送料机械手设计任务书

机械原理课程设计题目热镦挤送料机械手学院专业年级学号姓名指导教师二○一六年六月目录一总设计要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31.1设计题目. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2设计任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3设计提示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4二运动循环设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1 方案选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 原理分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 时间设定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5三运动机构设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 原动机的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2 传动机构的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.3 上下机构的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.4 左右运动的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 四运动方案总述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.1 运动方案拟定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2 传动机构运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94.2 上下运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.3 左右运动分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.5 总述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14五设计小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17六参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18一总设计要求1.1设计题目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。

基于PLC的机械手控制系统设计任务书任务书设计目标：设计一个基于PLC的机械手控制系统，能够实现对机械手的精确控制和操作。

系统能够完成各种复杂的任务，如物料的搬运、装配和堆垛等。

设计要求：1.系统应具备自动化控制功能，能够通过PLC对机械手进行控制。

2.系统应支持多种控制模式，如手动控制、自动控制和远程控制等。

3.系统应能够实现对机械手各个关节的精确控制，保证操作的准确性和稳定性。

4.系统应具备自诊断和故障检测能力，能够对机械手的状态进行实时监测和报警。

5.系统应具备良好的反应速度，能够快速响应用户的指令和要求。

6.系统应采用可靠的通信协议和接口，能够与其他设备和系统进行数据交互。

7.系统应具备良好的人机交互界面，易于操作和使用。

8.系统应具备扩展性和可升级性，能够满足未来的需求和变化。

设计内容：1.系统硬件设计：a)选择适合的PLC控制器和电机驱动器，满足系统要求。

b)设计机械手的结构和传动装置，考虑机械手的工作范围和载荷要求。

c)选择合适的传感器和执行器，用于机械手的位置检测和动作执行。

d)设计电源和电气控制部分，提供稳定可靠的电力供应。

e)设计安全保护装置，确保系统和人身安全。

2.系统软件设计：a)编写PLC控制程序，实现机械手的各种动作和控制模式。

b)设计人机交互界面，使操作人员能够方便地对机械手进行控制和监测。

c)实现系统的自诊断和故障检测功能，能够及时发现和排除故障。

d)设计远程控制和数据交互功能，使系统能够与其他设备和系统进行联动。

3.系统测试和验收：a)对系统进行各种功能和性能测试，确保系统能够满足设计要求。

b)进行系统集成测试，验证系统与其他设备和系统的接口和兼容性。

c)完成系统的文档编写和培训，使用户能够方便地使用和维护系统。

d)按照用户需求和要求进行现场验收和调试，确保系统正常运行。

4.系统实施和推广：a)根据用户需求和场地情况，对系统进行布局和安装。

b)组织人员进行系统使用和维护培训，使用户能够熟练使用系统。

摘要本次毕业设计的题目是送料机械手的设计，首先对送料机械手的工况进行分析，此多工位专用机械手完成小臂上下俯仰、大臂正反向回转、行走装置进退三个自由度，以及手爪的开启和闭合等动作，然后给出该送料机械手的液压系统的电磁元件动作循序表和液压系统原理图。

本械手由大臂结构，小臂、旋转结构和驱动机构组成，该设计能实现三个自由度，分别为手爪的开合，旋转，小臂的上下摆动以及大臂的旋转等等功能。

关键词：送料机械手；液压系统；自由度；功能AbstractThis graduation project mainly had the CA18 control engine bed and the programming introduction, the ear components tech nological analysis craft parameter choice cutting tool choice, the components procedure manual establishment, the procedure simulation, the modelling and the entity simulation processing finally has made the design summary,the acknowledgment language, the reference tabulation and the appendix.Article primary coverage for components craft analysis.This components manual programming, but also has to make engineer's modelling and the entity simulation ed the circular arc interpolation instruction in the components manual programming; drill hole; M98 transfer subroutine instruction.Key words: auto-focus;Industrial robot ;degrees of freedom ;fucation目录第一章绪论 (1)1.1本课题研究的内容 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3机械手的组成和分类 (4)1.4液压传动的基础知识 (6)第二章送料机械手的设计方案 (8)2.1 送料机械手的总体方案图 (9)2.2 送料机械手的工作原理 (10)第三章送料机械手结构的设计 (11)3.1夹持式手部结构 (12)3.1.1手指的形状和分类 (13)3.1.2设计时考虑的几个问题 (14)3.1.3手部夹紧液压缸的设计 (14)3.2液压缸驱动力矩的计算 (16)3.3液压缸驱动力矩的计算校核 (17)3.4 电机的选型计算 (18)第四章送料机械手中关键零部件的强度计算与校核 (23)4.1齿轮的强度计算与校核 (24)4.2轴的强度计算与校核 (25)第五章送料机械手液压系统的设计 (26)5.1液压系统原理图的确定 (27)5.2电磁元件动作循序表的确定 (28)总结 (29)致谢 (30)参考文献 (31)第一章绪论工业机械手技术和产品强度的可靠性得到了增强，有望应用于教学，免费的产品系统和一些新的领域。

机械手设计任务书设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。

主要目的：一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。

二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。

三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。

四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。

目录1 械手设计任务书 (3)1.1设计目的 (3)1.2本课题的内容和要求 (3)1.3工业机械手简图 (4)2 臂部液压缸设计 (5)2.1臂部受力计算 (5)2.2臂部油缸驱动力计算 (6)2.3臂部活塞杆的稳定性校核 (7)2.4臂部缸体的螺栓链接计算 (7)3 臂部液压传动与控制系统计设 (8)3.1臂部伸缩油缸 (8)3.2液压元件的计算和选择 (10)3.3臂部液压原件及工作原理 (11)4 PLC控制系统设计 (13)4.1机械手可编程顺序控制 (14)4.2机械手PLC控制梯形图 (17)5 参考文献 (19)6总结 (19)1械手设计任务书1.1设计目的设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。

主要目的：一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。

二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。

送料机械手的设计摘要本课题是为普通车床配套设计的上料机械手。

工业机械手是工业生产的必然产物，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设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。

本课题对机械手进行了结构设计和液压传动原理的设计，确定了机械手的机械系统，液压驱动系统，控制系统三个组成部分的设计方案。

介绍了机械手的组成和分类，确定了机械手的主要参数及设计方案；对抓取机构的各零部件的参数进行计算，对液压元件进行选择，确定电机规格及机构的参数；对机身机座的电动机和减速器进行选择，并对螺栓设计和校核，确定其当量应力，剪切强度，弯曲强度；确定了机械手的定位方式为机械挡块定位；对影响机械手定位和稳定性的因素进行了相关分析。

关键词：机械手；抓取机构；液压缸目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 机器人的历史、现状 (1)1.2 机器人发展趋势 (3)1.3 本文的主要研究内容 (3)第2章方案设计及主要参数的确定 (5)2.1 机械手组成和分类 (5)2.1.1 机械手的组成 (5)2.1.2 机械手分类 (6)2.2 方案设计 (6)2.2.1 主要参数的确定 (6)2.2.2 方案设计 (6)2.3 料槽形式及分析动作要求 (7)2.3.1 料槽形式 (7)2.3.2 动作要求分析 (8)2.4 本章小结 (8)第3章抓取机构的设计 (9)3.1 手部设计计算 (9)3.1.1 对手部设计的要求 (9)3.1.2 拉紧装置原理 (10)3.2 腕部设计计算 (13)3.2.1 计算扭矩 (13)3.2.2 油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩 (13)3.2.3 腕部回转液压缸尺寸的确定 (13)3.3 臂伸缩机构设计 (16)3.3.1 计算液压缸活塞驱动力 (16)3.3.2 根据驱动力确定液压缸结构尺寸 (17)3.3.3 腔流量 (17)3.3.4 手臂右腔工作压力 (17)3.4 液压元件的选择 (18)3.4.1 绘制机构工作参数表 (18)3.4.2 由初步计算选液压泵 (18)3.4.3 算腕部摆动缸 (18)3.4.4 确定电机规格 (19)3.4.5 油管尺寸的确定 (19)3.4.6 管道壁厚的计算 (20)3.4.7 油缸容积的确定 (20)3.5 本章小结 (20)第4章液压系统原理设计及草图 (21)4.1 手部抓取缸 (21)4.2 腕部摆动液压回路 (21)4.3 小臂伸缩缸液压回路 (22)4.4 总体系统图 (23)4.4.1 工作过程 (23)4.4.2 电磁铁动作顺序表 (23)4.5 本章小结 (24)第5章机身机座的结构设计 (25)5.1 电机的选择 (25)5.1.1 带动臂部升降的电机 (25)5.1.2 带动机身回转的电机 (25)5.2 减速器的选择 (26)5.3 螺柱的设计与校核 (26)5.4 本章小结 (27)第6章机械手的定位与平稳 (28)6.1 常用的定位方式 (28)6.2 影响平稳性和定位精度的因素 (28)6.3 机械手的控制 (29)6.4 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第1章绪论1.1课题背景1.1.1机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。

第1章绪论1.1 选题背景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。

近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。

机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。

机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。

目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。

把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。

当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。

而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。

因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。

1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。

目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。

为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。

前言加热炉装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推杆往复运动，将物料送入加热炉内。

设计一台装料机由减速器与传动机构组成，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。

要求使用期限是双班制10年。

目录一、设计任务书 (2)二、总体方案设计 (2)1、传动方案拟定 (2)2、电动机的选择 (4)3、传动系统的运动和动力参数 (4)三、传动零件的设计计算 (6)（1）蜗轮蜗杆设计 (6)（2）齿轮设计 (9)（3）轴的设计和校核计算 (14)（4）滚动轴承的选择及寿命计算 (21)（5）键联接设计计算 (25)（6）联轴器的选择计算 (27)四、减速器箱体及附件的设计 (27)（1）润滑和密封形式的选择，润滑油和润滑脂的选择 (27)（2）箱体设计............................ ............................ (27)（3）技术要求............................ ............................ (28)五、参考资料 (28)一、设计任务书1、设计题目：加热炉装料机2、设计背景：（1）题目简述：装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。

（2）使用状况：生产批量为5台；动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时；检修期为三年大修。

（3）生产状况：生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。

3、设计参数：推杆行程290mm，推杆所需推力6200N，推杆工作周期3.7s。

4、设计任务：（1）设计总体传动方案，画总体机构简图，完成总体方案论证报告。

（2）设计主要传动装置，完成主要传动装置的装配图（A0）。

（3）设计主要零件，完成两张零件工作图（A3）。

机械手毕业设计说明书一、设计目的本毕业设计旨在设计一种机械手，能够根据预先设定的程序自动执行各种操作。

通过该设计，可以提高工作效率，减少人力成本，同时具备高精度和高可靠性。

二、设计背景近年来，随着工业自动化的不断发展，机械手在工业生产中的应用越来越广泛。

机械手凭借其高速、高精度、高可靠性等优势，成为工厂生产线上的重要设备之一。

因此，设计一种功能强大的机械手对于工业生产的提升具有重要意义。

三、设计内容1.机械结构设计本设计采用七自由度机械手结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节以及爪子等部分。

结构设计中要考虑刚性、稳定性以及重量平衡等因素，确保机械手能够准确地执行各种操作。

2.传感器系统设计为了使机械手具备自主感知能力，本设计将配备多种传感器，如力传感器、视觉传感器等。

通过传感器系统的设计，机械手可以根据实时的反馈信息进行运动控制，提高操作的准确性和安全性。

3.运动控制系统设计运动控制系统是机械手的核心部分，本设计将采用PLC （可编程逻辑控制器）作为控制器，结合伺服驱动器实现机械手的精确定位和协调运动。

通过编写程序，机械手可以根据预先设定的路径和信号执行各种操作。

四、设计过程1.需求分析针对机械手的应用场景和功能需求，进行需求分析。

确定机械手所需执行的任务类型、速度要求、负载能力等。

2.机械结构设计根据需求分析，设计机械手的结构，包括基座、旋转关节、摇摆关节、剪切关节和爪子等。

进行力学分析和模拟，确保结构设计的合理性和可靠性。

3.传感器系统设计根据需求分析，确定机械手所需的传感器类型和数量。

选择合适的传感器并安装在机械手上，设计传感器的接口电路和数据处理算法。

4.运动控制系统设计选择合适的PLC和伺服驱动器，进行硬件选型和连接。

编写控制程序，实现机械手的位置控制、速度控制和力控制等功能。

5.整体集成与测试将机械结构、传感器系统和运动控制系统进行整体集成。

进行系统测试，检验机械手的功能和性能是否满足设计要求。

课程设计成果说明书题目：热墩挤送料机械手学生姓名：柴志行学号：090401115学院：机电工程学院班级：A09 机械（1）指导教师：郑雄胜刘全良2011年6月27日第一章设计任务书设计任务：设计二自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形墩料，往40t墩头机送料。

以方案A为例，它的动作顺序是：手指夹料，手臂上摆15度，手臂水平回转120度，于管下摆15度，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。

主要要求完成对手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。

图5.1为机械手的外观图，技术参数见表5.2。

图5.1 机械手的外观图表5.2 热敷挤送料机械手技术参数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。

（4）设计凸轮机构。

按各凸轮机构的工作要求选择从动件的运动规律，确定基圆半径，校核计最大压力角和最小曲率半径。

对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值。

绘制从动件运动规律线图及凸轮廓线图。

（5）设计计算齿轮机构（6）编写设计计算说明书。

（7）学生可进一步完成凸轮的数控加上、机械手的计算机动态演示验证等，3．设计提示（l）机械手主要由手臂上下摆动机构、手臂回转机构组成。

工件水平或垂直放置，设计时可以不考虑手指夹料的工艺动作。

（2）此机械手为空间机构，确定设计方案后应计算空间自由度。

（3）此机械手可按闭环传动链设计。

4.设计方案的选择本次设计选择方案C（1）手臂回转角度：110度（2）手臂上下摆动角度：15度（3）送料频率：20次/min (4) 电动机转速：1440r/min第二章功能分解一.分为两个功能机构（1）上下摆动机构（2）水平回转机构二．机构运动各转角要求三.运动循环动作顺序：手指夹料——手臂上摆15度——手臂回转120度——手臂下摆——手指放料——手臂上摆15度——手臂反向回转120度——手臂下摆15度方案A的送料频率为20次/min，所以机械手完成一次循环的时间为3秒。