【正文】 生產(chǎn)周期短 設(shè)計條件 鑄件壁厚不能相差過大，只能用開口結(jié)構(gòu) 設(shè)計靈活，壁厚可以相差較大 用途 大批量生產(chǎn) 單件小批 16 第三章 上下料機械手設(shè)計 機械手機構(gòu)設(shè)計 工件受力分析 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，機械手所夾工件為 jM =30kg，長度為 500mm。 4 立柱設(shè)計 機架設(shè)計準(zhǔn)則：機架的設(shè)計主要應(yīng)保證剛度，強度及穩(wěn)定性。 傳動方案 ： 由于電機驅(qū)動方式的控制性能好， 控制靈活性強，可實現(xiàn)速度 、位置的精確控制，并且考慮經(jīng)濟和結(jié)構(gòu)的要求，建議采用步進電機和絲桿配合的驅(qū)動方式。） 計算其平均半徑 r? : r? = lm?? = 303 ??? ? ?=(cm) (21) 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 設(shè)計機械手鉗爪時取 r=5(cm) 上下料時間： 小于 15S 3 總體方案設(shè)計 本設(shè)計中龍門式上下料機械手 總體控制方式 為兩軸伺服控制（ 其中 手爪的豎直移動方向為 Z 軸方向、水平移動方向為 X軸方向，龍門框架為 固定式。 2 機械手工作場所 時 的要求 龍門式上下料機械手可用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、加工中心等自動單機和自動線。 第二章 總體設(shè)計 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 1 設(shè)計方案 題目確定以后， 參觀 實物 和上網(wǎng)查找資料，獲知龍門式上下料機械手有兩種形式：直線式和平面式； 圖 1 直 線 龍 門 式 圖 2 平 面 龍 門 式 其中， 直線式占用面積少、活動范圍小、剛度差，但是精度較高；平面式則是工作范圍大、剛度較高、靈活性好，但精度不高。 可在 勞動條件差，單調(diào)重復(fù)易子疲勞的工作環(huán)境工作，以代替人的勞動 。 可以改善勞動條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。機械手是工業(yè)機器人的重要組成部分，在很多情況下它就可以稱為工業(yè)機器人。機械手可在空間抓、放、搬運物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線。工作時位姿的適應(yīng)性很強。如電機與臂的外壁僅有 間隙，手腕內(nèi)部齒輪傳動安排亦是緊密無間。一般在無軸向載荷處，軸承外環(huán)采用端面打沖定位的方法。既要具有一定的強度，又要具有很好的受控性，因此，要求手臂比較輕。內(nèi)部鋁鑄件形狀復(fù)雜，既用作內(nèi)部齒輪安裝殼體與軸的支承座，又兼作承力骨架，傳遞集中載荷。 按照機械手的結(jié)構(gòu)形式來分類 機械手可分為關(guān)節(jié)型機械手和非關(guān)節(jié)型機械手。 ⑵ 小型機械手：臂力為 1～ 10公斤。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。 手部（或稱抓取機構(gòu)）； 傳送機構(gòu)（或稱臂部）； 驅(qū)動部分； 控制部分； 其它部分（如機體、檢測裝置等）。 對于機械手，它 能模仿人手和 手 臂的某些動作功能，用 于 按固定程 序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6個自由度。 機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。 (5）宇宙及海洋的開發(fā)。 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動、不知疲勞、不怕危險、抓舉重物的力量比人手大等特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越 廣泛地得到了應(yīng)用，例如： (1)機床加工工件的裝卸，特別是在自動化車床、組合機床上使用較為普遍。該裝置涵蓋了可編程控制技術(shù)，位置控制技術(shù)、氣動技術(shù)、檢測技術(shù)等，是機電一體化的典型代表儀器之一。 參考文獻 圖紙內(nèi)容及紙張 非 標(biāo)零件圖 3 張（機械手、龍門架、控制電路圖） 畢業(yè)設(shè)計進度計劃 指導(dǎo)教師簽字： 目 錄 中文摘要 ???????????????????????????? 第一章 緒論 ????????????????????????? 機械手的概述 ………………………………………………………………… 機械手的組成 ??????????????????????? 機械手的分類 ??????????????????????? 械手的意義與作用 ? ??????????????????????? 第二章 總體設(shè)計 ???? ???????????????? 設(shè)計方案 ?????????????????????? 機械手工作場所時的要求 ????????????????????? 夾持工件 ????????????????????? 總體方案設(shè)計 ???????????????? 立柱設(shè)計 ?????????? ?????? 第三章 上下料機械手設(shè)計 ? ??????????????? ???????????????? ?????????? 工件設(shè)計分析 ? ??????????????? 機械手 夾緊力計算 ? ??????????????? 氣缸設(shè)計 ? ??????????????? 第四章 懸臂（ Z 軸）傳動系統(tǒng)設(shè)計 ????????????????? 傳動比的選定 ? ??????????????? 工作臺，機械手的質(zhì)量 ? ??????????????? 工作臺的型號及重量 ? ??????????????? 機械手重量 2M ? ??????????????? 滾珠絲桿的選定 ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動系統(tǒng) ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠 型號和計算 ? ??????????????? 滾珠絲杠 的校核 ? ??????????????? 型號的選擇及額定壽命的計算 ? ?????????????? 直線導(dǎo)軌副 型號 結(jié)構(gòu) ? ??????????????? 直線導(dǎo)軌副 型號 特點 ? ??????????????? 額定壽命及壽命時間的計算 ? ??????????????? 電機的選型及計算 ? ??????????????? 步進電動機的型號的選擇 ? ??????????????? 步進電動機的校核 ? ??????????????? 第五章 橫梁（ X 軸）傳動系統(tǒng)設(shè)計 ????????????????? 傳動比的選定 ? ??????????????? 滾珠絲桿的選定 ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動系統(tǒng) ? ??????????????? 選取的滾珠絲杠 型號和計算 ? ??????????????? 滾珠絲杠 的校核 ? ??????????????? ? ????????????? 直線導(dǎo)軌副型號 結(jié)構(gòu) ? ??????????????? 直線導(dǎo)軌副型號 特點 ? ??????????????? 額定壽命及壽命時間的計算 ? ??????????????? 電機的選型及計算 ? ??????????????? 步進電動機的型號的選擇 ? ??????????????? 步進電動機的校核 ? ??????????????? 第六章 控制方案設(shè)計 ?????????????????? 控制系統(tǒng)的功能要求 ? ??????????????? 控制電機及控制原理框圖 ? ??????????????? 系統(tǒng)運行原理 ? ??????????????? 控制電路 ? ??????????????? 參考文獻 ???????????????????????????? 致謝 ????????????????????????????? ? 6 摘要 工業(yè)機械手的設(shè)計涉及：機械設(shè)計原理、液壓、氣壓、電氣傳動及單片機、PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。 確定龍門式上下料機械手的總體方案和各部分結(jié)構(gòu)方案，如龍門框架、懸掛部分、手爪部分等。本設(shè)計可用于工業(yè)現(xiàn)場的龍門 式自動上、下料機械手裝置。自動上下料機械手只是工業(yè)機器人中額一種類型 ,用于搬運物料、工件和工具 ,或者通過 不同的編程以完成各種任務(wù)的設(shè)備。并可很方便地與數(shù)控機床組成車削柔性制造單元（ FMC） 夾持工件：圓軸類 長度： 500mm 重量： 30KG 上下料時間：小于 15s 要做如下工作： 了解機械手工作場所的要求和分析機械手應(yīng)具備的功能。 控制方案的設(shè)計。機械手的機械結(jié) 構(gòu) 采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸等機械器件組成； 電器方面有步進電機、驅(qū)動模塊、傳感器、開關(guān)電源、電磁閥、等電子器件組成。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機的廣泛應(yīng)用，機器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 （ 4）可在危險場合下工作，如軍工品的裝卸、危險品及有害物的搬運等。 機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度。 隨著社會發(fā)展，這種技術(shù)逐漸發(fā)展并得到完善，形成了一門具有良好發(fā)展前景的學(xué)科！ 機械手的組成及其相互間的關(guān)系如圖 1－ 1所示。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機械手來進行探測月球等。 按驅(qū)動方式分類 ⑴ 液壓驅(qū)動機械手； ⑵ 氣壓驅(qū)動機械手； ⑶ 電力驅(qū)動機械手； ⑷ 機械驅(qū)動機械手； 按機械手的臂力大小分類 ⑴ 微型機械手：臂力小于 1 公斤。 按傳送的運動軌跡不同分為： ⑴ 直線運動傳送機構(gòu) 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 ⑵ 回轉(zhuǎn)運動傳送機構(gòu) ⑶ 擺動（或轉(zhuǎn)動）運動傳送機構(gòu)。而關(guān)節(jié)型機械臂有如下特點： 、小臂均采用薄壁與正題骨架構(gòu)成的結(jié)構(gòu)型式，有利于提高剛度，減輕質(zhì)量。機器人手臂材料首先應(yīng)是結(jié)構(gòu)材料。 。 、小臂，手腕部結(jié)構(gòu)密度大，很少有多余空隙。工作空間幾乎是它的手臂長度所能達(dá)到的全球空間。自從機械手問世以來，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。其它部門，如輕工業(yè)，建筑業(yè)，國防 工業(yè)等工作中也均有所應(yīng)用 。 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可