文档介绍：设计说明书
课题:凸轮轴加工自动线机械手
班级: 数控 69902
设计: 沈晓春
审核:
二 00 五年九月
二、前言
(一)机械手的用途说明
机械手是模仿人手工作的机械设备。实验用机械手的设计,是
指机械手臂在一定范围内的摆动,手臂的垂直方向的上下移动及手爪
的伸缩运动组成。由启动系统实现各运动的驱动。它的主要作用是将
工件按预定的程序自动地搬运到需要的位置,或者保持工具进行工
作。机械手是利用 PLC 控制整个系统实现各种运动的自动化控制,且
能用于教学演示。
(二)机械手的目的、意义
机械手是模仿人手的动作,生产中应用机械手可以提高自动化
水平和劳动生产率,可以减轻劳动强度,保证产品质量,实现安全生
产,尤其在恶劣的劳动条件下,它代替人作业的意义更加重大。因此,
在机械加工中得到越来越广泛的应用。
目的是,我们对机械手的设计步骤有一定的平衡了解;也能基
本掌握机械设计的方法;综合运用学过的理论知识;全面复习绘图技
巧,并较好的运用于毕业设计绘图上。通过这次设计,使我了解到,
自动控制的对象主要是单机或某个生产过程,智能控制则包括控制对
象及整个工作环境或整个生产过程;自动控制的目标是使在系统控制
的某个状态下,尽量消除环境对系统的影响,智能控制关心的使最终
状态或现行状态是否合乎要求。因此,要充分考虑环境的影响;自动
控制的学习来源重要是对象的状态的反馈,所以智能控制需要一个庞
大的数据库;自动控制理论着重描述对象的数学模型,然后,通过各
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种控制算法进行控制,以达到目的,智能控制着重直接控制经验。
(三)设计的指导思想,应达到的技术性能要求
结构简单:设计为三自由度的机械手臂,运动形式简单,可以
把手臂设计成为沿导向装置运动,直接选用标准规格的液压缸和内胀
式机械手爪,无须另行设计。
外观不要有手臂堵塞外形:设计尽量要求安装方便,各非标准
件加工方便。因此,不必设计成套形式,管道也不必安排在手臂内部,
可以采用软管直接连接。
本次设计的手臂不要光用于工业生产,因此,对各部件的加工
精度及安装要求不高,可以在通用机床上加工完成。
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三、设计方案论证
(一)机械手设计的原始数据

机械手主要由执行机构、驱动系统以及位置检测等装置组成。各系统
的关系如图:
控制系统→驱动系统→执行系统→抓取工件
‖——位置检测——‖

包括手臂、手腕、手部和立柱等部件,有的还增设行走机构。
(1) 手部:即与物体接触的部件,由物体接触的形式又可分为夹
持式和吸附式手部。
(2) 手腕:是连接手腕和手臂的比肩,起改变工件的空间位置的
作用。
(3) 手臂:支撑手腕和手臂的部件以改变工件的空间位置。
(4) 立柱:支撑手臂的部件,手臂的各部分运动均与立柱有密切
的关系。
(5) 行走机构:为完成远距离的操作和扩大使用范围,可增设滚
轮行走机构。
(6) 机座:它是机械手的基础部件,机械手执行机构的各部分和
驱动系统均安装在机座上,起支撑和联结作用。

机械手臂的驱动系统是驱动执行机构运动的出动装置,常用的有
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液压传动、气压传动、电力传动和机械传动。

有电力控制和射流控制两种,一般常见的为电力控制,这是机械
手的重要组成部分,它支配着机械手按规定的程序运动,并记忆人们
给予机械手的指令信息,同时按其控制系统的信息,对执行机构发出
指令,必要时,对机械手的动作进行控制,当动作有错误时,发出警
报信号。

控制机械手执行机械的运动位置并随时将执行机构的实际位置反
馈给控制系统,并与设定的位置比较,然后控制系统进行调整,从而
使执行机构一定的精度达到预定位置。
(二)机械手的运动方案论证
(坐标形式)确定
按机械手的运动坐标型可分:直角坐标系式机械手、圆柱坐标系
式机械手、极坐标式机械手、关节式机械手。
直角坐标式机械手:臂部可以沿直角坐标轴 X、Y、Z 三个方向移
动,亦臂部可以前后伸缩,左右移动,上下升降。采用此种坐标形工
作范围小,占地空间大,定位精度好,应用较多,适用于空间布置或
与自动线配合。
极坐标式机械手:手臂可以沿直角坐标轴的 X 方向运动,还可以
绕 Y 轴和 Z 轴转动,亦手臂可前后伸缩,上下摆动,左右移动。采用
此种坐标形式工作范围大,占地空间小,定位精度差,应用少。
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关节式机械手:这种机械手的臂部可分为大臂和小臂,其中大臂
和小臂的连接以及大臂和机体的连接均为关节式连接,亦小臂对大臂
可绕肘部上下摆动