行走上下料机械手导轨设计机械设计
摘 要机械手是一种机电一体化自动生产设备，它的作用是模拟人操作。它具有自动化控制和可重复编程性。本次毕业设计行走上下料机械手——导轨设计。通过对导轨的选型，同步带的选型及分析，机械手载荷，导轨的刚性分析，电机的选择，立体仓库的材料选择等一些数据的计算，运用solidworks完成直线型导轨和立体仓库的三维建模，即后续工程图的导出。本文着重讲解了课题的研究思路和设计方案。
目 录
1绪 论 1
1.1 选题背景 1
1.2 设计目的 1
1.3 国内外研究现状和趋势 2
1.4 设计原则 3
2机构设计 4
2.1上下料机械手直线型导轨设计 4
2.1.1 设计要求 4
2.1.2 导轨从结构分析总类 4
2.1.3具体的设计方案 6
2.2导轨的机械传动机构的设计 7
2.2.1机械传动类型的选择依据 7
2.2.2导轨传动结构设计的时候我们应考虑的一些问题 7
2.2.3导轨传动机构驱动方式 8
2.2.4具体的设计方案 9
2.3 同步带轮的设计 10
2.3.1齿轮的选材 10
2.3.2齿轮数据的初步假定 11
2.4立体仓库结构设计 11
2.4.1设计要求 11
2.4.2结构类型及设计方案 11
3理论分析和设计计算 13
3.1电机选型有关参数计算 13
3.1.1机械手导轨中电机类型及选择原则 13
3.1.2有关参数的计算 16
3.2同步带传动设计计算和参数选择 16
3.3立体仓库相关信息的确定 19
3.3.1铝型材的选择 19
3.3.2货架的受力分析 20
结 语 21
参考文献 22
致 谢 23
1绪 论
1.1 选题背景
上下料机械手是一种自动机械化装置，广泛应用在自动化生产，货物存储过程中。在这些工作过程中它具有抓取和搬运货物为一体
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
的功能。它现在是国际上主流的机械化、自动化自动一体化新型设备。随着近几年国际社会上电子技术突飞猛进式的发展，进而使得机械手的研制和创新成为了高新技术领域内人士所乐此不彼的研讨方向。这更加促进了机械手的发展，使得集自动化、机械化于一体的新型机械装置广泛应用于各领域。人们长期从事的危险、空洞乏味的工作我们可以通过机械手去代替完成。这大大缩减了安全隐患以及生产成本。同时也能减轻工人的劳动强度，提高它们的劳动积极性和对公司的无私奉献精神。在工厂的生产线上我们可以运用机械手去完成零部件的组装，在仓库的货物存储中我们也可以用它去抓去和搬运这些都可以帮助企业降低不必要的生产成本。机械手的这些好处在企业的发展过程中起到了至关重要的作用。目前，在柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中机械手已成为不可分割重要组成部分。现在的机械制造企业更擅长去将机床设备和机械手有效的结合到一起，进而现在市面产生了柔性加工系统和柔性制造单元。由于柔性制造系统它的结构精简、适应性强，因此它在中小批量的生产中运用的十分普遍，同时它也可以为企业节省许多工件运输费用。当客户要求特定的工件时，柔性生产系统会很容易改变，所以它有利于企业不断创新出适应市场需求的品种，同时在质量能更好的达到客户标准，这些优势都提升企业在市场竞争中的战斗力。由于我国的工业改革起步比较晚一些工业基础设施还比较落后，因此目前我国的工业机器手技术及其工程应用的水平和西方发达国家相比还是有一段距离的。其中工业规模小、产业技术水平低是根本原因。由于我国正处在高速发展中，因此机械手的研究与开发是十分有必要的。无论从经济上，还是从技术上考虑这都是十分重要的。所以，我们此次毕业设计是十分有意义的！
1.2 设计目的
通过完成此次行走上下料机械手导轨的设计，即对大学四年所学知识进行一次整合，并且让我意识到实践动手能力的重要性，同时也让我感悟到人在工作时要有明确的目标和团队意识，具备这些我们才能够将理论与实践完美结合，个人与团队团结互助。目前，在我国有的企业还是通过人力去完成一些危险系数高、劳动强度大的工作。因此为了适应我国目前高速经济发展的需求，利用机器人技术，针对生产工艺的要求去设计一台上下料机械手代替人工去完成一些危险性较高、劳动强度大以及提高生产效率是十分有必要的。
本机械手主要与数控车床组合最终形成生产线，或者用于工厂仓库中货物的存储，实现产品加工的自动化，货物存储过程的人性化。随着我国的制造业的蓬勃发展，许多怀揣资金的企业家都将眼光放到了制造业中。针对这一点我向对那些企业家提一些个人看法：企业在生产加工过程中完全可以通过机械手代替人工完成一些高强度工作，这不仅仅提高了企业生产效率同时也降低了员工的受伤风险，这些都是企业长足发展的关键。
1.3 国内外研究现状和趋势
目前，在国内外机械手已成为科研的热点，其国内外研究现状和大体趋势如下：
(1)机械结构的发展趋向于模块化、可重构化。例如企业将减速机、伺服电机、检测这三种系统有效的整合在一起形成三位一体化；整机机械手由关节模块和连杆模块组合在一起。
(2)在机械手在设计过程中传感器的作用越来越大，并且多种传感器的同时整合到机械手上，这种方案已成为国际上主流趋势。
(3)在机械手的控制系统发展方向方面PC机似乎已成为了领头，首先它在具备标准化、网络化，元器件集成度高这些特征之外，同时它在控制柜方面结构更小更简洁；这些都使得他更为可靠、易上手、便于维修。
(4)随着机器手产品越来越通用化、标准化、模块化，因此我们可以用它来做柔性仿形喷涂机手手开发，仿形伺服轴轨迹规划研究以及其他一些关节、顶喷等机械手的研发。
综上分析，国内外机械手的发展趋势可分为两种：(一)是机器手的自动化，人性化，多种功能传感器、多控制器，以及运用最新的控制算法和控制系统；(二)是与企业的生产加工相联系，针对企业的需求设计特定功能的工业机械手，同时在它的身上采用高性价比的模块，在客户所允许的范畴内追求更为经济、简洁的控制器和一些市场容易找到的通用化机械元件。
1.4 设计原则
当你选择一个人主动去完成这次毕业设计时，首先我们要给自己定一个个人目标和设计原则。然而我此次设计原则就是：以老师给我们的任务书上的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作环境和工艺流程。同时我们在元器件的选择上，应该尽量选择一些标准的、通用的、市场上容易找到的元件。因为是大家认可的，所以我觉得它们更为的可靠一些。考虑到我们这一次是毕业设计的性质，能否顺利的毕业关键是要看我们能否将大学期间所学的知识，如机械设计、液压、机械原理、传感器、电气控制、PLC、自动化控制、机械原理仿真系统等知识尽可能多的综合运用到此次毕业设计当中。让我通过本次设计对大学阶段所学的知识又得到了进一步巩固和强化。再做此次毕业设计时我们要牢记：充分发挥个人主观能动性，一步一印认真做好本次毕业设计。
目 录
1绪 论 1
1.1 选题背景 1
1.2 设计目的 1
1.3 国内外研究现状和趋势 2
1.4 设计原则 3
2机构设计 4
2.1上下料机械手直线型导轨设计 4
2.1.1 设计要求 4
2.1.2 导轨从结构分析总类 4
2.1.3具体的设计方案 6
2.2导轨的机械传动机构的设计 7
2.2.1机械传动类型的选择依据 7
2.2.2导轨传动结构设计的时候我们应考虑的一些问题 7
2.2.3导轨传动机构驱动方式 8
2.2.4具体的设计方案 9
2.3 同步带轮的设计 10
2.3.1齿轮的选材 10
2.3.2齿轮数据的初步假定 11
2.4立体仓库结构设计 11
2.4.1设计要求 11
2.4.2结构类型及设计方案 11
3理论分析和设计计算 13
3.1电机选型有关参数计算 13
3.1.1机械手导轨中电机类型及选择原则 13
3.1.2有关参数的计算 16
3.2同步带传动设计计算和参数选择 16
3.3立体仓库相关信息的确定 19
3.3.1铝型材的选择 19
3.3.2货架的受力分析 20
结 语 21
参考文献 22
致 谢 23
1绪 论
1.1 选题背景
上下料机械手是一种自动机械化装置，广泛应用在自动化生产，货物存储过程中。在这些工作过程中它具有抓取和搬运货物为一体
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
的功能。它现在是国际上主流的机械化、自动化自动一体化新型设备。随着近几年国际社会上电子技术突飞猛进式的发展，进而使得机械手的研制和创新成为了高新技术领域内人士所乐此不彼的研讨方向。这更加促进了机械手的发展，使得集自动化、机械化于一体的新型机械装置广泛应用于各领域。人们长期从事的危险、空洞乏味的工作我们可以通过机械手去代替完成。这大大缩减了安全隐患以及生产成本。同时也能减轻工人的劳动强度，提高它们的劳动积极性和对公司的无私奉献精神。在工厂的生产线上我们可以运用机械手去完成零部件的组装，在仓库的货物存储中我们也可以用它去抓去和搬运这些都可以帮助企业降低不必要的生产成本。机械手的这些好处在企业的发展过程中起到了至关重要的作用。目前，在柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中机械手已成为不可分割重要组成部分。现在的机械制造企业更擅长去将机床设备和机械手有效的结合到一起，进而现在市面产生了柔性加工系统和柔性制造单元。由于柔性制造系统它的结构精简、适应性强，因此它在中小批量的生产中运用的十分普遍，同时它也可以为企业节省许多工件运输费用。当客户要求特定的工件时，柔性生产系统会很容易改变，所以它有利于企业不断创新出适应市场需求的品种，同时在质量能更好的达到客户标准，这些优势都提升企业在市场竞争中的战斗力。由于我国的工业改革起步比较晚一些工业基础设施还比较落后，因此目前我国的工业机器手技术及其工程应用的水平和西方发达国家相比还是有一段距离的。其中工业规模小、产业技术水平低是根本原因。由于我国正处在高速发展中，因此机械手的研究与开发是十分有必要的。无论从经济上，还是从技术上考虑这都是十分重要的。所以，我们此次毕业设计是十分有意义的！
1.2 设计目的
通过完成此次行走上下料机械手导轨的设计，即对大学四年所学知识进行一次整合，并且让我意识到实践动手能力的重要性，同时也让我感悟到人在工作时要有明确的目标和团队意识，具备这些我们才能够将理论与实践完美结合，个人与团队团结互助。目前，在我国有的企业还是通过人力去完成一些危险系数高、劳动强度大的工作。因此为了适应我国目前高速经济发展的需求，利用机器人技术，针对生产工艺的要求去设计一台上下料机械手代替人工去完成一些危险性较高、劳动强度大以及提高生产效率是十分有必要的。
本机械手主要与数控车床组合最终形成生产线，或者用于工厂仓库中货物的存储，实现产品加工的自动化，货物存储过程的人性化。随着我国的制造业的蓬勃发展，许多怀揣资金的企业家都将眼光放到了制造业中。针对这一点我向对那些企业家提一些个人看法：企业在生产加工过程中完全可以通过机械手代替人工完成一些高强度工作，这不仅仅提高了企业生产效率同时也降低了员工的受伤风险，这些都是企业长足发展的关键。
1.3 国内外研究现状和趋势
目前，在国内外机械手已成为科研的热点，其国内外研究现状和大体趋势如下：
(1)机械结构的发展趋向于模块化、可重构化。例如企业将减速机、伺服电机、检测这三种系统有效的整合在一起形成三位一体化；整机机械手由关节模块和连杆模块组合在一起。
(2)在机械手在设计过程中传感器的作用越来越大，并且多种传感器的同时整合到机械手上，这种方案已成为国际上主流趋势。
(3)在机械手的控制系统发展方向方面PC机似乎已成为了领头，首先它在具备标准化、网络化，元器件集成度高这些特征之外，同时它在控制柜方面结构更小更简洁；这些都使得他更为可靠、易上手、便于维修。
(4)随着机器手产品越来越通用化、标准化、模块化，因此我们可以用它来做柔性仿形喷涂机手手开发，仿形伺服轴轨迹规划研究以及其他一些关节、顶喷等机械手的研发。
综上分析，国内外机械手的发展趋势可分为两种：(一)是机器手的自动化，人性化，多种功能传感器、多控制器，以及运用最新的控制算法和控制系统；(二)是与企业的生产加工相联系，针对企业的需求设计特定功能的工业机械手，同时在它的身上采用高性价比的模块，在客户所允许的范畴内追求更为经济、简洁的控制器和一些市场容易找到的通用化机械元件。
1.4 设计原则
当你选择一个人主动去完成这次毕业设计时，首先我们要给自己定一个个人目标和设计原则。然而我此次设计原则就是：以老师给我们的任务书上的具体设计要求为根本设计目标，充分考虑机械手工作环境和工艺流程。同时我们在元器件的选择上，应该尽量选择一些标准的、通用的、市场上容易找到的元件。因为是大家认可的，所以我觉得它们更为的可靠一些。考虑到我们这一次是毕业设计的性质，能否顺利的毕业关键是要看我们能否将大学期间所学的知识，如机械设计、液压、机械原理、传感器、电气控制、PLC、自动化控制、机械原理仿真系统等知识尽可能多的综合运用到此次毕业设计当中。让我通过本次设计对大学阶段所学的知识又得到了进一步巩固和强化。再做此次毕业设计时我们要牢记：充分发挥个人主观能动性，一步一印认真做好本次毕业设计。
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