电缆挂钩机械手课程设计说明书

目录

任务书 (2)

一目的和要求 (2)

二主要内容 (2)

三进度计划 (3)

四课程设计成果要求 (3)

五考核方式 (3)

一、机械手总体设计 (4)

二、手部的设计计算 (6)

三、手腕部分的设计 (9)

四、手臂液压缸设计及校核 (19)

五、机身液压缸设计 (23)

六、电缆挂钩机械手的整体装配及其二维工程图的生成 (26)

七、液压控制原理图及PLC控制原理图 (28)

八、心得体会 (30)

九、参考文献 (30)

任务书

一、目的与要求

《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。

2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。

3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。

4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。

二、主要内容

电缆挂钩安装机械手设计。本机械手是为安装架空电缆挂钩服务的。设计安装电缆挂钩的机械手，实现图1所示的工艺动作。人在地面上操作。小车的行走（不一定在地面上），可采用手动。（参看图1）

图1

该电缆挂钩的有关参数见表1.挂钩在电缆上的卡挂间距应为50cm，允许偏差不大于±3cm。电缆的杆距为35-45m，电缆到地面的距离为3-5.5m。水泥杆长为6-10m，6m杆的埋深为1.4-1m，10m杆的埋深为1.4-2.0m。

吊线外径（mm）挂钩重量（N/只）挂钩形式使用电缆外径

（mm）

25 ＜12 6.6 0.36

35 12~18 6.6 0.36

（1）根据以上相关设计参数及要求，完成电缆挂钩安装机械手方案设计、结构设计及控制系统设计。

（2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。

1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）；

2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）；

3．液压原理图和电器控制原理图各一张；

4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。

五、考核方式

专业课程设计的成绩评定采用五级评分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。

学生姓名：

指导教师：杨晓红、杨化动、花广如

2013年1月13日

报告正文

一、机械手总体设计

1、序言

工业机械手是一种模仿人手部分动作，按照预先设定的程序，轨迹或其他要求，实现抓取、搬运工件或操作工具的一种新型自动化装置。它在二十世纪五十年代就已用于生产，是在自动上下料机构的基础上发展起来的一种机械装置，开始主要用来实现自动上下料和搬运工件，完成单机自动化和生产线自动化，随着应用范围的不段扩大，现在用来夹持工具和完成一定的作业。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，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。实践证明它可以代替代替人类完成危险、重复枯燥的繁重劳动，减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率。

电缆挂钩安装机械手设计。本机械手是为安装架空电缆挂钩服务的。设计安装电缆挂钩的机械手，实现图1所示的工艺动作。人在地面上操作。小车的行走（不一定在地面上），可采用手动

2、主要技术参数（见表1，2）

表1 电缆挂钩的有关参数

3、电缆挂钩安装机械手的动作过程

机械手工作流程：启动—手臂伸出—夹紧—腰部上升—手腕旋转90—手臂收回—腰部上升—手臂伸出—手腕回转90—腰部下降—松开—手腕旋转90-手臂收回-腰部下降-回归原位

4、电缆挂钩安装机械手的总体设计简图

由动作要求和实际生产检验的综合考虑，初步拟定机械手结构简图如下：

5、电缆挂钩安装机械手的结构设计

由结构简图可看出，该机械手有3个自由度：①腕部的回转运动，实现旋转；②臂部的水平移动；③腰部的上下移动。

I、手部

主要功能：夹紧、放松

驱动方式：液压驱动

II、腕部

主要功能：旋转（90°）

驱动方式：液压

III、臂部

主要功能：上下移动（伸长、缩短）

驱动方式：液压

IV、腰部(机身)

主要功能：水平移动

驱动方式：液压

6、机械手的驱动方案设计

由于液压压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用液压压传动方式。

7、机械手的控制方案设计

考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。