工业机械手机电一体化课程设计
工业机械手即工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代化制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，工业机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、自动化工厂（FA）的自动化工具。
广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改善着人类的生产和生活方式。
本次设计的机械手如图1-1所示，主要由伸缩臂4、升降臂5、机械手6、液压缸3、底座1组成。
一、伸缩臂设计
伸缩臂底板固定在升降臂上，前端法兰安装机械手，完成直线伸缩动作。
设计参数
1、伸缩长度：300mm
2、单方向伸缩时间：1.5～2.5s
3、定位误差：要有定位措施，定位误差小于2mm。
4、前端安装机械手，伸缩终点无刚性冲击。
二、升降臂设计
升降臂固定在底座上，升降部分联接伸缩臂的底板，利用升降臂的升降带动伸缩臂的上下移动。
设计参数
1、行程：0～500mm，任意可凋。
2、运动时间：0～5s
3、运动平稳，定位可靠、精确。
图1-1
三、液压控制系统设计
本次设计的工业机械手属于圆柱坐标式的液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转等三个自由度。因此相应地有手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构等组成。每一部分均用液压缸驱动与控制。要求画出液压传动系统图。对系统图的具体要求如下：
1、满足工业机械手动作顺序要求。动作顺序的各个动作均由电控系统发讯号控制相应的电磁铁(电磁换向阀)，按程序依次步进动作而实现的。
2、手臂伸缩运动采用单出杆双作用缸。手臂伸出时采用单向调速阀进行回油节流调速，其伸出速度为200毫米／秒左右，当快到端点时，提前发讯切断油路，手臂靠惯性滑行缓冲，此外，采用电液换向阀，换向时间可调。定位由死挡铁保证精度。手臂缩回，没有定位精度要求，由终点行程开关控制，适当提前发讯号切断油路，由活塞与缸筒端盖相接触来定位。
3、手臂回转采用摆动液压缸(齿条缸)，正反方向均采用单向调速阀调速。由于回转部分的重量大，回转长度长，手臂中心的线速度为毫米／秒(回转角速度约为45度／秒)，因此手臂回转时具有很大的动能。为此，除采用调速阀的回油节流调速外，还在回油路上安装行程节流阀，进行减速缓冲。
四、PLC电控系统设计方案
设计内容
1、设计该系统液压泵电机及各部件总成驱动电机的主电路。
2、参照主电路及液压控制系统图设计控制柜，画出所有元件的柜中布置图。
3、确定全部的行程开关的安装、调试方案。
4、选择电控系统中所有电机及元气件的型号。
5、以FX系列基本指令、移位寄存指令、步进指令编程。要求编写I/O分配图、程序总框图、各部分的梯形图并编写出完整的语句表。
工业机械手课程设计
说明：提交课程设计说明书一份，伸缩臂图纸、PLC接线图1章工业机械手综述
（发展概况、应用、组成及原理）
1.1
1.2
1.3
2章工业机械手伸缩臂机械部分设计
2.1
2.1.1
2.1.2
2.2
2.2.1
2.3
3章工业机械手伸缩臂电器部分设计
3.1
3.1.1
3.2
3.3
参考
一、机械手伸缩臂机械部分设计计算
1.1 设计方案论证以及确定
1.2 机械手伸缩臂总体结构设计方案
1.3 执行装置的设计方案
1.3.1 滚珠丝杠的选择计算
1.3.2 齿轮的有关计算
1.3.3.电动机的选择
二、机械手伸缩臂电器部分设计
1.1 PLC的构成及工作原理
1.2 选择PLC
1.3 PC外部I/O分配器
1.4软件设计
“机电一体化技术与系统”复习题 （一）第一章复习题 1．机电一体化包括哪六大共性关键技术？（P1） 2. 机电一体化产品（P1） 3. 机电一体化系统的基本功能要素？（P2） 4. 机械本体包括机械传动装置和 。（P2） 5. 接口的三个基本功能？（P3） 6. 接口的作用是将各要素或子系统连接成为一个有机整体，它的基本功能主要有：交换、放大和（）。（P3） （二）第二章复习题 1. 机械移动系统的基本元件？（P9） 2. 建立机械移动系统数学模型的基本原理是（）？（P9）已知一个单自由度隔振系统，质量为m ，刚度为k ，粘性阻尼系数为c ,外力为()f t 。绘出系统力学模型，并推导系统的传递函数？（P10） 3. 求解图2所示机床进给系统的当量扭转角度θ？（P12-13） 3k 11轴I 轴轴 图2 数控机床进给系统 4. 为能保证振荡在一定的范围内过渡过程较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏
度，一般取 （）。（P25） 5. 刚度、动刚度和静刚度的概念？（P25） 6. 谐振频率的两个表达式？（P25） 7. 间隙的主要形式有哪些？（P26） 8. 什么是刚性间隙？（P26） 9. 什么是柔性间隙？（P27） 10. 丝杠螺母间隙的调整方式有哪两种？（P29） 11. 比较齿侧间隙的刚性消隙法和柔性消隙法的特点？（P26-P27） 12. 粘性阻尼系数的基本折算方法？（P25） 13. 增大粘性摩擦阻尼可以减小质量大、刚度低的机械系统的振幅并加速振动的（）？（P25） 14. 机电一体化系统中间隙的主要形式及常用的齿轮侧间隙消除法？（P26-P29） （三）第三章复习题 1. 传感器？（P41） 2. 什么是传感器的灵敏度？（P43） 3. 什么是传感器的迟滞性？（P43） 4. 什么是重复性？（P43） 5. 常用的直线位移测量传感器有哪些？（P44） 6. 常用角位移测量传感器有哪些？（P44） 7. 什么是电容传感器？（P44） 8. 变极距型电容传感器实现线性输出时，必须满足的条件为（）（P45） 9. 电感式传感器？（P46） 10. 光栅？（P47） 11. 光栅的组成？（P47） 12. 已知光栅条纹密度为250条/mm，该光栅尺的栅距是多少？（P47） 13. 光栅条纹密度一般的衡量单位为（）？（P47） 14. 指示光栅和标尺光栅在安装时要注意（）？（P48） 15. 光栅尺的栅距是0.01mm，指示光栅和标尺光栅的倾斜角度为0.001弧度，则莫尔条纹的
上下料机械手课程设计说明书
专业课程设计 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 表1精锻机上料机械手主要技术参数 手臂运动形式 （ 圆柱坐标式 抓取重量 60kgf 自由度 4个 手 手臂运动行程和速度 水平伸缩 500mm 设定点2 升降 600mm 设定点2 左右旋转 200度 设定点3 手腕回转和速度180度 设定点2 手指夹持范围 四种规格 90-120 定位方式和定位精度 机械挡块 +-1mm 控制方式 点位程控，开关板预选 驱动方式 液压 kgf/cm2
机械手的发展 1、引言 机械手作为工业机器人的一个重要分支，是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，他代替了人的繁重的劳动从而实现加工生产的机械化和自动化，并能在有害坏境洗吖作业以保护我们的人身安全，因而广泛应用于机械制造、电子、冶金、轻工等众多工业行业。 进入21世纪，随着我国人口老龄化的提前到来，近来在东南沿海还出现了严重的劳动力稀缺的现象，这就迫切要求我们提高劳动生产力，降低工人的劳动强度，提高我国工业自动化水平势在必行，将机械手，应用于工业自动化生产线，把工业产品从一条生产线搬运到另瓦一条生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。 2、机械手的分类 机械手按适用范围一般可分为三类：第一类是专用机械手，这类机械手专业性强，配合在某台主机或生产线上以完成辅助性的工作，例如抓取工件、上料下料等，这类机械手是为主机服务的并由主机驱动，除极少数外，它们的工作程序一般是固定的，因此是专用的；第二类是不需要人工操作的通用机械手，这类机械手能够独立地按照控制程序且自动重复操作，并可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作，这类机械手适应性强，在工业生产中得到了广泛的应用；第三类是需要人工操作的机械手，简称操作机，这类机械手起源于原子、军事工业，开始是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行航天活动等。 机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式和机械式机械手。按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等 3、机械手的构成 机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓出物件的位置和姿势。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。为了抓去空间中任意位置和方位的物体，需要6个自由度。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。一般专用机械手有2—3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制来完成特定的动作。同时接受传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要的功能。 （1）执行机构 机械手的执行机构分为手部、手臂、躯干； ①手部 手部安装在手臂的前端。手臂的内孔中装有传动轴，可把运动传给手腕，以转动、伸曲手腕、开闭手指。 机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节3种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和大小的夹头以适应操作的需要。所谓没有手
机电一体化复习提纲1.机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品是 机电一体化产品。机电一体化系统的基本结构要素有机械本体、执行与驱动、检测传感器、信息处理、动力。机电一体化系统中的机械系统通常由由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等组成。机电一体化系统的基本组成是能量流、物料流、信息流。机电一体化系统的信息特征（微型化、嵌入式、实时性、分布化）、动力特征（结构分散化、功能智能化）、结构特征（模块化、简单化、高刚度、高精度）。机电一体化的技术基础有机械设计与制造技术、微电子技术、传感器技术、软件技术、通信技术、驱动技术、自动控制技术、系统技术。 2.机电一体化对机械系统的基本要求是（快、准、稳）：快速响应、高精度、 良好的稳定性。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从a、采用低摩擦阻力的传动部件和导向支承部件；b、缩短传动链，简化主传动系统的机械结构；c、提高传动与支撑刚度；d、选用最佳传动比，尽可能提高加速能力；e、缩小反向死区误差；f、改进支承及架体的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声这几个方面采取措施。机电一体化系统中的机械系统通常由传动机构、支承与导向机构、执行机构与机架等几个部分组成。 3.机电一体化系统中的传动系统应满足足够的刚度、惯性小、阻尼适中等 性能要求。为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中需满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比，为达
到这些要求，主要采取①采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件②缩短传动链，简化传动系统的机械结构③提高传动与支撑刚度④选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力⑤缩小反向死区误差⑥改进支撑及架体的结构设计以提高刚性、减少震动、降低噪声。 4.滚珠丝杠螺母副中滚珠循环装置有外循环，内循环。滚珠丝杠支承方式 有单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推-自由式。具有最大刚度的的支承方式是双推-双推式。 5.滚珠丝杠螺母副中按照滚珠循环方式划分外循环，内循环。滚珠丝杠螺 母副中调整间隙和预紧的方法有垫片调整式（调整垫片来改变轴向力）、双螺母调节式（调整螺母来消除间隙或预紧）齿差调节式（左右螺母外端凸缘制成齿数差1的直齿圆柱齿轮）,原理是什么？滚珠丝杠副的安装方式有单推-单推式（轴向刚度较高、预紧力较大、轴承寿命比双推-双推式低）、双推-双推式（刚度最高、易造成预紧力不对称）、双推-简支式（轴向刚度不太高、预紧力小、轴承寿命较长、适用于中速、精度较高的长丝杠传动系统）、双推-自由式（轴向刚度和承载能力低、多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统），特点分别是什么？滚珠丝杠副的选择方法是结构的选择、结构尺寸的选择（公称直径和基本导出的选择）。 6.直齿圆柱齿轮侧隙的调整方法有中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙 法、轴向垫片调整法。要消除齿轮副间隙是因为侧隙会产生齿间冲击，影响传动平稳性、若出现在闭环系统中、则可能导致系统不稳定、使系统产生低频振荡，常用中心距调整法、双片薄齿轮错齿调侧隙法、轴向
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手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。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手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，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业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。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
（2）水平面内转30度，手臂自转90度，前进50mm。
机械手的夹持器还有夹紧和放松动作； 机械手工作频率：20/min； 升降 0.3kw，摆动 0.1kw，伸缩 0.1kw，夹持 0.2kw。2执行机构的选择与比较 §2-1 转角机构（实现平面转角0 30功能） 方案一 实现平面转角0 30的过程：电机带动不完全 齿轮运动，不完全齿轮带动全齿轮运动，与全 齿轮固结的四杆机构，使滚子在预先设计好形 状的槽内运动，左右运动的极限位置恰好是30 度。 机构评价： 优点：因为槽的形状固定，所以能保证在一个 行程内，机构的平面转角就是30度。 不完全齿轮的使用，为机械手在抓放物 体时留下了工作时间。 缺点：由于四杆机构的运动被槽限制住，最短杆 无法做周转运动，导致机构的回程要求齿 轮的翻转，必须在前面加入变速箱改变速 度方向。 方案二 实现平面转角0 30的过程：皮带轮传动给蜗 轮蜗杆从而使不完全齿轮，有间歇地带动完全齿 轮转动，齿轮通过杆拉动齿条，由齿轮来回往复 地带动固接杆转动0 30 机构评价： 优点：同样具有结构简单，传力较小运 动灵活，造价低准确地实现转角0 30的 要求，可以控制间歇实现循环功能。 缺点：磨损较严重，效率较低，齿轮尺 寸过大加工难。 方案三 30的过程：使用槽 实现平面转角0 轮实现平面转角30度，只要计算好槽轮 的槽数，就能在主动圆盘转360度时， 使从动轮转30度。机构评价： 优点：结构简单，外形尺寸小，机械效
率高，并能平稳的间歇地进行转位。 缺点：传动存在柔性冲击，且是单向的间歇运动，同样要求变速箱改变运动方向。 方案的选择与比较： 只有第二个方案能较好的实现对传动系统的功能要求在平面转动上能准确地控制在30度，制造简单方便。 §2-2 上升机构（实现上升100功能要求） 方案一 实现上升的过程：皮带轮传动，使蜗杆带动蜗轮，蜗轮和齿条配合。通过控 制蜗杆的半径，使转动一周后，使齿条上升100. 机构评价： 优点：蜗杆的轮齿是连续的螺旋尺，故传动平 稳，啮合冲击小。 缺点:啮合齿轮间的相对滑动速度较大，摩擦 磨损较大，传动效率较低，易出现发热 现象，常用耐磨材料制作，成本高。 方案二 实现上升的过程：皮带轮传动给蜗轮蜗杆 从而使凸轮转动，凸轮通过顶杆推动滑块滑 动，从而使工作杆上升100mm。 机构评价： 优点：结构简单，传力较小，凸轮不用太大就 可以达到所需要的高度。 缺点：效率过低，滑块容易磨损且一旦磨断严重影响上升高度，寿命不高。
机械手论文发展趋势论文：浅析机械手的现状和发展趋势 摘要：机械手是现代科学技术发展的必然结果，本文简述了机械手技术的基本摘要。综述了机械手技术的现状，分析了机械手技术的发展趋势。 关键词：机械手技术现状发展趋势 引言 现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。机械手是近代自动控制领域出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐形成一门新兴的学科——机械手工程。机械手是在上世纪五十年代末期出现，今年来才迅速发展起来的重要自动化装置，现已成为实现工业自动化的一种重要手段。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手大的特点，因此，机械手已经受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到应用。 一、机械手概要 机械手是指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。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。 机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、
材料、和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手自由度。为抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。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。二、机械手的发展状况 1954年，被称为“机器人之父”的美国科学家george devol取得了附有重放记忆装置的第一台机械手专利权，该设备能执行从一点到另一点的受控运动（即点一点运动），这被认为是“机器人时代|”的开始。1970年，机器人学界早期的改革家之一，victor schenman在斯坦福大学演示了一种计算机控制的机械手，这就是非常著名的斯坦福机械手。它非常先进，技术很复杂，迄今还被很多研究中心使用。 70年代以后，机械手和以机械手为核心的自动化设备在工业发达国家，尤其在日本，有了广泛的应用。由机械手与其它设备组成的生产线极大的提高了企业的劳动生产率，提高和稳定了产品质量，大大缩短了产品更新换代周期。这些应用在很大程度上激发了人们对机械手的研究和开发，它的技术也因此取得了长足的进步。80年代，人们为了让机器人技术向各行各业扩展、应用，于是有了用于社会服务、海洋开发、宇宙空间、地下采矿、军事作战、救灾抢险等领域的机器人。应用于这些领域的机器人，绝大多数都是由机械手和与之对应的安装平台组成的。
机械类综合课程设计 题目名称工业机械手设计 (手臂伸缩部 分) 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间
目录 一、机械手设计任务书 (2) 1.1课程设计目的 (2) 1.2设计内容和要求 (2) 二、手臂的设计 (4) 2.1、手臂伸缩的设计计算 (4) 2.1.1、F 摩的计算 (5) 2.1.2、F 密 的计算 (6) 2.1.3、F回的计算 (7) 2.1.4、F 惯 的计算 (7) 2.2、确定液压缸的结构尺寸 (7) 2.2.1、液压缸内径的计算 (7) 2.3、活塞杆的计算 (10) 2.3.1、活塞杆的尺寸 (10) 2.3.2、活塞杆的稳定性校核 (10) 2.3.3、大柔度杆的临界力 K F (11) 2.3.4、缸筒材料的选择. (12) 2.3.5、油缸端盖的连接方式及强度计算 (12) 2.4、底板的设计计算说明 (13) 2.5、导向杆的结构设计 (15) 2.5.1、导向机构的作用 (15) 2.5.2、导向杆的外型尺寸及材料 (15) 三、液压控制系统设计 (15) 3.1、系统要求 (16) 3.2、油缸的选择 (16) 3.2.1、确定流量 (16) 3.2.2确定泵的动力 (16) 3.2.3、选择泵的型号为YBX—25[8]P45-106 (17) 3.2.4、油泵电机的选择 (17) 3.2.5、液压元件的选择 (17) 3.3、辅助元件选择 (18) 3.4、系统液压图 (19) 3.4.1、确定现场器件的动作顺序 (19) 3.4.2现场器件与PLC的连线 (20) 3.4.3、梯形图与程序指令表 (21) 3.4.3、梯形图与程序指令表 (22) 四、设计主要内容 (25) 五、参考文献 (26)
机械手的发展趋势 目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械数的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外
界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。 目前世界高端工业机械手均有高精化，高速化，多轴化，轻量化的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S，量产产品达到6轴，负载2KG 的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。 目前我国机械手的研发和应用还处在一个发展的阶段，跟美国日本等发达国家相比还有很大的差距，很多产品还需进口，特别是高灵活、高精度的机械手。要使我国机械工业更进一步在发展壮大，就必须提高其自动化程度和生产效率，将人手操作变为机械手操作。同时，国家应加大对机械手及机器人的研发投入，积极开发出拥有自主知识产权的产品，从根本上解决对国外产品的进口需求。 积成包装机械有限公司是一家专业从事集成包装自动化的设计、研发制造与包装材料生产配套为一体的科研制造高新企业。我们专注于研究各行业的后道包装现状，结合行业先进的工控技术，融合机电一体化，应用于包装作业中。为客户提供设计定制从自动开箱—自动套膜—自动装箱—在线称重—自动贴标—自动封箱—自动打包捆扎—智能码垛—智能分检输送—智能仓储等自动化流水线。提高工作效率，提升包装品质，降低用人成本，优化工作环境，提升企业形象。
《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。
4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术
机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称：简易机械手机械机构设计 学生姓名：沈柳根学号：20110611119 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2015年1月5日
摘要 简易机械手是工业机械手的简化，功能相似，而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计，展现了各个相关学科知识在这里的整合，有利于理解专业知识。 关键词：简易机械手；结构设计；气动
目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义： (1) 1.2设计任务要求介绍： (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)
机械手发展概述 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，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。 1机械手发展史 机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。 机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔， 臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系 统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手 就是在这个基础上发展起来的。同年，美国机械 制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。 该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱 动控制系统也是示教再现型。这两种出现在六十 年代初的机械手，是后来国外工业机械手发展的 基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手 ，采用关节式结构和程序控制。
单选题试题库( 200 题) 1. 直流电机的换向极绕组必须与电枢绕组( ) 。 A、串联 B、并联 C、垂直 D、磁通方向相反 2. 通常所说的486、586 微机，其中486、586的含义是( ) A、主存的大小 B、芯片的规格 C、硬盘的容量 D、主频 3. 直流电动机调速所用的斩波器主要起( ) 作用。 A、调电阻 B、调电流 C、调电抗 D、调电压 4. 一般工业控制微机不苛求( ) 。 A、用户界面良好 B、精度高 C、可靠性高 D、实时性 5. ( ) 不属于微机在工业生产中的应用。 A、智能仪表 B、自动售票 C、机床的生产控制 D、电机的启动、停止控制 6. ( )是指微机对生产过程中的有关参数进行控制。 A、启动控制 B、顺序控制 C、数值控制 D、参数控制 7. 液压传动中容易控制的是( ) 。 A、压力、方向和流量 B、泄漏、噪声 C、冲击、振动 D、温度 8. 液压传动的调压回路中起主要调压作用的液压元件是( ) 。 A、液压泵 B、换向阀 C、溢流泵 D、节流阀 9. 无刷直流电动机与一般直流电动机最大的优点区别是( ) 。 A、无滑动接触和换向火花，可靠性高以及无噪声 B、调速范围广 C、起动性能好D调速性能好 10. 微机调节机械运动位置属于微机应用中的( ) 。 A、数值计算 B、工业控制 C、事务处理 D、CAD 11. 异步电动机的极数越少，则转速越高，输出转矩( ) 。 A、增大 B、不变 C、越小 D、与转速无关 12. 计算机在电力传动的自动控制，一般分为( )。 A、生产管理级和过程控制级 B、单机控制和多机控制
C、直控级和监控级 D、管理级和监控级 13. 液压泵的吸油高度一般应大于( )mm 。 A、50 B、500 C、30 D、300 14. 微机没有( )的特点。 A、可以代替人的脑力劳动 B、价格便宜C可靠性高D、高速度的运算 15. 电梯轿厢额定载重量为800kg, 一般情况下轿厢可乘( )人应为满载。 A、10 B、5 C、8 D、15 16. 开环自动控制系统在出现偏差时，系统将( ) 。 A、不能消除偏差 B、完全能消除偏差 C、能消除偏差的三分之一 D、能消除偏差的二分之一 17. 关于计算机的特点，( )是论述的错误。 A、运算速度高 B、具有记忆和逻辑判断功能 C、运算精度高D运行过程不能自动、连续，需人工干预 18. 调速系统的调速范围和静差率这两个指标( ) 。 A、互不相关 B、相互制约 C、相互补充 D、相互平等 19. 电力场效应管MOSFE是理想的()控制器件。 A、电压 B、电流 C、电阻 D、功率 20. 计算机之所以能实现自动连续运算，是由于采用了( )。 A、布尔逻辑 B、存储程序 C、数字电路 D、集成电路 21. 一个完整的计算机系统包括( )。 A、计算机及其外围设备 B、主机、键盘及显示器 C、软件系统和硬件系统 D、模拟电路部分和数字电路部分 22. 微机中的中央处理器包括控制器和( ) 。 A、ROM B RAM C存储器D、运算器 23. 发电机——电动机组调速系统是一种典型的( )调速自控系统。 A、开环 B、半闭环 C、单闭环 D、全闭环 24. 电力晶体管GTF内部电流是由()形成的。 A、电子 B、空穴 C、电子和空穴 D、有电子但无空穴 25. 微机的核心是( ) 。
课程设计说明书 2015 年 6 月9 日
目录 摘要 (2) 第1章概述 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2课题的内容和要求 (4) 1.3进度安排 (4) 1.4设计进度安排 (4) 1.5基本要求 (5) 第2章课程设计的总体方案 (6) 2.1总体方案的确定 (6) 2.2 机械结构的设计 (6) 2.3 软件设计 (6) 第3章机械部分设计 (7) 3.1 元器件选型 (7) 3.2 机械结构构件及说明 (7) 3.3 工作台外形尺寸及重量初步估算 (8) 3.4 滚珠选择 (8) 3.5滑块导轨的选择与校核 (8) 3.6 弯曲应力σm的计算 (9) 3.7选择联轴器的考虑因素 (10) 3.8 轴承的选用与校核 (11) 第4章控制系统的设计 (14) 4.1 控制系统硬件电路的设计 (14) 4.2控制系统软件编程设计 (16) 参考资料 (18) 附录一：cad图纸 (19) 附录二：proe图 (20) 附录三：程序 (22)
摘要 机械手技术涉及到电子、机械学、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计过程，文章中介绍了机械手的设计理论与方法。 本课题以52单片机为核心设计，通过AutoCAD，proe技术对机械手进行结构设计，实现所需要的功能。 关键词：机械手、52单片机、AutoCAD、Proe
第1章概述 机械化、自动化已成在现代工业中突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 机械手，多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机械手或通用机械手）。 机械手是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手，而把工业机械手称为通用机械手。 简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式。 要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成 1.1设计目的 《单片机原理及接口技术课程设计》是机械电子工程专业的学生在完成《单片机原理及接口技术》等专业课程的学习之后，进行综合性设计训练的实践性教学环节。目的是在老师的指导下，使学生通过课程设计，对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查、复习和提
p l c机械手课程设计Last revision on 21 December 2020
目录 1 2 (4) 3 (4) 4 PLC及机械手的选择和论证 (6) PLC的结构及基本配置 (6) PLC的选择及论证. (7) 6 软件电路设计及描述 1引言
在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。 2 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养plc设计能力； 2、扩展知识结构； 3、培养综合运用能力； 4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。 主要内容 1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模
机械手的应用 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。例如，机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上的使用较为普遍；在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件；它可以在劳动条件差，单调重复易疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动；它可以在危险的场合下工作，如军用品的装卸、危险品及有害物质的搬运等；还可用于宇宙及海洋的开发及军事工程和生物医学方面的研究和实验等。 机械手的发展趋势 1 重复高精度 精度是指机械手达到指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复次数多，机械手到达同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机械手定位不够精确，通常会显示一个固定的误差，这个误差是可以预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误差的范围，它通过一定次数地重复运行机械手来测定。随着微电子技术和现代控制技
术的发展，机械手的重复精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。 2 模块化 有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手动作自如。模块化机械手使同一机械手可能应用不同的模块而具有不同的功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。 3 节能化 为了适应食品、医药、生物工程、电子、纺织、精密仪器等行业的无污染要求不加润滑脂的不供油润滑元件已经问世。随着材料技术的进步，新型材料的出现，构造特殊、用自润滑材料制造的无润滑元件，不仅节省润滑油、不污染环境，而且系统简单、摩擦性能稳定、成本低、寿命长。 4 机电一体化 由“可编程控制器—传感器—液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；节省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系
专业课程设计 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 （1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设 （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四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。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：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊 指导教师：杨晓红、花广如、杨化动 2011年12月30日