多自由度机械手课程设计.doc

机电一体化系统设计课程设计 设计题目： 内 装： 1. 设计说明书 2. 装配图 3. 控制电路原理图 4. ……. 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 成 绩： 福建农林大学机电工程学院 机电一体化系统设计课程设计说明书 设计题目： 学 院： 专业年级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 年 月 日 21468 一、机械手的概述 1 2002 1.1 机械手的组成和分类 1 1.2 应用机械手的意义 1 TOC \o 1-4 \h \z \u 二、总体方案设计 3 2.1 设计任务 3 2.2 总体方案确定 3 2.2.1机械手基本形式的选择 3 2.2.2机械手的主要部件及运动 3 2.2.3驱动机构的选择 4 三、机械系统设计 5 3.1机械手手部的设计计算 5 3.1.1手部设计基本要求 5 3.1.3机械手手抓的设计计算 5 3.1.4.机械手手抓夹持精度的分析计算 11 3.1.5弹簧的设计计算 12 3.2腕部的设计计算 14 3.2.1 腕部设计的基本要求 14 3.2.3 腕部结构和驱动机构的选择 15 3.2.4 腕部的设计计算 15 3.3臂部的设计及有关计算 18 3.3.1 臂部设计的基本要求 18 3.3.2 手臂的典型机构以及结构的选择 19 3.3.3 液压缸工作压力和结构的确定 21 3.4机身的设计计算 22 3.4.1 机身的整体设计 22 3.4.2 机身回转机构的设计计算 23 3.4.3 机身升降机构的计算 26 3.4.4 轴承的选择分析 28 四、控制系统硬件电路设计 28 4.1可编程序控器的简介 28 4.2 PLC的结构，种类和分类 29 4.3 FX2n系列三菱PLC特点 30 4.4 接近开关传感器 31 4.5 I/O接口简介 32 4.6 行程开关的介绍 32 4.6.1 行程开关的概念 32 4.6.2 行程开关的作用及原理 32 4.7电路的总体设计 33 4.7.1回路的设计 33 4.7.2 系统输入/输出分布表 34 4.7.3机械手的程序设计 36 4.7.4 步进电机的运行控制 36 五、参 考 文 献 37 PAGE PAGE 1 一、机械手的概述 机械手也被称为自动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。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、轻工和原子能等领域。随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。 1.1机械手的组成和分类 1.1.1机械手的组成 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。 1.1.2机械手的分类 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称