自动上下料机械手设计

自动上下料机械手的设计

摘要

随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。

关键词：机械手，液压驱动，控制系统

目录

1绪论 (1)

2 工业机械手的设计方案 (2)

2.1 工业机械手的组成 (2)

2.2 上下料机械手的工作原理 (3)

2.3 规格参数的选择 (3)

2.4 设计路线与方案 (4)

2.4.1 机械手的总体设计方案 (4)

2.4.2 设计步骤 (4)

2.4.3 研究方法和措施 (4)

3 机械手各部分的计算与分析 (5)

3.1 手部计算与分析 (5)

3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5)

3.1.2 手部的计算和分析 (5)

3.2 腕部计算与分析 (12)

3.2.1 腕部设计的基本要求 (12)

3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13)

3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16)

3.2.4 选键并校核强度 (18)

3.3 臂部计算与分析 (18)

3.3.1 臂部设计的基本要求 (18)

3.3.2 手臂的设计计算 (20)

3.4 机身计算与分析 (28)

4 液压系统设计 (29)

4.1 液压系统总体设计 (29)

4.2 液压元件的选择 (29)

4.2.1 液压缸 (29)

4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31)

4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)

4.2.4 选择液压辅助元件的要求 (33)

5 液压元件的保养与维修 (37)

5.1 液压元件的安装 (37)

5.2 液压系统的一般使用与维护 (37)

5.3 一般技术安全事项 (37)

6 结论 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

附录 (42)

1绪论

工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的。

世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在各行各业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。

上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。

机械手涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。它是一种能自动控制并可以从新编程以变动的多功能机器，它有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。

2 工业机械手的设计方案

2.1 工业机械手的组成

工业机械手是由执行机构，驱动机构和控制部分所组成，各部分关系如下框图：

图2-1 工业机械手各部分关系图 执行机构：

执行机构包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走机构等运动部件所组成。 （1）手部：直接与工件接触的部分，一般是回转型或平移型。传动机构形式多样，常用的有：滑槽杠杆式、连杆杠杆式、弹簧式等。

（2）腕部：是联接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物体的方位。 （3）臂部：手臂是支撑被抓物体，手部，腕部的重要部件。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给定位置。

该设计的手臂有三个自由度，采用关节式坐标（绕横轴旋转，上下摆动和左右摆动）关节坐标式具有较大的工作空间和操作灵活性，机械臂的结构性容易进行优化，便于提高机械手的动态操作性能。

（4）行走机构：有的工业机械手带有行走机构。 驱动机构：有气动，液动，电动和机械式四种形式。 控制系统：有点位控制和连续控制两种方式。

机身：它是整个工业机械手的基础。 机械手功能：

（1）它能部分的代替人工操作；

（2）它能按照生产工艺的要求遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；

（3）它能操作必要的机具进行焊接和装配。

控制机构

驱动机构

执行机构

位置检测装置

电

工件

2.2 上下料机械手的工作原理

上下料机械手是一种专用的工业机械手，其执行程序一般是固化好的，或只能进行简单编程，所以机械手的动作是固定的，一种机械手只能供送一种或有限的几种物品，程序控制系统相对比较简单。

供送料机械手可看做是一种无料槽、滑道的供送料机构，它在一个位置（料槽）抓取物品（工件），然后将其搬运到另一个位置。其基本动作是：上料时，先由料槽中取出工件，带着工件到指定工位，将其放在工位上，返回；卸料时则从工位上取下工件，带走，放到料箱中。上料时一般有位置及方位要求，而卸料时一般无严格要求，所以上料是关键。

要完成上述动作，上下料机械手的手爪必须到达两点（取料点—料槽；放料点—加工工位），这可通过机械手的手臂来实现。手爪必须做两个动作（抓取料和放下料），这可通过机械手的手爪闭合、张开来实现。方位要求一般通过机械手的手腕来满足供送料要求的运动，轨迹应该是：直线下降—直线升起—平面圆弧摆动—直线下降。

2.3 规格参数的选择

工业机械手的规格参数是说明机械手规格和性能的具体指标，一般包括以下几个方面：

（1）抓重（又称臂力）：额定抓取重量或称额定负荷，单位为公斤，本次设计要求抓重为25kg。

（2）自由度数目：本次设计整机四个自由度，手臂三个自由度，手腕两个自由度。

（3）定位方式：有固定机械挡块，可调机械挡块，行程开关，电位器及其他各种位置设定和检测装置，本次设计选固定机械挡块定位。

（4）驱动方式：有气动，液动，电动和机械式四种形式，本次设计选择液压驱动。

（5）手臂运动参数：臂部上仰60度、下俯30度、回转220度。

（6）手腕运动参数：腕部回转顺逆各180度。

（7）手指夹持范围和握力：工件直径d<100mm。

（8）定位精度：位置设定精度和重复定位精度。

（9）轮廓尺寸：长×宽×高（毫米）为445.75×223.15×459.5mm。

2.4 设计路线与方案

2.4.1 机械手的总体设计方案

本课题是自动上下料机械手的设计，本设计主要任务是完成机械手的结构方面设计，以及液压系统方面的简单设计。在本章中对机械手的坐标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此机械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务。

2.4.2 设计步骤

（1）查阅相关资料；

（2）确定研究技术路线与方案构思；

（3）结构和运动学分析；

（4）根据所给技术参数进行计算；

（5）按所给规格，范围，性能进行分析，强度和运动学校核；

（6）绘制工作装配图草图；

（7）绘制总图及零件图等；

（8）总结问题进行分析和解决。

2.4.3 研究方法和措施

使用现在机械设计方法和液压传动技术进行设计，采用关节式坐标（四个自由度，可以绕横，纵轴转动和上下左右摆动）。

液压驱动即是以油液的压力来驱动执行机构。抓重能力大，结构小巧轻便，传动平稳，动作灵便，可无级调速，进行连续轨迹控制，易于实现直接驱动。但因油的泄露对工作性能影响较大，故它对密封装置要求严格，且不宜在高温或低温下工作。

3 机械手各部分的计算与分析

3.1 手部计算与分析

手部按其夹持工件的原理，大致可分为夹持和吸附两大类。夹持类最常见的主要有夹钳式，本设计主要考虑夹钳式手部设计。

夹钳式手部是由手指，传动机构和驱动装置三部分组成，它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，可以抓取轴，盘，套类零件，一般情况下多采用两个手指。手部示意图如下：

图3-1 手部示意图

3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求

（1）应具有适当的夹紧力和驱动力。

（2）手指应具有一定的开闭范围。

（3）应保证工件在手指内的夹持精度。

（4）要求结构紧凑，重量轻，效率高。

（5）应考虑通用性和特殊要求。

3.1.2 手部的计算和分析

（1）手部受力分析

图3-2 手部受力图(1)

图3-3 手部受力图(2)

（2）手指尺寸初步设定 由拉杆的力平衡条件：

11

2sin P

P =

? 0x

F

=∑

1p cos 1?=22cos ?p

得 12P P =

'11P P =

由

()0M F =∑得

'

1AB P h NL =

cos h c =? **p b tg N =?

又由工件的平均半径： 5025

37.52

cp R +=

=mm 初取V 型手指的夹角2120o θ=，55AB L =mm ，2100C mm =，53b mm =，

53CD L mm =，滑杆总长h=170mm

（3）夹紧力计算

又由于工件的直径不影响其轴心的位置即定位误差为零，手指水平位置夹取水平位置放置的工件。

由参考文献[2]中表2-1查得：

N ＝0.5G=0.5×25=12.5kg （3—1）

又因为：

22cos b

P N c

=

? （3—2） 当α取最小值时，则增力比较大，手指走到最小行程时则有min α, o min 30α=

又因为：

kg a N c

b

p 88.19cos 2min 2==

理 （3—3） 12

k k P P η

≥理

实 （3—4）

取安全系数1 1.5k =，工作情况系数2 1.5k =,传动机构的机械效率0.9η= ××50P kg ≈实19.881.51.5

＝

0.9

手指夹紧时：夹紧缸活塞移动范围L ＝130mm ，其动作时间t=1.5s （由机械手的动作节拍时间得之），所以夹紧活塞移动得平均速度v 为：

13

8.671.5

l v cm s t ===

运动部件得总重估算G ＝10kg 夹紧力N 与驱动力P 的关系：

由于结构左右对称，在驱动力P

的作用下，每一滑槽杠杆受力相等

图3-4 夹紧力与驱动力的关系图

在不计摩擦力的情况下：

121

2cos P

P P α==

1α为夹紧状态得倾斜角1α＝50夹紧工件半径为50mm

121

2cos P

P P α==

＝38.9kg

根据各力对回转支点1O 的力矩平衡条件，同样在不计摩擦力的情况下,

1

1

2cos PC

Nb PC α==

C 为杠杆动力臂，即驱动销对滑槽杠杆作用力1p 对支点1O 的垂直距离。 又因为a=50mm

C =

150

77.878cos cos50o

a mm α==≈ 则 N

b =112cos pc

Pc α=

5078

12.52cos50b ??=

?

38.978

24312.5

b mm ?=

≈ 当夹紧半径为25mm 的工件时，1α＝

70

150

146.2147cos cos70

a c mm α=

==≈ 则 Nb =121

2cos pc

p c α=

21

2cos N a p b α=

212.550

502cos 50

b =?

? 243b mm ≈

（4）动作特性和传动特点 定位到最大行程时，50α

=

max max

cos a L α=

则 max max

80cos a L mm α=≈取max 130L mm =

又因为max 1

cos 2

α>

，max 60α<,滑槽杠杆手指最大开闭角为 0max max 120<=a r

滑槽倾斜角的变化范围可以为6060α-<<,可见机构传动比将在下列范围内变化:

22a N a b P b

≤< 0.10.4N

P

≤<

所以开始所初步取的a ，b 与α均符合要求。

（5）确定夹紧油缸外径D

①驱动杆行程与手指开闭范围关系

12.αα—分别为手指夹紧工件范围值时，滑槽相对于两支点连接的倾斜角。

1278L atg atg mm αα=-≈

考虑到机构效率，传力比N/P 的公式应力：

21

2cos N a P b ηα= （3—5） η＝0.9

又因为G=250N,夹紧力F=500N,260α<

则 N f f F w fs 502502.0=?=?=

N f f F w f 252501.0=?=?=λ

式中：W F —工作负载即为重物重力W F ＝250N 。

f F —导轨摩擦阻力负载，对于平导轨()f Rn F f G F =+ Rn F —垂直于导轨的工作负载，Rn F ＝0。

f —导轨摩擦系数，取静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。

a G v

F g t

?=

?，一般取t ?＝0.01-0.5s ，v t ?-?时间内速度变化量： 255 4.239.80.0560

a F N =

?=? 启动：54.23fs a F F F N =+= 稳态：275fa W F F F N =+=

②工作压力P 的确定，工作压力根据负载大小及机器的类型来初步确定。参阅参考文献[5]中表37.5按载荷选择工作压力为1a MP 。

③计算液压缸内径D 和活塞杆直径d ，由负载可知最大负载F 为275N 。 根据液压系统设计手册表2－2取2P 为0.5a MP ，cm η为0.95，d/D 为0.7。 又因为：

2

1

1240.0223m 11cm

F D P d P P D πη?=

=??????

??

???--???? ???

???????

?

（3—6）

根据参考文献[8]中表2－4，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=25mm,活塞杆直径按d/D ＝0.7及参考文献[8]中表2－5活塞直径系列取d=18mm 。

按工作要求夹紧力为一个夹紧缸提供，考虑到夹紧力的稳定性。夹紧缸的工作压力应大于复位弹簧的弹力。

又因为进油缸在有杆腔，则其有效工作面积：

()2

220.1884

A D d cm π

=

-=

④液压缸壁厚和外径计算：

[]

2y P D δσ≥

（3—7）

y P 为最大工作压力1P 的1.5倍，y P ＝1.5a MP 。 材料为高强度铸铁，[]σ＝60a MP

3.125mm δ≥

12252433D D mm δ≥+=+?=

液压缸工作行程的确定，并参照参考文献[8]中表2－6中的系列尺寸选取标准值S=100mm 。

⑤缸盖厚度的确定

一般液压缸为平底缸盖，其有效厚度t 按强度要求计算。

[]

2

0.433y

P t D σ≥ （3—8）

0.27t mm ≥

现取t=20mm 。 活塞的宽度B 一般取

B=(0.6-1.0)D=0.6D=15mm

⑥夹紧缸弹簧的确定

弹簧工作载荷F=50N,最大轴直径max 18D mm =,最小筒直径min 25D mm = 弹簧刚度0.769F

N k mm f

=

=

查参考文献[5]中表30.2－8圆柱螺旋压缩弹簧的尺寸及参数得:

材料直径d=2.5mm,弹簧中径D=25mm,节距P=10.4mm,单圈弹簧工作极限载荷下变形量为7.075mm ，单圈弹簧刚度24.5N

k mm

'=。

max 3

max 8G d

Z P C λ= （3—9） 10D

C d

=

= C-直径比，G －弹簧材料的剪切弹性模量，钢材G=()25810kg cm ?，max 100P N = 计算得Z=110mm ,则活塞缸总长L=120mm 。 3.2 腕部计算与分析 3.2.1 腕部设计的基本要求

手腕部件置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的动作范围，适应性更强。手腕具有独立的自由度，此设计手腕有绕X 轴转动和沿X 轴左右摆动两个自由度。手腕回转运动机构为回转油缸，摆动也采用回转油缸。他的结构紧凑，灵活，自由度符合设计要求，它要求严格密封才能保证稳定的输出转矩。

（1）腕部处于臂部的前端，它连同手部的动静载荷均由臂部承受。腕部的结构、重量和动力载荷直接影响着臂部的结构、重量和运动性能。因此在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。

（2）腕部作为机械手的执行机构，又承担联接和支承作用，除了保证力和运动的要求以及具有足够的强度和刚度外还应综合考虑合理布局腕部和手部的连接、腕部自由度的检测和位置检测、管线布置以及润滑、维修调整等问题。

（3）腕部设计应充分估计环境对腕部的不良影响（如热膨胀，压力油的粘度和燃点，有关材料及电控电测元件的耐热性等问题）。

腕部的结构如图3-5所示，它可做与手臂垂直方向（例如Y 轴方向）横移，还可以绕Y 轴或Z 轴回转。

图3-5 手腕运动示意图

3.2.2 腕部回转力矩的计算

腕部回转时，需要克服以下几种阻力：

（1） 腕部回转支承处的摩擦力矩M 摩 ： 由静力学平衡方程求得

M 摩＝

()11222

f

R D R D +×()kgf m -

（3—10） 式中：D 1、D 2—轴承直径(m) R 1、R 2—轴承处支反力(kgf-m)

f —轴承的摩擦系数，对于滚动轴承f=0.01-0.02 为简化计算取M 摩0.1M =总阻力矩

1G —工件重量（kgf ） 2G —手部重量（kgf ） 3G —手腕转动件重量（kgf ）

（2）克服由于1G 重心偏置所引起的力矩M 偏：

M 偏＝1G e ?（kgf ） （3—11） 式中e —工件重心到手腕回转轴线的垂直距离（m ） （3）克服启动惯性，所需的力矩M 惯

启动过程近似等加速运动，根据手腕回转的角加速度ω及启动所用的角速度

?起,

M 惯＝()20.01752J J ω?

?+??工件 （3—12）

式中:J 工件—工件对手腕回转轴线的转动惯量()2kgf m s --

J —手腕回转部分对手腕回转轴线的转动惯量()2kgf m s --

ω—手腕回转过程的角加速()度

秒

?—启动过程所转过的角度（度）

手腕回转所需要的驱动力矩应当等于上述三项之和： M M M M =++总偏摩惯

因为手腕回转部分的转动惯量()J+J 工件不是很大，手腕起动过程所产生的转动力矩也不大，为了简化计算，可以将计算M 偏，M 摩适当放大，而省略掉M 惯，这时 ()M 1.1M M =+总偏摩

①设手指，手指驱动油缸及回转油缸转动件为一个等效圆柱体，L=50cm ，直径D=10cm ，则m=27.5kg 。

②摩擦阻力矩M 摩＝0.1M 总阻力矩

③设起动过程所转过的角度?起＝20,等速转动角速度100s ω?=

M 偏＝()20.01752J J ω?

?+??工件

查型钢表有： ()221

0.0342J mR kgf m s =

=-- （3—13） ()()2221

3 6.02812

J m L R kgf m s =+=--工件

（3—14） 代入M 惯＝256（N ·m ）

M 偏＝0 M 摩＝0.1M 总阻力矩

M 摩＝0.1M 总阻力矩+265 M =

()265

294.4kg 0.9

m =? 确定转轴的最小尺寸：

[]3

T

0.2M d τ≥

?驱

（3—15）

T W —抗扭剖面模量, 30.2T W d =，[]3

3

294.410

0.2T T d ττ?=≤

查得[]60a T MP τ=,

15d mm ≥，取转轴直径d=40mm 。 ④回转油缸所产生的驱动力矩计算

回转油缸所产生的驱动力矩必须大于总的阻力矩M 总，机械手的手腕回转运动所采用的单叶片回转油缸，其结构简图如图3-6所示，它的回转角小于360度。定片2与缸体1固连，动片3与输出轴4固连，当a,b 口分别进出油时，动片带动输出轴回转达到手腕回转目的。

图3-6 叶片式摆动缸结构简图

M =22··R -r )

2

p b （≥M 总 （3—16）

式中：M 总—手腕回转总的阻力矩（N ·m ） P —回转油缸的工作压力

r —缸体内径半径（cm ） R —输出轴半径（cm ）

b —动片宽度

注：可按外形要求或安装空间大小，先设定b ,R ,r 中两个：

2b

2D-d

≥，取2b D-d =3

D d =1.5-2.5, 取D

d

=2

又因为d=40mm ，则D=80mm ，b=60mm 去顶回转油缸工作压力：

22

2()M p b R r ≥

=-总2

222294.48.01(kg /)6(84)

cm ?=?- 由于系统工作压力远远大于此压力，因此回转油缸的工作压力足以克服摩擦力。

3.2.3 腕部摆动油缸设计

M M M M =++摩偏惯 （3—17） 偏离重心e 的计算及M 偏

图3-4 腕部摆动油缸设计尺寸图

估计L=45cm ，1216,45,5e cm e cm R cm ===，29.7k m g =杆 12()/e m e m e m m =?+?+杆件杆件=30cm 克服重心偏置所需的力矩·16.41()M G e kgf m ==?偏

克服摩擦所需力矩M 摩=0.1cm 克服运动惯性所需的力矩M 惯：

J 杆=2221(3)/12m L R me ++=0.7654(kg-m-2s )

J 件=22me =25?20.45=5.1(kg-m-2s ) J 总=5.8654(kg-m-2s )

M 惯=JW/t

设w=050/s ,20o ?=起

M 惯=0.0175J 总2w /?起=12.83(kgf ·m)

则摆动所需的驱动力矩：

M M M M =++摩偏惯=32.14(kgf ·m)

确定转轴的最小直径：

/[]t T M WT T ≤驱 （3—18）

抗拒剖面摸量33()16

T W d mm π

=

所需驱动力矩：

3

1630M d mm π≤

=T 驱

[]T

取d=50mm

所以机械手的摆动采用单叶片回转油缸，定片与缸体固连，动片与转轴固连，当两油口分别进出油时，动片带动转轴转动达到腕部摆动目的。

22·()

2

p b R r M M -=

≥总 又因为：

D d =1.5-2.5,

2b

2D-d ≥ 取 D d =2，2b

D d

-=3

所以：d=50mm ，所以D=100mm ，b=75mm 确定回转油缸工作压力：

上下料机械手开题报告

上下料机械手开题报告 篇一：生产线组合机床自动上下料机械手开题报告毕业设计（论文）开题报告 题目生产线组合机床自动上下料机械手课题类型设计课题来源自拟课题学生姓名张三学号XX01010001 专业机制本科年级班 09级1班 指导教师李四职称讲师 填写日期： XX 年 3 月 28 日 篇二：上下料机械手设计-开题报告 题目：上下料机械手的设计 姓名： 学号： 专业： 指导老师： 职称： 时间： 上下料机械手的设计 1 、科学依据 ? 课题的科学意义 通过设计出上下料机械手来提高工作效率，降低工人的工作强度，使我们的工厂向无人化、机械化、高效化发展。

通过设计，培养学生调研、文献检索及应用的独立工作能力，使学生掌握机电系统的监控的一般方法及步骤，熟练掌握各类资料、手册以及计算机等工具的使用方法，提高学生的自学能力、动手能力与创新能力。 ? 课题的提出 进入21世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现在大量的缺工现象，迫切要求我们提高劳动生产率，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，本设计的目的就是设计一个气动上下料机械手，应用于工业自动化生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。 现在的机械手大多采用液压传动，液压传动存在以下几个缺点: 1) 液压传动在工作过程中常有较多的能量损失(摩擦损失、泄露损失等):液压传动易泄漏，不仅污染工作场地，限制其应用范围，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。 2)工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。 3）因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。 4）为了减少泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高;且使用维护需要较高技术水平。鉴于以上这些

上下料机械手

上下料机械手 上下料机械手主要实现机床制造过程的完全自动化，并采用了集成加工技术，适 用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等。在国内的机械加工，目前很多都是使 用专机或人工进行机床上下料的方式，这在产品比较单一、产能不高的情况下是非常 适合的，但是随着社会的进步和发展，科技的日益进步，产品更新换代加快，使用专 机或人工进行机床上下料就暴露出了很多的不足和弱点，一方面专机占地面积大结构复杂、维修不便，不利于自动化流水线的生产；另一方面，它的柔性不够，难以适应日益加快的变化，不利于产品结构的调整；其次，使用人工会造成劳动强度的增加，容易产生工伤事故，效率也比较低下，且使用人工上下料的产品质量的稳定性不够， 不能满足大批量生产的需求。 广州神勇智能装备有限公司在研发生产上下料机械手方面具有丰富的经验。已有 很多成功案例解决现在中小企业招工难的问题。 使用上下料机器人自动柔性搬运系统就可以解决以上问题, 该系统具有很高的效 率和产品质量稳定性, 柔性较高且可靠性高, 结构简单更易于维护, 可以满足不同种类产品的生产, 对用户来说, 可以很快进行产品结构的调整和扩大产能, 并且可以大大降低产业工人的劳动强度。 上下料机器人采用模块化设计，可以进行各种形式的组合，组成多台联机的生产线。组成部分有：立柱、横梁(X轴)、竖梁(Z轴)、控制系统、上下料仓系统、爪手系 统等。各模块在机械上彼此相对独立，亦可以在一定范围内进行任意组合，可实现对 车床、加工中心、插齿机、电火花机床、磨床等类设备的自动化生产。 上下料机器人的安装调试可以与加工机床分开进行，机床部分为标准机即可。机

器人部分是一个完全独立体，即便在顾客现场亦可对已经购买的机床进行自动化改造和升级。换言之，机器人故障时，只需调整或维修机器人而不会影响机床的正常运转。 机器人控制系统是整条自动化线的大脑，控制 着每部分机构，即可以独立工作，也可以协调合作， 顺利完成生产。机器人控制系统功能：①对机器人 运行轨迹进行编程;②对各部分机构独立操作;③ 提 供必要的操作指导及诊断信息;④ 能协调机器人与 机床之间的工作过程;⑤ 控制系统具有丰富的I/O 口资源，可扩展;⑥多种控制模式，如：自动，手动，停止，急停，故障诊断。 优越性： (1) 生产效率高：要提高生产效率，必须控制生产节拍。除了固定的生产加工节拍无法提高外，自动上、下料取代了人工操作，这样就可以很好的控制节拍，避免了由于人为因素而对生产节拍产生的影响，大大提高了生产效率。 (2) 工艺修改灵活：我们可以通过修改程序和手爪夹具，迅速的改变生产工艺，调试速度快，免去了对员工还要进行培训的时间，快速就可投产。 (3) 提高工件出场质量：机器人自动化生产线，从上料，装夹，下料完全由机器人完成，减少了中间环节，零件质量大大提高，特别是工件表面更美观。 应用领域：在实践中，自动上下料机器手几乎可以在工业生产中的各行各业被大量广泛应用，具有操作方便，效率高，工件质量高等优点，同时将操作工人从繁重，单调的工作环境中解救出来，越来越受到生产厂家的青睐，拥有此套生产线势必能凸显企业生产实力，提高市场的竞争力，是工业生产加工的必然趋势。

毕业设计气动通用上下料机械手的设计

毕业设计（论文） （说明书） 题目：气动通用上下料机械手的设计 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书 任务下达日期 2012 年 2 月 20 日设计（论文）开始日期 2012 年 2 月 26 日

设计（论文）完成日期 2012 年 5 月 20 日设计（论文）题目：气动通用上下料机械手的设计 A·编制设计 B·设计专题（毕业论文） 指导教师田慧玲 系（部）主任 年月日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目：气动通用上下料机械手的设计 专题（论文）题目：气动通用上下料机械手的设计

指导老师：田慧玲 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩 为。 答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员：，，， ，，， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语 第页

毕业设计（论文）及答辩评语：

气动通用上下料机械手的设计 摘要 本文简要地介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。 本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。 设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：工业机器人，机械手，气动，可编程序控制器(PLC)

自动上下料机械手开题报告

自动上下料机械手开题报告 1.课题研究的意义 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的作用。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，他能在高温、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，悠着广阔的发展前途。 2.课题简介和设计要求 1、简介 本课题是为普通车床配套而设计的自动上下料机械手。工业机械手是工 业生产的必然产物，他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 2、本设计的具体要求 本课题通过应用Auto CAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理 设计，运用PRO/E技术对自动上下料机械手进行三维实体造型，并进行 了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。他能实行 自动上下料运动。机械手的运动速度是按着满足生存率的要求来设定的。 3.课题研究拟采用的手段和工作路线 课程设计方法； 设计时，认真阅读参考现有的相关技术资料，继承或借鉴前任人的设计经验和成果，但不盲目抄袭，根据具体的设计条件和要求，独立思考，大胆的进行改进与创新，争取拿出一个高质量的设计成果。 全面考虑现有机械手零部件的强度、刚度、工艺性、经济性和维护性等方面要求任何零部件的结构和尺寸。 设计时应尽量使用标准和规范，这样有利于零件的互换性和工艺性，同时也可减少设计工作量、节省设计时间，对于国家标准或部门规范，一般都要严格遵守和执行。设计中采用标准或规范的多少，是评价设计质量的一项重要指标。因此，毕业设计中，凡是有国家标准和企业标准规范要求的，应尽量采用。 工作路线： 了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、涉及内容的步骤；通过查阅有关设计资料，参观实物征询操作人员的建议等，了解设计对象的性能、结构及工艺性；准好设计需要的资料、绘图工具；拟定涉及计划等。 绘制机械手各部件装配草图；进行机械手总体结构设计和部件设计。 写明整个设计的主要计算和一些技术说明。

自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型

-- 摘要 本次设计的课题是自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型,确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。 机械手能代替人工操作,起到减轻工人劳动强度，节约加工时间,提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分:手爪、手腕、直臂。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动,结构简单可靠,精度高。设计了手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆；手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆；设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩；画出机械手的运动简图;对工作机构和传动系统进行设计计算，包括主要部件的设计计算、强度校核和运动分析;设计绘制起升装置的总图和主要零件工作图;利用三维CAD软件对主要零件进行实体设计和造型。 关键词:直臂与夹持部件;机械手；CAD二维设计；Prｏ／ｅ三维设计

Abstract Thｅtopic of this ｄｅsiｇn iｓthｅｍaｉn ｃompoｎent ｏf theａutomatiｃup-ｄoｗn mａｔerial manipuｌatｏr ｄesiｇn and 3 d mｏdeｌling, detｅrmｉｎe the ｃoordｉnates ｏfｔhe manipulatｏr type ａnd dｅｇｒeｅof freedom, dｅterｍine the techniｃal pａrameters of tｈe manipuｌａtor. Ｒｏｂots cａn ｒeplａce manｕａｌopｅｒａtion，reduce lａboｒｉntensitｙ，savｅｐroceｓｓing time,ｉｍprove the producｔion efficieｎｃy,rｅducｅtｈｅpｒｏdｕction cｏｓｔ.Ｏn the bａsis of practｉcａｌ，aｕtoｍatic manｉpulａtor arm ｓtrａｉｇht up andｄowｎanｄclampiｎg ｐarts fｏr 3 d ｄesｉgｎ，ｗhｉch is ｄｉvided into ｔhree pａrｔs: ｈand, wrist，arｍstraighｔ. Iｎtegral ｔyｐｅｍanｉｐuｌator ｆor ｒectangular coordiｎates, ｄriｖe fｏｒmotｏｒdriｖe, strｕcturｅsimple，ｒeliａble and ｈigｈprｅｃisｉon．Ｄeｓｉgnｈａnd clａw clａｍｐing tyｐｅgｒiｐper ｆor tｒansｌａtｉon, tｈe ｔransｍission sｔrｕctｕｒｅfor slｉｄing screw; Ｗrist fｏr ｔｒaｎsfｏｒmatｉｏn, roｔaｔｉoｎAｎglｅoｆ0-180°, foｒtheｗorm gear aｎd worm drｉvｅstructurｅ；Ｍanｉpulaｔor wrist ｓt ｒuctuｒeｗas dｅsｉgned, caｌcuｌateｄｔhe ｗｒｉｓtｗｈｅnｔｈe d ｒｉｖinｇmoｍent；Draw thｅｍanｉpｕlator kinematic skｅtch; Ｔhe woｒｋiｎｇmｅchanism and tｒansmissｉon systｅm deｓign and cａlculation, inc ｌuｄｉng desｉgｎｃａlcｕlatｉｏn, inｔensity and tｈeｍovｅmeｎt o ｆtｈe main partｓof ａnａlysis; Deｓｉgn dｒawing gｅneｒaｌlayouｔand ｍaiｎparts ｏｆｌiftinｇdｅvｉce wｏrkｉｎｇdrawinｇ；Ｕsing th ｒee-ｄimeｎsiｏnaｌCＡＤｓｏfｔwarｅfor thｅｍaiｎpaｒｔs ｆor physicaｌdesｉgｎaｎd moｄｅｌling. Kｅｙwｏrd: Straight arm and clamping ｐａｒtｓ; Manipulaｔor; 2 d ＣAD ｄeｓｉgn;Ｐro/e 3 d desｉgn

机床上下料机械手设计_说明书(65页)

机床上下料机械手设计_说明书(65页) 机床上下料机械手设计说明书第1章绪论1.1 选题背景机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自

动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。 1.3 国内外研究现状和趋势目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下： A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。B．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 C．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行决策控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。 D．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规

【优秀毕设】自动上下料机械手设计

中国石油大学（北京）现代远程教育 毕业设计（论文） 机械设计制造及其自动化方向 ——自动上下料机械手设计 姓名： 学号： 200808108461 性别：男 专业: 机械设计制造及其自动化 批次： 0809 层次：专升本 电子邮箱： @https://www.sodocs.net/doc/a61400671.html, 联系方式： 学习中心： 指导教师： 2011年4月22日

目录 第一章绪论 (4) 1.1工业机械手概况 (4) 1.2工业机械手的分类 (4) 1.3工业机械手的发展趋势 (5) 1.4本章小结 (6) 第二章工业机械手的设计方案 (7) 2.1工业机械手的组成 (7) 2.2规格参数 (8) 2.3设计路线与方案 (8) 2.4本章小结 (9) 第三章机械手各部分的计算与分析 (10) 3.1手部计算与分析 (10) 3.1.1 输入输出力的比率分析 (10) 3.2 腕部计算与分析 (13) 3.2.1腕部设计的基本要求 (13) 3.2.2腕部回转力矩的计算 (13) 3.2.3腕部摆动油缸设计 (16) 3.2.4选键并校核强度 (17) 3.3臂部计算与分析 (18) 3.3.1 臂部设计的基本要求 (18) 3.3.2 手臂的设计计算 (20) 3.4 机身计算与分析 (28) 3.5 本章小结 (28) 第四章液压系统 (29) 4.1液压缸 (29) 4.2计算和选择液压元件 (31) 4.2.1液压泵的选取要求及其具体选取 (31) 4.2.2选择液压控制阀的原则 (33) 4.2.3选择液压辅助元件的要求 (33)

4.2.4具体选择液压原件 (33) 4.3本章小结 (34) 第五章液压缸的保养与维修 (36) 5.1液压元件的安装 (36) 5.2 液压系统的一般使用与维护 (36) 5.3 一般技术安全事项 (36) 第六章机械手控制系统 (37) 结论 (38) 参考文献 (39) 致谢 (40)

组合机床上下料机械手控制系统的毕业设计

组合机床上下料机械手控制系统的毕业设 计 1 绪论 在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替了人土的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。 1.1 课题简介 1.1.1 机械手概述 运物件或操作工具的自动操作装置。如图1-1它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻上和原子能等部门。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广在工业生产线中，机械手具有很广泛的用途。它是工作抓取和装配系统中的一个重要组成部分。它的基本作用是从指定位置抓取工件运送到另一个指定的位置进行装配。机械手臂代替了人土的繁杂劳动，并且操作精度高，提高了产品质量和生产效率。 机械手的组成:能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物 图1-1 自动上下料机械手

件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻上和原子能等部门。 1.1.2 国外机械手的现状和发展趋势 目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方而还是不能满足工业发展的需要。 在国主要是逐步扩大应用围，重点发展铸造、热处理方而的机械手，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。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换上件，扩大应用围。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。 在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。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。 此外，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，即能更正井自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。 视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪(即距离传感器)以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。 触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。 更重要的是将机械手、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。 1.1.3 基本工作过程 如图为机械手运动图，机械手的动作过程：手臂 顺时针旋转—手臂下降—手臂右行—手腕顺时针旋

自动上下料机械手设计

自动上下料机械手设计 摘要 该次设计是为了设计智能上料和卸料机械手的机械操作系统。此设计主要是完成了四个自由度关节型机械手的操作,并在该设计中运用了液压驱动配置。因为它使用普遍,操作简单。在我的设计的这个装置的控制系统选取普通plc的位移寄存器及位移编程。 关键词：机械手 4自由度关节型液压驱动控制系统

Design of automatic feeding and unloading manipulator Abstract The design is to design the mechanical operating system of intelligent material and unloading manipulator. In this design, the motion of the manipulator of four degrees of freedom ( rprr —joint p joint ) joint is completed, and the hydraulic drive system is selected in the design. Hydraulic transmission is widely used, stable and easy to control. In this device of my design, the general PLC displacement register and displacement programming are selected. Key words:manipulator 4 degrees of freedom joint hydraulic driving system control system

自动上下料机械手毕业设计

自动上下料机械手毕业 设计 Revised as of 23 November 2020

自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计 学生姓名XXX学号XXXXXX 学生专业机械设计制造及其自动化班级机械XX 系机电指导教师XX 副教授

自动上下料机械手直臂与夹持部件的三维设计及主要零部件设计 摘要：机械手能代替人工操作，起到减轻工人的劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用的基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分，手爪、手腕、直臂。设计手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆。手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆。直臂传动结构为滚珠丝杆。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。 关键词：机械手；直臂与夹持部件；Pro/e三维设计；CAD二维设计 中图分类号：T

摘要.................................................................. .................................................................... .........................I 目次............................................................................................................................................... .............III 1绪论 (1) 前言和意义 (1) 工业机械手的简史 (1) 国内外研究现状和趋势 (3) 本章小结 (3) 2机械手直臂部分的总体设计 (4) 执行机构的选择 (4) 驱动机构的选择 (4) 传动结构的选择 (5) 机械手的基本形式选择 (6) 机械手直臂部分的主要部件及运动 (7) 机械手的技术参数 (8) 本章小结 (9) 3机械手手爪的三维设计 (10) 手部设计基本要求 (10) 典型的手部结构 (10) 机械手手爪的设计计算 (10) 选择手爪的类型及夹紧装置 (10) 手爪夹持范围计算 (11) 滑动丝杠设计 (12) 直齿轮设计 (14) 电机选型 (15) 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (16) 本章小结 (18) 4机械手手腕部分的三维设计 (19) 腕部设计的基本要求 (19) 腕部的结构以及选择 (19) 典型的腕部结构 (19) 腕部结构和驱动机构的选择 (20) 腕部的设计计算 (20) 蜗轮轴的设计计算 (20)

(机械手)机床上下料机械手设计

第1章绪论 1.1 选题背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的 本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。 目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工

注塑机的上下料机械手设计

摘要 本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构;设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的液动系统，绘制了机械手液压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：机械手，液动，可编程序控制器(PLC)

Abstract In this paper, hands on mechanical design of an overall program to determine the coordinates of the robot type and degree of freedom to determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, the design of the mechanical hand gripping the hand-type structure; designed robot arm structure. Designed hydraulic manipulator system manipulator drawn schematic diagram of hydraulic system.The use of programmable logic controller to control the robot, select the appropriate PLC model, based on workflow manipulator developed a PLC control program, the mechanical hand to draw timing diagrams and ladder work and preparation that can be controller programmed control procedures. Key words: mechanical hand, hydraulic, programmable logic controller (PLC)

自动上下料机械手及主要零部件设计毕业论文

自动上下料机械手及主要零部件设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1前言和意义 (1) 1.2 工业机械手的简史 (1) 1.3 国外研究现状和趋势 (3) 1.4 本章小结 (4) 第二章机械手直臂部分的总体设计 (5) 2.1 执行机构的选择 (5) 2.2 驱动机构的选择 (5) 2.3传动结构的选择 (6) 2.4 机械手的基本形式选择 (7) 2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 (8) 2.6 机械手的技术参数 (9) 2.8 本章小结 (10) 第三章机械手手爪的三维设计 (11) 3.1 手部设计基本要求 (11) 3.2 典型的手部结构 (11) 3.3 机械手手爪的设计计算 (11) 3.3.1选择手爪的类型及夹紧装置 (11) 3.3.2 手爪夹持围计算 (12)

3.3.3 滑动丝杠设计 (13) 3.3.4 直齿轮设计 (16) 3.3.5电机选型 (16) 3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 (18) 3.5 本章小结 (20) 第四章机械手手腕部分的三维设计 (21) 4.1腕部设计的基本要求 (21) 4.2 腕部的结构以及选择 (21) 4.2.1 典型的腕部结构 (21) 4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (22) 4.3 腕部的设计计算 (22) 4.3.1 蜗轮轴的设计计算 (22) 4.3.2 蜗轮齿轮设计 (24) 4.3.3 步进电机选型 (26) 4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 (27) 4.5本章小结 (33) 第五章直臂部分的三维设计 (34) 5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 (34) 5.2 滚珠丝杠设计 (34) 5.3 锥齿轮设计 (37) 5.4 电机选型 (40) 5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 (41) 5.6 本章小结 (44) 总结 (45) 参考文献 (46) 致谢 (48)

数控机床上下料机械手设计

本科毕业设计 （论文） 题目数控机床上下料机械手设计姓名 专业机械设计制造及自动化一班学号 指导教师 机械工程学院 二○一四年五月

目录 摘要................................................... I ABSTRCT ................................................ I II 前言.................................................... I V 1.机械手概况 (1) 1.1国内外发展状况 (1) 1.2研究意义 (3) 1.2.1机械手研究现状 (3) 1.2.2机械手研究方向 (3) 1.3本课题意义和目的 (5) 1.3.1本课题的意义 (5) 1.3.2本课题的目的 (6) 2.机械手的组成分类及设计分析 (7) 2.1机械手的组成 (7) 2.2机械手的分类 (8) 2.2.1 按使用范围分类： (8) 2.2.2按驱动方式分类： (8) 2.2.3按运动坐标型式分类： (10) 2.3机械手的设计分析 (10) 2.3.1机械手工作环境分析 (10) 2.3.2机械手直角运动结构分析 (11) 2.3.3驱动机构分析 (12) 2.3.4控制系统分析 (12) 3 总体设计 (14) 3.1原始数据 (14)

3.2方案初步设计 (14) 3.2.1 方案拟定 (14) 3.2.2 驱动方式选择 (15) 3.2.3 传动方式选择 (17) 3.2.4 电动机及联轴器选择 (18) 3.3方案评估分析 (22) 4 机械手系统设计及计算 (23) 4.1机械手的结构设计 (23) 4.2直角坐标运动机构设计 (24) 4.2.1传动丝杠的设计 (24) 4.2.2轴承选择及校核 (33) 4.2.3导轨的设计 (34) 4.2.4 驱动系统校核 (37) 4.3支撑架设计 (41) 4.3.1支撑部件的合理安排 (41) 4.3.2支撑部件的截面形状 (42) 5 运动结构仿真 (44) 5.1数控机床机械手运动机构仿真 (44) 5.1.1建立一个X方向的导轨支撑架 (45) 5.1.2建立整个运动系统的仿真 (49) 5.2上下料机械手整体机构仿真 (50) 总结 (52) 致谢 (53) 参考文献 (54)

机械手毕业设计开题报告

理工学院毕业设计(论文)开题报告 题目：铣床自动上下料点位控制机械手的设计 学生姓名：韩抟彬学号： 10L0551370 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：陈继荣 2014年3月31日

毕业设计开题报告 摘要； 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 PLC是以现代微处理器技术为核心的控制器，作为一种通用的工业控制器，其可靠性高、抗干扰能力强；PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息；PLC采用光电隔离和滤波技术有效抑制外部干扰源对PLC的影响，此外PLC还可在强、通用性好；开发周期短，功耗小。本课题对现代工业的的发展具有很重要的意义。 1．课题研究的目的和意义 1.1本课题的意义 机械手又名工业机器人，是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。 机械手的积极作用正日益为人们所认识，其一，它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送。因此，它能大大地改善工人的劳动条件，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因此，受到各先进单位的重视并投入了大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪声的场合，应用得更为广泛。在我国，近代几年来也有较快的发展，并取得一定的

自动上下料机械手设计

自动上下料机械手的设计 摘要 随着机电一体化技术和计算机技术的应用，机械手的研究和开发水平获得了迅猛的发展并涉及到人类社会生产及生活的各个领域，特别是工业机械手在生产加工中的应用。机械手是近代自动控制领域中出现的一种新型技术装备，它能模仿人体上肢某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行动作，已成为现代机械制造系统中的一个重要组成部分。本次设计主要设计自动上下料的机械手，该系统采用液压驱动，传动平稳，且易于控制，控制系统采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令来编程。 关键词：机械手，液压驱动，控制系统

目录 1绪论 (1) 2 工业机械手的设计方案 (2) 2.1 工业机械手的组成 (2) 2.2 上下料机械手的工作原理 (3) 2.3 规格参数的选择 (3) 2.4 设计路线与方案 (4) 2.4.1 机械手的总体设计方案 (4) 2.4.2 设计步骤 (4) 2.4.3 研究方法和措施 (4) 3 机械手各部分的计算与分析 (5) 3.1 手部计算与分析 (5) 3.1.1 滑槽杠杆式手部设计的基本要求 (5) 3.1.2 手部的计算和分析 (5) 3.2 腕部计算与分析 (12) 3.2.1 腕部设计的基本要求 (12) 3.2.2 腕部回转力矩的计算 (13) 3.2.3 腕部摆动油缸设计 (16) 3.2.4 选键并校核强度 (18) 3.3 臂部计算与分析 (18) 3.3.1 臂部设计的基本要求 (18) 3.3.2 手臂的设计计算 (20) 3.4 机身计算与分析 (28) 4 液压系统设计 (29) 4.1 液压系统总体设计 (29) 4.2 液压元件的选择 (29) 4.2.1 液压缸 (29) 4.2.2 液压泵的选取要求及其具体选取 (31) 4.2.3 选择液压控制阀的原则 (33)

浅议数控机床上下料机械手设计的流程

浅议数控机床上下料机械手设计的流程 全自动机械手是一种可编程的智能型自动化设备，是应用计算机进行控制的替代人进行工作的高度自动化系统。它具有一些对外部信息进行反馈的能力，诸如力觉、触觉、视觉等。全自动机械手能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势，运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。 1、发展现状和趋势 目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：(1)机械结构向模块化、可重构化发展；(2)工业机械手控制系统向基于PLC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便；(3)机械手中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展；(4)关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；(5)焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。 总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器、多控制器、先进的控制算法、复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、

机床上下料机械手设计说明书

精心打造 第1章绪论 1.1 选题背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC 中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 1.2 设计目的 本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。