目录摘要 (1)第一章机械手设计任务书 (1)1.1设计目的 (1)1.2本课题的内容和要求 (2)第二章抓取机构设计 (3)2.1手部设计计算 (3)2.2腕部设计计算 (6)2.3臂伸缩机构设计 (8)第三章液压系统原理设计及草图 (13)3.1手部抓取缸 (13)3.2腕部摆动液压回路 (14)3.3小臂伸缩缸液压回路 (14)3.4总体系统图 (15)第四章机身机座的结构设计...................................................... 错误!未定义书签。
4.1电机的选择...................................................................................... 错误!未定义书签。
4.2减速器的选择 .................................................................................. 错误!未定义书签。
4.3螺柱的设计与校核........................................................................... 错误!未定义书签。
第五章机械手的定位与平稳性.................................................. 错误!未定义书签。
5.1常用的定位方式 .............................................................................. 错误!未定义书签。
5.2影响平稳性和定位精度的因素........................................................ 错误!未定义书签。
5.3机械手运动的缓冲装置 ................................................................... 错误!未定义书签。
第六章机械手的控制 (17)第七章机械手的组成与分类 (19)7.1机械手组成 (19)7.2机械手分类...................................................................................... 错误!未定义书签。
参考资料 (25)送料机械手设计摘要本课题设计的为通用圆柱坐标系机械手。
工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。
实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。
此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题通过应用AutoCAD 、UG等技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，它能实行自动上料运动，自动搬运棒料。
机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。
关键字机械手，AutoCAD，UG。
第一章机械手设计任务书1.1课程设计目的《机电一体化系统设计》课程设计是大学生在完成《机电一体化系统设计》等专业课学习之后进行的综合性实践教学环节，总的目的是在老师的指导下，使学生通过课程设计，对所学的理论知识进行一次系统的回顾检查复习和提高，并运用所学的理论知识，通过调研，设计一个机电控制方面的课题，收到从理论到实践应用的综合训练，培养学生独立运用所学理论解决具体问题的能力，具体有以下几点：一、通过检索查阅运用有关手册、标准及参考资料，培养起学生检索查阅资料、实用资料的方法和能力。
二、通过检索查阅课程理论知识，运用所学的基础课，专业技术课和专业课知识，培养学生根据实际问题正确设计总体方案，分析具体问题，进行工程设计能力。
1.2本课题的内容和要求设计通用圆柱坐标系机械手及控制系统。
设计中的机械手各动作由液压缸驱动，并有电磁阀控制，技术指标如下：（1、）原始数据：a、抓重：200N-300Nb、自由度（四个自由度）c、动作符号行程范围速度伸缩X 400mm 小于250mm/s升降Z 300mm 小于70mm/s回转φ0——120º小于90º/sd、手腕运动参数回转φ行程范围0——180º速度小于90º/se、手指夹持范围：棒料，直径50——70mm，长度450——1200mmf、定位精度：±3mm。
g、控制方式：PLC1.3设计内容及安排a、熟悉任务，查阅资料b、画出机械手装配图c、画出液压控制原理图d、根据控制要求，选择PLC型号及输入输出元件e、画出PLC控制的输出输入接线图f、完成梯形图和语句表的程序设计g、整理设计说明书，答辩（3、）要求a、上述工作要求扎扎实实完成，绝不能打过场b、培养独立思考的，独立动手，独立查阅资料，严谨治学、一丝不苟的精神c、培养独立分析问题、解决问题的能力d、有关问题按照课程设计大纲要求进行第二章抓取机构设计2.1手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏棒料的已加工表面。
对于刚性很差的棒料夹紧力大小应该设计得可以调节，对于本应考虑采用自锁安全装置。
2、有足够的开闭范围本机械手手部的手指有张开和闭合装置。
工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。
对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。
手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。
图2.1 机械手开闭示例简图3、力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。
因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。
4、手指应有一定的强度和刚度5、其它要求对于夹紧机械手，根据工件的形状为圆形棒料，因此最常采用的是外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。
此种结构较为简单，制造方便。
二、拉紧装置原理如图2.2所示：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。
图2.2 油缸示意图不同用途的液压机械，工作条件不同，工作压力范围也不同。
液压机床一般取2——8MPa，此处取4MPa，则1、有机械手抓重为200——300N，有常识知道重物与机械手抓摩擦系数暂时定为f=0.15，表面粗糙度Ra都要求为1.6，则Fmax=G/f=300/0.15=2000N由于液压缸摩擦、惯性等存在因素的影响，Fmax>=2000N,即手爪的夹紧力F1≥2000N2.根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：=（2b／a）⨯（cosα′）²N′（2.2）F1其中 N′=2000N，带入公式2.2得：F=（2b／a）⨯（cosα′）²N′1=(2⨯150/50)⨯（cos30º）²⨯2000=10392N实际=PK1K2/η（2.3）则实际加紧力为 F1=10392⨯1.5⨯1.1/0.85=20172N经圆整F实际=21000N12、计算手部活塞杆行程长L,设直径取80mm即L=（D/2）tgψ（2.4）=40×tg30º=36.96mm经圆整取l=50mm3、确定“V”型钳爪的L、β。
取L/Rcp=3 （2.5）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150取“V”型钳口的夹角2α=120º，则偏转角β按最佳偏转角来确定，查表得：β=22º39′4、机械运动范围（速度）=250mm/s（1）伸缩运动 Vmax=70mm/s（2）升降运动 Vmax（3）手臂回转Wmax=90º/s（4）手爪回转Wmax=90º/s所以取手部驱动活塞速度V=50mm/s5、手部右腔流量Q=sv （2.7）=50πr²=50×3.14×40²=251.2ml/s6、手部工作压强/S （2.8）P= F1=21000/5024=4.18Mpa2.2腕部回转设计计算腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。
本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。
要求：回转0——180º，即±90º角速度W小于90º/s以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重300N=30Kg，长度l=1200mm。
如图2.3所示。
1、计算扭矩M1设重力集中于离手指中心350mm处，即扭矩M1为：M1=F×S （2.9）=300×0.35=105（N·M）图2.3 腕部受力简图2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M2F=8kg S=10cm带入公式2.9得M2=F×S=8×10×0.1 =8（N·M）3、摆动缸的摩擦力矩M摩F摩=400（N）（估算值）S=20mm （估算值）M摩=F摩×S=8（N·M）4、摆动缸的总摩擦力矩MM=M1+M2+M摩（2.10） =121（N·M）5.由公式T=P×b（ΦA1²-Φmm²）×106/8 （2.11）其中： b—叶片密度，这里取b=3cm；ΦA1—摆动缸内径, 这里取ΦA1=12cm；Φmm—转轴直径, 这里取Φmm=5cm。
所以代入（2.11）公式P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）×106=8×121/0.03×（0.12²-0.05²）×106=2.71Mpa由W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b所以Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8=（π/4）（0.12²-0.05²）×0.03/8=0.35×10-4m³/s=35ml/s2.3臂伸缩机构设计手臂是机械手的主要执行部件。