机械原理课程设计
设计说明书
《机械原理》
工业机械手
学院：机电工程学院 专业班级：10 车辆二班
指导老师：李粤
学生姓名：***
学号：
起止日期：2012年6月1日至2011年6月18日
目录
设计任务书1 前言2
方案设计3
参考资料4
机构简图11
课程设计任务书
2011-2012学年第二学期
课程名称：机械原理
设计题目：机器人的设计
完成期限：2012年6月1日至2012年6月18日
前言
工业机械手主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。
与传统的机器相比，具有生产过程的几乎完全自动化和生产设备的高度适应能力等优点。
现在工业机械手主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门
工业机械手与我们的生活息息相关，机械手的水平标志着工业生产力的水平。
方案设计
一，机械手的系统工作原理
机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。
机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。
在PLC程序控制的条件下，采用液压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。
同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.
(一)执行机构
包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。
1、手部
即与物件接触的部件。
由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。
夹持式手部由手指(或手爪)和传力
机构所构成。
手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。
回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。
平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。
手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。
而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。
传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。
2、手腕
是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)
3、手臂
手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。
手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。
工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、液压缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、液压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。
4、立柱
立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。
机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。
5、机座
机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。
(二)驱动系统
驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。
它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。
常用的驱动系统有液压传动、液压传动、机械传动。
(三)控制系统
控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。
目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。
该机械手采用的是PLC程序控制系统，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时
按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。
(四)位置检测装置
控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.
二，主体部分设计
1,机械手的主要技术参数
一.机械手的最大抓重是其规格的主参数，由于是采用液压方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为5公斤。
二，伸缩行程和工作半径。
大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。
过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。
在这种情况下宜采用自动传送装置为好。
根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为mm
1400。
手臂升降行程定为。
1
120。
定位精度也是基本参数之一。
该机械手的定位精度为mm mm
三. 用途:
用于自动输送线的上下料。
四．设计技术参数:
1、抓重kg
5
2、自由度数 4个自由度
3、座标型式圆柱座标
4、最大工作半径mm
1400
5、手臂最大中心高mm
1250
6、手臂运动参数
伸缩行程mm
1200
伸缩速度s
400
mm/
升降行程mm
120
升降速度s
250
mm/
回转范围
180
0-
回转速度s/
90
7、手腕运动参数回转范围
180
0-
回转速度s/
90
8、手指夹持范围棒料:mm
φ-
mm150
80φ
9、定位方式行程开关或可调机械挡块等
10、定位精度mm
±
1
11、驱动方式液压传动
12、控制方式点位程序控制(采用PLC) 三，机械手手部设计
1，手的形状
考虑到机械手主要用来抓取平面上的柱状棒料，所以手设计成钳状。
手指可做相对平行的开合。
手、手指的开合动力源于液压泵。
手的机构如图
2，设计时考虑的几个问题
(一)具有足够的握力(即夹紧力)
(二)手指间应具有一定的开闭角
(三)保证工件准确定位
(四)具有足够的强度和刚度
(五)考虑被抓取对象的要求
四，机械手手臂结构
1，考虑到要要求自由搬运物体，手臂部分设计四个自由度。
其中立柱可以在水平方向转动。
另外三个臂可做俯仰运动。
其中一二号臂确保机械手到达准确的高度和距离。
三号臂确保手部保持水平。
2，手臂结构如图。
3，臂的运动由液压驱动，原理如图所示
五，机械手底座和手腕结构
1，底座结构。
底座主要用来承载立柱和整个手臂所以要用螺栓固定在水平面上。
驱动立柱转动的液压装置也在底座上。
结构如图
2手腕结构
手腕部分主要用来调整手部的角度，采用液压传动结构如图。