凸轮机械手的原理和结构的设计【三自由度】【7张CAD图纸+毕业论文】

凸轮机械手的原理和结构的设计

24页 8800字数+论文说明书+任务书+7张CAD图纸【详情如下】

PLC原理图4.dwg

任务书.doc

凸轮机械手CAD总装图1.dwg

凸轮机械手的原理和结构的设计说明书.doc

前后移动油缸3.dwg

搬运流程图6.dwg

时序与电磁铁动作周期表5.dwg

液压系统原理图7.dwg

送料机械手升降、横移油缸2.dwg

摘    要

随着社会的进步，经济的发展，数控技术已经越来越重要了，而且数控技术是先进制造技术的核心，是人类进步的一个很重要的阶梯。机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高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，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。

机械手是利用PLC控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。

关键词：机械手，加工工艺，液压系统

目 录

第一章 前  言 5

1.1 机械手的用途说明 5

1.2 机械手的目的、意义 5

1.3 设计的指导思想，应达到的技术性能要求 5

第二章  设计方案论证 7

2.1 机械手设计的原始数据 7

2.1.1 组成结构 7

2.1.2 执行机构 7

2.1.3 驱动机构 7

2.1.4 控制系统 7

2.1.5 位置检测装置 8

2.2 机械手的运动方案论证 8

2.2.1 机械手的运动形式（坐标形式）确定 8

第三章  机械手各组成部件设计计算 10

3.1 抓取机械设计 10

3.1.1 抓取机械机构的基本要求 10

3.1.2 手爪夹紧力的计算 12

3.1.3 手爪的驱动装置的选择与驱动力计算 13

3.2  手腕机构 13

3.2.1 手腕的作用和动作 13

3.3  手臂设计 14

3.3.1 机械手手臂应满足的基本要求： 14

3.3.2 为满足基本要求而采取的机构、工艺性措施 14

3.3.3 手臂伸缩运动的结构设计 15

3.3.4 手臂升降运动的结构设计 17

3.3.5 手臂回转运动的结构设计 19

3.4  缓冲装置设计 20

3.4.1 缓冲方式的确定 20

3.5  定位机构设计 21

3.5.1 定位方式的选择确定 21

3.6  机械手驱动系统选择 22

3.6.1 驱动方式的选择 22

3.6.2 下面是液动与气动方式特点的比较 22

第四章  机械手控制系统设计 23

4.1  机械手的控制方式的选择 23

4.2  本控制方式的特点 23

设计总结 24

第一章 前  言

1.1 机械手的用途说明

机械手是模仿人手工作的机械设备。实验用机械手的设计，是指机械手臂在一定范围内的摆动，手臂的垂直方向的上下移动及手爪的伸缩运动组成。由启动系统实现各运动的驱动。它的主要作用是将工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置，或者保持工具进行工作。机械手是利用PLC控制整个系统实现各种运动的自动化控制，且能用于教学演示。

1.2 机械手的目的、意义

   机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高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，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大。因此，在机械加工中得到越来越广泛的应用。

    目的是，我们对机械手的设计步骤有一定的平衡了解；也能基本掌握机械设计的方法；综合运用学过的理论知识；全面复习绘图技巧，并较好的运用于毕业设计绘图上。通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或某个生产过程，智能控制则包括控制对象及整个工作环境或整个生产过程；自动控制的目标是使在系统控制的某个状态下，尽量消除环境对系统的影响，智能控制关心的使最终状态或现行状态是否合乎要求。因此，要充分考虑环境的影响；自动控制的学习来源重要是对象的状态的反馈，所以智能控制需要一个庞大的数据库；自动控制理论着重描述对象的数学模型，然后，通过各种控制算法进行控制，以达到目的，智能控制着重直接控制经验。

1.3 设计的指导思想，应达到的技术性能要求

   结构简单：设计为三自由度的机械手臂，运动形式简单，可以把手臂设计成为沿导向装置运动，直接选用标准规格的液压缸和内胀式机械手爪，无须另行设计。

    外观不要有手臂堵塞外形：设计尽量要求安装方便，各非标准件加工方便。因此，不必设计成套形式，管道也不必安排在手臂内部，可以采用软管直接连接。

    本次设计的手臂不要光用于工业生产，因此，对各部件的加工精度及安装要求不高，可以在通用机床上加工完成。第四章  机械手控制系统设计

4.1  机械手的控制方式的选择

机械手的控制方法分：数控、程控、电控、液控等。

4.2  本控制方式的特点

简易工业机械手选用的控制方式为电控，它的特点是运动速度快，稳定性好，成本底，便于维修。

设计总结

经过半年多的毕业设计工作，设计期间，指导老师教会了我该如何设计图纸，当中包括元件的选用，图纸的设计步骤。机械手中的各结构的用处和选用此结构的优、缺点，使我受益匪浅。

设计中，我查阅了许多资料，从中查出了许多数据，为我的图纸设计打下了基础，通过资料，让我发现设计图纸不可以随心所欲，必须根据国家、国际标准，否则设计的图纸就会有错误。

通过这次设计，使我了解到，自动控制的对象主要是单机或某个生产过程；自动控制的目标是使在系统控制的某个状态下，尽量消除环境对系统的影响，职能控制关心的是最终状态或现行状态是否合乎要求。

此次设计中的优点是手臂可以沿直角坐标的X、Z方向移动，有可以绕Z轴转动，亦手臂可以前后伸缩，上下升降和左右移动。采用此种坐标形式工作方位较小，占地空间较小，定位精度好，应用广泛。在力学方面讲它有足够的刚度，重量要轻。运动要稳定，结构要美观，使用安全，维修方便，造价经济。

本次设计的机械手是模仿人手的动作，生产中应用机械手可以提高自动化水平和劳动生产率，可以减轻劳动强度，保证生产质量，实现安全生产，尤其在恶劣的劳动条件下，它代替人作业的意义更加重大，因此，将在机械加工中得到越来越广泛的应用。

参考文献

1.《机械设计手册》第三版第1～4卷           化学工业出版社

2.《机械设计标准应用手册》第2卷            机械工业出版社

3.《画法几何及机械制图》第四版              高等教育出版社

4.《液气压传动》                            机械工业出版社

5.《可编程控制器应用技术》                  高等教育出版社