小型零件装配机械手设计
42页 17000字数+说明书+外文翻译+9张CAD图纸【详情如下】
x轴丝杠A2.dwg
x轴连接件A3.dwg
y轴丝杠A2.dwg
y轴连接件A3.dwg
前支撑板A3.dwg
外文翻译--机器人控制和装配计划相结合的精密机械手.doc
导轨A1.dwg
小型零件装配机械手设计.doc
底座A3.dwg
电路图.dwg
装配A0.dwg
论文.doc
目录
摘要I
AbstractII
1 绪论1
1.1 机械手概述1
1.1.1 机械手的组成和分类1
1.1.2 国内外发展状况4
1.2 本课题研究的主要内容5
1.3 小型零件装配机械手的功能要求及现实意义6
1.3.1 小型零件装配机械手的功能要求6
1.3.2 小型零件装配机械手的现实意义6
2 机械手总体设计方案7
2.1 机械手的坐标型式与自由度7
2.1.1 机械手的坐标型式7
2.1.2 机械手的自由度8
2.2 总体设计方案8
2.2.1 传动行走机构8
2.2.2 驱动行走机构9
2.3 机械手的设计参数10
3 机械手机械系统设计12
3.1 X轴结构的设计与选择12
3.1.1X轴滚珠丝杆副尺寸选择计算12
3.1.2滚动轴承型号选择计算16
3.1.3驱动电机的选择计算17
3.1.4X轴键的选择计算18
3.2Y轴结构的设计与选择19
3.2.1滚珠丝杠副尺寸选择计算19
3.2.2滚动轴承型号选择计算23
3.2.3驱动电动机的选择计算25
3.2.4Y轴键的校核26
3.2.5二维工作台底板的选择及校核27
4 机械手控制系统设计29
4.1 控制系统的结构分类29
4.2 控制方式29
4.3机械手的控制电路30
4.3.1 增量式光电编码器辨向电路30
4.3.2增量式光电编码器计数电路31
4.3.3二相混合式步进电机的控制31
4.3.4二相混合式步进电机双极型驱动电路的设计31
4.3.5双极型驱动方式脉冲分配器的设计32
结论35
致谢36
参考文献37
机械手的设计参数
1.主要参数
机械手的最大抓取重量是其规格的主参数，该机械手主参数定为5kg。
设计技术参数
（1)抓重：5kg
(2)自由度：3个
(3)坐标型式：直角坐标型
(4)运动参数：X轴：最大行程1000mm，最大移动速度5m/min
Y轴：最大行程720mm，最大移动速度5m/min
定位精度：0.1mm
重复定位精度：0.05mm
驱动方式：步进电机驱动
希望寿命：15000h
1 绪论
1.1 机械手概述
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，它可以说是机器人的一个重要分支。它模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作，涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各个领域有着广阔的发展前景。
用机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全。因此，在现有的机械手技术基础上设计一台小型零件机械装配机械手有着深远的意义。
1.1.1 机械手的组成和分类
1.1.1.1 机械手的组成
机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统位置检测装置等组成。
执行机构
（1） 手部
手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可把动作传给手腕，以转动、伸屈手腕，开闭手指。
机械手手部的机构系模仿人的手指，分为无关节，固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指和四指等，其中以二指用的最多。可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作需要。
本设计所做的机械手采用电磁铁直接吸引。
（2） 手臂
手臂有无关节和有关节手臂之分。
本设计所做的机械手的手臂采用无关节臂。
手臂的作用是引导手指准确的抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。
本设计所做的机械手在手臂的X轴、Y轴移动的定位均采用光电开关控制，以保证定位的精度。
机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此，它采用的执行机构主要是直线油缸、摆动油缸、电液脉冲马达、伺服油马达、直流伺服电机和步进电机等。
躯干是安装手臂、动力源和执行机构的支架。
2、 驱动机构
驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压气动用的最多，占90%以上，电动、机械驱动用的较少。
液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱等实现传动。它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。
气压驱动所采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用4-6个大气压，个别的达到8-10个大气压。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。
为了减少停机时产生的冲击，气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。
电气驱动采用的不多。现在都用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。通用机械手则考虑用步进电机、直流或交流的伺服电机、变速箱等。
电气驱动的优点是动力源简单，维护，使用方便。驱动机构和控制系统可以采用统一形式的动力，出力比较大；缺点是控制响应速度比较慢。
机械驱动只用于固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可靠，速度高，成本低；缺点是不易调整。
本设计所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的X轴、Y轴的移动及X轴的旋转。
3、 控制系统
机械手控制系统的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间
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