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三自由度机械手设计.docx
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设计说明书
课题:凸轮轴加工自动线机械手
班级:
设计:
审核:
数控 69902
沈晓春
二 00 五年九月
目录
一、目录
………………………………………………………………………………………………………
二、前言
………………………………………………………………………………………………………
(一)机械手的用途说明
…………………………………………………………………………
(二)设计机械手的目的、意义
………………………………………………………………
(三)设计指导思想应达到的技术性能要求
…………………………………………
4
2
3
3
3
三、设计方案论证
………………………………………………………………………………………
5
(一)机械手的原始依据
…………………………………………………………………………
5
(二)机械手的运动方案论证
…………………………………………………………………
6
四、机械手各组成部件设计计算
………………………………………………………………
8
(一)抓取机械设计
…………………………………………………………………………………
8
(二)手腕机构
…………………………………………………………………………………………
12
(三)手臂设计
…………………………………………………………………………………………
14
(四)缓冲装置设计
…………………………………………………………………………………
22
(五)定位机构设计
…………………………………………………………………………………
25
(六)机械手驱动系统设计
……………………………………………………………………
25
五、机械手控制系统设计
…………………………………………………………………………
25
六、设计总结
……………………………………………………………………………………………
26
七、参考文献
……………………………………………………………………………………………
27
2
二、 前言
(一)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。
(二)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
3
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。
(三)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。
4
三、设计方案论证
(一)机械手设计的原始数据
1.组成结构
机械手主要由执行机构、驱动系统以及位置检测等装置组成。各系统
的关系如图:
控制系统 → 驱动系统 → 执行系统 → 抓取工件
‖
——
位置检测
——
‖
2.执行机构
包括手臂、手腕、手部和立柱等部件,有的还增设行走机构。
(1) 手部:即与物体接触的部件,由物体接触的形式又可分为夹
持式和吸附式手部。
(2) 手腕:是连接手腕和手臂的比肩,起改变工件的空间位置的
作用。
(3) 手臂:支撑手腕和手臂的部件以改变工件的空间位置。
(4) 立柱:支撑手臂的部件,手臂的各部分运动均与立柱有密切
的关系。
(5) 行走机构:为完成远距离的操作和扩大使用范围,可增设滚
轮行走机构。
(6) 机座:它是机械手的基础部件,机械手执行机构的各部分和
驱动系统均安装在机座上,起支撑和联结作用。
3.驱动机构
机械手臂的驱动系统是驱动执行机构运动的出动装置,常用的有
5
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竖子敢尔
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