机械臂设计毕设计说明书
机械臂设计毕设计说明书
目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2课题的来源与背景 (1)1.3研究的目的和意义 (2)1.4林业集材机的概述 (3)1.5国内外研究现状及发展趋势 (3)1.5.1 国内发展动态及研究现状 (3)1.5.2 国外发展动态及研究现状 (4)1.6论文主要研究内容 (5)2 机械臂设计理论 (7)2.1机械臂的组成及分类 (7)2.1.1 机械臂的组成 (7)2.1.2 机械臂的分类 (7)2.2机械臂的自由度及坐标形式 (8)2.2.1 机械臂的自由度 (8)2.2.2 机械臂的坐标形式 (8)3 集材机机械臂的总体设计 (10)3.1机械臂的设计参数 (10)3.2机械臂的结构形式 (10)3.3机械臂典型部件特点 (10)3.4机械臂的工作范围 (11)4 集材机工作装置的受力分析 (13)4.1集材机机械臂的工况分析 (13)4.2集材机机械臂的受力分析 (13)4.2.1 空载时各级臂架所受的弯矩 (13)4.2.2 抓举活立木时各级臂架所受弯矩 (14)4.3机械臂连接处的受力分析 (15)4.3.1 主臂铰接处分析 (15)4.3.2 副臂铰接处分析 (15)5 基于SOLIDWORKS集材机机械臂的造型 (17)5.1参数化设计与S OLID W ORKS软件 (17)5.1.1 参数化设计 (17)5.1.2 SolidWorks软件介绍 (17)5.2集材机机械臂零部件造型 (18)5.2.1 旋转基座的造型 (18)5.2.2 其它零部件的造型 (21)5.3集材机机械臂的虚拟装配 (22)6 集材机机械臂的有限元分析 (24)6.1S OLID W ORKS有限元分析模块及理论基础 (24)6.1.1 有限元法理论基础 (24)6.1.2 SolidWorks的Simulation模块 (24)6.2机械臂零部件的有限元分析 (25)6.2.1 有限元分析过程 (25)6.2.2 主臂的有限元分析结果 (26)6.2.3 副臂的有限元分析结果 (28)6.2.4 主臂结构优化 (29)6.2.5 副臂结构优化 (31)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计1绪论1.1前言新中国成立以来，我们国家林业建设取得了巨大成就。
机械手手臂设计
仲恺农业工程学院《机械系统》课程设计说明书设计题目：工业机械手设计—臂部伸缩指导老师：张日红关秋菊院系：机电工程学院班级：机械072班姓名：蔡钟文学号：200710824224前言 (3)一、设计要求及主要参数： (3)二、机械手臂伸缩机构设计 (4)1、结构初设计 (4)2、结构改进 (5)3、手臂伸缩驱动力计算 (5)4、手臂伸缩液压缸参数计算 (6)三、液压传动与控制系统设计 (9)四、机械手的控制 (11)1、电气控制系统： (11)2、机械手可编程顺序控制 (11)五.总结 (17)六．参考文献 (17)前言机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产品。
不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供的性能，质量和成本，都对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。
工业机械手是工业机器人的一个重要分支。
它能模仿人手的某些动作功能，按照编程来完成各种预期的作业任务。
在某些方面它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，显著地减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是最有效的。
不仅如此，机械手还能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，具有强大的生命力。
随着机械手在工业的各个领域地广泛应用，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展将起着重要的作用。
一、设计要求及主要参数：1、运动简图：2、抓重：50N,100N,150N,200N,250N,300N3、自由度：4个4、臂部运动参数：5、腕部参数：6、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制；7、手指夹持范围：棒料直径ø50~ø70mm ，长度450～1200mm8、驱动方式：液压（中、低压系统）9、定位精度：+/-3mm10、控制方式：PLC控制此次设计我们以5人为一小组的形式对机械手执行机械进行设计，本人负责的是手臂伸缩机械的设计，下文将就这部分进行说明。
机械臂设计毕设计说明书
机械臂设计毕设计说明书机械臂设计毕设计说明书1.引言1.1 编写目的本文档旨在详细介绍机械臂的设计方案和技术细节，为毕业设计提供合理的指导和参考。
1.2 背景机械臂作为一种重要的工业自动化设备，广泛应用于物料搬运、装配等领域。
本设计致力于设计一款具有高稳定性和精确性的机械臂。
2.需求分析2.1 功能需求①物料搬运：机械臂需要能够准确地抓取、搬运和放置物体。
②精确定位：机械臂需要能够准确定位到指定位置，并完成相应的动作。
③安全性：机械臂需要具备安全性能，保证在工作过程中不会对人员和设备造成伤害。
2.2 技术需求①控制系统：机械臂需要配备稳定可靠的控制系统，以实现运动和动作的控制。
②传感器：机械臂需要搭载合适的传感器，以获取环境信息和实时反馈数据。
③动力系统：机械臂需要具备足够的动力，以保证其能够承担物料搬运等任务。
④结构设计：机械臂需要进行合理的结构设计，以实现稳定性和精确性的要求。
⑤软件开发：机械臂需要有相应的软件支持，以实现控制和功能调试。
3.设计方案3.1 机械结构设计①关节设计：根据机械臂的功能需求和工作负荷，设计合适的关节结构。
②传动设计：选择适当的传动装置，确保机械臂的高效和稳定运作。
③结构材料选择：根据机械臂的工作环境和负荷，选择合适的结构材料。
3.2 控制系统设计①控制器选择：根据机械臂的功能需求和预算限制，选择合适的控制器。
②控制算法：设计合适的控制算法，实现机械臂的运动和动作控制。
③通讯接口：设计合适的通讯接口，与其他设备或系统进行数据传输。
3.3 传感器选择与配置①位置传感器：选择合适的位置传感器，实现机械臂的准确定位。
②力传感器：选择合适的力传感器，实现机械臂的力控制和物料搬运。
③视觉传感器：选择合适的视觉传感器，实现机械臂的感知和视觉导航。
3.4 动力系统设计①驱动器选择：选择合适的驱动器，提供足够的动力输出。
②电源系统设计：设计合适的电源系统，为机械臂提供稳定的电力供应。
毕业设计说明书结论
毕业设计说明书结论【篇一：毕业设计说明书正文、结论、参考文献等】1 引言目前在我国林果产业快速发展的同时，林果种植机械化水平较发达国家相比还很落后。
林果产业生产环节的修枝、植保、施肥、采摘等机械作业难题较突出。
其中果园喷施农药80%是依靠人力完成，剪枝机械化作业几乎为零，劳动强度非常大，而发达国家喷施农药机械化率已达95%，剪枝机械化作业率为100%，所以农民迫切需要解决林果生产环节机械化作业水平低、劳动强度大、人工作业成本高、作业质量差等问题。
国内在农业机器人方面的研究始于20 世纪90 年代中期, 相对于发达国家起步较晚。
但不少院校、研究所都在进行采摘机器人和智能农业机械相关的研究。
我国是一个农、林业大国，实现农林机械化生产的意义重大。
油茶树因其种子可榨油(茶油)供食用，故名油茶。
茶油色清味香，营养丰富，耐贮藏，是优质的食用油，也可作为润滑油、防锈油用于工业。
茶饼既是农药，又是肥料，可提高农田蓄水能力和防治稻田害虫。
果皮是提制栲胶的原料。
叶部含有花黄素、茶碱等，是医药工业的原料。
具有很高的经济效益。
目前油茶果树的采摘主要是依靠人力，这大大增加了果农的负担，而且人工采摘的效率低下，油茶果的采摘期大概有一个月左右，对于大面积种植油茶果树的果农来说，油茶果的采摘，就成了一个让人头疼的问题。
对于林果采摘机械手臂的研究不仅是和国际接轨的要求，更是国内市场的强烈需求。
本课题试图运用功能原理的求解方法，发散思维，创新结构设计，并通过计算机仿真软件对最终方案进行虚拟样机仿真研究，根据机械运动系统方案建立仿真用虚拟样机三维装配模型，仔细研究其约束条件、和初始输入数据，在成熟的虚拟样机系统中进行运动学和动力学仿真，检验方案的可行性，并查找方案的潜在问题加以修正，直到得到较满意的结果。
2 设计要求与计划2.1设计要求2.1.1 功能性要求机械臂要能够采摘树冠尺寸直径为3米，高3.5米以内的所有油茶树上的油茶果实（直径约4.5cm），其运动要灵活自如，响应要快同时稳定性要好。
机械臂的控制系统设计
目录前言 (3)第一章绪论 (4)1.1课题背景 (4)1.2机械臂国内外发展现状 (4)1.3 课题的主要研究内容 (5)1.4课题的意义 (5)第二章机械臂的功能分析与方案确定 (7)2.1 机械臂的功能分析 (7)2.2 机械臂的总体方案的确定 (7)2.2.1 机械系统方案的确定 (7)2.2.2 电气控制系统的设计 (7)2.3本章小结 (7)第三章机械臂机械系统设计 (9)3.1 机械系统分析及器件选择 (9)3.1.1 步进电机的选择 (9)3.1.2 步进驱动器的选择 (9)3.2 机械臂的机械运动设计 (10)3.2.1确认4自由度机械臂的机械运动方式 (10)3.2.2运用三维软件Solidworks绘制机械臂的零件图 (10)3.2.3 运用Solidworks进行零件装配 (11)3.2.4 运用Solidworks进行仿真 (12)第四章可编程控制器与触摸屏 (13)4.1 可编程控制器 (13)4.1.1概述 (13)4.2工作原理 (13)4.2.1硬件组成 (13)4.2.2 可编程控制器的工作原理 (13)4.3 可编程控制器的特点 (14)4.4 可编程控制器的应用及发展前景 (14)4.5 触摸屏的概述 (14)4.6 触摸屏的发展及发展趋势 (15)4.6.1 触摸屏的发展史 (15)4.6.2 触摸屏的发展趋势 (15)第五章机械臂控制系统研究 (16)5.1 控制系统分析及器件的选择 (16)5.1.1 控制系统分析 (16)5.1.2 可编程控制器的选择 (16)5.1.3 触摸屏的选择 (17)5.2 机械臂控制方案的设计 (18)5.2.1 确认控制方案并绘制控制系统的结构框图 (18)5.2.2 机械臂控制原理与I/O端口的分配 (19)5.2.3 控制系统流程图的设计 (21)第六章软件控制 (25)6.1 FX3U系列的PLC指令系统 (25)6.2 编写PLC程序及其说明 (27)6.3 GX-Developer编程软件的使用方法 (35)6.4 Kinco HMIware触摸屏软件的使用方法 (37)6.5 触摸屏界面设计 (38)第七章总结 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录1 PLC程序 (46)附录2 触摸屏界面 (62)前言在工业生产过程中，机械臂通常也被叫做工业机器人，是能够帮助很多工厂实现现代化道路的重要设备之一。
机械毕业设计气动机械臂设计(含全套cad图纸)
编号无锡太湖学院毕业设计（论文） 题目：气动机械臂设计信机 系机械工程及自动化 专业学 号：学生姓名：指导教师： （职称：副教授）2013年 5月 25日II无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 气动机械臂设计 是 本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设 计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论 文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班 级：学 号：作者姓名：2013 年 5 月 25 日II无锡太湖学院信 机 系 机械工程及自动化 专业毕 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目气动机械臂设计2、专题二、课题来源及选题依据机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要 标志。
因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
新的世纪，生产水平及科学技术的不断进步和发展带动了整个机械行业的快 速前进与发展。
在现代化工业中，加工和装配等生产时不连续的。
单靠人力 将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率相当低下。
同时人的 劳动强度非常大，有时还会出现伤害和失误。
显然，这严重影响和制约了整 个生产过程的效率和自动化程度。
机械臂的应用很好的解决了这一情况，它 不存在重复偶然的失误，也能有效避免了人身事故。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：① 熟悉机械臂的发展历程，特别是近十几年来的发展状况；② 熟练掌握气动技术，尤其是执行件的结构；③ 熟练掌握气动机械臂的结构原理及工作流程；④ 完成气动机械臂的整体方案设计；I⑤ 完成气动机械臂装配图的绘制及主要零部件的绘制；⑥ 完成说明书的撰写，翻译一篇外文资料。
四、接受任务学生：班 姓名五、开始及完成日期：自 2012 年 11 月 12日 至 2013年 5月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师 签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕 签名系主任 签名2012 年 11月 12 日II本文简要介绍了工业机器人的概念，讲述了机械臂的分类与历史还有当今国内外的发 展状况，机械臂硬件和软件的组成，即机械臂各个部件的整体尺寸设计与校核，气动技术 的特点与优点，PLC控制的特点，PLC控制的气动机械臂系统的工作原理。
四轴机械臂设计说明书
四轴机械臂设计说明书四轴机械臂设计说明书一、引言机械臂作为工业自动化领域的重要组成部分，在生产制造、装配、搬运等环节中发挥着重要作用。
本设计说明书旨在介绍一种四轴机械臂的设计方案，提供一个生动、全面、有指导意义的设计参考。
二、机械结构设计1. 机械臂结构：本设计采用四轴结构，包括垂直旋转基座、水平旋转基座、伸缩臂和末端执行器。
垂直旋转基座和水平旋转基座通过关节连接，伸缩臂通过滑动导轨实现伸缩。
末端执行器根据不同需求可以选择夹具、吸盘等形式。
2. 驱动机构：本设计选用步进电机作为驱动源。
垂直旋转基座和水平旋转基座分别由两台步进电机驱动，伸缩臂采用导轨驱动方式。
电机控制器可通过电脑或者PLC进行控制，实现机械臂的自动化操作。
三、传感器和控制系统设计1. 位置传感器：为了实现机械臂的准确定位和运动控制，本设计在关节连接处安装光电编码器，通过检测脉冲数来计算位置和角度信息。
同时，在末端执行器处安装力传感器，用于测量夹持物体的力度。
2. 控制系统：本设计采用开源控制软件和硬件平台，例如ROS（机器人操作系统）和Arduino等。
通过编程实现机械臂的运动规划、轨迹控制、碰撞检测等功能。
四、安全性设计1. 电气安全：在设计中，遵循相关电气安全标准，合理选用电气元件和电缆。
同时，设置过载保护和短路保护装置，确保机械臂的电气安全性。
2. 机械安全：机械臂的各个部件应具备足够的强度和刚度，以承受工作过程中的负载。
在设计中，应考虑防护罩、紧急停止按钮和限位装置等安全措施，保证操作人员的安全。
五、应用场景示例1. 生产制造：机械臂能够替代人工完成重复性高、危险性大的工作任务，提高生产效率和质量。
例如，可以用于零件的搬运、组装和焊接等作业。
2. 医疗护理：机械臂在医疗领域能够承担繁琐重复的工作，例如手术器械的传递、患者护理等。
通过精准的运动控制和传感器反馈，可实现高精度操作。
六、结论通过本设计说明书的介绍，我们可以了解到一种四轴机械臂的设计方案，包括机械结构、传感器和控制系统设计，以及安全性设计和应用场景示例。
(完整word版)机械手臂课设说明书.
)机械手臂课设说明书.目录1引言 (1)2 PLC的简介 (2)2。
1 PLC的产生 (2)2.2 PLC的定义和特点 (2)2。
2。
1 PLC的定义 (2)2.2.2 PLC的特点 (2)2。
3可编程控制器的主要性能指标 (3)2。
4 PLC系统的组成 (4)2。
4.1 PLC的硬件结构 (4)2.4。
2 PLC的软件 (4)2。
5 PLC的应用领域 (4)3方案设计 (6)3。
1 主程序设计 (6)3。
2 公用程序设计 (7)3.3 自动程序设计 (8)3.4 手动程序设计 (9)3.5 自动回原点程序设计 (9)4心得体会 (11)参考文献 (12)附录1 (13)附录2 (17)1引言机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。
近年来随着工业自动化的发展机械手逐渐成为一门新兴学科,并得到了较快的发展。
机械手广泛地应用与锻压、冲压、锻造、焊接、装配、机加、喷漆、热处理等各个行业。
特别是在笨重、高温、有毒、危险、放射性、多粉尘等恶劣的劳动环境中,机械手由于其显著的优点而受到特别重视。
总之，机械手是提高劳动生产率，改善劳动条件，减轻工人劳动强度和实现工业生产自动化的一个重要手段.国内外都十分重视它的应用和发展。
可编程序控制器（PLC)是专为在工业环境下应用而设计的实时工业控制装置。
随着微电子技术、自动控制技术和计算机通信技术的飞速发展，PLC在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，已经成为工厂自动化的标准配置之一［1]。
由于自动化可以节省大量的人力、物力等，而PLC也具有其他控制方式所不具有的特殊优越性,如通用性好、实用性强、硬件配套齐全、编程方法简单易学，因此工业领域中广泛应用PLC。
机械手在美国、加拿大等国家应用较多，如用果实采摘机械手来摘果实、装配生产线上应用智能机器人等。
我国自动化水平本身比较低，因此用PLC来控制的机械手还比较少。
2 PLC的简介2。
气动型吸取机械臂设计说明书
机械工程学院气动吸取型机械臂设计说明书设计题目：气动吸取型机械臂专业：机械设计制造及其自动化班级：机械电子姓名：杨宇奥指导教师：.-完成日期：2021年月日同济大学目录一．设计任务书............................................... - 1 -1.设计目的：............................................. - 1 -2.设计内容和要求......................................... - 1 -二．方案的分析论证........................................... - 3 -三．真空吸盘的动力学分析..................................... - 3 -四．真空吸盘的设计计算及选取................................. - 4 -五．真空发生器的选取......................................... - 5 -1.真空发生器简介：.......................................... - 5 -2.真空发生器的计算和选择：.................................. - 5 -六．电磁换向阀的选取......................................... - 7 -七．气源的选取.............................................. - 10 -八．电源的选取.............................................. - 13 -九．…...................................................... - 13 -一．设计任务书1.设计目的：为助残智能机器人的机械臂设计一可靠而能顺利实现抓取功能的气动吸取装置。
CYLINDER SERIES SCV 滑动机械臂设计说明书
6441-621SERIES SCV SLIDES DESIGN 2/6 INFORMATION SHEETrod in place of chrome-plated alloy steel.3) -H4 and -H47 are not available in -Z1.4)***Rodlok locking device is not available with -Z1.5) Rodlok must be ordered separately when a replacement cylinder (-H4) is ordered with -H47 unit.6) *Standard ports, cushion controls, and port controls are in locations 1 & 5. See diagram above. Sizes 2 and 3 use 10-32 [M5] ports when combined with port controls on the same surface.CUSHION CONTROL OPTIONSPORT CONTROL OPTIONSPORT LOCATION OPTIONS For additional technical assistance, call or visit our web site:P .O. Box 9070, Fort Wayne, IN 46899ENGINEERING DATA: SERIES SCV DESIGN 2/6 SLIDES2 & 34, 5, & 67,8, & 9L ² 100L > 100L ² 500L > 500L ² 500L > 500UNITSIZE NOMINAL TRAVEL in mmNOMINALTRAVEL TOLERANCE*in mm+0.059/-0.000+0.079/-0.000+0.079/-0.000+0.126/-0.000+0.098/-0.000+0.157/-0.000+1.50/-0.000+2.00/-0.000+2.00/-0.000+3.20/-0.000+2.50/-0.000+4.00/-0.000L ² 4L > 4L ² 20L > 20L ² 20L > 20*NOTE: Travel tolerance values measured at 60 ±4 psi, due to impact seal design.TOTAL TRAVEL TOLERANCESTolerance on nominal travel length is shown in thefollowing table:SLIDE OPTIONS: SERIES SCV DESIGN 2/6 SLIDESCOLLAR SHCS TIGHTEN TORQUE in/lbs [Nm]234567894075140[4.5][85][16]SIZE TORQUEThis option provides a stainless steel piston rod with hardchrome plating in place of the standard hard chrome plated steel material. Guide shafts are hard chrome plated stainless steel or coated hardened steel in place of the standard material. Anappropriate corrosion resistant treatment is applied to ferrous parts.CORROSION RESISTANTThis option provides NPT ports on metric (SCV6x) units instead of the standard BSPP ports. The NPT ports are located in the same location as the BSPP ports.NPT PORTS(Metric Units)This option provides G (BSPP) ports instead of the standard NPT ports. The G (BSPP) ports are located in the same location as the NPT ports.BSPP PORTS(Imperial Units)CYLINDER OPTIONS: SERIES SCV DESIGN 2/6 SLIDESIMPERIAL NPT PORT 1/8*1/8*1/81/41/43/83/81/2SIZE 20253240506380100METRIC BSPP PORT G 1/8*G 1/8*G 1/8G 1/4G 1/4G 3/8G 3/8G 1/2*When Port Controls® (-PB, -PR, -PE)are specified on the same face as port,the ports change to M5 on metric andPHD cushions are designed for smooth deceleration at the ends of cylinder stroke. When the cushion is activated, the remaining volume in the cylinder must exhaust past an adjustable needle valve which controls the amount of deceleration. The effective cushion length for each bore size is shown in the table below. To specify alternative cushion control locations on the head or cap, see the option code below right.CUSHION CONTROL IN BOTH DIRECTIONS(standard location 1 & 5)CUSHION CONTROL ON EXTEND ONLY(standard location 1)CUSHION CONTROL ON RETRACT ONLY(standard location 5)PHD’s Port Control ® is a built-in flow control for regulating the speed of the slide through its entire stroke. The Port Control operates on the “meter-out” principle and features an adjustable needle in a cartridge with a check seal. The self-locking needle has micrometer threads and is adjustable under pressure. The needle determines the orifice size which controls the exhaust flow rate of the actuator. The check seal expands while air is exhausting from the actuator, forcing the air to exhaust past the adjustable needle. The check seal collapses to allow a free flow of incoming air. The PHD Port Control saves space and eliminates the cost of fittings and installation for external flow control valves. Refer to option code below left to specify port control locations.PORT CONTROLS ®ON BOTH ENDS(standard location 1 & 5)PORT CONTROLS ® ON EXTEND ONLY (standard location 1)PORT CONTROLS ® ONRETRACT ONLY (standard location 5)PORT LOCATION OPTIONS0.140.140.200.300.540.881.402.1223456789SIZE DEVICE WEIGHT lb 0.140.160.280.440.841.32.884.76ADAPTOR WEIGHTlb 0.310.360.570.931.762.565.047.66TOTAL WEIGHTlb 0.060.060.090.140.240.400.640.96kg 0.060.070.130.200.380.591.312.16kg 0.140.160.260.420.801.162.293.47kgseparately.NOTE: *Locking force indicated above is the actual locking force with a dry clean rod and does not include any safety factor.NOTE: Total weight includes rod adder for -H46/-H47 cylinder.The Rodlok locking device and adaptor can be purchased separately as kits. See chart above. The locking device and adaptor are not available with a corrosion resistant (-Z1 option) finish.OPERATING PRESSUREThe operating pressure for the locking device is different thanthe operating pressure for the slide to which it is attached. The locking device of the Rodlok is designed with an operating pressure range of 60 psi minimum to 150 psi maximum [4 to 10 bar]. The Series SCV Slide with a Rodlok attached has an operating pressure range of 45 psi minimum to 150 psi maximum [3 to 10 bar].The pneumatic schematic above shows typical valving for cylinder and Rodlok for both horizontal and vertical operation. The schematic shows three 3/2 way valves, one for each port on the cylinder and one for the Rodlok port. The use of two valves on the cylinder allows for both ports to be pressurized when valves are de-energized. The use of an in-line regulator allows the cylinder ports to be pressurized at different pressures. This allows the cylinder to balance out the opposing pressure and force of the attached load. Once piston rod motion has stopped, the Rodlok can be engaged by de-energizing its valve and releasing its pressure. The use of check valves and built in PHD Port Controls ® is recommended. Pressure switch shown is optional and application specific.OPTIONS:SERIES SCV DESIGN 2/6 SLIDESThis option equips the cylinder with a magnetic band on the piston for use with PHD Reed and Solid State Switches listed below. These switches mount easily to the cylinder using “T” slots in the body. See the Switch section for complete switch information.MAGNET FOR PHD REED AND SOLID STATE SWITCHESWith this option, alternate port locations can be specified,providing increased flexibility and customer convenience. See option code below to specify port locations.ALTERNATE PORT LOCATIONPORT LOCATION OPTIONSENDPHD, Inc.9009 Clubridge DriveP .O. Box 9070, Fort Wayne, Indiana 46899 U.S.A.PHD GmbHArnold-Sommerfeld-Ring 252499 Baesweiler, GermanyNOTES:Collar kits contain all parts for one end only.Seal kits contain all seals needed to repair one standard unit.Repair kits contain all seals, bearngs, and wear rings to repair one standard unit.NOTES: All part numbers listed are for standard units.58068-0564585-0658068-0564585-0611A 1B 2345678KEYPART DESCRIPTION Housing Assembly Housing Bushing Tool PlateSeries CV Cylinder Assembly Guide ShaftShaft Mounting Screws Cylinder Mounting Screws Stop Collar Shock PadSCVxxFull unit description required -H4800Sold as part of Housing AssemblySold as part of Bushing Kit, Repair Kit, or Housing AssemblyFull unit description required -H6400Full unit description required -H4Full unit description required -H4710Sold as part of fastenermounting kit Sold as part of travel adjustment collar kit onlyKIT DESCRIPTION Mounting Fastener KitRepair KitSeal KitTravel Adjustment Collar Kit -AE or -AR option Bushing KitSCVx258068-0864585-01KITSSCVx358068-0164585-02SCVx458068-0264585-03SCVx558068-0364585-04SCVx658068-0464585-05SCVx758068-0464585-05SCVx8SCVx9Full unit description required -H9020Full unit description required -H9010Full unit description required -H9000。
毕业设计(论文)任务书机械手【范本模板】
辽宁工业大学
毕业设计（论文)任务书题目基于PLC的机械手群控系统设计
电气工程学院（系）自动化专业101 班
学生姓名张琦
学号100302022
指导教师(签字)
设计(论文)工作自2014年2月24日至2014年6月20日
发任务书日期:2014年2 月24日
任务书填写要求
1．毕业设计(论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室负责人审查、院（系）领导签字后生效。
此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；
2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写,禁止打印在其它纸上后剪贴；
3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致,若有变更，应当经过所在专业及院（系）分管领导审批后方可重新填写；
4．任务书内有关“院（系）”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。
学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字;
5．任务书内“主要参考文献”的填写,应按照国标GB 7714-87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；
6．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408-94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。
如“2004年4月2日”或“2004-04—02"。
四轴机械臂设计说明书
四轴机械臂设计说明书一、引言二、设计目标1.功能性：机械臂需要具备抓取、搬运、装配等功能，能够完成多种任务；2.灵活性：机械臂需要具备较大的工作空间范围，能够适应不同场景的任务需求；3.精度：机械臂需要具备较高的定位精度和运动精度，能够准确地执行任务；4.安全性：机械臂需要具备安全保护装置，能够避免机械臂与人体或其他物体发生碰撞；5.可靠性：机械臂需要具备高质量的结构和稳定的运行，能够长时间稳定地工作。
三、机械结构设计1.基座：采用坚固稳定的铝合金材料制作，具备足够的承载能力；2.关节：采用高强度的钢材制作，具备足够的刚性和稳定性；3.末端执行器：根据不同的任务需要，可以选用夹具、工具等，具备可更换的设计；4.运动控制：采用伺服电机驱动，配合编码器和传感器，实现精确的位置控制；5.安全保护：安装紧急停止开关、碰撞感应器等装置，确保机械臂安全可靠。
四、控制系统设计1.控制器：采用高性能的控制器，具备较大的计算能力和高速通信能力；2.传感器：安装位置传感器、力传感器等，对外界环境进行感知，实现自适应控制；3.软件开发：编写相应的控制算法，实现机械臂的轨迹规划、位置控制和力控制等功能；4.通信接口：支持与上位机、外部设备的通信，实现与其他系统的联动。
五、性能测试与验证2.机械臂的抓取能力测试：测试机械臂对不同形状和重量物体的抓取能力；3.机械臂的负载能力测试：测试机械臂的最大负载能力和持续工作能力；4.机械臂的安全性测试：测试机械臂的碰撞感应和紧急停止功能的可靠性。
六、总结与展望本设计说明书详细介绍了四轴机械臂的设计思路和实施方案，通过测试验证了机械臂的功能和性能。
未来，可以进一步完善机械臂的智能化能力，实现更复杂的任务，提高机械臂在工业生产和服务领域的应用价值。
机器人手臂关节结构设计说明书
摘要机械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。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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、轻工和原子能等部门。
是一门涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个方面的学科，它代表了机电一体化的最高成就。
现今，机械手已经运用到各个领域，特别是在装配作业方面。
在装配机械手中，平面关节型装配机械手（即SCARA型）是应用最广泛的一种装配机械手。
本课题提出设计一种服务机械手，用于电子元器件等的装配，在分析国内外SCARA产品基础上，经过不同方案的比较，在确定了最优方案后通过认真的计算，仔细的校核，使设计结构简单、运行可靠、经济合理，能满足教学实验等需要，对于更好地熟悉和掌握相关课程具有重要的意义。
本文设计的是一种小型服务装配机械手，主要对这种机械手进行结构方面的设计。
本文设计的SCARA机器人具有以下特点：通用性好、体积小、重量轻、外形美观、成本低，对其本体的可行方案进行了充分的研究后，设计成具有多个自由度的结构，由机身、大臂、小臂及手腕组成，谐波减速器、齿轮、丝杠螺母等组成了机械手简单可靠的传动方案。
该电机的多个关节均采用步进电机驱动，具有控制简单、成本低的特点。
关键词：工业机械手自由度机器人AbstractRobot is a kind of science related to many other ones such as computer science, mechanism, electronics, automation control and artificial intelligence. Now, robots are used in many fields, especially in the aspect of assembly task. It represents the up-most level of mechatronics. Among assembly, plane articulated assemblyrobot (SCARA manipulator) is used most widely.This topic puts forward designing a kind of assemble robot, used for an assemble electronics component, after analy domestic and international SCARA, the surface of sphere SCARA etc. Through compare with different project. After making sure superior project, though the careful calculation and check.Make design with simple structure,credibility circulate, reasonable cost, can satisfy the teaching experiment etc..The presented SCARA manipulator in this paper is a pint-sized assembly robot, where the structure of SCARA manipulator is designed. The presented SCARA manipulator in this paper has following characters: good universality, small volume, light weight, beautiful appearance and low cost, so the structure of robot is fully considered which has four freedoms and is consisted of comprises base, big arm, small arm and wrist. The simple reliable transmission scheme of SCARA manipulator is composed of harmonic deceleration and gear wheel and feed screw. The four joints are all driven by stepping motors, which has the characters of simple control and low cost.Keyword: Industrial robots Freedom Robot目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)第2章总体方案设计 (3)2.1 工业服务机器手的传动系统设计 (3)2.1.1机械手驱动系统的比较与选择 (3)2.1.2 传动机构的对比与分析 (5)2.2 机械手总体设计方案的比较确定 (6)第3章步进电机的选择及其校核计算 (11)3.1 主要技术参数确定 (11)3.2 各自由度步进电机的选择 (11)3.2.1第一自由度步进电机的选择 (12)3.2.2第二自由度步进电机的选择 (13)3.2.3第三自由度步进电机的选择 (13)3.2.4第四自由度步进电机的选择 (14)3.2.5第五自由度步进电机的选择 (14)3.3 第一自由度轴传动系统的计算与校核 (14)3.3.1第一自由度轴的等效转动惯量的计算 (14)3.3.2 步进电机1的校核 (15)3.4 第二自由度轴传动系统计算与校核 (15)3.4.1第二自由度等效转动惯量的计算 (15)3.4.2 步进电机2的校核 (16)3.5 第三自由度轴传动系统的计算与校核 (16)3.5.1第三自由度等效转动惯量的计算 (16)3.5.2 步进电机3的校核 (17)第4章系统整体的设计与校核 (18)4.1 同步齿形带传动设计 (18)4.1.1求出设计功率d P (18)4.1.2选择带的节距 (18)4.1.3确定带轮直径和带节线长 (18)4.1.4选择带长Lp (19)4.1.5近似计算中心距 (19)4.1.6进行标准带宽的选择 (20)4.2 各输出轴的设计 (21)4.2.1机身输出轴设计 (21)4.2.2 大臂输出轴设计 (21)4.2.3 大臂与小臂连接轴设计 (21)4.2.4 带轮轴设计 (21)4.2.5升降轴设计 (22)4.3 滚珠丝杠副校核 (23)4.3.1最大工作载荷计算 (23)4.3.2最大动负载C的计算与校核 (23)4.3.3传动效率计算 (23)4.3.4刚度计算 (24)4.3.5丝杠稳定性验算 (24)4.4机械手机身的设计 (25)4.5其他部分结构设计 (25)第5章控制系统设计 (27)5.1 机器人控制的特点 (27)5.2 机器人控制的分类 (28)5.2.1点位控制(PTP)机器人： (28)5.2.2连续轨迹控制(CP)机器人： (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢................................................ 错误!未定义书签。
三轴机械手设计说明书
目录前言 (2)第一章绪论 (3)1.1 引言 (3)1.2 工业机械手的含义 (4)1.3 选题背景与意义 (4)1.4 工业机械手的组成 (6)1.5 工业机械手的发展及国内外发展趋势 (7)第二章三轴伺服驱动机械手结构设计方案 (12)2.1 机械手的设计方法 (12)2.1.1 机械手的选择与分析 (12)2.1.2 直角坐标机械手的设计方法 (13)2.2 机械手的结构设计 (18)2.2.1 机械手的总体设计 (18)2.2.2 机械手的传动部件设计 (19)2.2.3 机械手的臂部设计 (20)2.3 三轴伺服驱动机械手机构的特点 (21)第三章工业机械手的运动系统分析 (22)3.1 工业机械手的运动系统分析 (22)3.1.1机械手的运动概述 (22)3.1.2 机械手的驱动方式 (24)第四章三轴伺服驱动机械手零件的设计 (33)4.1 伺服电机的选择 (33)4.2 减速机的选择 ..................错误!未定义书签。
4.3 齿轮齿条的选择 (35)4.4 导轨的选择 (43)第五章结论 (45)致谢.............................错误!未定义书签。
参考文献.. (46)前言进入21世纪后,FANUC公司开发成功了配备有视觉传感器和力觉传感器的智能机械手。
到现在已拥有可搬运质量从 2 公斤到1.2 吨的种类丰富的商品系列。
随后，FANUC公司又开发了运用这一智能机械手的长时间连续机械加工系统机械手单元。
在整个加工工序中加工作业本身使用数控机床进行自动化加工已经非常普遍了。
但是，附带作业，毛比如在加工中心的夹具上进行加工材料装卸的作业，以及去毛刺边，清洗等作业中的很多部分，现在还是依靠人工来完成。
机械手单元使用智能机械手，不但实现了这些作业的自动化，而且在世界上最早实现了。
小时的长时间连续加工，现在在FANUC公司的工厂共运转着13 套这样的机械手单元。
机械义肢(上肢)的结构设计 毕业设计说明书
目录目录 (1)摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (3)1.1机械义肢的研究背景 (3)1.2机械义肢的研究现状 (3)1.3本文的主要内容 (4)第2章仿生上肢结构分析 (5)2.1仿生上肢的研究方向 (5)2.2人类上肢关节分析 (5)第3章上肢义肢的的结构设计 (7)3.1相关技术参数 (7)3.2设计原则与要求 (7)3.3传动方式和驱动源的选择及总体方案设计 (9)第4章伺服元件的选取和结构设计计算 (11)4.1伺服元件的选取 (11)4.1.1电机的选用 (11)4.2设计与计算 (13)第5章上肢义肢结构设计与分析 (18)5.1小臂及手掌部分设计 (18)5.2大臂结构设计 (19)第6章总结 (19)参考文献 (21)摘要机械义肢（上肢）的结构设计，根据上肢义肢对非规则物品拿取任务的要求，首先在分析人体机械原理的基础上，经分析比较各种结构设计，其次采用丝杠机构和连杆机构相结合并选取电机为驱动元件，设计了一种具有六个自由度的机械上肢义肢结构，这种结构紧凑、简单，重量较轻，成本较低，能够基本实现对真人手臂动作的模仿。
最后，设计上肢义肢结构的零部件，完成驱动原件和标准件的选择和校核，绘制上肢义肢结构二维整体装配图及主要零部件图。
关键词：机械义肢；结构设计；手臂；校核ABSTRACTMachinery predefined limb (upper limb) of structure design， according to upper limb predefined limb on non-rules items took take task of requirements，first in analysis human machinery principle of based Shang，by analysis comparison various structure design，last used screw institutions and linkage phase combined and select motor for drive components，design has a has six a freedom of machinery upper limb predefined limb structure，this structure compact，and simple，control features strong，weight more light，cost lower，to basic achieved on real arm action of imitation. Upper limb prostheses design structural components，complete drive selection of original and standard parts and checking,draw the arm limb structures of two-dimensional General Assembly and main parts diagram.Keywords：structure；design of mechanical ；prosthetic ；arm ；check新乡学院本科毕业设计（设计）第1章绪论1.1 机械义肢的研究背景根据2006年第二次全国残疾人抽样调查和国家统计局发布的公告，我国目前约有2412万的肢残患者，其中29%为上肢残疾患者与1987年第一次全国残疾人抽样调查的肢残患者755万人相比，同比增长60%，现在，每年都有数以万计的健康人因自然灾害、疾病、战争、交通事故等原因沦为了肢残患者。
通用机械臂设计说明书
题目: 通用机械臂机构设计目录1.绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外研究现状和趋势 (1)1.3机械臂的组成 (2)1.4 设计目的 (3)1.5研究内容 (4)2.机械臂的总体设计方案 (4)2.1 机械臂总体结构的类型 (4)2.2机械臂主要部件及其运动 (5)2.3驱动机构选择 (6)2.4机械臂技术参数 (6)3.机械臂手部计算 (7)3.1手部设计基本要求 (7)3.2典型手部结构 (7)3.3机械臂手爪的设计计算 (7)4.腕部的设计计算 (12)4.1腕部设计基本要求 (12)4.2腕部结构 (13)4.3腕部的设计计算 (13)5.臂部设计以及有关计算 (17)5.1臂部设计的基本要求 (18)5.2手臂的典型机构及其选择 (19)6机座设计 (24)结论 (24)参考文献 (25)1.绪论1.1 选题背景机械臂是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。
近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械臂的发展，使得机械臂能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。
机械臂能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。
机械臂越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。
目前，机械臂已发展成为柔性制造系统FMS 和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
把机床设备和机械臂共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。
当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。
而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械臂的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。
毕业设计说明书机器人手臂开发与使用
毕业设计说明书机器人手臂开发与使用一、设计背景及意义机器人手臂是指通过芯片控制来实现人类手臂动作的机器人部件，具备自主运动、精准定位、重复操作等功能。
随着社会经济的发展，机器人手臂在工厂自动化、医疗护理、科研探索等领域的应用越来越广泛，其使用能够优化生产效率、提升产品质量、降低劳动力成本等，具有重要意义。
本文所设计的机器人手臂是以上下两个关节、可伸缩、可旋转的设计为基础，可以对不同物体进行精准定位、拾取、放置等操作。
其主要目的是为工厂自动化生产提供一种高效且可靠的自动化设备。
二、技术路线1、选材机器人手臂的整体材料需要能够承受其操作时的力量，同时保证其轻量化与稳定性。
根据材料的性能、价格、加工难度等因素，选取最终的构件材料。
2、控制模块设计控制模块是机器人手臂的核心，其基本功能为读取指令、控制电机转动、控制末端执行器的开合等。
控制模块设计采用Arduino单片机，利用编程语言对单片机进行操作从而实现对机械臂的控制。
3、机械结构设计机械结构设计是机器人手臂的实现核心，此项目采用了两个旋转关节与一个触控末端。
其中，机器人手臂第一关节、第二关节与机械臂较直的为列向线；第三关节为如膝关节一样的滑动式结构，其通过大量的实验与模拟优化，可使机器人手臂拥有更强的灵活性与稳定性。
三、开发过程1、材料选取机器人手臂整体材料选用轻型铝合金，轴承由硅涂贴装轴承、加工指导轴承和转动轴承组成。
这些材料选取时需考虑其强度、刚性、抗腐蚀性和重量等因素，对于材料的选取需要充分考虑。
2、控制模块选取此项目采用Arduino单片机来进行控制。
Arduino控制模块的特点是拓展性强，同时易于使用，可以通过电路板、模块组件等扩展模块加入各种传感器与执行器，实现较为复杂的控制操作。
3、机械设计高精度机械设计是本项目的核心，设计机械结构的关键是通过模拟仿真软件进行优化，最大化地减小机械结构的误差。
机械设计过程中，我们需要注重实际工程条件，将实际的力、质量、位移等参数加入仿真计算中，得到更准确的结果，以确保机械臂有更高的稳定性、更好的可靠性、更小的误差。
五关节教程机械手——说明书
基于PLC的五轴教学机械手设计摘要本毕业设计要求学生掌握机械手或工业机械手的结构及工作原理，设计一关节型五轴教学用机械人的控制系统。
整个设计以控制为主，结构设计可参考同类机械人。
机械人共有五个关节动作和一个抓手动作，使用五个步进电机分别控制五个关节的动作，抓手的抓物动作由气阀控制。
控制箱部分由电源、可编程控制器、步进电机驱动模块及相应的按钮组成，具有手动和自动控制功能。
所设计机械人可进行简单机械手模拟控制的实验。
主要任务包括机械手总体设计、型式选择、机械手的I/O配置、设计机械手的流程图、设计机械手的梯形图、编制机械手的语句表、选择传感器等元件及设计系统图。
关键词：教学机械手，五自由度，步进电机，气阀控制，PLCPLC-based teaching of five-axismanipulator designAbstractDesign requirements of the graduate students to master the structureand working principle of manipulator or industrial robot , design acontrol system of the five-axis teaching type robot. The whole design isbase on control system.structural design can refer to the same robot. There are five robot joint action and a handle movement, the movement offive joints were controlled by five separate stepper motor , the grasping movements were controlled by the valve. Control box in part by the power supply, programmable controller, stepper motor drive module and the corresponding button of the function with manual and automatic control. Designed robot manipulator can be simple analog control experiment.The main tasks include robot design, type selection, the robot I /O configuration, the flow chart of robot design, the ladder diagram ofrobot design,the STL of robot design , select the design of sensor components and systems.Keywords: Teaching manipulator，Five degrees of freedom，Stepping Motor，Valve control, PLC目录绪论 (1)第一章机械手的总体设计 (3)1.1运动设计要求 (3)1.2驱动系统的选择 (3)1.3教学型五关节机械手机构简图 (3)第二章气动机械手的气缸设计 (5)2.1基座及连杆的结构 (5)2.1.1基座的结构 (5)2.1.2大臂的结构 (6)2.1.3小臂的结构 62.1.4手腕的结构72.2机械手手部的设计 (8)2.2.1根据课程选择手部类型 (8)2.2.2手部的设计 (8)2.3机械手的驱动与转动 (10)2.3.1手臂部分的传动方案 (11)2.3.2手指驱动缸的设计和选定 (14)第三章机械手的控制系统设计 (19)3.1步进电机控制系统的设计 (19)3.1.1PLC对步进电机的控制 (19)3.1.2脉冲分配器的选择 (20)3.1.3功率放大电路的设计 (22)3.2气动部分控制系统的设计 (23)3.2.1气动系统的介绍 (24)3.2.2气动系统的分类253.2.3气动控制方式253.2.4装置的技术要求273.2.5控制方式的选择273.2.6气动回路的设计273.2.7传感器的选择33 第四章机械手PLC程序设计 (37)4.1PLC概述 (37)4.2输入和输出点分配表 (37)4.3PLC软件程序 (39)4.3.1 PLC 梯形图 (39)4.3.2 PLC 语句表 (43)4.3.3机械手控制面板 (45)参考文献 (46)绪论一、机械手的研究现状热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。
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目录1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2课题的来源与背景 (1)1.3研究的目的和意义 (2)1.4林业集材机的概述 (3)1.5国内外研究现状及发展趋势 (3)1.5.1 国内发展动态及研究现状 (3)1.5.2 国外发展动态及研究现状 (4)1.6论文主要研究内容 (5)2 机械臂设计理论 (7)2.1机械臂的组成及分类 (7)2.1.1 机械臂的组成 (7)2.1.2 机械臂的分类 (7)2.2机械臂的自由度及坐标形式 (8)2.2.1 机械臂的自由度 (8)2.2.2 机械臂的坐标形式 (8)3 集材机机械臂的总体设计 (10)3.1机械臂的设计参数 (10)3.2机械臂的结构形式 (10)3.3机械臂典型部件特点 (10)3.4机械臂的工作范围 (11)4 集材机工作装置的受力分析 (13)4.1集材机机械臂的工况分析 (13)4.2集材机机械臂的受力分析 (13)4.2.1 空载时各级臂架所受的弯矩 (13)4.2.2 抓举活立木时各级臂架所受弯矩 (14)4.3机械臂连接处的受力分析 (15)4.3.1 主臂铰接处分析 (15)4.3.2 副臂铰接处分析 (15)5 基于SOLIDWORKS集材机机械臂的造型 (17)5.1参数化设计与S OLID W ORKS软件 (17)5.1.1 参数化设计 (17)5.1.2 SolidWorks软件介绍 (17)5.2集材机机械臂零部件造型 (18)5.2.1 旋转基座的造型 (18)5.2.2 其它零部件的造型 (21)5.3集材机机械臂的虚拟装配 (22)6 集材机机械臂的有限元分析 (24)6.1S OLID W ORKS有限元分析模块及理论基础 (24)6.1.1 有限元法理论基础 (24)6.1.2 SolidWorks的Simulation模块 (24)6.2机械臂零部件的有限元分析 (25)6.2.1 有限元分析过程 (25)6.2.2 主臂的有限元分析结果 (26)6.2.3 副臂的有限元分析结果 (28)6.2.4 主臂结构优化 (29)6.2.5 副臂结构优化 (31)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计1绪论1.1前言新中国成立以来，我们国家林业建设取得了巨大成就。
尤其在是改革开放之后，党中央，国务院高度重视林业工作，采取了一系列政策和措施，有效地促进了林业的发展。
全社会办林业，全民义务植树运动深入发展，全民搞绿化的局面正在形成。
近年来，实施天然林保护工程，退更换林，荒漠化治理和其他重点项目进展顺利，部分地区的生态条件得到改进。
森林，湿地和野生动物资源保护得到加强。
我国目前的生态状况整体恶化的趋势，还没有得到根本的扭转，土地沙化，湿地，生物多样性的破坏仍然呈加剧趋势。
滥伐森林，乱过度占用林地，过度狩猎野生动物，无序开采，滥挖野生植物和其他现象屡禁不止，森林火灾和病虫害对林业仍然是非常严重的威胁。
林业经营和管理体制不适应形势发展的需要。
林业产业规模小、科技含量低、结构不合理、木材供需矛盾突出，林业职工和森林地区的人民的收入增长比较缓慢。
总体上，我国森林资源不足，森林生态系统的整体功能仍然非常脆弱。
所以现在林业要面临比以往的任何时候都要更重的改革和发展的任务。
在加快推进社会主义现代化全面建设小康社会的过程中，必须把林业建设放在更加突出的位置，我们必须高度重视并加强林业方面的工作，促使我国林业能有一个比较大的发展。
在西部的发展中，我们要给予林业以基础地位；在可持续发展战略的实施过程中，我们需要给林业以重要地位；在林业生态建设中，我们要给予林业以领先地位。
1.2课题的来源与背景第七次全国森林资源清查结果表明，截至2008年，全国森林面积为19545.22万公顷，森林覆盖率20.36%，活立木蓄积量149.13亿立方米，森林蓄积量137.21亿立方米，人工林保存面积6168.84万公顷，人工林蓄积量19.61亿立方米，种植面积居世界第一。
在第六次和第七次清查间隔的五年时间内，人工林面积快速增长，人工林面积净增843.11万公顷，人工林蓄积净增4.47亿立方米，幼林地面积1046.18万公顷，森林蓄积量大大增加，森林采伐逐步向人工林转移，林木第1页中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计蓄积年净生长量5.72亿立方米，年采伐消耗量3.79亿立方米，森林蓄积增长继续超过消耗，长消盈余进一步扩大，天然林采伐量减少，人工林采伐量增加，人工林采伐量占森林采伐量39.44%，提高12.27个百分点，现有人工林是一种速生丰产林的发展。
近年来，速丰林建设充分依靠政府推动、市场导向、利益的驱动和企业带动等运作机制，大力推进速丰林基地建设。
进入成熟林(采伐年龄段)面积成倍增长，依靠传统的人工抚育和采伐技术已经不能满足现代林业生产的需要。
但是传统营林生产使用的轻型油锯、割灌机、手提式挖坑机、剪草机等便携式林业机械，不仅效率低，而且均由操作者直接手持或背负进行作业，操作者除了完成控制、操作等任务外，还必须承受在作业过程中机器产生的振动和噪声，导致操作者的身体功能一定程度上受到功能性障碍或不同程度的损伤。
因此，对我国现有的大型商业人工林的抚育、采伐、造材等作业机械化、高效化以成为一个核心焦点，未来的林业生产要由劳动力集约型向技术集约型转变，以增加单位劳动生产效率，增加林区人民的收入，这也是三农问题解决的一个方面。
此外，人工林的抚育是季节性的，应急性的，要在最好的季节完成除草、修剪、细化和紧急控制害虫及运输，必须通过机械化作业来提高作业效率，对于大中径材的整枝抚育作业和抚育间伐材的搬运，只靠人工的话是没有办法做到高质、高效地完成有关作业的，需要用机械化装备来达到安全高效地作业。
国家中长期科学和技术发展规划纲要和林业科学技术十一五发展规划也分别将开发现代农业(包括林业)装备技术列为我国近期林业科技重点发展目标之一。
1.3研究的目的和意义林业装备技术水平的高低，是衡量现代林业和林业产业发展水平的重要标志，只有现代化的机械操作，才能真正解放劳动生产力，降低劳动强度，降低生产成本，提高经济效益，。
近年来由于林区的劳动成本的上升，对传统劳动密集型为主的林业生产造成很大的冲击，迫切需要开发新技术、新工艺、新装备，提高自主创新能力，提高机械化和智能化的林业装备水平，改善操作环境，以高效低耗林业生产系列装备来改变传统人力为主的落后生产模式。
目前国内现有的采育作业装备的运行现状均存在功能单一的缺点，这样在采育作业过程中，林业工人就要使用多种机械设备，降低了作业效率，多种机械设第2页中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计备的频繁使用不同程度的造成森林生态损伤和破坏，在此基础上，提供一种可以集中完成多种林地作业的多功能林地作业机械，使林业工人进行安全、高效的工作，并减少对林木和林地的生态破坏是未来林业机械应用发展的主要趋势。
1.4林业集材机的概述林区的木材收集运输车，该车被广泛使用在欧洲和美国等发达国家，由于操作简单、灵活，作业效率高，在发达国家被广泛使用。
机械臂控制系统安装在前驾驶室内，工人不需要下车，转身即可操作。
在寒冷，潮湿多余的地区适用性更强。
也可安装在机械臂立臂上方，视野开阔，适合使用在南部的热带地区。
机械臂的液压抓头可以360旋转，第三节臂可伸缩，抓取木材极为方便。
依托拖拉机后传动轴作为动力输出，驱动液压泵，作为液压动力来源。
通用性强。
使用成本低廉。
还可以配备柴油动力站。
为了适应林区运输要求，该车应用了专用山地轮胎，轮胎较宽，不易下陷，承载能力大，防滑性能好，经久耐用。
装备有效地解决了林区采伐时木材装卸与运输的安全性和人工装卸效率低的问题。
集材机的整体轮廓图如图1-1所示。
图1-1 集材机1.5国内外研究现状及发展趋势1.5.1国内发展动态及研究现状我国大型林业设备的发展一直处于落后状态，大部分的技术和产品都停留在二十世纪七八十年代的水平，如目前仍在生产和使用的哈尔滨拖拉机厂的J50、J80等型号集材机均是上世纪五十年代的产品。
大多数林区使用的仅仅是在原有汽车、工程机械及拖拉机上加装液压抓具、铰盘机等林业作业装置改装的林业机第3页中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计械。
上个世纪我国进口过国外联合采育机，并在南部地区进行生产实验，并组织科研单位进行了技术探索，但在不同条件的影响下，许多研究都没有进一步的细化。
近年来，随着机械制造技术的快速发展，相关领域的汽车技术、液压技术、自动化控制技术等的飞速发展，特别是人工林的大面积的增加，原有的以人工作业为主的作业模式，效率己经很难满足林业产业发展的市场需求。
虽然国内己经有一部分企业开始开发新的专用多功能林业装备，比如江苏常林股份有限公司研发和批量生产的ZL3OM系列轮式原木装载机，在北部和南部的林区都有投入大量的使用，另外有一些企业也已经在尝试引进和仿制国外的现代化林业装备。
然而，由于受到各方面的影响，当前国内正在开发和生产的林业装备仍然有工作效率低，功能单一的缺点，不能满足日益增长的人工林采育作业的效率要求。
1.5.2国外发展动态及研究现状世界各主要林业国家的森林采运机械化是在二十世纪五十年代末期前后开始实现。
主要是在生产工序上把手工作业用机械代替，可是大量繁重的手工劳动依然存在。
美国、瑞典、芬兰、加拿大和苏联等国自二十世纪六十年代开始，在继续改进传统单工序机械作业的同时，加强了伐区联合作业机的研究工作，并取得了很大的进步，高新技术、智能技术得到更广泛的应用。
1．现代化的试验设备和训练手段原来新产品开发过程比较缓慢，如集材机样机必须进行2000一8000 h野外现场试验来评估结构件的可靠度。
此外，获取数据、处理数据、发现问题、解决问题的过程是一个昂贵和费时的过程，需要几个月甚至一年时间。
Timberjack公司推出的野外试验数据获取装置，所有设备可以装在一个手提箱内，携带方便，现场安装时间不超过三十分钟。
整个装置可以放置在机器上，这样就省去了远距离测量系统，操作起来非常方便。
该装置由50Mat公司的试验控制软件(TCS)控制，可以运行在一台笔记本电脑上，能自动完成数据采集、处理、分析、提示等功能，操作很简单。
整个装置坚固、可靠，可在恶劣的工作条件下正常操作。
2．林业机械操作系统实现自动化，智能化原Timberjack公司在127OB型伐区联合机和121OB型原木自装集运机上就装备TMC整机程控系统，降低了工人的劳动程度。
系统自动控制柴油机、起重第4页中南林业科技大学本科毕业设计基于Solidworks集材机机械臂的设计臂和液压传动系统，以及所有有关功能，可确保平稳而无级地传递动力，准确控制和监控整机运行。