工业机械手设计说明书范例

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1、机电一体化系统设计课程设计说明书设计题目：系专业班级姓名：学号：指导老师：日期：1、机械手总体方案设计22、机械部分的设计23、滚珠丝杆副传动机构的设计和计算44、步进电机的计算和选择55、机械手控制系统的方案设计66、PLC的硬件接线图127、机械手PLC程序设计19机械手总体方案设计图1是该机械手的动作示意图。机械手的全部动作由步进电机驱动控制。其屮，上升/下降和左移/右移，分别由两部电机控制。当控制上下运动的电机正转时，机械手下降;当控制上下运动的电机停止时，机械手下降停止。当控制上下运动的电机反转时，机械手上升；当控制上下运动的电机停止时，机械手上升停止。同样，左移/右移

2、分别由控制左右运动的电机控制。机械手的左旋转/右旋转则由一台伺服电机驱动控制。机械手的放松/夹紧由一个电机带动一个齿轮齿条机构控制，当该电机正转时，机械手夹紧；该电机反转时，机械手放松。当机械手右移到位并准备下降时，为了确保安全，必须在右工作台上无工件时才允许机械手下降。也就是说，若上一次搬运到右工作台的工件尚未搬走时.机械手应自动停止下降。图1机械手的动作示意图机械手的动作过程如下：（1）复位；（2）横轴前升；（3）手张开，竖轴下降；（4）手夹紧物品；（5）竖轴上升；（6）横轴收回；（7）底盘旋转；（8）横轴前升；（9）竖轴下降；（10）手放开，物品放下；（11）竖轴上升；（1

3、2）手复位，横轴收回；机械手的操作方式分为：手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为：单步、单周期和连续操作方式。手动操作：用按钮操作。返回原点操作：按下返回原点按钮，机械手自动返回原点。单步操作：每按一次启动按钮，机械手完成一步动作，然后自动停止。单周期操作：从原点开始按一下启动按钮，机械手便自动完成一个周期然后停止。在工作中，如按下停止按钮，机械手便停止。重新启动时，又继续工作，最后自动停在原点。连续操作：机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手将自动连续不断地周期性循环,如果按下停止按钮，机械手运动到原点，然后停机机械手的操作面板如图2所示。启动停止返回原点图2机机械手

4、的操作面板2・机械部分设计2.1机械手手部的结构设计及计算机械手的手部是用来抓持工件（或工具）的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到机械手的工作性能，它是机械手的关键部件之一。2.1.1手部总体确定手部是承担抓取刀具的机构，由手指传力机构和驱动装置等组成，是机械手的重要组成部分之一。根据被抓起部件的材料，形状，尺寸以及一些特性的不同，此机械手部分为手指式。2.1.2手指式手部的类型手指式手部是以手指的张开和闭合来实现抓持工件。它对抓取各种形状的工件具有较大的适应性，故应用最广。一般手指式手部具有两指，三指或者多指，后者应用较少。而次此设计手指为两指式手指。手指式

5、手部按手指的运动形式可分为回转型和平移型。回转型乂分为单支点和双支点两种。回转型手部多用于抓持圆柱形工件，平移型用于抓持方形工件。2.1.3手部要求1）手指应具有足够的加紧力。在考虑手指的加紧力时，除考虑工件的重量外，还应考虑工件在传送过程中产生的惯性力和震动等影响，以保证夹持牢靠。2）各构件要有足够的刚度的强度。3）构件要简单，修理方便。4）应尽可能结构紧凑。使之重量轻，动作灵活。2.1.4设计时应注意的问题1）手指应有足够的夹紧力。为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑被抓持工件的重力外。述应考虑工件在传送过程中所产生的动载荷。2）手指应有一定的开闭范围，其大小不仅与工件尺寸有关，而

6、且须注意手部接近工件的运动路线及方位的影响。3）应保证工件在手指内准确定位。4）结构尽量紧凑、重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。5）根据应用条件考虑通用性。2.1.5手指夹紧力的计算手指对工件的夹紧力可按下式计算：NMK1XK2XK3XGN式中K1——安全系数（通常取1.5-2）K2一一工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，可按K2=1+a/g估算.3为机械手在搬运工件过程的加速度m/s2g为重力加速度m/s2K3——方位系数G——被抓持工件的重量kg由已知数据得出：K1二1.5,K2=1+a/g=1+3/10=1.3K3=2G=10kgN=l.5X1.3X2X10=39N2.1

7、.6驱动力手指夹持工件所需要驱动力的大小，在同一夹紧力的条件下，随所采用的传动结构的不同而异。但其计算方法都是按照具体的传动机构进行力的分析，根据力系平衡原理来进行的。2.2机械手的手腕机械手的手腕连接于手和手臂之间，用于调整手的方向.此机械手能旋转任何角度，所以手腕能分别独立的绕X、Y、Z轴向实现转动即实现手X腕的任何角度的伸缩和转动.手腕回转的驱动力距M由已知条件计算如下：M=(l.1〜1.2)(M摩+M偏+M惯)(NXm)式屮M摩一手腕支撑处的摩擦阻力距M偏一工件重心偏置的