机械手毕业设计说明书

2024-05-12

机械手毕业设计说明书（精选8篇）

篇1：机械手毕业设计说明书

南华大学机械工程学院毕业设计

多功能机械手的设计

摘要: 本次设计的多功能机械手用于加工自动线上，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为球坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、手臂俯仰、腕部转动和腕部摆动5个自由度；驱动方式为液压驱动，且选用双联叶片泵，系统压力为2.5MPa，电机功率为5.5KW，共有整机回转油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸缩油缸、手腕摆动油缸、手腕回转油缸、手爪夹紧油缸6个液压缸；定位采用机械挡块定位，定位精度为0.5～1mm，采用行程控制系统实现点位控制。

关键字：机械手，球坐标，液压，机械挡块，点位控制

南华大学机械工程学院毕业设计

Abstract: The current design of multifunctional mechanical hand used for R175-type diesel organisms automatic processing line, mainly consist of claw, wrists, arms, body, base and so on.With moving the materials, turnover and transfer spaces, and many other functions, the automatic line with the unified production rhythms and production program completed more moves.With the automatic production line rhythms and the production of complete reunification of the above movements, automatic line is around the machine arrange, the coordinates of the ball coordinates of the form, with huge rotary, extendable arm, arm pitch, hitting and hitting back five moves freedom;Driven approach to hydraulic-driven, and the choice of double leaves pumps, the system pressure to 2.5MPa, 5.5KW electrical power for a total of whole sets of rotation tank, arm tilt cylinders, fuel tanks extendable arm, wrist swing tank, wrist rotation tank, claw clip tank six hydraulic oil tank;positioning a piece of machinery turned positioning, positioning accuracy for 0.5~1mm, using control systems to achieve their point spaces control.Key words: Mechanical hand, the ball coordinates, hydraulic, mechanical turned pieces, control point spaces

南华大学机械工程学院毕业设计

前言

本次毕业设计是在学完大学四年的基础知识和专业知识，进行了

一系列的生产实习和以前各次课程设计的基础上进行的一次综合性的

大总结。旨在培养我们综合运用所学的基础知识、专业知识去分析和

解决生产实际问题的能力及培养正确的设计思想，并通过运用设计标

准、规范、手册、图册、和查阅有关技术资料去进行理论计算、结构

思考、绘制图样、写相关说明性材料，培养我们机械设计的基本技能

和工程设计工作者的基本素质，为我们走上工作岗位打下坚实的基础。

本次毕业设计课题为R175型柴油机机体加工自动线上用的多功

能机械手。随着生产率水平的提高，人们对产品精度和质量要求越来

越来严格，企业生产线的自动化程度要求越来越高，工业机械手已成

为多数企业生产线上必不可少的设备。此次设计的机械手各组成部分

有：手爪、手腕、手臂、机身、机座等。并对其进行了严谨、详细的

设计、计算、校核和绘图。由于自身缺乏实践经验，而且本次设计内

容较多，任务繁重，而且这方面的资料少，加重了设计的难度。所以

在设计中难免会出现这样那样的错误，还请各位老师斧正。

总之，我希望通过本次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一

次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为将来的工作打下一个良好的基础。

南华大学机械工程学院毕业设计

一、方案设计及主要参数的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5

（一）方案设计

┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5

（二）主要参数的确定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6

二、抓取机构的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7

（一）抓取机构结构形式的确定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7

（二）夹紧力（握力）的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7

（三）夹紧缸驱动力的计算 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10

（四）夹钳式抓取机构的定位误差分析 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11

（五）夹紧液压缸主要尺寸的确定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 13

三、送放机构的设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16

（一）概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16

（二）液压系统主要参数的确定 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18

（三）机械手的腕部设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21

（四）机械手的手臂和机身的设计 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄32

（五）液压系统元件的选择 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38

（六）液压系统回路的分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39

四、控制系统的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42

五、参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄43

六、谢辞┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄44

七、附录：科技论文翻译┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45

南华大学机械工程学院毕业设计

一、方案设计及主要参数的确定

（一）方案设计

根据课题要求，机械手需要具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作，因此可采用以下多种设计方案。

（1）直角坐标系式，自动线成直线布置，机械手空中行走，顺序完成上料、翻转、转位等功能。这种方案结构简单，自由度少，易于配线，但需要架空行走，油液站不能固定，这使设计复杂程度增加，运动质量增大。

（2）机身采用立柱式，机械手侧面行走，顺序完成上料、翻转、转位等功能，自动线仍呈直线布置。这种方案可以集中设计液压站，易于实现电气、油路定点连接，但占地面积大，手臂悬伸量较大。

（3）机身采用机座式，自动线围绕机座布置，顺序完成上料、翻转、转位等功能。这种案具有电液集中、占地面积小、可从地面抓取工件等优点，但配线要求较高。

本设计拟采用

南华大学机械工程学院毕业设计

图（1）

（二）主要参数的确定

1.抓取重量

15kg 2.坐标形式和自由度

坐标形式为球坐标式，有五个自由度。

3.工作行程

工作行程由已知条件及方案分析确定：最大工作半径1500mm；手臂最大中心高1000mm；手臂水平中心高700mm；手臂伸缩行程450mm；手臂回转范围：φ=0～270○；手腕回转范围：翻转θ=0～180○；腕部摆动范围：转位α=0～90○；手臂上下摆动角度：β=0～60○。

4.运动速度

直线运动速度：手臂伸缩行程l=450mm，运动时间t=2s，则手臂伸缩速度为：

lv==0.45/2=0.225m/s； t回转运动速度：定为60○/s。

南华大学机械工程学院毕业设计

5.驱动方式

驱动方式采用液压驱动的方式。由于机械手操作时各缸不同时工作，手臂伸缩缸和手臂回转缸所需的流量大，其余各缸所需的流量均较小，因此可选用双联叶片泵。在小流量时，只需高压小流量供油，大流量低压泵卸荷；在大流量时，两泵同时供，这样可以减少系统功率损失，防止油温升高。

6.定位精度

定位采用机械挡块定位，定位精度为0.5～1mm。

7.控制方式

采用行程控制系统实现点位控制。

南华大学机械工程学院毕业设计

需毕业论文正文全文及全套图纸可联系: QQ或微信:631768401 TEL:***

篇2：机械手毕业设计说明书

题目：皮带运输机用单级斜齿圆柱齿轮减速器设计

目录设计任务书…………………………………………………… 2 传动方案的分析与拟定……………………………………… 3 电动机的选择与计算………………………………………… 4 传动装置的运动及动力参数的选择和计算………………… 5 减速器外部传动零件的设计计算…………………………… 6 减速器内部传动零件的设计计算…………………………… 7 轴的设计计算………………………………………………… 8 联轴器的选择………………………………………………… 9 滚动轴承的选择及计算……………………………………… 10 键连接的选择及计算………………………………………… 11 润滑和密封方式的选择……………………………………… 12 箱体及附件的结构设计和选择……………………………… 13 轴及滚动轴承的校核计算…………………………………… 14 设计小结……………………………………………………… 15 参考资料………………………………………………………

篇3：《机械制造与自动化》征稿说明

2. 《机械制造与自动化》以机电一体化为特色, 突出行业导向性、实用性、前瞻性和编排规范性。主要栏目有:综述与展望、机械制造与研究、电气技术与自动化、信息技术、技术讲座、消息与动态等。行业范围涉及机械与仪表, 机床与工具, 石化、通用机械, 农用机械, 重矿、工程机械, 发电及输变电设备, 热工设备与工业炉窑, 电工器材, 汽车与配件, 环保净化设备, 基础件与元器件等。主要对象;机电制造企业、科研设计院所、大专院校, 从事机电产品设计、科研开发、制造工艺、经营管理、市场营销和教学等专业人员。

3. 《机械制造与自动化》按照科技论文标准格式有关规定编排;“量和单位”应贯彻GB 3100～3102-93的规定;文后参考文献的著录格式基本上按GB 7714-87的规定, 著录项目 (主要责任者姓名, 文献题名, 刊登的期刊名称, 年、卷、期号和起止页码及下转页码, 或图书的出版地、出版社名称和出版年份等) 必须齐全。

4. 投稿注意事项和基本要求

4.1 论文应力求完整性:主要包括文章题名、全部作者姓名、工作单位所在省市名称、邮政编码、摘要 (50～200字) 、关键词 (3～8个) 、正文部分和参考文献。要求提供作者姓名的汉语拼音和“题名、摘要和关键词”等的中英文对照。

4.2 论文如系某研究基金资助或课题奖励项目时, 请注明项目名称和编号。

4.3 请通过电子信箱投稿。本刊地址:南京市珠江路280号1903室, 邮编:210018。电子信箱 (E-mail) :editor@njmes.org。联系电话:025-84207048, 84217296;传真:025-84207048。

篇4：机械手毕业设计说明书

关键词：机械手；虚拟设计；仿真；图像识别

1.前言

随着科技的不断发展进步，农业机械也朝着自动化和智能化的方向发展。最早研究智能机器人的国家是日本。上个世纪七十年代以来，工业机器人开始发展。而农业机器人的研究和应用也逐渐开始启动。随着我国人口老龄化的比例不断加大，人工采摘在农业生产成本中占据相当大的比例。如何通过设计和完善农业机器人成为我国当前面临的一个重大问题。本文基于对农业果蔬采摘机器人的研究，将农业机器人的识别和定位做了深入研究，并呈现了智能参数与虚拟仿真相结合的研究成果，通过将先验知识纳入农业水果采摘机械手的系统设计中，实现了重用性，缩短了开发周期，具有一定的参考价值。

2.机械手虚拟设计与仿真系统搭建

机械手虚拟设计与仿真系统主要由机构设计、误差分析、立体视觉、机械仿真以及数据库五个子模块构成。如图1所示。机构设计主要是将底座、手臂以及末端执行器三部分按照功能进行搭建。误差分析是从视觉误差、机械误差方面分析立体视觉是通过使用图像的一系列处理算法对视觉图像进行分析，使用EON仿真软件处理机械手的三维视觉，并将解决倒入机械手中进行其行为控制。机械手仿真包含正运动和负运动两方面。而数据库则是通过实际的先验知识构成的。

3.机械手的虚拟设计

3.1 虚拟样机技术简介

虚拟样机是基于智能技术、仿真工程以及网络技术的先进制造技术。通过计算机的仿真和建模为支撑来对实际的产品进行性能和功能预测，进而对设计的方案进行评估和优化，最终达到产品最优的目的。这里使用的虚拟样机软件为ADAMS软件。

3.2 虚拟样机的建立

ADAMS软件具有强大的运动学及其分析能力功能。通过使用ASAMS和Pro/E之间的接口程序，从而将三维的机械手实际模型倒入到ADAMS。此次设计使用Pro/E建立起机械手的三维模型，并导入至ADAMS进行动力学分析。进行动力学的分析之后，使用MECH/Pro中的Interface下拉子菜单进行模型的转化。由此，就完成了模型的建立。最后，使用ADAMS/Views中的信息按钮显示信息工具库，在Tool菜单中选择Modify Verfiy命令显示信息窗口，完成对模型的验证工作。

3.3知识库的建立

通过在计算机中存储、组织和使用相互关联的知识的集合，进而解决某一领域需求就叫做建立知识库。具体来讲，机械手设计中的知识库包含实例库和规则约束。由于科学的数据库使得系统有组织，更容易操作和管理，因而能够使构件的机械手具有一定的智能性。总的来讲，机械手臂的模型数据库中应当含有知识库的链接、规则映射表以及知识属性等。为此，首先，使用SQL语言创建代码，将系统中零件的属性加入表中，并设置主键及数据表中的字段。其次，零件与零件之间的关系映射到数据表中。一个部件可以有多个零件组成，因而在关系数据库中是一对多的形式。再次，部件与部件之间的关系映射到数据表中，并根据方案的不同设置不同的权值。当用户所给的数据模糊时，就可以根据知识库中的知识进行分析判断，从而给用户提供最合适方案的参考。最后，根据具体的需求进行数据库中的增添查改等操作。从而为方案的制定提供更多的便利。

3.4系统仿真与误差分析

通过对机械手建立数学模型，并通过迭代算法最终求得机械运动过程中的各个参数，进一步就可以通过矩阵运算算出机械手的各个关节的运动表达式。系统的仿真就是建立在表达式和参数的基础之上。这里使用MATLAB作为编程工具，构建系统界面，输入目标参数，进而由MATLAB进行矩阵运算，求得所需的运动参数，进而控制机械手按照规定的运动轨迹仿真。其中的反解程序是编写M文件进行的。同时通过EON仿真软件对机械手的三维视觉进行分析和处理。然后，通过将VC++与MATLAB的混合编程技术，调用M文件，执行运动方程的求解和模型的仿真。

当前，机械手系统的误差存在于其识别和定位的精度。系統通过立体视觉来对目标进行识别和定位，从而指导机械手的运动轨迹。因而，在识别与控制机械手相连接的过程中存在一定的误差。通过仿真数据的计算可以得到误差结果。为了缩小误差范围，这里采用神经网络的方法，通过多次训练，使结果最趋近真实的运动轨迹。

4.结论

综上所述，机械手的虚拟设计和仿真系统的研究对于农业机械智能化有着重要的意义。通过将智能化与参数化的知识相结合，并使用多次训练的神经网络方法，构建起机械手的虚拟设计与仿真系统。该虚拟产品符合一定的标准，但还有待进一步加工和完善。机械手控制单元的可重用性是其一大创新点，这样的重用特点能够大大降低生产成本，达到设计的最优化。最后，还要充分考虑到误差的来源，做好误差分析，进一步通过神经网络的方法减低误差，从而为机械手的立体视觉定位和识别提供更稳定的帮助。

参考文献：

[1]吴建伟，张卫红，秦献疆.基于simulink的机械控制系统的仿真设计[J].软件.2013（01）.

[2]徐苏，李想.基于嵌入式控制芯片在机械控制系统的应用[J].制造业自动化.2010（11）.

作者简介：

篇5：机械设计大赛说明书

便携式万向千斤移设计说明书

作品内容简介.......................................................3

便携式万向千斤移设计说明书

——————————————————————————————————————— 研制背景及意义....................................................3 2 设计方案..........................................................4 2.1 总体结构.......................................................4 2.2 “零抬起”机构的设计...........................................5 2.3 动态水平支撑机构的设计.........................................5 2.4 可控双向棘轮设计...............................................6 3 理论设计计算......................................................6 3.1 轴的校核.......................................................6 3.2 撬头的校核....................................................7 3.3 三角板连接销校核:..............................................8 4 工作原理及性能分析................................................8 4.1 “零抬起”工作原理.............................................8 4.2 提升工作原理...................................................9 4.3 动态水平支撑工作原理..........................................10 4.4 移动重物工作原理——可控双向棘轮..............................10 4.5 性能分析......................................................11 5 创新点及应用.....................................................11 6 作品实物照片.....................................................11 参考文献..........................................................12

便携式万向千斤移设计说明书

作品内容简介

通过长期的调研、计算与实践，我们小组设计并制造了一台用于地震、泥石流等灾难的便携式万向千斤移设计说明书

——————————————————————————————————————— 救援排障工具，其名称为便携式万向千斤移。本作品体积小，携带方便，功能全面，工作效率高，主要用于排除障碍，可以将障碍物从紧贴地面抬起，而在抬起到合适的高度时可将重物进行移动，并且可向前、向后移动和顺时针、逆时针转动，可以很好地达到其排除障碍的目的。本作品创新点多并突出，主要体现在其对障碍物的“零抬起”功能及移动旋转障碍物功能。其实现功能的主要机构为：液压式千斤顶、可控双向棘轮机构、前轮锁紧机构、四杆稳定平面抬起机构以及各链轮传动机构。主要零件全为标准件和常用件，即降低成本又便于维护和更换。

该作品主要应用协助灾难现场的救援破障工作，它的便携性使它能在灾难发生时第一时间赶赴现场，其强大的救援排障功能若将来普遍使用可成为营救生命的第一先锋器械。

本作品已申请国家专利，专利申请号为：201020520020.9 联系人：孙学雁联系电话：*** Email:sxy19551004@sina.com 研制背景及意义

近年来，地震、泥石流等自然灾害频频发生，不但造成大量的人员伤亡与房屋坍塌，同时还造成公路桥梁损坏或被障碍物阻塞，使大型的排障救援车辆和工具无法第一时间赶赴灾难现场，人们只能通过简单的棍棒、铁具甚至徒手来进行救援与破障，其效率和安全性可想而知。

据调研相关资料后得知，震后20分钟获救的救活率达98%以上，震后一小时获救的救活率下降到63%，震后2小时还无法获救的人员中，窒息死亡人数占死亡人数的58%。他们不是在地震中因建筑物垮塌砸死，而是窒息死亡，如能及时救助，是完全可以获得生命的。而唐山大地震中就有几十万人被埋压在废墟中。

因此，目前我们极需一种小型便携、能在灾难发生时第一时间出现在现场的排障工具，并且需要这种工具能够使用方便、功能全面，能够应用于紧急情况，提高救援效率。所以，本小组研发并制造出了“便携式万向千斤移”。设计方案

本小组经过调研发现，国内外现有的普通千斤顶须在重物与地面之间存在一定距离时使用，它的局限性令其不能很好的应用于灾难现场。于是，为了解决现有普通千斤顶使用局限性的缺点，我们设计了“零抬起”机构。并且，我们巧妙的利用了可控双向棘轮的特点，设计了平移和旋转重物的机构，该机构使本作品在处理灾难现场的障碍物时能发挥更大的作用。除此以外，考虑到千斤顶提升重物时的平稳性，我们设计了四杆水平提升机构，从而使本作品能更好的处理重物的重心。

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

2.1 总体结构

总体由抬起机构、提升机构、传动机构和控制机构四部分组成。图1为本作品整体结构图。

2.2 “零抬起”机构的设计

图1 整体结构图

实现该机构功能的主要零件为：撬头、曲形提扣、提升架、液压缸和操作杆，如图2所示。当操作杆往复按压液压缸时，提升架上升，曲形提扣拉动撬头像上翘起。

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

图2 抬起机构简图

2.3 动态水平支撑机构的设计

实现该机构功能的主要零件有：提升轮、平衡轮、提升架、三角板和长条杆，如图3所示。其中三角板、长条杆、提升架和机架组成的四杆机构可使提升轮和平衡轮保持水平上升。

2.4 可控双向棘轮设计

图3 提升机构简图

该设计由两个可控制的双向棘轮制作而成，其完成效果见图4，通过分别控制两棘轮方向可实现两提升轮的转向，固图中蓝色开关即为该装置的转向控制开关。

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

图4 可控双向棘轮零件效果图理论设计计算

3.1 轴的校核

C轴(零起传动机构轴)的直径为d20mm，长度为40mm，材料为45钢。其承受重物重量为G10000N。

做出梁的计算图:

图5 梁计算图

做出剪力图和弯矩图：

图6 剪力图

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

图7 弯矩图

得:G2F

M1FL1.0105 N·mm WD3203785mm33232

maxMW11.0105785127MPa 已知120MPa 因此 max接近

，所以该轴满足强度条件。

3.2 撬头的校核

该机构材料为Q345B钢，L38mm,h10mm,d45mm

MFd1.0104454.5105Nmm

GFt1.0105N

T1FtA1.010426.313810MPa W1bh2138102407mm

366 TM4.51052W2407186.9MPa

maxT1T226.3186.9213.2MPa钢体的安全系数为St = 2.5 .2max2132.585.28<100MPa

所以该撬头能满足使用要求。3.3 三角板连接销校核:

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

此销轴材料为45钢，截面直径d12mm 由动态水平支撑机构可知: F11100002500N4

F170F238 得:F24605.26N 根据切应力计算公式得：

F24605.2640.7100MPa 2A3.146

此销轴合格。工作原理及性能分析

4.1 “零抬起”工作原理

将撬头放入重物与地面之间的缝隙，如图8所示。当按动操作杆令液压缸工作推动提升架上升时，撬头受提升架的拉动而往上顶起如图9所示。此时重物一端被翘起并随撬头像前运动直至接触提升轮，此时须停止液压缸的操作。

图8 “零抬起”工作原理示意图a

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

4.2 提升工作原理

该机构的主要作用在于可以将“零抬起”机构所提起的重物承接托起，进而进行大幅度的提升工作。具体工作原理如图10所示。当往复按动插于可控双向棘轮套筒上的操作杆时，链传动机构带动提升轮顺时针旋转，并由于提升轮与重物底面的高摩擦促使重物向上移动，直至落于提升轮的上方。

图9 “零抬起”工作原理示意图b

图10 提升工作原理示意

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

4.3 动态水平支撑工作原理

图11 动态水平支撑工作原理示意图

如图11所示，该机构为由提升架（杆1）、三角板（杆2)、长条杆（杆3）和机架组成的四杆机构。其中杆1和杆3长度相等，机架上两支点AE距离与杆2短边CD长度相等，ACDE构成了一个平行四边形。在提升架上升的过程中，由于CD永远平行于AE，因此BC将永远保持水平。4.4 移动重物工作原理——可控双向棘轮

图12 移动重物工作原理示意图

如图12所示，当重物位于提升轮上方时，通过改变两棘轮各自的转向即可控制分别控制两提升轮的转向。当两轮转向相同时，重物做前移或后移动作；当两轮转向不同时，重物做原地旋转动作。

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

4.5 性能分析

通过计算和校核撬头及各轴的强度，并对实践进行分析，该装置最大能承受重量能力超过1吨。而在处理重物的过程中，能平稳地完成提升、移动和旋转动作。由于制作时考虑到排障负荷大强度高，所以该装置大部分零件采用了现有的标准件和常用件，如有损坏可方便更换。创新点及应用

三核心机构成为了本作品最主要的创新点。

1）“零抬起”传递机构：置于机构前方的撬头可以将紧贴地面的物体撬起，并将重物一端放到提升移动轮上，从而进行下一步提升工作。

2）动态水平支撑机构：该机构通过四杆机构设计，可将重物水平放置并使其平稳上升。

3）可控双向棘轮机构：可控制两侧提升移动轮的旋转方向，从而达到可令重物前移、后移和旋转的功能。

其余，我们还采用了许多巧妙地细节设计。

① 应用撬头，实现自锁的特性，使撬头协助油压缸承载重物的压力。② 装置前轮加装制动螺栓，令装置更平稳提升重物而不前后滑动。

③ 两个刹车制动螺栓和一个油压缸控制螺栓的松紧度可用一个操作杆来控制，使用起来更加方便，更加人性化。

④ 装置两侧分别是操作杆的夹套和把手，使用完便可将操作杆夹于夹套上，而把手则使整台装置可单手提起，便于携带。

本作品属救援破障工具。目前使用在突发灾难现场的工作少之又少，本作品的出现弥补了该领域的空白，它的便携特点与设计巧妙的机构在将来必获得广泛的应用。作品实物照片

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

便携式万向千斤移设计说明书

———————————————————————————————————————

参考文献

篇6：机械手毕业设计说明书

一、题目及来源

该设计选用了《机械制造工艺学课程设计指导书》（北京理工大学出版社 ISBN 978-7-5640-3140-8 2010年5月第一版 2016年1月第12次印刷），机械制造工艺课程设计题目选编。图3-1支座（刘武昌1616160005—柴冠鹏1606170014）、图3-2吊耳（刘亚伦1606170016—林开源1606170027）、图3-3拨叉（卫笑天1606170028—李渊博1606170039）、图3-4法兰盘（吴光辉1606170040—黎启洋1606170055）、图3-8托架（裴晨1606170056—王广1626090055）。

第一组图3-1支座（刘武昌1616160005—柴冠鹏1606170014）

第二组图3-2吊耳（刘亚伦1606170016—林开源1606170027）

第三组图3-3拨叉（卫笑天1606170028—李渊博1606170039）

第四组图3-4法兰盘（吴光辉1606170040—黎启洋1606170055）

第五组图3-8托架（裴晨1606170056—王广1626090055）

二、设计计算书内容

撰写课程设计计算说明书（字数不少于8000字），说明书内容包括：零件图分析；确定毛坯种类、制造方法、加工余量；拟定该零件的机械加工工艺过程，包括定位基准的选择、表面加工方案的确定、加工阶段的划分、热处理和辅助工序的安排、工序顺序的确定、各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹具、量具和辅具）确定；各工序的加工余量、工序尺寸及公差的确定；工序切削用量选择；工序时间定额计算。

1.本设计选取了

为该设计的核心

2.零件分析

2.1 零件图的绘制情况 2.1.1 图样

2.1.2 关键尺寸

2.1.3 形位公差、表面粗糙度及技术要求（条件）

2.14绘制零件图（图框的填写）

2.2 零件的作用（功用、功能）分析

2.3 零件的工艺分析 2.3.1 对零件的表述（描述）

2.3.2 零件的主要结构、功用的工艺性分析

3.工艺规程设计（工艺路线、工艺过程、工序卡）

3.1 生产纲领的计算与选择

3.2 毛坯的选择与分析 3.2.1 毛坯选择方案与确定

3.2.2 毛坯余量的选定

3.2.2绘制毛坯图

3.3 基准的选择与分析、确定

3.3.1 以工艺分析、生产纲领、基准选择原则为纲领，重点描述选择哪些为粗基准，哪些为精基准。

3.3.2 本设计的核心工艺（工序、工步）的基准、定位及夹紧方式

3.4 工艺路线（工艺过程、工艺规程）的选择

3.4.1 对两个或两个以上的不同方案进行对比分析，并指出各自优缺点、工艺难点（量刃辅检具）

3.4.2 加工余量、工序尺寸、切削用量选择

3.4.2.1 加工余量、毛坯余量、工序余量、切削参数（切削用量）的选择、计算与确定

3.4.2.2 核心工艺（工序、工步）尺寸链设计计算及尺寸链图的绘制

3.4.3 切削方式（切削机床）的选择

3.4.4 切削刀具的选择与计算

3.4.5 工时定额等选择计算

3.4.6 工序图及工序卡的填写

4.图样质量

4.1 设计输入图样质量

4.2 毛坯图质量

4.3 工艺文件（工艺过程卡、工序卡）质量

三、资料的规范性、完整性 1.资料的装订与归纳 1.1 装订封装方式与页序

1.1.1 封面（封皮）1.1.2 设计任务书 1.1.5 目录

1.1.6 设计计算说明书

篇7：机械手毕业设计说明书

业： 08机制级：二班号：姓名：

2012年3月1 1 / 9 目录

序言 ……………………………………………………………………………… 3零件工艺分析 ……………………………………………………………… 4工艺规程分析 ………………………………………………………………… 4 夹具设计 ………………………………………………………………………… 设计小结…………………………………………………………………………… 参考文献…………………………………………………………………………… / 9 688 序言

该课程设计能培养我们综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论

知识，学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后做好毕业设计、走上工作岗位进行一次综合训练和准备。它要求学生全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计。其目的是：

（1）培养学生综合运用机械制造工程原理课程及专业课程的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件工艺规程的能力。

（2）培养学生能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，进一步提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、图表、规范等有关技术资料的能力。（4）进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能。

（5）培养学生独立思考和独立工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。

同时要求我们CAD制图，锻炼了我们运用计算机解决实际问题的能力，让我们更好的融入到信息时代。

课程设计内容和要求：学生根据设计任务分组进行设计，按照所给机构进行分析，确定各零部件设计方案、设计出其中的重要工序的专用夹具或模具，并绘

制相应机械设计图。具体内容如下：

1）对机构进行结构分析，确定由哪些零件组成，并对各零件进行测绘； 2）明确零件在整个机构上的作用、零件的材质、要求，分析零件结构的工艺性，完成总装配图及各零件的设计图。

3）拟定工艺方案，确定毛坯种类及制造方法。

4）拟定零件的模具加工或机械加工工艺过程，设计重要工序中的一种专用夹具或模具，绘制装配图或大件零件图。

5）撰写设计说明书1份。一份完整的说明书一般包括以下一些项目：(1)目录。

(2)绪论或前言。/ 9(3)对机构的整体分析，各零部件分析说明

(4)对零件的工艺分析，如关键表面的技术要求分析等。

(5)工艺设计，如毛坯选择与说明，工艺路线的确定，工序顺序的安排，加工设备与工艺装备的选择等；

(6)模具或夹具设计，如设计思想，夹具操作动作说明等。(7)设计总结或心得体会。(8)参考文献书目。

一、零件工艺分析

该零件有俩组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分析如下：

1、选择顶部为粗基准加工底面，后以加工后底面为精基准铣四个孔上方的端面，后钻四个孔。

2、以底面为基准加工四个直径为11mm的孔。

该零件材料为HT200，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件，毛坯由铸造而成，精度等级比较低。由以上分析可知，对于这俩组加工表面而言，可先加工底面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。

二、工艺规程设计

需用到X6132型万能卧式升降铣床和数控立式铣床对该零件进行加工。灰铸铁毛坯预留表面层厚度为1~4mm。

铣刀选用硬质合金圆柱铣刀加工，该铣刀材料为YG8.钻头为锥柄麻花钻材料为硬质合金YG8.工艺路线：

工序一粗铣底面工序二精铣底面

工序三铣四个底孔上端面

工序四钻四个直径为11mm的底孔工序五扩四个直径为11mm的底孔

底面毛坯余量为4mm，气体加工表面留3mm加工余量。/ 9 工序一粗铣底面

机床为X6132型万能卧式升降铣床，铣刀为硬质合金圆柱铣刀 YG8 铣刀直径80mm

1、切削深度 3mm

2、每齿进给量 0.25mm/r

3、查相关手册得切削速度 v=1.0~2.0m/s 取1.5m/s 工序二精铣底面

1、切削深度 1mm

2、每齿进给量 0.25mm/r

3、查相关手册得切削速度 v=1.0~2.0m/s 取1.5m/s 工序三铣四个底孔上端面

机床为数控立式铣床，铣刀为立铣刀铣刀直径20mm

1、切削深度 3mm

2、每齿进给量0.25mm/r

3、查相关手册得切削速度 v=1.0~2.0m/s 取1.5m/s 工序四钻四个直径为11mm的底孔

机床为数控立式铣床，钻头为锥柄麻花钻材料为硬质合金YG8 为10mm 标准为GB1428-85

1、进给量查相关手册得f=0.30~0.36mm/r 取f为0.34mm/r

2、切削速度 v=0.45m/s

3、主轴转速 n=1000v/3.14d=14.3r/s 工序五扩四个直径为11mm的底孔

机床为数控立式铣床，钻头为锥柄麻花钻材料为硬质合金YG8 为11mm 标准为GB1428-85

1、进给量查相关手册得f=（1.2~1.8）f=0.36~0.65mm/r 取f为0.5mm/r

2、切削速度 v=(0.25~0.33)v=0.15~0.225m/s 取v=0.2m/s 5 / 9

钻头直径钻头直径

3、主轴转速 n=1000v/3.14d=5.79r/s

三、夹具设计

1、专用工装夹具及其在生产中的应用

专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。

专用夹具的主要作用有以下几个方面：

（1）准确、可靠的定位和夹紧，可以减轻甚至取消下料和划线工作。减小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可换性

（2）减少了加工时繁琐的操作，获得较高的生产率和加工精度

2、夹具设计的基本要求：

（1）、工装夹具应具备足够的强度和刚度。夹具在生产中投入使用时要承受多种力度的作用，所以工装夹具应具备足够的强度和刚度。

（2）、夹紧的可靠性。夹紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移，又不使工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。

（3）、夹具体应具有良好的加工精度和尺寸稳定性。对于夹具体上用来安装定位元件、对刀（或导向元件）的工作表面，应提出相应的尺寸、几何公差以及粗糙度的具体要求，并作相应的热处理或时效处理。

（4）、有良好的结构工艺性和使用性。家具体上部加工的毛面与工件表面之间应保证有一定的空隙，以免安装时产生干涉，空隙大小可按以下经验数据选取:夹具体是毛面，弓箭也是毛面，去8~15mm；夹具体是毛面，而工件是光面时，取4~10mm。

（5）、力求结构简单，装卸方便。在保证强度和刚度的前提下，极可能体积小、重量轻、以便于操作。（6）、排屑方便。

（7）、夹具在机床上安装要稳定、可靠。

3、基准面的选择（夹具体方式的确定）/ 9 夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。夹具体毛坯制造方法的选择综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；夹具体的外形尺寸在绘制夹具

总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。然后进行造型设计，再根据强度和刚度要求选择断面的结构形状和壁厚尺寸。

4、定位方式及元器件选择

1）、定位器的作用是要使工件在夹具中具有准确和确定不便的位置，在保证加工要求的情况下，限制足够的自由度。

2）、工件的定位原理：自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。而选用两个或更多的支撑点限制一个自由度的方法称为过定位，过定位容易位置变动，夹紧时造成工件或定位元件的变形，影响工件的定位精度，过定位也属于不合理设计。①、以工件的圆柱外表面为基准进行定位，采用俩个V形块定位器，采用支撑钉定位圆柱端面，限定X轴移动。以定位销定位零件的绕X轴旋转，以此限定工件的六个自由度，以达到工件的完全定位。再用固定手柄压紧螺钉进行夹紧。则专用夹具设计完成，可以放到机床上进行加工。

5、夹紧方式及元器件选择

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。对夹紧机构的基本要求如下：

①、夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全②、夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量 ③、夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。④、结构力求简单，便于制造和维修。7 / 9 所以选用固定手柄压紧螺钉进行夹紧！

6、注意事项：

⑴、在工件夹紧时不要用力过大，以免损坏螺杆

⑵、及时清理钻屑，保证安装平面的清洁 ⑶、加工完成后清去滑块导槽里的钻屑

⑷、安放工件时要注意不要砸到基准平面，而影响加工精度

⑸、每隔一段时间在使用时都要检查一下对刀块是否达到精度要求

四、本次课程设计小结、体会及建议

专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，它广泛用于大量生产中；它不但提高了生产率而且也提高加工精度，改善劳动条件。

通过这次课程设计，我个人对夹具有了更进一步的了解：夹具要保加工出的产品有较高的精度，就必须要求其自身有较高的精度，定位元件拥有高精度的同时也要有一定的刚度和强度，以保证在加工过程中自身不会变形和有一定的寿命。夹紧机构要求有一定的刚度和强度，以确保在一定的力的作用下夹紧元件不会先于工件发生变形、损坏。夹具体是夹具的主体部分，是与机床相接的部位、也是支撑夹紧元件、工件的主要部分；要求其有一定的强度和刚度、稳定性，又考虑到经济性，一般都采用HT200作为夹具体。

而且我对夹具的维护保养，及夹具在设计中应该注意的问题有了更进一步的了解，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习，为接下来要做的毕业设计做了很好的准备工作；同时在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，有些实物没有见过很难想象，只能通过找相应的参考资料，然后再通过想象把他们综合到一起，再通过实例对比，进行设计。因此在夹具设计中存在有许多的不足之处，还恳请老师您予以指导和指正。

五、参考文献

1、《简明机械加工工艺手册》上海科学技术出版社 8 / 9

2、《夹具设计手册》机械工业出版社

3、《画法几何及机械制图》陕西科学技术出版社

4、《机械制造基础》高等教育出版社

篇8：机械手的软件设计

一、可编程控制器 (PLC) 概述

可编程控制器 (PLC) 是以微处理器为核心, 集计算机技术、自动化控制技术于一体的一种新型工业控制系统。PLC一般采取易于理解和掌握的梯形图语言及面向工业控制的简单指令, 形象直观, 特适合现场操作人员使用。同时PLC控制系统结构简单, 可靠性高, 抗干扰能力强, 故障率低, 易于造作、维修与维护, 现已逐渐广泛用于工业控制系统中。

二、机械手模型的结构介绍

机械手模型装置主体由底盘、主机模块 (FP0) 、运动机械、电气控制及一些电缆电线等部分组成。机械手模型装置的机械结构由滚珠丝杆、滑杆、气缸等机械器件组成;电气方面由步进电机、驱动模块、传感器、开关电源、电磁阀等电子器件组成。本设计采用四轴联动机械手模型, 其机械结构如图1所示: (1) 由伺服电机驱动可旋转角度>=270°的气控机械手 (具有光电传感器) ; (2) 由步进电机驱动丝杠组件构成沿X、Y轴移动装置 (含x、y轴限位开关) ; (3) 可回旋>=270°的转盘机构 (其电气部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等) ; (4) 型材基体。

三、机械手工作过程简述

机械手工作过程如下:通电后, 机械手先行复位。然后, 机械手臂前升, 手开始旋转至所需位置;机械手臂下降至物品处, 手张开, 手夹紧物品;机械手臂上升将物品拿起;机械手臂收回, 底盘旋转, 底盘旋转至指定位置后;机械手臂前升, 机械抓手旋转;手臂下降, 手张开将物品放下;机械手臂上升, 手复位。至此, 一个工作周期结束。

四、机械手控制程序的输入、输出点数

(一) 输入设备的数量。

根据系统的控制要求, 该机械手模型控制系统共有4个微动开关, X轴限位保护需要2点, Y轴限位保护需要2点。机械手的动作是按行程原则进行的, 其输入信号包括横轴的正反限位、竖轴的正反限位, 手的正反转限位还有底座正反限位和旋转的脉冲数。

(二) 输出设备的数量。

根据系统的控制要求, X轴, Y轴的运行需要两台步进电动机, 还需要两台直流电动机。在机械手控制中包括电磁阀的动作, 底座的正反转, 手的正反转, 横轴和竖轴的脉冲和各自的方向。

根据上述的计算, 我们需要输入9点, 输出9点的PLC。又考虑到以后改变方案时, 一般要检测电机的转速。而FPO型的PLC有特殊功能指令SPD, 可以方便地检测电机的转速;另外该PLC的指令系统具有算术运算和数据处理功能, 加上其扫描速度较快, 可以短时间内完成PLD控制的运算。因此, 即使控制方案有变化, 该PLC仍能继续使用。综合上述各方面的情况, 确定使用FP0-C16系列的PLC (FP0-C16T) , 再加一块FP0-E16RS扩展单元和一块FP0-El6X型的扩展单元。这样, 经扩展后的PLC输入点共为32点, 输出点为16点, 完全能满足系统要求。机械手程序的输入、输出点数如表1。

五、机械手模型控制程序设计

(一) 机械手的定位控制。

对于机械手臂在工作过程中的极限位置控制, 我们采用位置微动开关来实现。机械抓手在转动过程中的限位控制, 我们采用了反射式传感器实现控制。对于机械手在工作过程中的各个位置控制, 我们应用FP0型PLC内部高速计数器指令和脉冲输出功能实现机械手臂的位置和旋转编码器对底盘的速度位置控制。

(二) 程序设计流程图。

该流程图的设计主要是根据机械手的动作要求来完成的, 它要求在接通电源, 程序传入后, 不论机械手原来在什么位置, 都先回到初始位置, 为机械手开始动作做准备。系统的初始复位包括硬件复位和软件复位。其中硬件复位是指机械手臂处于左限位状态和上限位状态, 机械抓手处于回位状态, 底盘处于回位状态;软件复位是指系统的参数设置恢复到初始状态。当初始化完成后 (这是以机械手碰到限位后为标志) , 横轴前升, 手开始旋转至所需位置, 手张开, 竖轴下降至物品处, 手加紧物品, 竖轴上升将物品拿起。横轴收回, 底盘旋转, 横轴前升, 手旋转, 竖轴下降, 手张开将物品放下。竖轴上升, 手复位。至此, 整个机械手的动作全部结束。图2为机械手的程序设计流程图。

(三) 机械手模型的PLC程序。

下面就分别介绍机械手动作的控制过程, 完成程序的编写。机械手臂的运动可看成是一个物体的往返运动, 从运行的结果来看, 应控制其运动的行程和运动的方向。因此, 运动的行程实际上就是目标值。

1. 系统初始化、机械手臂横、竖轴复位程序。

不论横轴、机械抓手、竖轴、底盘在什么位置, 都必须回到起始位置, 即进行复位, 为机械手的动作做准备。如图3所示。

该程序为机械抓手复位程序。此处也是上电后, 手开始复位。其中, R903A是高速计数器控制标志, 当高速计数器被F162、F163、F164、F165、F168指令控制时合上。本程序用的是F168。R903B是凸轮控制标志, 当凸轮控制指令[F168]被执行时合上。

2. 机械手臂前伸、抓手旋转控制程序。

当初始复位完成后, 经过TMX定时器的一秒延时, 机械手模型开始动作。首先, 横轴向前伸。此时, 它给出了步进电机的启动频率, 运行频率, 停止时间, 这些它的初始规定值。并且发出-18, 000个脉冲。当横轴到达位置时, 手开始旋转。横轴到达位置是根据比较指令来进行判断的。如机械机械抓手旋转程序, 如图4所示。

3. 机械抓手张开、竖轴下降控制, 抓取货物, 竖轴上升程序。

机械抓手旋转到位后, 手张开, 竖轴下降, 准备夹起物体。这时, 给定竖轴-27, 000个脉冲, 使得竖轴下降, 竖轴到达指定位置后, 经延时, 电磁阀动作, 手夹紧货物。当抓手夹紧物体后, 竖轴上升, 由上面程序可以看出, 这时给出的是+15, 000个脉冲。并且当比较指令成立后, 开始延时。至此机械手取物过程结束, 接下来是机械手搬运过程。 (竖轴的位置由相对位置控制决定的。) 如机械手取货物, 竖轴上升程序, 如图5所示。

4. 横轴上升, 底盘旋转控制程序。

当竖轴上升到相应位置后, 经延时, 横轴开始收回, 和竖轴一样, 它也是给了+15, 000个脉冲。当比较指令满足时, 定时器开始动作。当横轴收回到位时, 延时0.5秒后, 底盘开始旋转至所需位置。如底盘旋转控制程序, 如图6所示。

5. 横轴前伸、机械抓手旋转程序。

当底盘旋转到限位时, 横轴前伸。 (当比较指令满足条件时, 定时器开始计时) 。横轴前伸到指定位置后, 经延时, 抓手旋转, 旋转到指定位置。如机械抓手旋转控制, 如图7所示。

6. 竖轴下降、抓手张开控制程序。

机械手旋转到位时, 竖轴下降, 定时器开始计时, 当延时时间到达后, 手张开, 放下物体。至此, 完成了机械手臂放下货物的工作过程。如抓手张开控制, 如图8所示。

7. 机械手臂复位控制程序。

竖轴上升控制程序。当到达指定点后, 定时器延时, 当延时时间到后, 机械手复位。置此, 整个机械手动作完成。如机械抓手复位, 如图9所示。【参考文献】

注:Out1～Out5为传感器输出

参考文献

[1].常斗南.可编程控制器原理、应用、实验[M].北京:机械出版社, 2004, 第2版

[2].求是科技.PLC应用开发与工程实践[M].北京:人民邮电出版社, 2005, 第1版