毕业设计指导书(升降臂)(万俊贺)

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1、德州科技职业学院（青岛校区）机电学院毕业设计指导书课题名称工业机械手升降臂及其控制系统设计教学系、部、室机电教研室专业机电一体化专业指导教师万俊贺一、设计题目：工业机械手升降臂及其控制系统设计1二、设计参数：（1）、升降臂起升高度：0—500mm，任意可调；（2）、单向升降运动时间：0—5s；（3）、升降过程速度变化均匀，无刚性的冲击；（4）、升降臂定位可靠、精确。（5）、升降臂与旋转底座、伸缩臂为法兰连接；（6）、结构设计时考虑伸缩臂原位时的整机平衡；三、设计要求一）、设计任务书的补充说明毕业

2、设计是学生在校学习期间最后一个十分重要的实践性教学环节，通过毕业设计，综合运用学到的基础知识、基础理论、专业知识和基本技能，针对毕业设计课题，进行了综合训练。，通过毕业设计培养学生初步具有以下几个方面的能力：1、综合运用知识的能力。工业机械手升降臂及其控制系统设计，是工业机器人设计的一个部分，涉及机、电、液等多方面的设计计算和绘图工作。2、资料检索和学习能力。毕业设计涉及面广，工作量大，故在设计过程中需要翻阅大量有关设计手册、标准与有关参考书籍。3、系统的设计思想和设计能力。4、独立分析和解决问

3、题的能力。设计过程是一个极其复杂与综合的过程，其中不乏在大学学习阶段未及学习的内容，因此需要学生自主学习有关知识，独立分析处理有关问题。5、开发创新能力，更好地适应将来工作的需要。工业机械手是模仿人的手部动作，按照给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置，它是机械化、自动化的重要手段。因此，获得了日益广泛的应用，特别在高温、高压、危险、易燃、易爆、放射性等恶劣环境，以及笨重、单调、频繁的操作中，它代替了人的工作，具有重要的意义。在机械加工中，冲压、铸、锻、焊、热处理、电镀、喷漆、装

4、配以及轻工业、交通运输、国防工业等各方面，也已愈来愈引起人们的重视。机械手一般由执行机构、驱动机构、控制机构以及位置检测装置等组成，驱动系统可采用液压传动、气动传动、电气传动和机械传动等形式，而多数采用电液机联合传动。本次设计的工业机械手，是从输送带上抓取待加工的坯料送到加工机床的加工工位。有圆柱坐标式与极坐标式两种，具有手臂回转、升降、伸缩和手部夹持运动等四个自由度。因此相应地由夹持器夹紧与松开机构、手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构和各种定位装置等组成。1工业机械手床身有两种结构方案，

5、圆柱坐标式床身由回转底座和机械手大臂两大部分组成，与伸缩臂配合，用以调整末端执行器的位置。床身部分具有水平面内回转、垂直升降两个自由度，包括驱动装置、传动机构、定位导向机构、支撑联接件与检测元件等。机械手大臂部分包括滑台导轨副及其传动机构，底座部分包括机座及旋转驱动机构。极坐标式床身包括回转底座和机械手臂两大部分组成，与夹持器旋转腕部及夹持器连接。床身包含驱动装置、水平位姿保持机构、支撑联接件与检测元件等组成。二）、可行方案的筛选方法提要（一）、技术要求：1、升降臂起升高度0-500mm任意可调

6、。极坐标式床身最大位移：Y方向500mm；X方向300mm升降臂安装于回转底座，随回转底座做旋转运动；升降臂承负伸缩臂与夹持器及工件，调整承负结构的高低位置，完成工件的工位转换。2、单方向升降运动时间：0-5S3、定位准确、可靠，要有合理的定位措施。4、升降臂运动平稳，起动和终止无刚性冲击。（二）、设计方案的选择根据升降臂动作要求，结合已学知识，列出可实现动作要求的各种方案，进行对比分析，主要考虑：技术可行，结构布局合理，工艺合理，经济性好。作为初次设计，给出液压和电动两个设计方案，供设计时参考

7、。C1．圆柱坐标（直线移动）升降臂升降臂与底座、伸缩臂采用法兰连接，运动方式采用直线移动方式，升降滑台与升降臂立柱可采用燕尾导轨、圆柱导轨、特型导轨等联结方式。考虑手臂最低工位的高度，可采用变行程措施以降低直线油缸的整体长度。图（1）为变行程机构的一种形式。C2、极坐标（旋转升降式）升降臂升降臂完成起升所承载的伸缩臂与夹持器等，运动方式采用转动起升方式，升降臂与底座、伸缩臂采用铰接方式。升降臂起升过程中应保持伸缩臂及夹持器等的水平位姿。图2直线移动式升降臂升降臂可考虑采用平行四边形机构，升降臂与

8、底座、伸缩臂交接轴间的连锁运动机构等保持伸缩臂的水平位姿。C3．液压驱动方案设计图3旋转升降式升降臂1、工作原理1采用单出杆双作用液压油缸或液压马达驱动，升降速度采用调速阀油节流调速，接近运动终点时，发出信号，进行调速缓冲，依靠行程极限与限位挡块联合定位，利用定型导轨或升降臂与底座、伸缩臂间铰接处的相对转动实现升降运动，防止承载的伸缩臂与夹持器发生失控旋转。2、液压系统的设计计算液压控制系统设计要满足升降臂动作逻辑要求，液压缸及其控制元件的选择要满足升降臂动力要求和运动时间要求，具体设计计算参见