搬运机械手设计说明书

机械与装备工程学院

课程设计说明书

（2016/2017学年第 1学期）

课程名称：机械设计课程设计

题目：搬运机械手的设计

专业班级：机械设计制造与其自动化

学生姓名：

学号： 130200216 指导教师：

设计周数： 2周

设计成绩：

2016年 12月 31日

目录

第一章绪论......................................... 错误!未指定书签。

1.1 机械手的应用现状 ................................ 错误!未指定书签。

1.2 机械手研究的目的、意义.......................... 错误!未指定书签。

1.3 设计时要解决的几个问题.......................... 错误!未指定书签。第二章机械手总体方案的设计......................... 错误!未指定书签。

2.1 机械手的系统工作原理与组成...................... 错误!未指定书签。

2.2 机械手的基本结构与工作流程...................... 错误!未指定书签。第三章机械手的方案设计与其主要参数................. 错误!未指定书签。

3.1 坐标形式和自由度选择............................ 错误!未指定书签。

3.2 执行机构 ........................................ 错误!未指定书签。

3.3 驱动系统 ........................................ 错误!未指定书签。

3.4 控制系统 ........................................ 错误!未指定书签。第四章结构设计与优化............................... 错误!未指定书签。

4.1手部夹紧气缸的设计............................... 错误!未指定书签。

4.1.1手部夹紧气缸的设计.......................... 错误!未指定书签。

4.1.2 确定气缸直径............................... 错误!未指定书签。

4.1.3 气缸作用力的计算与校核..................... 错误!未指定书签。

4.1.4 缸筒壁厚的设计............................. 错误!未指定书签。

4.1.5 气缸的基本组成部分与工作原理............... 错误!未指定书签。

4.2手臂结构优化设计................................. 错误!未指定书签。

4.2.1问题描述.................................... 错误!未指定书签。

4.2.2设计分析.................................... 错误!未指定书签。

4.2.3建立数学模型................................ 错误!未指定书签。

4.2.4优化计算.................................... 错误!未指定书签。

4.2.5优化结果分析................................ 错误!未指定书签。第五章运动仿真..................................... 错误!未指定书签。总结与展望.......................................... 错误!未指定书签。

摘要

机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量、提高生产效率、改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用，随着工业机械化和自动化的发展以与气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。

本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由控制。驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。

本文中对机械手臂运用算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。

用软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。

关键词:机械手，气动，优化设计，仿真

第一章绪论

1.1 机械手的应用现状

工业机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造与金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。

1.2 机械手研究的目的、意义

（1）以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以与机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

（2）以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以与工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以机械手代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

（3）可以减轻人力，并便于有节奏的生产