传统机械设计范文
时间：2023-09-22 15:49:14
传统机械设计篇1
在工业得到快速发展的过程中，在机械设计制造中液压机械传动控制系统的应用范围逐渐扩大，并且液压机械传动控制系统的作用越来越重要。尤其该系统主要是以液体作为介质，以便达到能量的传动与控制目的，在工业控制当中的应用范围比较广，能够更好地促进工业化的发展。目前，对液压机械传动控制系统需要详细了解，对其基本原理进行分析，以便将其更好地应用于机械设计制造中，从而发挥出最大的应用效果。
1 液压机械传动控制系统的基本原理
液压机械传动控制系统的基本原理主要是在确保液体平衡的系统中能够静止，同时，液压机械传动控制系统中的液体在每个阶段的压强是相同的，并且均处于一个相对平衡的系统中，活塞大小的不同，其承受的压力范围也就不同，还需要根据其大小来施加相应的压力。针对较大的活塞，需要增加相对较大的压力，并且需要以液体为传动媒介来将压力转换为需要的能力。当液压在传动的过程中，需要配备相应的元件设备，以便支持液压的传动。其中主要的元件包括：（1）执行元件。主要是将液压泵提供的液体转换为机械能量，该执行元件的主要装置为液压马达，能够高效地将液压能量转换为机械能，以便确保液体对外的作用力。同时，液压元件可以对液体的流动压力与方向等进行全面的控制，以便有效地保障执行元件能够满足各种工作的需求；（2）动力元件。该元件主要是为系统提供重要的运行动力来源，主要的装置为液压泵。该装置在运行的过程中主要是依靠容量的大小来运行的，其中动力部件也称之为容积液压泵，齿轮泵是其主要的容积液压泵，通常是以齿轮的变化来促进液体的传输；（3）辅助元件。该类元件主要为管道，在液压泵中主要是通过将动力元件、液压马达与管道等共同协作来完成的；（4）辅助元件。液压机械传送控制系统中的元件种类较多，其中辅助性元件的功能主要是建设液压回路，以便确保液压机械传动控制系统正常运行。液压机械传动控制系统主要由液压泵、液压控制阀、液压执行元件、液压辅件组成，其液压机械传动控制系统的原理如图1所示：
图1 液压机械传动控制系统原理图
2 机械设计制造中液压机械传动控制系统的优缺点
2.1 液压机械传动控制系统的优势
该控制系统具有较广泛的应用范围，并且在各个领域中均有不同程度的应用。不管是在一般性的工业施工塑料加工机械中，还是在钢铁工业冶金机械中均具有较好的实用性价值。在各个领域中使用液压机械传动控制系统，可以取得较好的进展，并通常具备高效率、高压以及高速等优势。同时，由于液压机械的传动动力能量相对较大，该系统自身也具备较高的集成化作用，从而可以更进一步地促进一体化、小型化以及轻量化目标的实现。另外，由于液压机械传动控制系统与相关的电子技术具有紧密的合作关系，能够在相对较小的空间内进行精准的操作，并且还可以在各个领域中均能够发挥出该系统的最大化价值与作用。在当今世界科学技术得到较快的发展前提下，各个行业对液压机械传动控制系统的要求也在不断提高。通过将该系统与电子技术相互结合应用，并且目前在海洋开发事业以及宇宙航行等事业中得到较好的应用，从而促进了该系统在各个领域中的应用进程。另外，由于电液伺服系统的研发与应用，极大地提高了液压机械传动控制系统的使用效率。并且在该系统的控制元件中，通过灵活、便捷的原则来布置，由于液压机械传动控制系统具有体积小、重量轻与反应速度快等特点，在使用过程中进行操作与控制比较方便。另外，这种系统可以在较大的范围内进行调度处理，液压机械传动控制系统还可以对载荷进行适当调整。在该系统中，其主要的工作介质为矿物油，不仅对自身具有一定的润滑作用，还可以有效地延长机械设备的使用寿命，并且能够快速地完成直线运行，可以促进系统的自动化进程，具有较高的自动控制能力，从而可以有效地满足人们工业生产的需求，适应当今时代的
发展。
2.2 液压机械传动控制系统的缺点与不足
首先，液压机械传动控制系统可能会出现漏油现象，并且会影响到该系统的正常运行，对其运行的稳定性与正确性具有一定的损害。其主要是由于漏油缺陷会导致液压机械传动的比率无法得到保存，从而使得液压机械传动控制系统的运行稳定与正确性受到影响。促使系统运行的稳定性与正确性水平下降，并影响整个系统的运行与运行效果。在一定程度上会影响工业的输出产品质量，对企业的经济效益造成一定的不利影响。其次，液压机械传动控制系统中主要是由液体为传动媒介，如果液体的温度发生变化，会导致系统的运动特性出现一定的变化。液压机械传动控制系统对温度的要求比较高。因此，需要在系统运行的过程中，对温度进行有效的控制，尽量减少温度的变化，避免运行结果由于温差而出现偏差。另外，液压机械传动控制系统的故障检查与排查工作存在一定的难度。液压机械传动控制系统在运行的时候，通常会由于液压元件的运行而产生一定的金属粉末，其对机械设备造成一定的污染，并且容易引发机械故障。并且，一些外部的环境灰尘与粉尘等容易吸附在液压机械设备上，从而对该系统造成一定的影响，尤其是对系统的稳定运行造成较大的不利影响。然而这些粉尘与金属粉末在系统的运行过程中是不可避免的，从而给故障的排查与修复提高了难度。最后，液压机械传动控制系统在运行前，需要对系统进行严格的检查与清扫。由于液压机械传动控制系统在运行之前，需要对系统进行全面的检查与清扫，以便确保系统的正常运行，避免在运行的过程中出现一些由于外界因素引起的不良结果。
3 液压机械传动控制系统在机械设计制造中的应用
3.1 液压机械传动控制系统在机械设计制造中的发展
目前，我国现代化进程在不断的加快，大多数行业在施工与运行的过程中需要借助大型的工程装备，而液压机械传动控制系统可以满足这一要求。另外，由于部分机械设备的功率要求较高，同时其生产效率与精准度也相对较高，使得液压机械传动控制系统在机械设计制造中的使用可以有效地满足高集成化的需求，可以较快地满足施工需求与相关环境与条件的需求，具有较高的应用效率。此外，我国一部分高水平的技术设备具备自身的核心技术，自主研发能力较好，可以为极端化的工作环境以及精准度化的工作需求提供较好的前提条件。而液压机械传动控制系统相关技术的发展，促使我国一些技术在研究方面取得了不错的成绩。液压机械传动控制系统的集成化发展也说明了及时把握住系统的研发方向，才能够研究出社会需求的产品，更好地满足当今社会的需求，并发挥出产品的最大化价值与作用。
3.2 液压机械传动控制系统在机械设计制造中应用的不足
我国液压机械哈攒动控制系统在机械设计制造中的应用取得了较好的效果，但是液压机械传动技术在使用的过程中仍然会存在一定的不足与缺陷。其中我国液压机械传动控制系统中的相关元件使用时，部分元件主要依靠国外的液压产品进行辅助，从而使得我国使用的部分产品与国际范围内使用的产品存在一定的差别。为了促进我国液压机械传动技术的发展，要想跻身世界前列，就必须要对液压机械传动控制系统在使用过程中存在的不足与缺陷进行详细的研究，以便采取相关措施解决，以便促进我国液压技术与产品达到国际标准水平。这样一来，才能够促使我国液压技术水平的提高，能够减少或消除液压机械传动技术在使用过程中的不足与缺陷，从而达到液压发展的目标。
3.3 液压机械传动控制系统在更多场合中的应用
随着计算机技术的广泛应用，液压技术得到了较好的应用与发展。液压技术与计算机技术的有机结合应用，可以不断扩大液压机械传动控制系统的应用范围与领域，并且发挥出更大的作用，同时可以高效率地完成预期目标与控制目标。另外，与传统的机械传动技术相比较，液压机械传动控制系统可以更加容易地实现运动与动力参数的控制。可以在一般的条件下提高液压工业的销售额，在工业领域中的应用比较重要。同时具有较好的传递效率，能够对输出进行有效的控制。另外，在该系统中配套的较大系统铜芯装置，可以对正反方向的运转进行有效的控制与实现，在机械操作的过程中能够实现各种操作动作。液压机械传动控制系统在机械设计制造中的应用具有广阔的前景，能够对变量系统进行开发与调节。
4 结语
传统机械设计篇2
关键词 带式传输机；自动调偏系统；机械转动装置
中图分类号TH-39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）96-0148-02
输送带出现跑偏的现象是带式传输机经常出现的故障其中之一，只有我们通过对出现这些跑偏故障进行研究和细致的分析，并对带式的输送机以及输送带相关的自动控制的系统进行必要的研究。我们才能把这个复杂的过程变得简洁，首先对机头以及机尾还有转向的滚筒进行相关的研究，我们主要针对完成自动调偏系统的液压以及机械装置的基本组成。
1 带式传输机
带式传输机又被叫做胶带输送机，它是我们通常可见的联系动作式的传输设备起重之一，这些年带式传输机因为在输送能力方面很大，实际维护起来较为方便，整个营运需要的费用方面很低，而且在结构方面很简单，运转起来平衡和可靠，实际运行的阻力较小，运转耗费的电量很小，很容易进行自动化的操作和运用。可以被广泛应用到冶金、电力和化工等众多的工矿企业之中，比如在煤炭领域，带式传输机主要在采取的巷道和主要的运输平巷以及斜巷中进行使用，也可以普遍使用在地面生产的系统以及选煤厂之中。
这样的带式输送机在实际的运转之中很容易出现的问题就是出现输送带跑偏的现象，如果不能进行及时的处理，就会因为输送带边缘和托辊架或者是机架出现剧烈的摩擦，这样很快就会在输送带边缘的一些保护层磨掉，导致一些带芯受潮的大气出现侵蚀导致迅速的损坏，严重的还可能造成输送带的损坏，导致一些断带的事故。比如在煤矿传输中出现了一些向外撒煤的现象也多半是因为输送带出现了一些严重的跑偏现象，这些现象和实施表明，防止数艘古代跑偏这是带式输送机运用保护之中的重要问题。
2 滚筒调偏基本方法
滚动调偏调整的方法主要有两种，一种是采取轴压整体的调整方法，另一种是直接的控制好轴头的位置，我们下面将要讨论和设计的主要是前面的第一种方法。根据现今掌握和搜集的相关资料以及介绍，在整个轴端调整的树量和输送带横向之间移动的量中间基本上保持的是一种线性的变化。实际需要调整的方向根据输送带跑偏的方向以及输送带实际运行的方向来进行具体的确定，一般在现场使用的方法主要是，对于跑偏侧相关的滚筒轴座以及输送带运转方向背离的方向做好相应的调整。
3 自动调偏系统设计
3.1自动调偏原则
这样的自动调偏的相关原理主要就是运用跑偏传感器来对相关的信号进行实际检测，让相关的液压系统作为整个执行的机构，若在整个输送带边缘出现超出允许位置的情况，则需要保持设备方面足够完好，并按照手册相关的规定进行操作，对于上部的输送带控制不要超出滚筒以及托辊边缘，还要保证输送带不会出现磨机架现象。保证跑偏的传感器能够触合，然后来控制液压站进行启动，同时还需要做好对电磁阀的切换，实现向整个液压马达方面的供液，液压的马达需要通过螺旋机，然后来带动顶杆实现对整个轴头的推移，实现最终的前移以及后退。我们把输送带复位到已经允许位置以内的时候，跑偏的传感器就会脱开，从而实现对液压泵停止供液 的控制，让整个电磁阀实现回零，调偏实现结束。
我们考虑到输送带会出现瞬时的偏摆现象。可以在位移传感器和液压站的启动控制器电路之中设置延时的装置，让整个跑偏传感器的触合时间可以达到三十秒的时间，这样才能启动调偏的装置。
3.3自动调偏及保护装置的工作机理
4 结论
把自动调偏的装置引入到调偏的机构之中，让它既有自动进行跟踪以及自动的调偏以及调偏量呈现增大等方面的特点，而且还能把输送机进行综合保护之中的跑偏量进行自动的检测部分和纠偏的那些部分进行组合，这样的设备具有广泛的应用前途，可以有效的解决现今的带式传输机运转中存在的问题。
参考文献
[1]牛耀宏，陈晓明.带式输送机自动调偏系统机械传动装置设计[J].煤矿机械，2007（8）.
传统机械设计篇3
关键词：机电一体化 机械系统 设计
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（b）-0029-01
机电一体化机械系统是利用计算机来完成机械设计和研究的过程。是对传统机电工业的改革和创新，拥有很大的发展前景。因为机械系统是一个系统，是由各个机电部件组成，所以每一个部分都要做到精细，互相协调配合而达到系统的高效科学。
1 机电一体化机械系统的相关概念
机电一体化系统是由多个信息处理系统共同协调配合所组成的，所以对信息的处理和反应非常之快，因为系统存在多个分支。机电一体化的机械系统与传统的机械系统相比有很大差别，传统的机械系统没有计算机的控制部分，而机电一体化机械系统就是以计算机为中心枢纽，组织机械进行生产开发和运转。现代的机电一体化系统就是利用仿生技术、微电子技术实现系统的智能化和快速应变能力，是现代高科技手段在机械制造行业的推广和应用，具有非常大的市场价值。
2 机电一体化机械系统的设计原则
2.1 高精度
机电一体化产品最重要的特点以及设计的基本原则就是高精度。只有机电产品的精度符合设计要求，才能把自身的优势更好的应用在生产中。如果机电一体化的机械系统不够精确，会造成机电产品不合格的情况发生。机电一体化产品的零部件尺寸是否达到标准尺寸是判断机电一体化产品精度是否合格的重要评判标准。
2.2 智能化
机电产品的智能化又称快速反应性是机电一体化机械系统的主要特征，它可以自由的应对突发状况并减少反应时间，哪怕是临时修改设计内容，因为机电一体化的机械系统的各个部分是独立工作的，所以不会因为一个子系统发生故障而导致整个系统无法运行。从系统接收信息指令的那一刻开始，智能化系统就以非常快的速度向机械的各个部分传达并工作。
2.3 稳定性好
机械系统的稳定性可以有效增加其使用寿命和效率，稳定性好的产品性能参数就高，稳定性差的产品性能参数就低，所以保证稳定性非常重要。因为一个机械系统的子系统非常之多，所以要保证系统的稳定性，就要降低机械振动的频率和摩擦系数，再三确认零部件的尺寸选择，整体上向着小型化和轻量化的方向发展。
3 机电一体化机械系统的设计步骤
3.1 动力元件的设计
动力元件传统机械系统的重要组成成分，机电一体化的机械系统动力元件是由计算机信息网络协调与控制的，为各种机械传导部位提供动力和支持。动力元件主要包括发电机等可以提供动力的机电设备，随着科技的发展，机电一体化机械系统的动力元件将更加智能化和自动化，不需要浪费人力资源。
3.2 传动元件的设计
传动元件在机电一体化机械系统中起着传导的作用，它将计算机的命令信号翻译成机器可以读懂的语言，指导其进一步工作。传动元件包括两个方面：传动机和转矩与转速的变换器。传动机的精度较高，体积小、重量轻、噪音低，还可以满足机械系统的伺服性能，是稳定性非常好的传动元件。
3.3 机械系统的性能分析
机械系统的性能分析是动态特征与静态特征的总和，通过建立数学模型、数学表达式来真实反映机械系统的性能。设计系统各个部件运动参数、关系和结构，确定零件的精确度、材料和结构。选择其他部件、原件，配置系统阻尼等等都隶属于机械系统的性能。这些机械系统的性能决定着机械产品的功能质量参数，机械性能好的产品使用寿命长，产品质量好，灵敏度高、机械的耐磨损状况良好，可长期使用。
4 机电一体化机械系统的改进措施
4.1 改良设计思想
要积极改良机电一体化的设计思想，随着时代的进步而不断进步，努力学习国外先进的机械生产技术，在实现“机械化”和“电子化”的有机结合之后，进一步实现自动化，减少人力资源的浪费，实现经济效益的最大化。设计方案主要是由全部设计人员进行策划和实施的，所以设计人员的才能和设计理念会很大程度上影响机电一体化的设计和应用。
4.2 加大经费投入
真正实现经济效益的最大化，最基本要做的就是加大经费投入，不论是科研经费还是后期的维修经费都要持续不断的供给。可能从表面上来看，实现机电一体化的过程需要庞大的资金和各种各样先进的技术，但是一旦实现了机电一体化机械系统，所节省的人力，创造的财富都是无法衡量的。
5 结语
无论是现在还是将来，机械自动化都将成为行业发展的大趋势，机械的智能化将会成为行业的最终选择，本研究分析了机电一体化机械系统的基本含义、设计和应用的基本原则、系统设计的基本步骤等基础的设计和应用，并且提出了加大经费投入和改良设计思想等措施来提高机电一体化机械系统的设计和应用，希望可以为机械行业的发展建言献策，为祖国的未来添砖加瓦。
参考文献
[1] 董立立，赵益萍，梁林泉，等.机械优化设计理论方法研究综述[J].机床与液压，2010（15）.
传统机械设计篇4
第五阶段,进入21世纪,互联网技术的进步带来了机械设计的新的发展契机,计算机和互联网的结合,产生了大量极具实用价值的协同设计软件和绘图软件,极大的丰富了机械设计的技术手段,同时产生了全[！]新的设计理念和设计范式。
传统机械设计的基本方法和局限性
传统机械设计基本上经过了一个由直觉设计到经验设计再到经验和理论结合设计的过程。这是一种基于不断地摸索和改进,充分利用经验总结,利用前人的研究成果和设计理论,形成相应的设计公式、图表、规范,利用近似技术和类比等方法并结合自己的思想所进行的设计,这种设计方法主要体现在细节的设计、优化分析和可靠性分析以及设计模型的制作等方面。传统机械设计思路的基本流程大概包括以下几个方面:首先确定方案,然后进行分析,最后选择可实际操作的技术将方案落实。
传统机械设计是一种经验的累积,同时又是现代设计理念产生的基石。从设计学的角度来看,传统机械设计是一种经验设计,这种设计思路着眼于产品的技术层面和物质属性,看重数据的计算和校核,可以利用比较直接的方式获得具有实际可操作性的效果。传统机械设计因其简便实用的特点大受欢迎,并成为了所有机械设计工作的基础。
传统机械设计具有比较成熟的理论依据和可参考的操作方法,而且目标明确、功能单一,易于取得成绩,而且一旦设计成功,非常适合机器大工业的生产流程,具有很高的可靠性。但同时,传统机械设计的缺陷也同样明显。首先是这种设计方法不够灵活,很难对瞬息万变的市场变化做出及时反映,在节约成本、提高效率、绿色环保的设计要求方面显得力不从心。
传统机械设计不能及时利用先进的设计手段,往往造成精度不高、效率低下的情况,跟不上社会发展的需要,也不能满足可持续发展的要求。传统机械设计的局限性主要表现在以下几个方面:(1)设计的规范性和结构设计的工艺性比较差;(2)设计周期比较长、成本比较高;(3)设计完成后,一些较小的调整有可能会带来整个设计较大的改动,造成整体设计的动态性较差。
现代机械设计发展趋势
现代机械设计注重高科技的技术手段和对传统机械设计方法的改良。现代机械设计根植于传统机械设计,但它更是一系列新的设计观念的产物,这些观念产生了很多的新的方法和技术,而这些方法和技术也在不断的发展变化和组合中。数字化技术创造了数字仿真和虚拟现实,这为机械产品设计开辟了全新的视野。虚拟现实技术来自于电子学和生物学的科研成果,它利用多媒体仿真技术形成一个具有一定目标性的特殊的三维环境,并且通过传感技术实现了人机对话和交流。在这种环境下,机械设计工作者可以得到更加真实的设计感受。利用数字化仿真技术,虚拟环境可以创造出足以取代物理模型的数字化设计模型,并且可以完成各种在物理真实环境下很难实现的试验和测试。
仿真实验技术有效地缩短了设计周期,减少了成本,极大地提高了设计的质量和效果。现代设计已经越来越像一个集团化的产品。随着设计内容的复杂性越来越高,不同领域、不同技术层面的专业人员相互之间的协同也变得越来越重要。人员协调和信息的实时交互已经成为机械设计中的重要课题。由此,协同设计理念应运而生。
协同设计是一个复杂的组合体,计算机技术、行为科学、认知科学、网络通讯、人工智能等领域都有涉及。协同设计有效地协调了设计工作者不同的专业特长和主观能动性,在较少的时间和空间内分析并组合了各种设计信息,从而实现了极高的设计效率。全生命周期设计是现代机械设计所提出的全新的设计理念,这一理念从根本上颠覆了传统设计的设计思路。全生命周期设计就是指机械设计要对产品的规划、制造、使用、报废、回收等各个历史阶段全面负责。现代机械设计工作人员不但要熟悉自己的技术领域,同时也要熟悉相关的其他方面的技术领域,要能清晰的了解全盘的设计意图。生命周期设计是一个平行的设计流程,所有设计人员都要考虑到机械产品使用周期的各个环节和所有因素,要以最优的方法解决产品的加工性、可靠性和维护性等方面的问题。与此同时,设计人员还要思考产品包装的美观性、装配的便利性和报废后的可回收性。
随着机械和电子技术的发展,以人工智能为基础的设计系统开始出现。这一系统具有自我学习能力,可以对已有的知识进行提炼和总结,然后形成新的产品设计概念。如何充分利用人工智能系统,设计出更为符合时代需要的机械产品,提高产品的竞争力,是对每一个现代机械设计工作者的新的挑战。
传统机械设计篇5
前言：根据社会发展的需求，经济增长已经成为国家发展的主要任务，然而只有强化设备和系统的能力，才能逐渐加快生产和加工的速度。针对机械产品设计制造的过程和技术应用模式，只有开放式的循环系统才能提高机械产品设计制造的质量，开放式循环系统是一种自动化的设备，在应用的过程中，也转变了传统的设计和加工方法。我国机械产品设计制造企业一定要基于生产的实际情况，选购合适的自动化设备，不断放大自动化系统的性能，进而设计出智能化的制造模式，加大机械企业的经济收入。
1.开放式循环系统与传统机械产品设计制造技术的比较
1.1开放式循环系统具备的开放性
开放式循环系统无论是性能还是技术都优化与传统的制造技术，传统的机械制造技术只注重经济收入，跟容易忽略机械产品的质量和性能，这正是粗放型经济发展的特点。粗放型经济与集约型经济的最大区别就是集约型经济注重制造技术的创新和使用，所以开放式循环系统更加满足现代机械制造企业的发展需求。开放式循环系统蕴含了集约型经济的所有要素，现代机械新产业的发展就必须具备先进的技术，因此，开放式循环系统的开放性大大开拓了机械产业的方向。通过应用开放式循环技术，使机械产业的发展路径延伸到了国外，机械制造企业也提高了产品制造方案设计的能力，在国际销售的过程中，不断要求机械产品要做静、做细，同时开放式循环系统采用的加工工艺也随着技术的革新在调整，加工人员可以根据不同产品的销售对象，去设计出性能更高的产品[1]。
1.2开放式循环系统具备的经济性
开放式循环系统还具备非常高的经济性，开放式循环系统会起到辅助的作用，会提高机械产品设计与制造的效果，同时在应用的过程中，也降低了原始物料的投资，非常适合向国际市场推广[2]。在此基础上，就与传统的机械制造技术产生了明显的差别，传统的机械生产技术会使用大量的原始物料，生产的标准也不满足国际市场对机械产品的要求，所以机械制造企业一定要加大技术应用的能力，提高我国企业在国际市场的竞争能力。开放式循环系统的应用可以最大限度的降低亏损几率，因为即使产品的类型和型号不同，都会得到销售的机会，企业也可以根据实际的销售情况，制定出更加优化的销售方案[3]。
1.3开放式循环系统具备的循环性
在机械产品设计与制造的过程中，会涉及到非常复杂的设计和加工流程，开放式循环系统可以对原始物料进行重复使用，提高了可持续发展的水平，同时也降低了机械产品制造的成本。在国家提出可持续发展的情况下，机械制造企业一定要基于实际的加工要求，对技术进行革新，机械制造企业对加工物料的二次处理，也提高了机械产品制造的产量。这种对物料应用的模式，大大提高了资源的利用效率，机械制造企业应该按照可持续发展的要求，对技术应用的模式进行改进，不断提高对原始物料的利用效率，进而在投入最小的情况下，创作出更大的经济收益。
2.开放式循环系统的技术研究
2.1设计模块和传输模块
机械产品对设计的要求非常高，在设计模块中，技术人员也会对产品进行制造前期的严格处理，从而选择出最优化的设计方案，由于机械制造的机械产品种类非常多，结构也比较复杂，在虚拟实践中，就必须结合生产的技术和实际过程，加大方案设计的可靠性。分析功能时，要结合二维和三维数据内容，对产品制造的方案进行核对和比较，在传输模块中，会创建虚拟现实及仿真平台，最后通过数据传感器对数据进行处理，使其可以为生产人员提供准确的数据信息，及时调整加工计划。数据传感器与虚拟环境的结合，可以提高技术的操作能力，也可以将操作结果反馈给用户，了解到机械产品的使用情况，利用数据模块对数据信息进行处理，可以实现及时生产的目标，提高了机械产品加工的效率[4]。
2.2检测模块和控制模块
开放式的循环系统具有自动化的控制水平，对用户操作复杂信息的处理结果，也提高了系统检测的水平，虚拟现实与仿真系统检测模块的应用，大大提高了检测结果的准确性。系统检测数据的分析需要由传感器提供，操作指令的传输，实现了边加工边检测的标准，在控制模块中，机械产品的加工流程由控制模块进行管理，虚拟环境会通过数据传感器把数据信息反馈给生产人员，这种控制水平大大提高了仿真实验的真实性。为了降低机械产品设计制造的成本，生产人员要充分结合开放式循环系统的控制模块，对数据信息进行分析。
3.结语
为了最大限度的提高我国经济水平，加强我国在国际市场的综合实力，社会加工和生产企业一定要结合实际的生产情况，对应用技术进行革新和调整，使其可以提高产品的性能和质量。开放式循环系统的应用，会利用自身的设计、功能、检测、控制模块来对生产数据进行控制和管理，进而不断提高机械产品生产的效率。在我国提出可持续发展的过程中，机械制造企业也应该加大对原始物料的利用，节约加工成本。开放式循环系统无论是技术还是加工方法都优化于传统的系统，因此，机械制造企业必须要加大对开放式循环系统的应用力度[5]。
参考文献
[1]焦斌.开放式循环系统在机械产品设计制造中的应用研究[J].机械设计与制造，2013，12（19）：158 160.
[2]简正豪，潘桂根，张佳丽，等.CAD/CAM技术在农业机械产品设计制造中的应用[J].南方农机，2012，01（12）：44 46.
[3]智晋宁，张洪.三维建模技术在机械产品设计中的应用研究[J].机械管理开发，20012，04（13）：71 72.
[4]范进桢，张文明，申炎华，等.集成稳健设计在机械产品设计中的应用研究[J].机械设计与研究，2011，05（23）：14 16.
传统机械设计篇6
关键词：机械优化设计；应用
科学技术的发展使得大量的机械制造要求要很高的技术水平，机械产品的设计工作变得越来越复杂，要求考虑的内容也越来越多，精确性和科学性都与传统机械设计有巨大差别。面对这种情况，机械优化设计理论应运而生，逐渐发展成为一种现代化的机械设计方法。传统的设计方法只是一种定性分析的结果，没有经过精确的理论计算，期间造成了很多人力，财力的浪费，具有很大的改进潜力。为此，一种现代的设计理念――优化设计产生了。
1 传统工业的优化设计应用
传统机械优化设计方法大多应用于机械结构和零件功能的优化设计，针对机械结构的性能和形态进行优化。在机械结构上，内点罚函数优化法，能够对刚度和压弯组合强度结构进行良好的优化，既能够满足尺寸要求又能良好的控制结构自重。在形态方面，典型的是轴对称锻造部件的毛坯形状的优化。在性能方面，采用坐标转换法和黄金分割法对部分两岸结构进行优化设计，使得机械结构更加准确保持运动平衡性，提高了传力性能。这样看来，传统机械优化设计方法依然能够取得良好的效果，所以在机械设计发展中不能忽略传统优化方法的
作用。
2 现代工业的优化设计应用
现代高新设计方法在机械优化设计中的应用已越来越广泛。但应该看到，现代的设计不仅仅是单一的完成给定产品的设计，而应该要将产品使用及设备维修等因素统一进行考虑。所以，机械优化设计在强调环保设计和可靠性设计等考虑综合性因素的机械优化设计应用工作更为活跃，机械优化设计的应用领域更加广泛，涉及到航空航天工程机械及通用机械与机床的机械优化设计；涉及到水利、桥梁和船舶机械优化设计；涉及到汽车和铁路运输行业及通讯行业机械优化设计；涉及到轻工纺织行业、能源工业和军事工业机械优化设计；涉及到建筑领域机械优化设计；涉及到石油及石化行业机械优化设计；涉及到食品机械等机械优化设计。机械优化设计的应用还能够解决具有复杂结构的系统问题。
2.1 优化设计网络软件的应用
优化算法的研究已经有所成绩，利用网络平台逐渐开发一些工业化在线优化软件，便于工业设计使用。对于在线机械优化设计软件来说，亟待解决的问题就是模型问题，对于非常复杂的系统来说，结构、流程、物料和系统参数等，都非常复杂，如果计算对象比较模糊，运算效率会受到严重的影响，这就给在线优化软件带来了巨大的困难。为了解决这种情况，通过合适的算法解决辨别模型，结合神经网络和学习特点进行数据的识别，让在线优化软件也能够良好的应用于各种模型，比如国内比较成熟的 NEUMAX 软件包，基于神经遗传算法的在线优化软件包，都能够良好的实现各种模型的遗传算法，这些软件已经成功应用于甲醇合成机械设计的优化工作中。
2.2 优化设计在MATLAB中的应用
在机械设计中引入优化设计方法不仅能使设计的机械零件满足性能要求，还能使其在某些特定方面达到最优。利用 MATLAB优化工具箱求解机械优化设计问题不仅避免了传统的设计方法中人工试凑、分析比较过程中的繁杂与重复，而且编程简单、结果可靠。在上述实例中，利用 MATLAB 软件中FEMINCON函数求解夹具设计问题，最 终设计的 夹具要比采用传统设计方法设计的质量轻、成本低，并且设计效率高。
2.3 人工神经网络法在机械优化设计中的应用
人工神经网络是人类模仿大脑神经网络结构和功能而建立的一种信息处理系统，是理论化的人脑神经网络的数学模型。人工神经网络从事例中学习，可以处理非线性问题，特别擅长处理那些需要人直观判断的信息匮乏的问题，如不完全数据集合，模糊信息以及高度复杂问题等。人工神经网络应用于优化设计，主要体现在以下两个方面：
Hopfield 网络 2.BP 网络
2.4 模糊优化方法在机械优化设计中的应用应用模糊优化理论能够将设计中的模糊因素和模糊主观信息定量化，通过合理给定约束函数、目标函数的容许值、期望值及其模糊分布 （隶属函数） 来 “软化”边界条件，扩大寻优范围和体现专家的经验、观点和某些公认的设计准则。把模糊技术应用于优化设计建模，其特长不仅在于它善于表达模糊概念，处理模糊因素，而且还可将复杂问题简化，使优化模型更加合理。采用模糊理论建立优化设计模型对求解复杂系统优化设计问题具有重要意义。
3 总结
从上述可知机械优化设计是一门应用前景十分广泛的学科，无论是传统还是现代方法都显得尤为重要，特别是在应用了计算机后使计算优化更加智能方便，所以这是一门值得深入研究开发其应用的学科。
参考文献
[1] 唐小兵，沈成武，陈定方.遗传算法和人工神经网络结合在结构优化中的应用[J].武汉交通科技大学学报，1999，5.
[2] 王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011.
传统机械设计篇7
随着科技发展的日新月异，经济结构的优化调整，传统产业升级换代，社会对人才需求的层次越来越高，在激烈的人才市场就业竞争中，中职生由过去的走俏变为现在的“坐冷板凳”。招生难、就业难、收费难、管理难已经成为制约中职教育发展的瓶颈因素。由于招生难，中职学生由过去的挑挑捡捡，变成现在的“一窝端”。因此，就必须对传统的《机械设计》课程教学进行改革.基于以上两点，笔者选择“信息技术与《机械设计》课程整合的研究”作为论题，以期能在这一研究领域做出有益的探索，为中等职业学校的工科各课程的教学尽一点绵薄之力。
1 信息技术与《机械设计》课程整合的涵义与目标
1.1 信息技术与《机械设计》课程整合的涵义
信息技术不仅给传统的《机械设计》教学带来了巨大的冲击，而且能够促使《机械设计》教学的方方面面产生变革，但无论信息技术有多强大，它在与《机械设计》课程的整合都必须遵循“以课程为主体”的基本理念，据此笔者认为，信息技术与《机械设计》课程的整合是指：在先进的教育理论和思想的指导下，在《机械设计》课程的教育教学设计与实施中，引入以计算机多媒体和网络技术为主的信息技术，使信息资源与《机械设计》课程内容有机结合，以便更好地完成《机械设计》课程目标，达到最优化的教学效果。其中，先进的教育理论和思想的指导是信息技术与《机械设计》课程整合的方向保证；使信息资源与《机械设计》课程内容有机结合是其基本要求；完成课程目标，达到最优化的教学效果是其目标。
1.2 信息技术与《机械设计》课程整合的目标
根据系统论的观点，一个系统中所有要素的活动都是围绕着系统目标来进行的，可见合理的信息技术与《机械设计》课程整合的目标对整合重要性。信息人是信息化社会对身处其中的每个成员的基本要求，教育肩负着将普通人培养成信息人的任务，馏嘟姆计》教育系统是信息化社会系统的一个子系统，学习者与奴殉柞轰有手事珠饭晒珍Al为了实现由普通人向信息人的转变，在《机械设计》教育系统中，教师和学生通过《机械设计》教学，一方面学习了信息技术，一方面也利用信息技术促进了《机械设计》学与教的优化，达到了既培养信息素养也实现《机械设计》教育目标的目的。最终实现了由普通人向信息人的转变。在当前《机械设计》教学改革的背景下，具体来说，信息技术与《机械设计》课程整合的目标是利用信息技术改革传统的《机械设计》教学。
2 信息技术与《机械设计》课程整合的必要性
2.1 《机械设计》课程的特点、作用
《机械设计》谋程的特点：《机械设计》基础是工科院校机械类和机电类专业的一门必修主干课程，对学生学习专业课程起着承上启下的重要作用。学习过程中强调创新设计、设计实践性训练、培养学生独立分析能力和解决实际问题的能力。《机械设计》课程的作用：《机械设计》课程的特点决定了《机械设计》课程的独特作用，而《机械设计》课程的重要性就是通过它的独特作用体现出来的.通过本课程的学习使学生掌握《机械设计》的基础知识、基本理论和基本方法；受到设计技能的基本训练。常用机械零件的设计和计算是本课程的基本教学内容。本课程的学习的最终目的在于使学生能综合运用各种机械零件和各种机构及其它先修课程的知识，具有设计机械传动装置和简单机械的能力；使学生具备所必需的机械零件和常用机构的基本知识和基本技能；为学生学习后续专业课程，提高全面素质，增强职业应变能力和继续学习的能力打下一定的基础。
2.2 传统《机械设计》教学难以实现中职《机械设计》课程目标
课程的教育目标主要是通过课程的教学来实现。而我国中职《机械设计》课程教学长期以来存在着的“少、慢、差、费”的现状。少是实习时间少：慢是《机械设计》课程改革慢；差是学生机械设计产品实用性和学习直观性差；费是教和学费时费力。这样严重影响了《机械设计》课程目标的实现。同时，《机械设计》课程较难而且比较枯燥，难以激发学生地学习兴趣。这样素质又不是很好，兴趣又不是很高的学生如何学好成才，是摆在我们工科教师当前的难题。因此我们要深入研究《机械设计》教学改革。
传统《机械设计》教学现状：在我国工科学校教学中，基本上仍然沿用传统的三段制教学模式，即将课程分为基础课、技术基础课和专业课，通过认识实习、生产实习、毕业实习和各种课程设计、毕业设计来培养学生的专业能力。在培养学生设计创新能力方面主要通过机械原理、《机械设计》和各种专业课程及其相应的课程设计和毕业设计来实现。由于这些课程的教学及其设计存在诸多问题，使我们培养出来的学生的设计创新能力远没有达到人们所希望的那样。而且由于中职招生难，中职生由过去的挑挑捡捡，变为现在的“一窝端”。这样素质的学生难以实现既定的人才培养目标，这样的“产品”进入人才市场，可能更不受欢迎，从而形成恶性循环。综上所述，我国《机械设计》教学现状令人堪忧，我国机械类毕业生基本上不会搞创新设计（或新产品开发），而且，设计出产品的实用性较差，只有在工作岗位上经过长时间的摸索才能具有这种能力。其影响是显而易见的，我国目前很多工厂产品结构调整主要靠引进技术或样机，但是缺乏自主知识产权，很难参与国际市场竞争。我们应该加大教改力度，全面改革教学体系、内容和方法，争取在不太长的时间内有所建树。
最后笔者根据自己的实践教学摸索，初浅的认为信息技术与《机械设计》课程整合的教学模具体可以划分为三种模式：第一种是教师演示型教学模式、第二种是学生探索型学习模式、第三种是网络设计教学模式。因篇幅关系这里就不介绍了，以上是笔者对信息技术与《机械设计》课程整合的初浅看法，不足之处请大家不吝赐教。
【参考文献】
[1]何克抗，李文光.教育技术学[M].北京师范大学出版社.
[2]王海春.信息技术与机械设计课程整合模式研究[J].电化教育研究.
[3]施良方，崔允淳.教学原理、课堂教学的原理、策略与研究[M].华东师范人学出版社.
传统机械设计篇8
关键词：机械手；plc；液压伺服定位；电液系统
目 录
第1章 前言............................................................. 1
1.1 选题背景. 1
1.2 设计目的. 1
1.3 发展现状和趋势. 1
第2章 机械手各部件的设计. 3
2.1机械手的总体设计. 3
2.1.1 机械手总体结构的类型. 3
2.1.2 具体设计方案. 4
2.2机械手手爪结构的设计. 4
2.2.1 设计要求. 4
2.2.2 驱动方式. 5
2.2.3 典型结构. 5
2.2.4 具体设计方案. 6
2.3机械手手腕结构的设计. 7
2.3.1 手腕结构的设计要求. 7
2.3.2 具体设计方案. 7
2.4机械手手臂构的设计. 8
2.4.1 手臂结构的设计要求. 8
2.4.2 具体设计方案. 8
2.5机械手腰座结构的设计. 9
2.5.1 腰座结构的设计要求. 9
2.5.2 具体设计方案. 9
2.6机械手的机械传动机构的设计. 10
2.6.1 传动机构设计应注意的问题. 10
2.6.2 常用的传动机构形式. 10
2.6.3 具体设计方案. 11
2.7机械手驱动系统的设计. 12
2.7.1 常用驱动系统及其特点. 12
2.7.2 具体设计方案. 12
2.8机械手手臂的平衡机构设计. 12
2.8.1 平衡机构的形式. 12
2.8.2 具体设计方案. 13
第3章 理论分析和设计计算. 14
3.1电机选型有关参数计算. 14
3.1.1 有关参数的计算. 14
3.1.2 电机型号的选择. 16
3.2液压传动系统设计计算. 18
3.2.1 确定液压系统基本方案. 18
3.2.2 拟定液压执行元件运动控制回路. 19
3.2.3 液压源系统的设计. 19
3.2.4 绘制液压系统图. 20
3.2.5 确定液压系统的主要参数. 21
3.2.6 计算和选择液压元件. 26
第4章 机械手控制系统的设计. 28
4.1系统硬件设计. 28
4.1.1 操作面板布置. 28
4.1.2 工艺过程与控制要求. 28
4.1.3 作业流程. 29
4.1.4 控制器的选型. 30
4.1.5 控制系统原理分析. 31
4.1.6 plc外部接线设计. 31
4.1.7 i/o地址分配. 32
4.2系统软件设计. 33
4.2.1 控制主程序流程图. 33
4.2.2 控制程序设计. 34
结论. 51
致谢................................................................52
参考文献.......................................................... 53
第一章 前言
1.1选题背景
由于工业自动化的全面发展和科学技术的不断提高，对工作效率的提高迫在眉睫。单纯的手工劳作以满足不了工业自动化的要求，因此，必须利用先进设备生产自动化机械以取代人的劳动，满足工业自动化的需求。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。
1.2设计目的
目前，我国大多数工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，其劳动强度大、生产效率低，而且具有一定的危险性，已经满足不了生产自动化的发展趋势。为了提高工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代机械行业自动化生产的要求,针对具体生产工艺,结合机床的实际结构，利用机械手技术，设计用一台上下料机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。本机械手主要与数控机床组合最终形成生产线，实现加工过程的自动化和无人化。
1.3发展现状和趋势
目前，国内外各种机械手和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：
一．机械结构向模块化、可重构化发展。
二．工业机械手控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，结构小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性，而且维修方便。
三．机械手中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，还引进了视觉、听觉、接触觉传感器，使其向智能化方向发展。
四．关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机械手产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机械手开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发；
五．焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机械手产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。
总的来说，大体是两个方向：其一是机械手的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，性价比高，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件。
第二章机械手各部件的设计
2.1机械手的总体设计
2.1.1机械手总体结构的类型
工业机械手的结构形式主要有四种：直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构和关节型结构。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下：
1.直角坐标机械手结构特点
直角坐标机械手的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图2-1.a。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，因此，其运动位置精度高，但此种类型机械手的运动空间相对较小，如要达到较大运动空间，则要求机械手的尺寸足够大。直角坐标机械手的工作空间为一空间长方体，主要用于装配作业及搬运作业。直角坐标机械手有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
2.圆柱坐标机械手结构特点
圆柱坐标机械手的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图2-1.b。其工作空间是一个圆柱状的空间。这种机械手构造比较简单，精度相对较高，常用于搬运作业。
3.球坐标机械手结构特点
球坐标机械手的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图2-1.c。其工作空间是一个类球形的空间。这种机械手结构简单、成本较低，但精度不很高，主要应用于搬运作业。
4.关节型机械手结构特点
关节型机械手的空间运动是由三个回转运动实现的，如图2-1.d。相对机械手本体尺寸，其工作空间比较大，动作灵活，结构紧凑，占地面积小。此种机械手在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业。关节型机械手又分为水平关节型和垂直关节型两种。
2.1.2具体采用方案
如图2-2所示机械手模拟工作布局图，根据实际操作的需要，该机械手在工作中需要3种运动,其中手臂的伸缩和立柱升降为直线运动,另一个为手臂的回转运动,因此其自由度数目为3，综合考虑，应选择圆柱坐标机械手结构，其结构简单，工作范围相对较大，且有较高的精度，满足设计要求。
2.2机械手手爪结构设计
2.2.1设计要求
手爪是用来进行操作及作业的装置，其种类很多，根据操作及作业方式的不同，分为搬运用、加工用、测量用等。搬运用手爪是指各种夹持装置，用来抓取或吸附被搬运的物体；加工用手爪是带有喷枪、焊枪、砂轮、铣刀等加工工具的机械手附加装置，用来进行相应的加工作业；测量用手爪是装有测量头或传感器的附加装置，用来进行测量及检验作业。
机械手手爪设计有如下要求：
1、机械手手爪是根据机械手作业要求来设计的。既根据其应用场合设计手爪，在满足作业要求的前提下，机械手手爪还要求体积小、重量轻、结构紧凑。
2、机械手手爪的万能性与专用性是矛盾的。万能手爪在结构上很复杂，甚至很难实现，从工业实际应用出发，应着重开发各种专用的、高效率的机械手手爪，加之以快速更换装置，以实现机械手的多种作业功能，而不主张用一个万能的手爪去完成多种作业，以考虑设计的经济效益。
3、机械手手爪的通用性。通用性是指有限的手爪，可适用于不同的机械手，这就要求末端执行器要有标准的机械接口（如法兰），使末端执行器实现标准化。
4、机械手手爪要便于安装和维修，易于实现计算机控制。
2.2.2驱动方式
一般工业机械手手爪，多为双指手爪。按手指的运动方式，可分为回转型和移动型；按夹持方式来分，有外夹式和内撑式两种。
机械手夹持器（手爪）的驱动方式主要有三种：
1.气动驱动方式
这种驱动系统是用电磁阀来控制手爪的运动方向，用气流调节阀来调节其运动速度。由于气动驱动系统价格较低，所以气动夹持器在工业中应用较为普遍。另外，由于气体的可压缩性，使气动手爪的抓取运动具有一定的柔顺性，这一点是抓取动作十分需要的。
2.电动驱动方式
电动驱动手爪应用也较为广泛。这种手爪，一般采用直流伺服电机或步进电机，并需要减速器以获得足够大的驱动力和力矩。电动驱动方式可实现手爪的力与位置控制。但是，这种驱动方式不能用于有防爆要求的条件下，因为电机有可能产生火花和发热。
3.液压驱动方式
液压驱动方式是利用液压系统进行控制，传动刚度大，可实现连续位置控制。
2.2.3典型结构
机械手手爪的典型结构有以下五种：
1.楔块杠杆式手爪
利用楔块与杠杆来实现手爪的松、开，来实现抓取工件。
2.滑槽式手爪
当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。
3.连杆杠杆式手爪
在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（放松）运动，由于杠杆的力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。
4.齿轮齿条式手爪
通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。
5.平行杠杆式手爪
采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，且比带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小得多。
2.2.4具体设计方案
结合具体的工作情况，本设计采用连杆杠杆式的手爪。驱动活塞往复移动，通过活塞杆端部齿条，中间齿条及扇形齿条使手指张开或闭合。手指的最小开度由加工工件的直径来调定。本设计按照工件的直径为50mm来设计。手爪的具体结构形式如图2-3所示：
2.3机械手手腕结构的设计
机械手手腕是机械手操作机的最末端，与手爪相连接，它与机械手手臂配合，使手爪在空间运动，完成所需要的作业动作。
2.3.1 手腕结构的设计要求
1、由于手腕安装在机械手末端，因此要求手腕设计应尽量小巧轻盈，结构紧凑。
2、根据作业需要，设计机械手手腕的自由度。一般情况下，自由度数目愈多，腕部的灵活性愈高，对对作业的适应能力也愈强。但自由度的增加，必然使腕部结构更复杂，控制更困难，成本也会相应增加。因此，手腕的自由度数，应根据实际作业要求来确定。
3、为实现腕部的通用性，要求有标准的连接法兰，以便于和不同的机械手手爪进行连接。
4、为保证工作时力的传递和运动的连贯，腕部结构要有足够的强度和刚度。
5、要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回间隙，提高传动精度。
6、手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。
2.3.2具体设计方案
通过对数控机床上下料作业的具体分析，考虑数控机床加工的具体形式及对机械手上下料作业时的具体要求，在满足系统工艺要求的前提下提高安全和可靠性，为使机械手的结构尽量简单，降低控制的难度，本设计手腕不增加自由度，实践证明这是完全能满足作业要求的，3个自由度来实现机床的上下料完全足够。具体的手腕（手臂手爪联结梁）结构见图2-4。
2.4机械手手臂结构的设计
2.4.1手臂结构的设计要求
机械手的手臂在工作时，要承受一定的载荷，且其运动本身具有一定的速度，因此，机械手手臂的设计需要遵循以下设计要求：
1、工作空间的形状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系，因此手臂尺寸设计应合理，一般满足其工作空间即可。
2、为了提高机械手的运动速度与控制精度，应在保证机械手手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。
3、应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手的控制。
4、机械手各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。
5、为提高机械手手臂运动的响应速度、减小电机负载，机械手的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡。
2.4.2具体设计方案
由于机械手手臂运动为直线运动，且考虑到搬运工件的重量较大（质量达30kg），以及机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性和较高的刚度要求，因此选择液压驱动方式。通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，因此不用再额外设计执行件；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。
由于液压系统能提供很大的驱动力，因此驱动力和结构的强度都较容易实现，其关键在于机械手运动的稳定性和刚度的设计。因此手臂液压缸的设计原则是液压缸的直径取得大一点（在整体结构允许的情况下），再进行强度的较核。
同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大液压缸的直径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，与活塞杆一起构成等边三角形的截面形式，尽量增加其刚度；大臂增设了四个导杆，成正四边形布置，为减小质量，各个导杆均采用空心结构。通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较好的解决了结构、稳定性的问题。
2.5机械手腰座结构的设计
2.5.1腰座结构的设计要求
机械手的腰座，就是机械手的回转基座。它是机械手的第一个回转关节，承受了机械手的全部重量。因此在设计机械手腰座结构时，有以下设计要求：
1、由于腰座要承受机械手全部的重量和载荷，因此，机械手腰座的结构要有足够大的强度和刚度，以保证其承载能力，且腰座是机械手的第一个回转关节，它对机械手末端的运动精度影响最大，因此，在设计时要特别注意腰部轴系及传动链的精度与刚度。
2、腰部结构要便于安装、调整。要有可靠的定位基准面和调整机构。且腰座要安装在足够大的基面，以保证机械手在工作时整体安装的稳定性。
3、腰部的回转运动要有相应的驱动装置，它包括驱动器及减速器。驱动装置一般都带有速度与位置传感器，以及制动器。
4、为了减轻机械手运动部分的惯量，提高控制精度，要求回转运动部分由比重较小的铝合金材料制成，而不运动的基座是用铸铁或铸钢材料制成。
2.5.2具体设计方案
腰座回转的驱动形式主要有两种，一是电机通过减速机构来实现，二是通过摆动液压缸或液压马达来实现。考虑到腰座是机械手的第一个回转关节，对机械手的最终精度影响大，故采用电机驱动来实现腰部的回转运动。因为电动方式控制的精度高，结构紧凑，不用额外设计液压系统及其辅助元件。由于电机都不能直接驱动，并考虑到转速以及扭矩的具体要求，故采用大传动比的齿轮传动系统进行减速和扭矩的放大。由于齿轮传动存在着齿侧间隙，影响传动精度，故仅采用一级齿轮传动，采用大的传动比（大于100），同时为了减小传动误差，齿轮采用高强度、高硬度的材料，高精度加工制造。腰座具体结构如图2-5所示：
2.6机械手的机械传动机构设计
2.6.1传动机构设计应注意的问题
由于传动部件直接影响着机械手的精度、稳定性和快速响应能力，因此，在设计机械手的传动机构时要注意以下问题：
1、机械手的传动机构要力求结构紧凑，重量轻，体积小，以提高机械手的运动速度及控制精度。并在传动链及运动副中采用间隙调整机构，以减小反向空回所造成的运动误差。
2、尽量减少系统运动部件的静摩擦力，而正摩擦力为尽可能小的正斜率，以消除爬行现象，增加系统寿命。
3、尽量缩短传动链，提高传动与支承刚度。
4、选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效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、适当的阻尼比。阻尼比越大，零件产生振动时最大振幅越小，衰减越快。但大的阻尼会使系统误差增大，精度降低。故应采取合适的阻尼比。
2.6.2常用的传动机构形式
常用的机械传动机构主要有螺旋传动、齿轮传动、链传动、同步带传动等。
1.螺旋传动
它主要是用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。有传递能量为主的，如螺旋压力机、千斤顶等；有以传递运动为主的，如机床工作台的进给丝杠。
2.齿轮传动
在机械手中常用的齿轮传动机构有圆柱齿轮，圆锥齿轮，谐波齿轮，摆线针轮及蜗轮蜗杆传动等。
齿轮传动部件是转矩、转速和转向的变换器，用于伺服系统的齿轮减速器是一个力矩变换器。齿轮传动时，齿轮传动形式及其传动比必须是最佳匹配，应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速的匹配要求，其输入电动机为高转速，低转矩，而输出则为低转速，高转矩，且系统要有足够的刚度。同时，为保证在同一驱动功率时，其加速度响应最大，还要求其转动惯量尽量小。为使系统稳定，不产生传动死区，要尽量采用齿侧间隙小，精度高的齿轮，并采用调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙，从而提高传动精度和系统的稳定性，降低成本。
3.链传动
在机械手中链传动多用于腕传动上，为了减轻机械手末端的重量，一般都将腕关节驱动电机安装在小臂后端或大臂关节处。由于电机距离被传动的腕关节较远，故采用精密套筒滚子链来传动。
4.同步带传动
同步带传动是综合了普通带传动和链传动优点的一种新型传动。为保证带和带轮作无滑动的同步传动，在带的工作面及带轮外周上均制有采用承载后无弹性变形的高强力材料制成啮合齿，通过齿间啮合进行传动。其特点是传动比准确、传动效率高（可达98%）、节能效果好；能吸振、噪声低、不需要润滑；传动平稳，能高速传动（可达40m/s）、传动比可达10，结构紧凑、维护方便等优点，故在机械手中使用很多。
2.6.3具体设计方案
因为选用了液压缸作为机械手的手臂，它既是关节结构，又是动力单元，因此不需要中间传动机构，既简化了结构，又提高了精度。而其腰座的回转采用步进电动机驱动，而电动机不能作为直接驱动元件，因此为取得较大的转矩，经分析比较，选择圆柱齿轮传动。为了保证比较高的精度，尽量减小因齿轮传动造成的误差；同时大大增大扭矩，以较大的降低电机转速，使机械手的运动平稳，动态性能好。这里只采用一级齿轮传动，采用大的传动比（大于100），齿轮采用高强度、高硬度的材料，高精度加工制造。
2.7机械手驱动系统设计
2.7.1常用驱动系统及其特点
工业常用驱动系统，按动力源分为液压、气动和电动三大类。根据需要也可将这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下。
1.液压驱动系统
具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动、精度高等特点。适合于在承载能力大，惯量大以及在防火防爆的环境中工作的机械手。
2.气动驱动系统
具有速度快，系统结构简单，维修方便、价格低等特点。适用于中、小负荷的机械手中采用。但是因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机械手中。
3.电动驱动系统
具有使用方便，噪声较低，控制灵活等特点。这类驱动系统不需要能量转换，但大多数电机后面需安装精密的传动机构。
2.7.2具体设计方案
在分析了具体工作要求后，综合考虑各个因素，机械手腰部的旋转运动需要一定的定位控制精度，因此采用步进电动机来实现。由于手臂采用液压缸，故用液压驱动。随着机床加工的工件的不同，手臂伸出长度不同，要求手臂具有伺服定位能力，故采用电液伺服液压缸进行驱动。而手爪的张开和夹紧通过液压柱塞缸活塞与中间齿轮和扇形齿轮配合来实现，即手爪在柱塞缸推力作用下通过活塞杆端部齿条、中间齿轮及扇形齿轮使手指张开和闭合。
2.8 机械手手臂的平衡机构设计
直角坐标型、圆柱坐标型和球坐标型机械手可以通过合理布局，优化设计结构，使得手臂本身可能达到平衡。关节机械手手臂一般都需要平衡装置，以减小驱动器的负荷，同时缩短启动时间。
2.8.1平衡机构的形式
1.配重平衡机构
这种平衡装置结构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了机械手手臂的惯量与关节轴的载荷。一般在机械手手臂的不平衡力矩比较小的情况下采用这种平衡机构。
2.弹簧平衡机构
弹簧平衡机构，机构简单、造价低、工作可靠、平衡效果好、易维修，因此应用广泛。
3.活塞推杆平衡机构
活塞式平衡系统分为两种，一是液压平衡系统，二是气动平衡系统。其中液压平衡系统平衡力大，体积小，有一定的阻尼作用；而气动平衡系统，具有很好的阻尼作用，但体积比较大。活塞式平衡需要配备有专门的液压或气动装置，系统复杂，因此造价高，设计、安装和调试都增加了难度，但是平衡效果好。用于配重平衡、弹簧平衡满足不了工作要求的场合。
2.8.2具体设计方案
因为本机械手采用圆柱坐标型的结构，而且在手臂的结构设计以及整个机械手的设计和布局中都重点考虑了机械手手臂的平衡问题，通过合理布局，优化设计结构，使得手臂本身尽可能达到平衡。若实际工作中平衡结果不满足，则设置弹簧平衡机构进行平衡。
第3章 理论分析和设计计算
3.1电机选型有关参数计算
3.1.1有关参数的计算
1.若传动负载作直线运动（通过滚珠丝杠）则有
具体到本设计，因为步进电机是驱动腰部的回转，传递运动形式属于第二种。下面进行具体的计算。
因为腰部回转运动只存在摩擦力矩，在回转圆周方向上不存在其他的转矩，则在回转轴上有；
3.1.2电机型号的选择
根据以上计算结果，并综合考虑各方面因素，决定选择北京和利时电机技术有限公司（原北京四通电机公司）的步进电机，具体型号为：
110byg550b-sakrma-0301 或 110byg550b-sakrmt-0301 或 110byg550b-bakrmt-0301，该步进电机高转矩，低振动，综合性能很好，各项参数如表3-2。
其中 110byg550b-sakrma-0301型步进电机矩频特性曲线和相关技术参数。如图3-3所示
驱动方式为升频升压 ，步距角为0.36°。同时因为腰部齿轮传动比为1：120，步进电机经过减速后传递到回转轴，回转轴实际的步距角将为电机实际步距角的1/120（理论上），虽然实际上存在着间隙和齿轮传动非线性误差，实际回转轴的最小步距角也仍然是很小的，故其精度相当高，完全满足机械手的定位精度要求。
3.2液压传动系统设计计算
3.2.1确定液压系统基本方案
液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，液压缸实现直线运动，液压马达实现回转运动。二者的特点及适用场合见表3-1：
因为机械手设计为圆柱坐标形式，且具有3个自由度，一个为腰座的转动，两个为手臂的移动自由度。同时考虑机械手的工作环境和载荷对其布局和定位精度的要求，以及计算机的控制的因素，腰部的回转用电机驱动实现，机械手的水平手臂和垂直手臂都采用单活塞杆液压缸，来实现直线往复运动。
3.2.2拟定液压执行元件运动控制回路
液压执行元件确定后，其运动速度和运动方向的控制是液压回路的核心问题。
速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合的容积节流调速；方向控制是用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，通过换向阀的有机组合来实现所要求的动作。对高压大流量的系统，多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。
本设计的速度的控制主要采用节流调速，利用用比较简单的节流阀来实现，而方向控制采用电磁换向阀来实现。
3.2.3液压源系统的设计
液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多用变量泵供油，用安全阀来限定系统的最高压力。
油液的净化装置是液压源中不可缺的元件。一般泵的入口要装粗滤油器，进入系统的油液根据要求，通过精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤器。根据液压设备所处的环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。
本设计的液压系统采用定量泵供油，由溢流阀v1来调定系统压力。为了保证液压油的洁净，避免液压油带入污染物，故在油泵的入口安装粗过滤器，而在油泵的出口安装精过滤器对循环的液压油进行净化。
3.2.4绘制液压系统图
本机械手的液压系统图如图3-2所示（详见图纸第四页），
它拥有垂直手臂的上升、下降，水平手臂的前伸、后缩，以及执行手爪的夹紧、张开三个执行机构。
其中，泵由三相交流异步电动机m拖动；系统压力由溢流阀v1调定；1dt的得失电决定了动力源的投入与摘除。
考虑到手爪的工作要求轻缓抓取、迅速松开，系统采用了节流效果不等的两个单向节流阀。当5dt得电时，工作液体经由节流阀v5进入柱塞缸，实现手爪的轻缓抓紧；当6dt失电时，工作液体进入柱塞缸中，实现手爪迅速松开。
另外，由于机械手垂直升降缸在工作时其下降方向与负荷重力作用方向一致，下降时有使运动速度加快的趋势，为使运动过程的平稳，同时尽量减小冲击、振动，保证系统的安全性，采用v2构成的平衡回路相升降油缸下腔提供一定的排油背压，以平衡重力负载。
3.2.5确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
1.计算液压缸的总机械载荷
3.液压缸主要参数的确定
考虑到机械手的特点，系统的刚度及其稳定性是很重要的。因此，先从刚度角度进行液压缸缸径的选择，以尽量优先保证机械手的结构和运动的稳定性和安全性。至于液压缸的工作压力和缸的工作速度，放在液压系统设计阶段，通过外部的液压回路、采用合适的调速回路和元件来实现。经过仔细分析，综合考虑各方面的因素，初步确定各液压缸的基本参数如下；
因为伸缩缸的作用主要是实现直线运动，在其轴向上并不承受显性的工作载荷（因为手爪夹持工件，受力方向为垂直方向），轴向主要是克服摩擦力矩，其所受的载荷主要是径向载荷，载荷性质为弯矩，使其产生弯曲变形。而且因为机械手要求具有一定的柔性，水平液压缸活塞杆要求具有比较大的工作行程。同时具有比较大的弯矩和比较长的行程，这对液压缸的稳定性和刚度有较高的要求。
因此，在水平伸缩缸的设计上，一是增大其抗弯能力，二是通过合理的结构布局设计，使其具有尽量大的刚度。为了达到这个目的，设计中采用了两个导向杆，以满足长行程活塞杆的稳定性和导向问题。另一方面，为增大结构的刚度和稳定性，将两个导向杆与活塞杆布局成等边三角形的截面形式，以增大抗弯截面模量，也大大增加了液压缸的工作刚度。
因为垂直液压缸所承受的载荷方式既有一定的轴向载荷，又存在着比较大的倾覆力矩（由加工工件的重力引起的）。作为液压执行元件，满足此处的驱动力要求是轻而易举的，要解决的关键问题仍然是它的结构设计能否有足够的刚度来抗倾覆。这里同样采用了导向杆机构，围绕垂直升降缸设置四根导杆，较好的解决了这一问题。
4.液压缸强度的较核
（1）活塞杆直径的较核
3.2.6计算和选择液压元件
1. 控制元件的选择
根据系统最高工作压力和通过该阀的最大流量，在标准元件的产品样本中选取各控制元件。
2. 液压泵的计算
第4章 机械手控制系统的设计
4.1硬件设计
4.1.1操作面板布置
操作面板布置如图4-2所示：
机械手的操作方式分为手动操作和自动操作两种。
1.手动操作：就是用按钮作机械手的每一步运动进行单独的控制。当选择升／降按钮时，按下启动按钮，机械手上升；按下停止按钮时，机械手上升。当选择正转/逆转按钮时，按下启动按钮，机械手顺时针转动，而按下停止按钮时，机械手逆时针转动。同理，当选择夹紧/放松按钮时，按下启动按钮，机械手爪夹紧，而按下停止按钮时，手爪松开。
2.自动操作：机械手从原点开始，按下启动按钮，机械手的动作将自动的、连续的周期性循环。在工作中若按下停止按钮，机械手将继续完成一个周期动作后，回到原点位置。
4.1.2工艺过程与控制要求
机械手的动作有腰座的旋转，垂直手臂的升降，水平手臂的伸缩及手爪的夹紧与松开。手臂垂直升降和水平伸缩由液压实现驱动；手爪的夹紧与放松，通过柱塞缸与齿轮来实现；腰座旋转通过步进电动机与齿轮来实现。
其中，液压缸由相应的电磁阀控制，升降分别由双线圈的两位电磁阀控制，当下降电磁阀通电时，机械手下降；断电时，机械手下降停止；当上升电磁阀通电时，机械手上升；断电时，机械手上升停止。而水平方向的伸缩主要由电液伺服阀、伺服驱动器、感应式位移传感器构成的回路进行调节控制。
实现执行手爪夹紧与放松的柱塞缸，由单线圈的电磁阀（夹紧电磁阀）来控制，当线圈不通电时，柱塞缸不工作，当线圈通电时，柱塞缸工作冲程，手爪张开，柱塞缸工作回程，手爪闭合。
当机械手旋转到机床上方，并准备下降进行上下料工作时，为了确保安全，必须在机床停止工作并发出上下料命令时，才允许机械手下降进行作业。同时，从工件料架上抓取工件时，也要先判断料架上有无工件可取。
4.1.3作业流程
机械手工作流程如图4-1所示：
从原点开始，按下启动键，且有上下料命令，则水平液压缸开始前伸并进行伺服定位，前伸到位后，停止前伸； 下降电磁阀通电，同时手爪柱塞缸电磁阀也通电，机械手下降，同时张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，同时手爪夹紧，抓住工件； 上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc开始输出高速脉冲，驱动机械手逆时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 接着下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后，碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止，机械手到达卡盘中心高度； 机械手开始水平定位后缩，将工件装入机床卡盘； 当工件装入到位后，卡盘收紧； 机械手松开手爪，准备离开； 接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc启动高速脉冲驱动机械手作顺时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动，机械手回到原点待命； 机床进行加工。
当数控机床加工完一个工件时，发送下料命令给机械手，机械手接到命令后，plc马上输出脉冲驱动机械手逆时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 下降电磁阀通电，同时手爪柱塞缸电磁阀也通电，机械手下降且张开手爪，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止且手爪夹紧，夹紧已加工好的工件；机床卡盘松开； 机械手开始前伸，将工件从机床上取出，准备运走； 上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止； plc输出高速脉冲，驱动机械手顺时针转动，当转过90度到位后，plc停止输出脉冲，机械手停止转动； 下降电磁阀通电，机械手下降，下降到位后碰到下限行程开关，下降电磁阀断电，下降停止； 接着手爪柱塞缸电磁阀通电，手爪张开，放下工件准备离开； 接着上升电磁阀通电，机械手开始上升，上升到位后，碰到上限位开关，上升电磁阀断电，上升停止同时手爪也闭合复原； 接着机械手水平手臂开始后缩，准备回原点，当后缩到位时，后缩停止，机械手回到原点，一个上下料过程结束； 机械手在原点等待命令，准备下一个工作循环。
机械手的每次循环都从原点位置开始动作。
4.1.4控制器的选型
机械手控制系统的硬件设计上考虑到机械手工作的稳定性、可靠性以及各种控制元件连接的灵活性和方便性，控制器应选择有极高可靠性、专门面向恶劣的工业环境设计开发的工业控制器---plc，故选择在国内应用较多的西门子s7-200型plc。具体型号为simatic s7-200 cpu224。如图4－3所示：
该plc集成14，输入/10，输出共24个数字量i/o点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量i/o点或35路模拟量i/o点，具有16k字节程序和数据存储空间。6个独立的30khz 高速计数器，2路独立的20khz高速脉冲输出，具有pid控制器。1个rs485通讯/编程口，具有ppi通讯协议、mpi通讯协议和自由方式通讯能力。i/o端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。
4.1.5控制系统原理分析
由于机械手作业时，取、放工件和装、卸工件都有较高的定位精度要求，所以在机械手控制中，除了要对垂直手臂、执行手爪液压缸和腰部步进驱动进行开环控制外，还要对水平手臂进行闭环伺服控制。
为了减少plc的i/o点数，以伺服放大器作为闭环的比较点。伺服放大器具有传感器反馈输入端，给定的输入信号和反馈信号进行比较后形成的控制信号经过pid调节和功率放大后，驱动电液伺服阀对液压缸进行伺服定位。plc将上位机输入的给定信号转换为电压信号，输出至伺服放大器，由伺服放大器作为闭环比较点，组成模拟控制系统，如图4-4所示：
这种方案使得plc控制量少（尤其是模拟量），节省了系统资源，而且编程简单，不必过多考虑控制算法等优点，也是完全能满足工作要求的。
4.1.6 plc外部接线设计
为实现水平手臂液压缸伺服定位的控制要求，利用西门子simatic s7-200 （cpu224）plc，考虑到位移传感器和伺服放大器工作采用的都为模拟量，因此增加一个模拟量输出模块em232。鉴于伺服放大器和位移传感器对输入的要求，plc的模拟量采用-10v~ +10v输入输出，各输入输出点及其接线如图4-5所示。
plc的具体硬件接线图如下图所示（详细的硬件设计见图纸）
4.1.7 i/o地址分配
详细参见表4-1、4-2：
4.2软件设计
4.2.1控制主程序流程图
机械手控制主程序流程图如图4-6所示：
结 论
本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年所学知识进行整合，完成一个特定功能、满足特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平、实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，实现了理论和实践的有机结合。
机械手采用可编程序控制器控制,可以实行手动调整、手动及自动控制。系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低。plc有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对i/o点的接线稍作修改，或对i/o重新分配，在控制程序中作简单修改，补充扩展即可。经过重新编制相应的控制程序，就能够比较容易的推广到其他类似的加工情况。
综上，经过资料的收集、方案的选择比较和论证，到分析计算，再到工程图纸的绘制以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四本科阶段的知识有了一个整体的深层次的理解，同时对工程的理解更加深刻和准确。因此，通过毕业设计实现了预期目标。
致 谢
经过一段时间的努力，本次毕业设计终于完成。在这段时间里，我运用大学所学知识，通过对本设计的论证、计算以及图纸的绘制，对大学所学知识进行了一次系统的整合，使自己的理论和实际动手能力有了很大提高。
此次毕业设计能够顺利完成，我得到了很多老师和同学的帮助和支持，在此向他们表示感谢。在此毕业设计过程中，尤其要感谢我的指导老师，他给我很多专业方面的帮助，让我少走很多弯路。还有在大学里所有的任课老师和图书馆的管理老师，也谢谢你们，是你们给我知识，谢谢！
此外，由于个人知识能力水平有限，论文中难免有纰漏错误指出，恳请各位老师批评指正，谢谢！
参考文献
1．付永领, 王岩, 裴忠才. 基于can总线液压喷漆机器人控制系统设计与实现. 机床与液压. 2003, (6): 90~92
2．刘剑雄, 韩建华. 物流自动化搬运机械手机电系统研究. 机床与液压. 2003, (1): 126~128
3．徐轶, 杨征瑞, 朱敏华, 温齐全. plc在电液比例与伺服控制系统中的应用. 机床与液压. 2003, (5): 143~144
4．胡学林. 可编程控制器(基础篇). 北京: 电子工业出版社, 2003.
5．胡学林. 可编程控制器(实训篇). 北京: 电子工业出版社, 2004.
6．孙兵, 赵斌, 施永康. 基于plc的机械手混合驱动控制. 液压与气动. 2005, (3): 37~39
7．孙兵, 赵斌, 施永康. 物料搬运机械手的研制. 机电一体化. 2005, (2): 43~45
8．王田苗, 丑武胜. 机电控制基础理论及应用. 北京: 清华大学出版社, 2003.
9．陈铁鸣, 王连明, 王黎钦. 机械设计(修订版). 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2003.
10．李建勇. 机电一体化技术. 北京: 科学出版社, 2004.
11．王孙安, 杜海峰, 任华. 机械电子工程. 北京: 科学出版社,2003.
12．张启玲, 何玉安. plc在气动控制称量包装装置中的应用. 液压与气动. 2005, (1): 31~33
13．赵文. 数字控制技术在龙门刨床电控系统中的应用. 电气传动. 2005. 35 卷(3): 55~57