。

要求机械手能够实现以下功能：1.抓取物体：机械手能够抓取不同形状和大小的物体。

2.搬运物体：机械手能够将物体从一个位置移动到另一个位置。

3.释放物体：机械手能够将物体释放到指定位置。

二、设计要求1.机械手结构简单、紧凑，易于制造和装配。

2.机械手具有足够的刚度和稳定性，能够承受一定的工作负载。

3.机械手操作简便、灵活，能够适应不同形状和大小的物体。

4.机械手具有安全保护装置，避免在操作过程中对人员造成伤害。

三、设计步骤1.确定设计参数：根据设计任务和要求，确定机械手的基本参数，如手指数量、长度、角度等。

2.选择传动方式：根据设计参数和要求，选择合适的传动方式，如齿轮传动、连杆传动等。

3.设计机械手结构：根据传动方式，设计机械手的整体结构，包括手指、传动机构、支撑结构等。

4.进行运动分析和动力学分析：对机械手的运动进行详细的分析，包括手指的开合运动、抓取物体的过程等。

同时进行动力学分析，确定机械手的负载能力和稳定性。

5.进行结构设计：根据运动分析和动力学分析的结果，对机械手的结构进行详细的设计，包括零件的尺寸、材料选择、热处理工艺等。

6.绘制图纸：根据结构设计的结果，绘制机械手的装配图、零件图等图纸。

7.编写设计说明书：编写详细的设计说明书，包括设计任务书、设计方案说明、设计计算书等内容。

8.提交成果：将设计图纸和设计说明书提交给指导老师进行评审和答辩。

四、注意事项1.在设计过程中要充分考虑机械手的制造工艺和装配工艺，确保设计的可行性和实用性。

2.在进行运动分析和动力学分析时要考虑各种可能的工况和条件，确保设计的可靠性和稳定性。

3.在进行结构设计时要注重细节和精度，确保设计的精确性和美观性。

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。

第1章绪论1.1 工业机器人的简介工业机器人是机械技术、电子技术与计算机技术有机结合在一起形成的一种机电一体化的产品，从其诞生起就受到人们的关心与重视。

经过几十年的发展，目前工业机器人技术已经很成熟。

工业机器人已从最初在解决劳动密集型工业中单调、重复的体力劳动发展到满足制造业自动化规模生产需要的工作。

其应用领域不断扩大，从最初主要应用于汽车工业发展到现在涉及制造业的各个行业。

目前我国国民经济的快速发展，先进制造业已进入一个新的发展阶段。

随着经济全球化和我国加入WTO，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际竞争的局面。

如何适应快速变化的国内外市场需求，如何以高质量、低成本、快速反应的手段在市场中取得生存和发展，已是我国企业不容回避的问题，这些问题为工业机器人的应用提供了大的市场需求，促使中国工业机器人的应用市场日趋成熟。

近几年来，国外著名的工业机器人制造厂商纷纷加大了在我国的投资和应用技术的投入，对我国的国产工业机器人产业的发展带来了严峻的挑战。

我国政府非常重视机器人技术的发展，从“七五”科技攻关及实施863 计划开始，就有计划地组织和发展工业机器人事业，经过20多年的研制和应用，目前在工业机器人的一些机种方面，如喷漆机器人、焊接机器人、搬运机器人、装配机器人和特种机器人都有了长足的进步，基本掌握了工业机器人的设计制造技术和机器人应用中单元和生产线的设计、制造技术，有了一支具有一定水平的技术队伍，奠定了我国独立自主发展机器人产业的基础。

但是，我国工业机器人在总体技术上与国外先进水平相比还有很大差距，仅相当于国外九十年代中期的水平。

目前工业机器人的生产规模仍然不大，多数是单件小批生产，关键配套的单元部件和器件始终处于进口状态，工业机器人的性价比较低。

我国整体装备制造水平不高，制约了我国工业机器人产业的形成和实现规模化的发展。

尽管中国工业机器人的需求在逐年增加，但要能为用户提供高质价廉的工业机器人商品，目前在我国尚有较长的路程。

机械手课程设计引言一、课程目标知识目标：1. 让学生理解机械手的基本结构、工作原理及其在工业生产中的应用。

2. 掌握机械手的运动学、动力学基本知识，能够分析简单机械手的运动特性。

3. 了解机械手控制系统的工作原理，能描述常见控制算法的基本思想。

技能目标：1. 培养学生运用机械手基本知识进行简单机械手设计与分析的能力。

2. 提高学生运用控制原理对机械手进行编程与调试的能力。

3. 培养学生团队协作、动手实践和解决问题的能力。

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. 培养学生关注社会发展，认识到机械手在国民经济中的重要作用。

3. 引导学生树立正确的工程观念，注重实践，养成良好的学习习惯。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标注重理论知识与实践技能的结合，以项目驱动的教学方式激发学生的学习兴趣和参与度。

通过本课程的学习，使学生能够达到以上所述具体学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作奠定基础。

二、教学内容1. 机械手基础知识：包括机械手的分类、结构、工作原理及其在工业生产中的应用案例。

重点学习机械手的运动学、动力学基本理论，掌握相关计算方法。

（对应教材第一章）2. 机械手设计方法：介绍机械手设计的基本流程，学习机械手主要部件的设计原则，进行简单机械手的设计实践。

（对应教材第二章）3. 机械手控制系统：学习机械手控制系统的组成、工作原理及常见控制算法，分析控制系统的性能。

（对应教材第三章）4. 机械手编程与调试：掌握机械手编程的基本方法，学习使用相关编程软件，进行实际操作与调试。

（对应教材第四章）5. 机械手应用案例分析：分析典型机械手应用案例，了解其在实际生产中的应用及优势，培养学生工程实践能力。

（对应教材第五章）教学进度安排：1. 第1-2周：机械手基础知识学习。

2. 第3-4周：机械手设计方法学习与实践。

3. 第5-6周：机械手控制系统学习与分析。

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。

机械专业课程设计指导老师：设计者：学号：专业班级：设计题目：搬运机械手完成时间：2011年07 月02日目录一、设计任务 (1)1.1 设计任务介绍 (1)1.1.1 课程设计的目的. (1)1.1.2 课程设计的容. (1)1.1.3 课程设计的要求. (1)1.1.4 课程设计的具体任务. (2)1.1.5 研究机械手的意义. (2)1.2 设计任务明细 (3)1.2.1 总体方案的设计. (3)1.2.2 机械系统的设计 (3)二、总体方案设计 (3)2.1 驱动系统 (3)2.2 执行 (4)2.3 控制系统 (4)3.1 机械传动装置的组成及原理 (5)机械手的机械传动装置示意图如下. (5)3.2 滚珠丝杠简介与特点 (5)3.3 滚珠丝杠的设计及选型 (6)3.3.1 螺旋类型及种类. (6)3.3.2 初始条件 (6)3.3.3. 滚珠丝杠副的组成及主要尺寸. (7)3.3.4 计算过程 (7)3.3.5 滚珠丝杠最小轴经校核. (9)3.4 电机选型及联轴器选型 (9)3.4.1 电机选型 (9)3.4.2 联轴器的选择. (9)3.5 键的选择与校核 (10)3.5 轴承的选型与校核 (10)3.5.1 轴承的选型. (10)3.5.2 轴承的校核. (10)3.6 主要联接部位螺栓的校核 (12)3.7 轴承座、机架、导向柱、底座等基本构件的结构设计 (13)四、电气控制系统设计 (13)4.1 控制系统的基本组成 (13)4.2 电气元件的选型 (14)4.2.1 可编程序控制器的选择 (14)4.2.2 步进电机驱动器的选择 (14)4.2.3 步进电机选择与控制 (15)4.3 电气控制电路的设计 (16)4.4 控制程序的设计 (17)4.4.1 机械手搬运流程图 (17)4.4.2 输入/ 输出地址分配 (17)4.4.3 机械手位移控制程序 (18)4.4.4 搬运机械手搬运程序设计. (21)五、课程设计总结 (28)六、参考文献 (29)一、设计任务1.1设计任务介绍1.1.1课程设计的目的通过课程设计培养学生综合运用所学知识和能力、提高分析和解决实际问题能力的一个重要环节，专业课程设计时建立的专业基础课程和专业方向课的基础上的，是学生根据所学课程进行的工程基本训练，课程设计的目的在于：1、培养学生综合运用所学的基础理论和专业知识，独立进行机电控制系统产品的初步设计工作，并结合设计或试验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。

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。