机械手课程设计解析.doc

西南科技大学 课程设计 题 目 名 称 末端执行器设计 系 部 机电工程系 专 业 班 级 机械制造与设计3班 学 生 姓 名 陈广文 指 导 教 师 马德毅 辅 导 教 师 马德毅 时 间 2016年4月至2013年5月 目 录 第1章 绪论……………… ……………………………………… ……1 1.1机械手……………………………… ……………………… ……1 1.2机械手的设计目的………… ………………………… …………… … 3 1.3机械手的设计内容………… …………… …………………… … ……4 1.4机械手的分类及其在生产中的应用… ……… … ……………………… 5 1.5机械手的应用意义…………… …… … ……………………… ………8 1.6机械手的技术发展方向… ……………… … … ………………… ……9 第2章 设计方案的论证………………………………………………10 2.1机械手的总体设计…………………………………………………10 2.4工业机器人腕部的结构………………………………………………12 2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计………………………………14 2.6机械手的机械传动机构的设计………………………………… ………16 2.7机械手驱动系统的设计………………………………………………18 2.8机器人手臂的平衡机构设计……………………………………………21第3章 理论分析和设计计算…………………………………………26 3.1液压传动系统设计计算………………………………………………………33 3.2电机选型有关参数计算………………………………………………………34 第4章 控制系统的设计………………………………………………34 4.1可编程控制器PLC…… …… …………………………………………47 4.2 PLC的选型……………………………………………………………47 4.3机械手的工艺流程…………… ……………… ………………………51 4.4 机械手的PLC控制系统程序………… …… …………………………53 第5章 机械手本体设计………………………………………………57 5.1 机械手零部件设计………………… ………………………… … …..59 5.2 机械手总成和零件图………………………………………… ...….…59 致谢……………………………………… ………… …………………61 参考文献………………………………………… ………… …………62 第1章 绪论 1.1机械手的概述机械手主要由手部、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，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。机械手通常或其他机器的附加装置，如在自动机床上装卸和传递工件，中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。机械手是在机械化、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。专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内 容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项 综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地增加，应用领域 也在不断地扩大。早在40年代，随着原子能工业的发展，已