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。
2、培养学生搜索、阅读和综合分析参考资料，运用各种标准和工具书籍一集编写技术文件的能力、提高计算、绘图等基本能力。
3、培养学生掌握机电产品设计的一半程序和方法，进行工程师基本素质的训练。
4、树立正确的设计思想及严肃认真的工作作风。
1.1.2 课程设计的容
专业课程设计容为机电控制系统（典型机电产品）设计，其容包括机械传动和其电气控制系统设计，基本容如下：
1、总体方案设计：根据课程设计任务的要求，在搜集、归纳、分析材料的基础上，明确系统的主要功能，确定实现系统主要功能的原理方案。针对具体的原理方案进行总体设计，给出机电系统的工作示意图一。
2、机械传动系统的设计：通过对动力和传动参数的选择计算，设计机械传动系统，完成机械传动系统装配图一。
3、电气控制系统设计：根据控制功能要求，完成电气控制设计，给出电气控制电路原理图一。
1.1.3 课程设计的要求
课程设计的成果最后集中表现在课程设计说明书和所绘的设计图纸上，量化要求如下：
1、每位同学采用不同方案独立完成；
2、每位同学独立完成课程设计说明书一份，A4纸30页左右，计算机打印并提交电子稿；
3、每位同学应完成设计图纸不少于三，计算机绘图并提交电子稿。
1.1.4 课程设计的具体任务
1、题目：直角坐标系搬运机械手
2、方案选择：
●电机驱动方式：步进电机
●机械传动方式：螺旋丝杠
●电气控制方式：PLC控制
●功能控制要求：位置控制，速度控制
3、主要设计参数：
●移动负载质量：100kg
●工作行程：第一段行程400mm，第二段行程100mm
●移动速度控制：第一段行程速度为0.2m/s,第二段行程速度为0.1m/s
1.1.5 研究机械手的意义
随着现代工业技术的不断发展，工业自动化技术也越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作容也要求理想化和简单化，对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害，如冶金、化工、医药、航空航天等。在机械制造业中，机械手应用较多，发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业，它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作，有些还具备有传感反馈能力，能应付外界的变化。应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
借助PLC强大的工业处理能力，很容易实现工业生产的自动化。基于此思路设计的机械手，在实现各种要求的工序前提下，大大提高了工业过程的质量，而且大大解放了生产力，改善了工作环境，减轻了劳动强度，节约了成本，提高了生产效率，具有十分重要的意义。
综上所述，本次专业课程设计本人选择了设计直角坐标系搬运机械手，为明年的毕业设计打下基础。由于时间仓促，本人仅设计了机械手的立柱、手臂，和控制部分。
