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龙门
机械手
结构设计
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毕业设计（论文）开题报告 课题名称 龙门式机械手结构设计 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化） 班 级 学 号 姓 名 指导教师 定稿日期： 1 所选题目的及其意义 本 课题将 设计一个龙门机械手，将用于工作人员出入，使零件通过机械手进行运输，需 完成对工件的安全抓紧和释放，并 将零件从一端送到指定位置的另一端生产线输送带上。 通过本课题的研究，学生不仅可以了解自动生产线的工作过程，还可以深入了解其组成部分的内部结构设计。 希望学生通过本课题设计，能充分运用已学习的基础知识和专业知识，设计出可行、优化的 装置 ，并完成机械装配图，重要零件的加工图，在毕业设计说明书中， 选用合理的动力元件， 计算设计零件的合理尺寸，体现合理的设计思路，综合应用机械原理和设计、工程制图，以及现代制造理念。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势） 目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机 械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 外机械手领域发展趋势 国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多 轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到 3M/S，量新产品达到 6 轴，负载 2产品系统总重已突破 100重要的是将机械 手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。 3 研究内容 题的技术要求 1工作范围：长度： 800高度： 500度 200 2各轴工作速度进给速 度： 400 3. X、 Z 方向快速移动速度： 1500mm/ 4. 夹持部件旋转角度： 180 ； 5. 送料重量： 1000g 案设计 个方向的运动传动设计。 4 研究方案 械手 抓紧方案 设计 部结构 机器人的手部是机器人最重要的部件之一，从其功能和形态上看， 分为工业机器人的手部和类人机器人的手部。目前前者应用较多，也较成熟，后者正在发展中。工业机器人的手部夹持器（亦称抓取机构）是用来握持工件或工具的部件，由于被握持工件的形状、尺寸、重量、材料及表面状态的不同。其手部结构也是多种多样的，大部分的手部结构都是根据特定的工件要求而专门设计的，按握持原理的不同，常用的手部夹持器分为如下两类： 1）夹持式：包括内撑式与外夹式，常用的还有勾托式和弹簧式等。 2）吸附式：包括气吸式与磁吸式等。 指的形状和分类 夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、 多指式和双手双指式 :按手指夹持工件的部位又可分为内卡式 (或内涨式 )和外夹式两种 :按模仿人手手指的动作，手指可 分为一支点回转型，二支点回转型和移动型 (或称直进型 )，其中以二支点回转型为基本型式。 计时考虑的几个问题 1)具有足够的握力 (即夹紧力 ) 在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。 2)具有足够的强度和刚度 手指除受到被夹持 物体 的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻。 由 驱动杆上的圆柱销套在滑槽内，当驱动连杆同圆柱销一起作往复运动时，即可拨动两个手指个绕其支点作相对回转运动，从而实现手指的夹紧与松开动作。 门机架的 方案 设计 有的机械传动方式的简述 通常来说，用于步进、伺服电机驱动的机械传动机构，一般有以下几类： 将旋转运动转换成线性运动，或将直线运动化为回转运动的元件。普通梯形丝杠可 以自锁，但是传动效率较低不适合高速往返运动。滚珠丝杠传动效率高、精度高、噪音低，适合高速往返运动。但传动跨度不可太大。 载力大，传动精度较高，可达 无限长度对接延续，传动速度高。但噪音较大，较易磨损。 步带）：可以高速传动，噪声低。缺点是不可长距离传动，否则皮带的变形会影响定位与控制。 传动效率最高的传动元件。但是由于齿轮本身形状的限制，无法应用于长距离传动。 荷高，传动效率高。但链条的磨损会导致传动精度下降。 调速 范围大，传动效率高。 Z 方向传动方式及结构设计 由 Z 轴方向工作范围为 200Z 轴引动器完成对工件提起或放下操作。其末端为抓取释放工件的机械手，需精确定位。且在工作中需多次完成高速往返运动。故选用丝杠螺母副作为传动机构。设计螺母副固定，丝杠由顶端 步进 电机通过联轴器带动做上下往复运动。为保证传动的稳定，在两侧设计装配了两条导轨。 作结构简图如下： 图 4： Z 方向运动结构示意图 5 进度 计划 调研、查找相关资料 开题、拟定总体设计方案 完善开题报告，完成文献翻译 设计计算、初步完成总装配图、部件图、零件图的绘制 完善图纸、撰写设计说明书，准备答辩。 6 参考文献 1 蔡自兴 M清华大学出版社 ,2000. 2 王革华 M化学工业出版社 ,2006. 3美国物料搬运和物流管理的市场及发展趋势 J2001(12)4 吴治坚 M机械工业出版社 ,2006. 5 丁树模 M机械工业出版社 ,2000. 6 李昌辉 . 自动上料机器人系统开发 D尔滨工业大学 ,7 尹自荣 ,熊晓红 ,骆际焕 ,王建坤 . 数控上下料机械手的研究及应用 D中理工大学， 8陈佩云，金茂菁，曲忠萍 J2001年第 1 期 9康立新，马建华 J 10芮延年 . 机器人技术及应用 M. 北京 :化学工业出版社 , 2008 11宗光华 . 新版机器人技术手册 M. 北京 : 科学出版社 , 2007 12陈心昭 . 现代实用机床设计手册 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2006. 13于传浩 ,章涤峰 J汉化工学院机械工程学院， 14金茂青，曲忠萍，张桂华 机器人技
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