工业机械手设计《机械系统设计》课程设计指导.doc

一、《机械系统设计》课程设计指导书

1.1课程设计的目的

《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。

1.2课程设计的内容

《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。

1.2.1理论分析与设计计算：

（1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。

（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。

（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。

1.2.2图样技术设计：

（1）选择系统中的主要机件。

（2）工程技术图样的设计与绘制。

1.2.3编制技术文件：

（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。

（2）编制设计计算说明书。

1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求

1.3.3课程设计题目和主要技术参数（工业机械手系统设计）

工业机械手系统设计

技术参数：

Dof=4；Mmax=5kg；

=10r/min；

=10m/min

最大工作半径:1600mm??手臂最大中心高:1200mm

手臂运动参数:

伸缩行程：1200mm??升降行程：300mm?回转范围:0~180°

手腕运动参数:回转范围:0~180°

三、《机械系统设计》课程设计（机械手）的步骤与方法

3.1明确题目要求，查阅有关资料

学生在获得课程设计的题目之后，首先应明确设计任务，并阅读《机械系统设计》课程设计提纲，了解课程设计的目的、内容、技术要求和设计步骤。然后在教师的指导下，拟订工作进度计划；查阅必要的图书、杂志、手册、产品图纸、同类型机械系统说明书和其它有关设计参考资料；熟悉专业标准，便于设计时采用。对机械手系统的用途、特点，主要参数、总体设计、传动结构、操纵机构、零部件的功用及结构进行分析研究，力求做到理解、消化并进而能有所改进。

3.2机械手总体设计方案

主要任务是完成机械手的结构方面总体设计，以及ADAMS软件进行简单的运动仿真。在总体设计方案中对机械手的座标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此，在机械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务，然后通过ADAMS软件对机械手进行简单的运动仿真。

3.2.1机械手的主要部件及运动

以圆柱坐标式机械手的基本方案为例，根据设计任务，为了满足设计要求，机械手具有5个自由度分别为：手抓张合；手部回转；手臂伸缩；手臂回转；手臂升降5个主要运动。

机械手主要由4个大部件和5个液压缸组成：

（1）手部，采用一个直线液压缸，通过机构运动实现手抓的张合。

（2）腕部，采用一个回转液压缸实现手部回转180°

（3）臂部，采用直线缸来实现手臂平动1.2m??。

（4）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降和回转。

3.2.2驱动机构的选择

驱动机构是工业机械手的重要组成部分,工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的不同,工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便，驱动力大等优点。因此，机械手的驱动方案选择液压驱动。

3.3机械手的手部设计和计算

3.3.1手部设计基本要求

（1）应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。

（2）手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度），以便于抓取工件。

（3）要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。

（4）应保证手抓的夹持精度。

3.3.2典型的手部结构

（1）回转型?包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。

（2）移动型?移动型即两手指相对支座作往复运动。

（3）平面平移型。

3.3.3机械手手指的设计计算

常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠