文档介绍：精密机械课程设计说明书
二自由度机械手
学院光电学院
班级测控1302
姓名孙亚培 2013010420
指导老师闫光
课设日期

前言
机械手工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科,它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新,机械手的研究、制造和应用水平,是一种机体独立,动作自由度较多,自动化程度高的自动操作机械。机械手的研究、制造和应用水平,是一个和经济实力的象征,正受到许多国家的广泛重视。
通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。从力学的角度分析,物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件,传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(这里所说的自由度数目,均不包括手指的抓取动作)。
我们小组选择设计一个二自由度机械手,通过齿轮和齿条的传动,以及电机旋转的带动作用,实现上下移动和绕轴旋转这两个自由度。具体设计情况见后文。
目录
一、设计任务及小组分配 4
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二、结构设计说明 7
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三、主要参数计算过程及结果 10
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四、其它技术说明 18
五、改进设想 18
六、设计小结 19
总体方案设计
1、二自由度机械手系统设计
二自由度机械手系统由机械本体结构,步进电机组成
2、机械本体结构
从机构学的角度来分析,二自由度机械手机械结构可以看作由一系列连杆通过旋转关节(或移动关节)连接起来的开式运动链
两自由度机械手机械系统设计思想
首先利用solidworks软件作为辅助设计工具进行两自由度机械手的机械零件设计,建立三维模型。然后,经虚拟装配后,生成虚拟样机,进行机械系统虚拟样机分析,分析其运动轨迹及机械零件结构。最后,利用autoCAD软件绘制出准确的二维投影图,便可得到可以实际加工出物理样机投影视图。
机械手自由度的选择
机械手运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。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。在考虑机械手用途、成本及技术难度等问题后,本组选择机械手的自由度为2个,末端机械爪可以自由旋转,中部直齿条和齿轮作用完成升降。
两自由度机械手的数学描述
机械手具有两个自由度,
其上端执行机构位置相对
于机械本体不断的变化。
如果要对上端执行器进行
精确的控制,则要对其空间位置进行精确的描述。应用齐次坐标变换不仅能够对坐标进行描述,也能够表达控制算法、计算机视觉和计算机图形学等问题
一、设计任务及小组分配

“精密机械设计基础”课程设计作为实践环节对于整个课程具有非常重要的意义。学生在这个环节中不仅是完成一项指定任务,更重要的是实际走过一个完整的设计过程。学生在课程设计中应该定位为设计者。设计者要进行方案筛选论证,要考虑装配关系,考虑结构工艺性,考虑选材。整个设计采用Solidworks完成,从3D建模到2D图纸。我们要求每人拿出至少一张可用于加工的图纸。这样的图纸,仅仅图形表达正确是远远不够的。图纸的尺寸标注要合理,要有尺寸公差和形位公差,要正确选择材料,要有技术要求。总之,通过课程设计要使学生知道,设计过程包括那些步骤,能够投放生产的加工图纸是什么样子。
其目的是:
具体应用、巩固加深和扩大课程及有关先修课程的理论知识、生产知识,了解精密机械设计的一般设计方法和步骤培养学生的实际设计能力,为以后进行毕业设计打下基础;
(2)掌握正确的设计思想。通过课程设计使同学掌握仪表的设计思路。机械产品设计,一般其主要过程为:接受)设计任务-(拟定)设计方案-设计计算-绘制装配图-绘制零件图设计过程中需注意以下内容:1)满足使用要求(功能、可靠性及精度要求)2)注意工艺性(结构合理、简单,经济性,外观要求3)熟悉有关规范、标准、手册设计中涉及到的零件材料、结构等,均需按照有关标准选零件的尺寸、公差等亦应符合相关标准;制图也要符合一定的规范。因此在课程设计过程中要求同学学习、掌握查阅标准及使用手册的能力。

在分析功能要求及参考图的基础上:
进行方案设计与计算,并绘制方案草图和正式图。包括示平移、升降、抓取等机构的