机械手毕业设计论文范文
时间：2023-03-21 04:23:40
机械手毕业设计论文范文第1篇
目前存在的主要问题我院机械类专业含机电、机械、数控、模具、汽车等相关专业。目前，毕业设计中存在的主要问题有以下几种：
1.关注点不一样，学校和学生意见分歧由于教育行政部门每年都要对毕业论文（设计）进行抽检评优，所以学校很紧张，万一结果不好，影响学校的声誉。但现状是，机械类专业绝大多数学生从第5学期中后期开始进行顶岗实习，而且大部分从事的是机床操作和产品检验、包装等工种，没有太多的技术含量，与“设计”无缘。少部分学生在产品销售岗位实习，还有部分在售后服务岗位实习，与“设计”关系都不大，学生看不到毕业设计对他们将来的工作有多大作用，他们更关注的是就业。因此，没有太大的动力去认真地搞毕业设计。由于学校对老师有要求，老师本意当然想认真地指导学生，可是学生在顶岗实习阶段，不能与老师经常见面，有的根本见不了面，只能通过电话、网络沟通，学生上网不便，邮件也说不清楚，老师只能过一段时间督促一下，指导效果大打折扣。
2.毕业设计所需信息和资料难以搜集，影响进度毕业设计阶段，学生都在企业顶岗实习，企业没有专门的提供给学生的图书馆、机房、网络、实验室等毕业设计所必须的基本条件。学生对相关专业资料的搜集、分析、利用等能力相对较弱，这些资源的缺乏令学生在选题、开题和具体实施阶段显得无从下手，只能胡乱参照往年或网上资料相关题目。例如，机械类专业学生中期检查交上来的题目大多是轴类、箱体类、圆盘类零件的加工工艺及数控编程、各种零件的模具设计、各种普通机床经济型数控化改造、电梯和机械手、水位、各种生产线等的PLC控制、机床夹具设计、机械设备的故障诊断与维修等等，题目有的大而空，有的是课程设计内容，有的是教材上的实例。学生撰写论文时参考教材或网络公开资料过多，没有什么数据支撑，也没有什么自己的观点和实际作品，谈不上论文的质量及学生水平的提高。
3.学生方面的原因江苏省这几年的高职招生，有提前单招，有注册入学，还有中职对口单招，最后，通过真正参加高考录取的考生，所占比例已经较少了。即使是这些学生，录取的分数也很低。而且，江苏省录取的总人数已经超过了报考学生总数，基本上只要想上学，都能上。所以招进来的学生的知识基础较差，学习兴趣不高，水平和能力又参差不齐。毕业设计和顶岗实习时间重叠，绝大部分学生是自己通过人才市场选择的实习企业，岗位要求学生和正式用工一样的工作时间和强度，学生每天上8小时甚至12小时的班，有的企业两班倒，有的三班倒，没有精力再去搞毕业设计。另一方面，在学校的前两年，也没有好好学习专业知识，造成很多学生不知道毕业设计要做什么，怎么做。老师给学生的课题，学生做不了，学生自己定的题目，又很不恰当。勉强写出的论文不规范，文字欠通顺，表述设计意图和设计方案逻辑性不强，质量很低，有的直接抄袭论文或干脆购买，没有起到培养综合能力和科研水平的目的。
4.指导老师方面的原因由于学生多而专业教师少，教师的指导工作量过大，一般平均每位专业教师要承担十多个学生的毕业设计指导，学生远在四处各地，老师无法对学生进行细致、系统和及时的指导和检查。而且本身又有繁重的教学工作，老师的精力跟不上。另外，各个学校重点关注的是招生就业，使得老师可能不太重视毕业设计工作，不愿多花时间与精力。从教师本身来看，高职院校的年轻教师很多是刚从学校毕业的，没有实践环节，只能照本宣科；年长教师，没有知识更新的再教育环节，对新技术不太了解。老师自己实践水平不高，给学生的选题，为回避实践环节，很多选择了与工程实际相脱离的综述类题目或计算机仿真题目。这些都使毕业设计指导工作难度增大，难以保证质量。
二、对策分析
1.提前启动毕业设计工作在人才培养方案中，将各主要专业课程向前两学年转移，减少第三学年的计划课程。第五学期初开始毕业设计，包括落实任务、查阅资料，掌握毕业设计的基本程序、要求，完成毕业论文的总体框架设计。学生在校完成毕业论文总体框架后，到企业、实习基地边实习边做毕业设计，更有针对性，学生不再感到茫然。
2.充分利用毕业顶岗实习到用人单位进行半年以上顶岗实习，是高职院校落实《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高[2006]16号）文件精神，大力推行“校企合作、工学结合”，突出高职教育特色，改革人才培养模式的重要举措。这几年，我院机械类学生的顶岗实习已提前至第5学期的下半学期，由于企业对技能型人才的需求较旺，所以，绝大部分学生自己都能较容易找到相关实习岗位。学生带着各自初拟的毕业设计课题，分散到不同地方、不同部门进行毕业实习，这种分散实习的方式不会影响企业的生产秩序，比较容易被企业接受；还有部分学生，在第3或者第4学期已经选择了进入与学校签有合作培养协议的“订单班”学习，我系有“上海鸿得利”、“富士康”、“亿滋”、“无锡松下”等众多订单班，学生完成基本专业知识学习后直接进入这些单位顶岗实习。毕业设计的内容与实际所从事的岗位联系，如果与初拟的框架有冲突，可再作研究内容和方法的调整，甚至重新开展课题研究。做到理论联系实际，提高学生的解决实际问题能力，提高毕业设计的质量。
3.校企共同指导学校自己聘请公司的技术人员做企业兼职指导教师，实现校企共同指导毕业设计。校内指导教师主要负责毕业设计规范化指导，负责过程管理，制定毕业设计流程，对毕业设计的各个环节进行监督检查，对后期的毕业论文的撰写进行指导和审核。保持与企业指导教师、毕业生的联系与沟通。企业的指导教师负责具体的技术、内容指导，提供企业相关资料以及学生与实习企业合作环境的协调。学校应支付企业导师一定报酬，同时，企业导师参与答辩要占到一定比例。我院建立了顶岗实习管理平台，要求学生顶岗实习期间至少每周写一次周记，每个周记提出一个工作问题，解决一个工作问题，学习一个工作中需要的新知识点，详细记录，并报告指导教师，指导老师进行点评、指导，随时关注学生动态，及时解决学生在实习过程中遇到的问题。另外，学生还要完成手写的实习报告，也按周填写，学生的企业指导老师，对学生一周的工作进行评价、总结.
4.丰富毕业设计课题来源
（1）指导教师的科研课题。此类型题目所占比例呈逐年上升趋势。原因主要是近几年学校科研环境的改善及本系教师队伍的完善，科研项目逐渐增多，项目层次包括院级、市级、省级、部级。
（2）依托技能竞赛及各级各类创新创业大赛开展毕业设计的实践活动。鼓励学生积级申报江苏省大学生实践创新项目，参加大学生机械设计大赛、自动化生产线安装与调试、汽车维修、汽车营销、数控操作大赛、大学生创业大赛、职业规划大赛等。毕业设计开始时间可以依据竞赛时间进行调整，毕业设计可以以综合性竞赛项目实物作为成果，由竞赛辅导教师兼任毕业设计指导教师，对学生在前期创新过程中的作品进行完善和理论升华。通过技能竞赛学生熟练了技能，树立了竞争意识、团队意识，更尝到了学习技能、精通技能的甜头。
（3）学生自己确立的课题。题目主要来自毕业顶岗实习或者将要就业的单位，收集与实际工作相关的资料，在导师的指导下确定毕业设计题目。这说明学生下企业顶岗实习为毕业设计的选题提供了大量的专业实践机会。对于部分搞不了设计的学生，要求他们将实习体会写下来，形成实习报告。
（4）模具、数控、机械、机电专业跨专业整合，开展任务驱动、项目导向的毕业设计课题探索，使学生综合能力与素质得到全面提升。
（5）参与教师的教学活动。学生参与教学课件的制作，如机械设计基础、液压与气动技术、夹具设计、数控编程、模具设计等课程中的动画、视频的制作。既巩固了所学专业知识，又熟练掌握常用软件的操作，为将来的工作打下了良好的基础。
（6）不断完善毕业设计课题类型，开设毕业设计指导课程。经过这几年的实践总结，我们大体上把机械类高职毕业设计的类型分为以下几类，同时，我院已开设指导毕业设计的相关课程或讲座。1）工艺夹具类。此类主要完成各种零件的加工工艺编制及加工零件所需夹具的设计。2）数控编程类。主要完成零件的加工工艺编制及数控编程，可以和机械设计类结合，以团队的形式，完成机构的设计、机构零件的数控编程、加工。3）注塑、冲压模具类。主要完成各种注塑、冲压模具设计。4）机械设计类。减速器、机器人、机械手、各种泵、控制装备、农业机械、汽车、液压系统及各种设备的设计。5）机床类。机床主传动系统及进给系统设计、钻床、铣床、组合机床设计，也可以利用学校的金工实习车间进行各类机床的拆装、测绘训练。6）机械类课程图形库、动画库、试题库建设。7）机电一体化类普通车床数控化改造及各种设备的PLC控制系统设计。8）机电设备或生产线故障分析与诊断。
（7）答辩形式多样化。答辩可以采取多种形式，答辩地点可以选择校内的多媒体教室、实训室，也可以搬到校外学生顶岗实习的企业现场，邀请企业指导老师、技术人员、学生的同事一起参加答辩；答辩形式可以是陈述性答辩，也可以是作品展示性答辩；团队项目，可指定一人进行答辩。要保证各类形式如实习报告类、调查报告类、市场调研类、创业计划类、售后报告分析类、设计类都可以参加答辩。
三、总结
根据上面分析，现在的毕业设计质量较难保证，而现有国情下高职毕业设计暂时无法替代。但是，毕业设计也应随着形势的发展进行较大程度的改革，否则，不能发挥起应有的过渡桥梁作用，有以下几点值得思考：
（1）是否能强化课程综合实训和课程设计，淡化毕业设计。例如机械设计基础课程结合CAD/CAM课程进行综合实训；液压与气动技术、机械制造基础、PLC等进行课程设计；数控编程与操作理论课程结合实训进行典型零件的数控编程与加工训练。这样的训练更扎实，更有实效。
（2）毕业设计过程要增强学生对毕业设计的认识、让学生明确其目的和意义。
（3）毕业设计是一个综合训练的环节。完整的毕业设计过程应该包括专业实习、文献检索、题目选择、资料收集整理、大纲拟定、试验数据获取、理论计算、论文写作与论文答辩等环节。这些环节能使学生受到完成一个实际项目所必需的综合基本训练，对学生将来的工作和可能情况下的深造意义非凡。
（4）为了创造良好的实践环境，学校应有针对性地建立毕业实习基地和毕业实习专用实验室。
机械手毕业设计论文范文第2篇
关键词：机械工程，本科，毕业设计
1引言
毕业设计是高等学校应届毕业生在毕业前接受课题任务，在教师指导下独立进行科学研究或工程实践，获得基本训练并取得成果的过程，它是评估学业成绩的一个重要方式，也是提高学生综合素质与创新能力的关键一环[1]。作者结合广东工业大学的实际,从科学选题、落实开题环节、保证毕业设计论文质量等关键环节提出了改进毕业设计工作的措施。
2科学选题
选题是毕业设计工作的龙头，选题质量是影响毕业设计质量的重要因素，精心挑选毕业设计题目，是搞好毕业设计的第一步。但是选题目前存在着一些问题：有的选题缺乏综合性、新颖性,深广度不够；有的选题对学生显得难度较高,工作量过大；有的选题虽然有较高的研究价值，但学生由于怕难或者因就业等原因而不愿选；另外，系与系之间和各系内部之间的设计题目在难度和分量上也存在一定差异。
针对以上问题,可以从三个方面综合考虑选题。
(1)毕业设计选题要尽可能联系工程应用、生产实际和科学研究。这样有利于调动学生的积极性,由于是真做实干,他们就会主动去了解、熟悉有关科研情况,分析解决问题的方法和途径,使能力得到提高。因此,我们在为2003级机械制造及自动化专业的学生选题时,选择了“旋转超声主轴振动系统研制”，“三座标工业机械手的设计”，“防伪矿泉水瓶盖的设计”,“自动门PLC控制系统设计”，“适合于电感的微点焊系统研制”等新颖又结合科研实际的课题,尽量反映当代科技发展水平,让学生能了解、把握国内外在该研究领域的最新成果和发展动态,结果学生更加乐于参与到科研课题的研究中。
(2)要考虑完成课题的客观条件。学校毕业设计经费、教学试验条件都有限,不是任何来自科研实际的课题都可用做毕业设计,必须根据客观条件来选择设计题目,这些条件主要包括:可查资料库源,试验设施和足够的经费等,因此我们在选题时,一般选用能为学生提供可用的仪器设备,试验场地等条件的科研课题,例如“微细特种加工中心”试验样机在我们教研室已经搭建好，“线切割机床、电火花机床、超声抛光装置”等设备可以为学生做毕业设计时提供可以直接操作，锻炼自己的动手能力的机会。
(3)要有适当的难度和深度。举例说我们选择“旋转超声主轴振动系统研制”课题时,考虑到该课题涉及了声学,机械振动学,电力电子学,数电，模电等多个领域,涉及的知识面较广,设计工作量较大,有一定的深度,学生可以通过综合应用所学的基础理论和专业知识,在规定的时间内得到充分的锻炼,但是考虑到本课题有一定的难度,为了保证学生在有限的毕业设计工作时间内,经过努力能完成任务或做出阶段性结果,我们安排了两个同学参加,在掌握总体设计思路的基础上,分别进行硬件结构设计、驱动电路等不同部分的,有侧重点地进行研究,经过分工合作,完成了整个课题的设计任务,效果良好。
3落实开题环节
为提高毕业论文设计教学质量和探索出适用于毕业论文设计全环节教学质量监控的方法,可借鉴研究生创新能力培养方法,在本科毕业论文设计教学中新增开题环节,以强化学生包括查阅文献资料广泛获取信息,提出问题、拟定实验研究方案和设计方案,科学实验与测试,数据整理与分析,撰写实验论文,书面表达和口头表述等能力在内的基本创新能力。
（1）开题环节的必要性。开题的意义在于完善论文设计方案,使论文设计方案更加系统化，收集信息，听取各方意见，明确思路以坚定论文设计者的信心。一般说来，将思考的东西正式地讲出来和写出来，会比原来所思考的更有升华的意味，因为从“思”到“说”和“写”,其间加入了逻辑的创造过程。通过撰写开题报告,要求学生讲清题目的来龙去脉,从而使学生明确毕业设计课题的目的和要求，对题目有更深刻理解与认识，会使原来的论文设计思路更加完善和系统，对自己的工作做到“胸有成竹”，减少盲目性,避免出现不知从何处入手的尴尬局面。
（2）开题环节的组织在开题会之前,每个学生按规范书写了开题报告。学生持经指导老师签字同意的选题报告书、任务书及其它相关资料上台汇报选题的目标和意义、拟采取的技术路线和方法、工作基础、预期成果和工作计划等内容10分钟。评审小组根据学生自述和选题报告书及其它文本内容,对学生论文设计是否达到专业培养目标要求和完成论文设计的可行性进行考核,并对论文设计广度、深度、贴切度、重点和难点等提出具体的修改意见。
4保证毕业设计答辩的质量
答辩是毕业设计(论文)工作的最后一个环节,是全面检查和评估毕业设计(论文)质量的重要手段。严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。学院可根据本院及所属各系的具体情况成立若干答辩分委会,分委会下辖若干个答辩小组。分委会主任和答辩小组组长均由副高职称以上教师担任。答辩前应认真审查学生的答辩资格,毕业设计(论文)应由除指导教师外的答辩小组1名以上教师认真评阅,写出评阅意见与评分,评分不及格者不得参加答辩。凡毕业设计(论文)拟评“优秀”的学生,都必须参加各系答辩分委会组织的集中答辩。对毕业设计平时不认真、小组答辩成绩较差的学生,由相关分委会组织复答辩后视情况决定是否给予通过。答辩时间应控制在学生汇报15-20分钟,教师提问20分钟为宜。毕业设计成绩评定必须坚持标准,严格要求。“优秀”的比例应严格控制在本专业参加答辩总人数的20%以内,优良比例应严格控制在60%以内。对毕业设计(论文)的质量,除了本身的学术水平、应用价值外,还应考察学生解决实际问题的能力、对知识的综合应用能力、在工作中查阅处理信息和应用各种工具的能力、撰定科研报告和表达交流的能力以及在工作中的团队协作能力等。答辩委员会要办事公正,治学严谨,严把质量关,对毕业设计(论文)达不到教学要求的,决不姑息。
5结论
搞好毕业设计(论文)工作,重要的是要做到“五个到位”,即认识到位、经费投入到位、指导教师到位、学生到位和管理工作到位。另外,科学选题,严把选题关是做好毕业设计(论文)的前提；认真做好毕业设计开题工作是毕业设计工作顺利进行的保证,消除学生毕业前的各种干扰,专心做好毕业设计,是本阶段学生思想政治工作的重点；严格的答辩将有利于学生树立良好的学风,促进学生认真做好毕业设计(论文)。
参考文献
机械手毕业设计论文范文第3篇
关键词： 五年制高职 机电专业 毕业设计
一、引言
毕业设计是教学过程中最后一个重要的实践性教学环节，五年制高职机电专业毕业设计的目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高独立分析和解决问题的能力，也是培养以后从事企业进行技术改革工作的初步能力的一个重要环节。为了贯彻《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（教高［2006］16号）文件精神，“以服务为宗旨，以就业为导向，走工学结合发展道路”的办学方针，根据教育部高等职业教育毕业设计方面的要求，我们总结了近几年各职业院校的实际教学经验与教改情况：由具有丰富专业教学经验及生产实际经验的双师型教师来指导学生的毕业设计，以工作任务为驱动、工作过程为导向的“教、学、做”三合一的职业技术项目的设计。其特点有以下几点。
1.内容选择上充分体现“理论够用，能力为本，应用型人才培养”的新世纪应用型人才培养的思想，以工作任务为中心，彰显针对性、实践性和指导性强的特征，通过设计日常生活中经常遇到的实例，按照生产实际要求和实际方法、步骤，进行设计、选材、加工等。
2.精选日常生活中常见的典型题目，查询所必需的一般设计资料和最新的国家标准及行业标准，对产品的加工工艺及毕业设计的相关知识进行必要的融合，对引导学生形成实践计划方案，完成具体的工作任务，针对性很强。
3.从拓展学生对本专业广度和深度的要求角度出发，我们选择了10个典型的毕业设计课题，对于培养学生解决实际问题有很好的作用。
从当前机电专业的普通高校的本科、专科；职业院校的专科、电大生五年制高职的学生毕业设计的情况（如下表）调查情况看：
1.普通高校的多以论文和样品的形式，论文为主，样品为辅；
2.职业院校的专科、电大生以论文的形式，论文为主；
3.五年制高职以论文和样品的形式，论文为辅，机械加工产品为主。
毕业课题列表
根据高职学生的技能优势，我校根据学生的实际情况，对2005级学生的毕业设计小组要进行课题的开题报告论证、要进行中期毕业设计进程的报告、要进行毕业设计答辩及毕业成果演示。
二、确定选题进行理论设计
05大专机电有两个班级，80多人，我们把它分成10个小组。每个小组7―9名学生。
1.选题并确立10个课题。选题主要从机电专业的培养目标出发，在利于巩固、深化、扩大所学知识；利于培养学生独立工作能力，使学生能够得到全面的训练；尽可能与生产、科研、管理、教学等实际需要相结合。课题由指导教师组提供十个选题方向的主导意见，允许学生提供建议供指导教师组参考。选题应尽可能选择已经在实际生产中投入使用的，在内容的深度和广度符合教学要求、价格适中、能够组装完成的产品。选题难度要适中，任务量应保证中等水平学生经努力八周时间内能完成，不得选择纯论文性的选题。教师指导组经过分析、筛选提供的十个题目是：交通灯智能控制系统的设计、自动化立体仓库的设计、弓形模具的设计、基于单片机的路灯照明控制系统设计与应用、物料自动分拣系统、圆形薄片冲裁模的设计、智能小车的设计、CA6140车床控制系统的设计、机械手的制作设计、四层楼自动控制系统的设计。
学生可以自由结合组成10个小组，但是每个组的人员不能偏差过大。每个小组组长根据学生个人的特点，合理地把小组成员进行分工。允许每个小组在10个课题内自选，每个小组完成一个选题相关资料的查阅工作。
根据选题时查阅资料的情况，学生要做好开题报告。开题报告是毕业设计可行性的论证，也可作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及系审查后生效。
开题报告一般由本课题的研究目的及意义、本课题的国内外的研究现状；本课题的研究内容和拟解决的主要问题、本课题的研究思路和方法、本课题的预期效果、本课题研究的进度安排六个部分组成。
中期汇报主要是学生对前期设计的情况是否和计划中一致，存在什么问题，如何解决，后期如何修正计划，可能出现什么问题，采取什么措施进行完善。答辩领导小组的建议。
2.毕业设计的书面文字的形成
毕业设计既要保证每个学生经历一个课题的全过程，又要保证每个学生均有其独立完成的部分。学生通过网上查询，图书资料的查阅，把自己的思路和指导老师交流，通过多次的修改后，形成书面文字，理论部分的文字说明和图形不得少于8000字，不包括封面、目录、总结、参考资料，等等。所有图形、表格和文字都须用计算机打印，装订成册，人手两册。
3.答辩
答辩是检查学生毕业设计质量的一场“口试”。通过这一形式，有助于学生进一步总结设计、材料购买、零件加工、产品装配的过程中需要注意的问题，提高应变能力及自信心，为真正走上社会打下坚实的基础。答辩主要考查学生的一些专业基础知识和基本理论。答辩的过程实际上也是帮助学生总结的过程。教师要积极引导学生总结在设计过程中积累起来的经验，分析设计效果，找出不足和改进方法，帮助学生把实践转化成自己的知识和技能。答辩专家组由本专业的专家和校外院校专家组成，指导教师不能参加，并邀请学生家长和相关用人企业的领导参加，让家长和企业了解毕业生的学习情况和工作能力，为下一步学生就业做好宣传工作。
学生答辩小组，由本小组推选一到两人主答辩，其他同学辅助答辩，主答辩要把小组人员的分配情况、开题报告的论证、设计的思路、设计过程遇到的问题及解决方法、零件购买、加工、装配过程、演示效果进行汇报。专家组提出的问题原则上应该由分工的组员回答，其他同学可以进行补充，并充分利用毕业设计成果的运行，回答直到专家满意为好。
4.成绩评定
评定成绩的根据主要有几个方面：一是毕业设计的质量；二是答辩的表现，而答辩的表现不低于毕业设计的质量；三是选题报告；四是毕业设计中期汇报；五是材料购买的价格及质量的好坏的评定；六是产品加工、装配后的运行效果如何。成绩评定分优秀、良好、及格和不及格四个档次。
三、产品的形成
购买小组的同学要进行市场调研，了解材料及各种零件的性价比。把需要的材料、外购件及标准件买回来。
负责加工小组的同学了解零件使用的材料及性能，熟悉零件图纸，了解加工方法及加工设备。同学们有的要进行钳工加工、焊接、车工加工、数控加工、线切割，等等。
装配小组要了解机电设备的装配工艺过程，做好装配前的准备工作，研究和熟悉产品装配图及有关的技术资料，了解产品的结构，各零件的作用，相互关系及连接方法。确定装配方法，确定装配顺序，检查装配时所需的工具、量具和辅具，对照装配图清点零件、外购件、标准件，等等。对装配零件进行清理和清洗，对某些零件还需进行装配前的钳加工（如：刮削、修配、平衡试验、配钻、铰孔，等等）。先进行组件装配，再部件装配，最后总装配。调节零件和机构的相互位置、配合间隙、结合松紧，等等，使机构或机器工作协调(轴承间隙、镶条位置、齿轮轴向位置的调整，等等）。用量具或量仪对产品的工作精度、几何精度进行检验，直至达到技术要求为止。进行空运转和负载运转，试验其灵活性、振动、温升、密封性、转速、功率、动态性能。凡要求不发生漏油、漏水和漏油的零件或部件在装配前都需做密封性试验。为了防止不加工面锈蚀和使产品外表美观要进行喷漆和涂油处理。
四、实物成果演示
学生通过亲自动手购买材料，加工零件，组装产品，试运转，收获了成果，感到五年的学习还是有成效的，心理上得到满足。小组成员轮流担任演示员，向评委专家、企业领导、学生家长及学校领导、老师和学生展示自己的成果，向他们解说产品的功能；也是向领导、老师、同学们汇报自己五年来的学习是有效的劳动；还可以把自己毕业设计产品的制作过程用相机录制下来，作为自己就业时的一种很好的推荐材料。
五、成果扩大
经过05级学生的第一次毕业设计的成功，我们对五年制高职毕业设计的前景有了很大的信心；06机电大专我们也选择了10个不同课题，不同的是毕业设计指导老师的经验丰富多了，把05机电学生毕业设计的优缺点分析给06的学生听，让他们在毕业设计中少走弯路；07机电大专也选择了10个不同的课题，他们毕业设计的质量将会越来越高。现在我们的毕业设计成果展览室的样品越来越多，我们诚心地邀请领导、专家和同行们来我校指导、交流。
五、结语
我校机电专业的学生，通过毕业设计，既能符合普通大专生理论毕业设计的要求，又能把五年制高职学生的技能水平展示出来。这向社会说明在职业学校的学习是有很大收获的，展示了高职学校学生的能力，向社会交出了一份满意的答卷。
参考文献：
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［7］徐政坤，周理著.高等职业教育机电类专业教学研究会编.冷冲模设计指导教程与简明手册（课程设计・毕业设计）.中南大学出版社.
机械手毕业设计论文范文第4篇
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；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
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机械手毕业设计论文范文第5篇
关键词：实践教学；创新思维；产学研
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）29-0017-03
科学研究作为发展科学技术重要的支撑点，在科技进步中发挥着举足轻重的作用。在刚召开的党的十中提出：科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家发展全局的核心位置。深化科技体制改革，加快建设国家创新体系，着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。
在我国的经济体制由计划经济向市场经济转变的今天，高等教育的教学管理模式也发生着变化，高等教育现在在全面贯彻党的教育方针的同时，已经由原来的学校完全承包，向以就业为导向的方向发展，已经逐渐走向一条产学研结合发展的道路。随着科学技术的不断发展，社会对人才的需求更具合理性和前瞻性，特别是知识的应用能力、应变能力和创新能力等综合实力，提出更高的要求。这样高等教育的培养目标就由原来单纯以学习课本为重，转向要求学生既有一定专业理论基础，又有胜任现代化生产工作的能力。因此，实践教学在学生培养过程中就显得十分重要。
毫无疑问，实践教学是大学生创新的有效途经。可以把教师的科研项目列入实践教学活动中，启发学生的科研创新意识。如让学生参与教师的科研项目，使学生了解科研的过程、方式方法、数据处理方法、论文写作方法等。[1]本文将探讨如何使科研激活实践教学，促进产学研相结合，开拓学生创新思维。
一、构建科学的实践教学体系
实践教学体系是培养学生实践能力、创新意识与创新能力的整体教学组织与训练过程，也是考查学生掌握基本理论、基本技能的主要途径，是实现专业培养目标十分重要的教育教学环节。[2]高等教育的实践教学体系包含多种类型的课程设置。例如实验教学、课程设计、金工实训、生产实习、毕业实习和毕业设计等，都属于实践教学的范畴。表1为高校实践课程教学体系。
1.实验教学
实验教学是从最基础的理论知识入门，通过仪器设备的使用操作，对数据或图像进行分析，验证理论知识的来源与正确性，随着学习的不断深入，再逐步开设综合性的实验。如机械原理零件实验、刀具实验、金相热处理实验等基础实验，随着学习的不断深入，再进一步完成机、电、气综合与创新性实验等。从而帮助学生更好地理解和掌握理论基本知识，对仪器设备操作基本技能，培养创新思维能力。实验教学是实践教学的基础。
2.课程设计
课程设计是学完某一门专业基础课或专业课后进行的一项专门化实践性训练，主要目的在于培养学生利用本门课程的知识及已学的知识，综合应用完成某一课题的设计。如工艺夹具设计、刀具设计、机床设计、零件设计和电路设计等。初步培养学生设计思维的方法及应用知识的能力。
3.金工实习
金工实习是工科院校必开的一门实践课程，他属于基础金工实习。学生在学完金属工艺学与机械制图课程后进行，也可在金工实习过程中完成该门课程的教学。通过实习，了解金属加工过程的方法和设备，掌握冷加工和热加工操作的基本技能。在实习中，可将后续相关的知识，适时适量介绍，对专业知识初步了解。同时，还可以到各种类型的企业参观考察，观察社会了解市场，扩大视野端正专业思想。
4.生产实习
生产实习是一门综合性的实践教学课程，是在专业课程大都已学完的基础上进行的。走出学校的课堂深入到企业生产的现场。针对某一机械产品考察制造全过程，运用所学的知识，进行分析对比，研究总结，如到内燃机制造企业进行实践，把在课堂学到的理性认识融会到感性认识中。
5.毕业设计与毕业实习
毕业设计与毕业实习，应强化学生实践能力的培养，是实践教学的核心。这是进入社会前的一次大练兵，也是教育质量的大检验。持续一学年的毕业设计选题至关重要，应是融技术性与实用性为一体，融创新意识与创新实践为一体。具体做法：一是与科研课题相结合，如大客车整车强度测试；二是充分利用现有实验设备，如利用FISTO气动实验装置，设计机电自动控制回路；三是对实验设备进行技术改造，如对机械原理机构示教板改进自动控制装置；四是结合生产实际进行科研开发，如汽车发电机壳体压铸模具设计等。学生在指导教师的带领下，结合生产实际或科研课题，充分调动人的主观能动性，运用设计新理念和方法，进行创新设计取得良好效果。[3]
表1 高校实践课程教学体系
二、把“产学研”和实践教学结合起来，开拓学生创新思维
产学研合作教育对于高校提升科研水平、企业技术进步、增强地区和国家核心竞争力都具有重要作用和意义，是贯彻落实科学发展观、转变经济发展方式的重大战略举措。[4]高校人才联合培养是产学研合作的形式之一，其主要方式包括：大学、科研机构与企业通过设置人才培养专项基金、大学教授和研究人员担任企业顾问、大学生在企业实习、企业人员在大学或科研机构进行培训等多种方式在人力资本层面进行交流与互动。[5]
大学生的创新活动是在学习实践过程中的创新，同时也是在掌握了基础知识、相关专业领域研究成果后的创新，这使得他们的创新不仅要有个人价值，而且要在专业领域中具有一定的社会价值。创新活动的价值衡量具有双重标准，对于应用型工科大学生，应以社会标准为主，偏重于创新活动的结果，偏重于创新的产品。因为创新能力培养的关键在于创新主体要有强烈的自我意识和积极的实践探索。在没有投入创造性社会实践之前，人的“才能”只是一种“潜能”，只有通过创造性实践这一“中介”，方可得到进一步的提高，只有在不断的摸索中才能培养创新能力。在台湾本科教学中，每一门课程的教学中，实践教学就占有大半时数，每一单元时间内的教学，都包含有理论教学和实践教学，在动脑和动手过程中，提升大学生创新思维。
1.“产学研”项目和实验环节相结合
实验教学在人才培养方面具有课堂理论教学不可替代的作用，实验室作为高校人才培养的重要阵地在培养高素质创新人才中应发挥其重要的作用。因此，我们将科研方法引入实验教学中，将学科建设取得的科研成果和开发的新技术、新方法不断引入实验教学中，保持实验教学方法与手段的不断更新。并通过设置探索性实验项目来模拟科研全过程，实现实验教学与科学研究新技术、新方法训练的有机结合。
工科类专业在探索性实验课程中，只给出若干思路，实验前，学生不一定知道实验结果，由学生根据实验条件和研究目标，自行查阅相关资料，设计实验方案、实验内容和步骤、实验数据参数，独立进行实验操作，书写实验报告，并对出现的可能结果给予一定的解释。尽管学生在实验的最后结果中不一定达到要求，但是通过综合训练，使学生对科研的基本方法和程序有一个清楚的认识和体验，有效调动了学生的主动性，既提高了学生的动手能力，又使学生养成了自主式、合作式、研究式、开放式的学习方式。如开放性实验，完全由学生自己设计实验方案，自主管理实验过程，自主完成实验，从而使实验教学成为科研与教学的最佳结合点。例如工业自动化应用课程利用实验室电气动实验开发平台，结合实验题目要求，自己设计、搭线、编程、调试等软硬结合过程。
2.“产学研”项目和实习实训相结合
实习实训是一门融理论与实践综合性很强的课程，在整个学生的培养过程中起到了一定的作用。我们要重视对学生动手能力、工程实践能力的培养，增强学生将所学基础知识综合运用于工程实际的能力、独立工作的能力、分析问题的能力及创造能力。
例如现代机械制造加工中心需要机械手完成不同的任务，这个就可以为学生的实习实训提供选题，学生自己对课题进行分析、设计，自己动手编程、调试、安装、并最后调试完成一个机械手加工系统，对设计过程中涉及到相关课堂教学内容，必须加以理解和消化，最终提交的是机械手能完成的任务和设计报告。这样学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对机械传动、电子电路、电子元器件等方面的知识综合应用，同时在单片机编程、排错调试、机构运动、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为了促进“产学研”项目和实习实训相结合，我们先后和多家企业建立了长期、稳定的校企合作。
3.“产学研”项目和毕业设计相结合
毕业设计与毕业实习，是时间最长最具综合性与创新性的实践，是实践教学的核心。工科专业学生的毕业实习与毕业设计时间长达近半年，是学生走向工作岗位的最后一个重要的教学环节，如果淡化工程意识，假题假做，由书本到图样可能对发挥学生的创造力极为不利。为了促进“产学研”项目和毕业设计相结合，我们具体采取了以下方法：
（1）利用生产中的真实题目或参与指导教师的实际课题研究，提前布置毕业设计题目。以毕业论文课题研究等形式参与科研活动，在科研实践培养创新精神以及分析和解决问题的能力方面，实现了以科研促进教学的理想效果。[6]
（2）利用工厂待解决的技术问题，让学生走出去，到工厂做毕业设计。由于受教师手头的真实题目的限制，不可能所有的同学都在学校做真题目，我们通过与科研机构和生产单位的结合，即产学研结合，让同学们到工厂去，到科研机构去，根据具体情况安排毕业设计题目。这样做，不仅发展了生产也培养了技术人才，发挥了学生的创造能力。
三、以“工程测试”为例，探索“产学研”提升大学生实践创新能力
利用科研项目将实验、实习实训、毕业设计等串联起来，把各个实践环节紧密联系在一起又起着承上启下的作用。激活大学生参加实践的积极性，加强培养综合运用能力。
测试技术是获取信息、分析和处理测量数据的关键技术与手段，是从事科学研究、产品质量检验与自动控制不可缺少的工具。[7]本人在学校主要承担《机械工程测试技术》实验教学，并在这几年负责工程测试的一些科研项目，例如：2008年在厦门金龙联合汽车工业有限公司、2011年在东风杭州汽车有限公司作全承载整车强度测试。在这些科研项目完成的过程中，都与实践教学结合起来，开拓学生的创新思维，实现了科研成果与实践教学双丰收。
1.开设开放性实验，吸引学生加入到科研项目
由于《机械工程测试技术》实验项目与工程实际相结合，要求课时较长，另外实验相对正常，完成水平要高。我们选择以开放性实验对学生开放。把《机械工程测试技术》一系列实验连续起来，要求学生按照工程上测试的要求，把应变片粘贴好，并且对自己粘贴好的应变片作静态应变测量和动态应变测量。图1为学生在粘贴应变片，图2为粘贴好的应变片。这样，学生完成这些实验后，就可以加入到全承载整车强度测试中。
2.学生到现场测试，丰富学生的实训实习
充分发挥工程测试科研项目的优势，鼓励学生积极参与科研项目中的一些工作。无论是2008年在厦门金龙联合汽车工业有限公司，还是2011年在东风杭州汽车有限公司作全承载整车强度测试，都有不少学生加入到测试。图3是正在作整车测试的客车，图4为学生在现场测试。由于科研课题多与工程应用紧密结合，解决生产实际问题，任务本身具有挑战性，学生在参与科研的过程中，可切身体会到理论与实践结合的价值，激发起他们内在学习动机，应用所学知识解决实际问题。[8]
3.测试项目为学生毕业设计课题提供来源
多年来，我们都高度重视学生毕业设计等实践性教学环节，强化学生实践能力的培养，形成了良好的传统和特色。大学生所完成的这些工程测试项目，可以直接为他们的毕业设计提供选题来源。通过强化过程管理，保证了毕业设计（论文）的教学质量。这对培养大学生创新精神和实践能力方面有示范作用。图5为大学生以某大客车测试为毕业设计题目所采集处理的数据。
四、“产学研”融合实践教学取得的成果
（1）提高学生的动手能力。通过加强实验教学，开展有效的工程实验环节，将有助于学生有效地掌握所学知识，缩短从理论知识到实际应用的时间。实验教学能很好地培养学生的专业兴趣，有利于增强其创新意识，提高实际应用能力，培养学生成为满足社会需求的创新人才。
（2）为工程测试提供人材。现在学校在车辆工程专业上，科研队伍很庞大，科研项目也比较多，包括车辆的工程测试。经常要出去外面做测试，然而测试需要大量的工作，比如一辆客车作整车测试，布置100多个测点，要粘贴100多个应变片。把实践教学结合到研究的项目中，提高实践教学效果。在测试项目上，也能产生最大的经济效益，使科研项目的功能得到最大程度的发挥。
（3）为学生毕业设计和将来毕业后找工作提供更多的机会。把科研项目作为大学生毕业设计的选题来源，保证了大学生毕业设计的质量。另外，通过这样的实践，学生在毕业后找工作就显得游刃有余，能够比较快地走上工作岗位，解决实际问题。
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机械手毕业设计论文范文第6篇
针对“雨水自动感应晾衣架”，在百度学术中可以搜索到多篇硕士学术论文，有的甚至洋洋洒洒七八十页。解决方案中大多运用到单片机、运放等小学生甚至中学生都无法厘清的概念和内容。如何让这个项目“落地”成为小学生“跳”一下能够到的案例，一直是我脑中萦绕的问题。Arduino开源硬件与众多传感器的绝佳组合让这个“落地”问题迎刃而解。Arduino开源硬件不需要学生懂得单片机、运放的原理，只需大致了解传感器的种类用途即可。某硕士论文涉及的电源电路、时钟电路、复位电路、按键电路等可以一概忽略。当然，每个问题的解决都不会一帆风顺，期间曲曲折折在所难免。
曲折之一：方案如何优化细化
课堂上，我事先作了“翻转”设计，课前抛出问题让学生百度各种解决方案，包括淘宝上的成品自动雨水感应晾衣架，然后在课堂上集思广益，比一比谁的方案能在众多方案里胜出？还是需要优势组合？最终学生们形成的设计预案如下。
设计一个雨水感应自动收衣装置，当雨水感应器上滴到雨滴或者天色明显变暗时，启动机械臂把衣服收进阳台。如果雨水感应器上的水滴被晒干（雨转多云），光线又足够亮时，衣服再次晒出。主人可以设置预约收衣时间。并且对是否雨后重新晒出作出预设。S4A控制画面同步运行。
以上要求进一步分解后具体要达到以下控制：（1）有雨或者光线明显变暗时，收衣服。（2）当天空放晴、光线变亮，且传感器上雨水被晒干时，衣服重新晒出。（3）主人可以预设收衣时间。此时无论天气如何，衣服强制收回。（4）主人可以手动收衣或者定r收衣，此两种模式收好衣服后不再晾出。
此环节的产品技术设计思维训练得到了充分的体现，学生要针对在自己周围每天都要发生的问题模拟产品设计工程师进行设计及分解。
曲折之二：机械传动如何设计
学生在设计方案时碰到的第一个拦路虎，不是来自电子线路，而是机械传动部分。图1所示开窗器按供电模式分有24V直流、220V交流两种，其中按开窗器机械臂行程长短又有100mm到1500mm等不同种类。本例所有24V直流电，当正接时机械臂伸出，反之缩回。
图2看似简单的机械结构，是社团学生沟通、争论了很久才有的结果。首先，淘宝上对开窗器的介绍寥寥数字，很多具体问题需要直接跟淘宝店主沟通。比如，产品大都与配套的升降（或开合）控制盒一起销售，能否拆分购买等具体问题；没有控制盒，Arduino 又如何担当起智能控制的重任？
曲折之三：S4A控制的画面如何同步变化
下载3DMAX阳台模型（可直接使用软件包中模型）、衣架模型后，利用标准基本体构建衣架及开窗器机械臂模型。由于MAX模型中的元素较多，建议按图3所示对衣架进行“成组”操作。
按F10对衣架运动中的几个关键帧分别渲染，注意本例下载的模型须安装V-RAY插件，并在公用―指定渲染器中选择V-RAY渲染器。
曲折之四：如何实现开窗器机械手的伸缩
当了解到24V直流电机正负极倒置后伸缩方向即相反后，有学生搜索关键词“直流电机正反转 继电器”绘制出图4所示控制线路。经反复推演各种可能，均不会造成短路事故。
曲折之五：开窗机的电机本身没有到位后自动停止功能，如果开窗或者贯穿机械臂到位后继续加电，将对电机造成伤害，此问题如何破解
有学生称可以设置时间，但是马上又有学生质疑，当挂的衣服重量不同时，造成的阻力不同，时间不是一个定量。后来有学生询问淘宝商家后找到了解决办法，如图5在数字口2、3分别安装两个磁感应开关，相关的动臂上安装永磁铁。当检测到机械臂运作到位后，立即停止供电。
曲折之六：脚本如何设计
晒衣部分脚本：当绿旗被点击时，当系统检测到接在模拟口0的光线传感器数值大于800，光线充足，并且接在模拟口5的雨水传感器上无水滴，数值小于50，则广播晒衣服。
收衣部分脚本：分三个条件语句，第一是检测光线数值小于150则收衣。第二是检测雨水传感器数值大于100则收衣。第三是按钮传感器大于1000即接通状态则自动收衣。
预约收衣部分脚本：当绿旗被点击时，先询问预约多少小时后收衣，然后将输入值赋予变量t，计时器归零。计时器单位为秒，因此变量t须乘3600。当计时器数值大于预设时间，广播收衣服。
曲折之七：学生开始编制脚本时发现继电器反复被触发，“哒哒”声不断，这对继电器及控制终端都不是好事，如何解决
为了防止继电器反复被触发，损伤电机及其他器件，分别设置变量k、m，当条件已符合时分别设定为1。然后将相关变量不等于1，即等于1不成立，作为条件语句的必备条件之一。
当晒衣触发时，变量K为1，当收衣触发时变量M为1。如果系统对两个事件依次触发一遍。如果不对相关变量清零，则造成太阳出来后或者下雨了系统不再有响应。所以要对K赋值1的同时，要对M清零。反之也一样。
由于手动收衣及定时收衣要求之后即使符合晒衣条件时也不再触发，所以不再对M清零操作。为保险起见，建议在对K赋值1的同时，添加给变量M赋值1的语句。
美国机器人协会给机器人下的定义是：一种可以重新设定程序、多功能的机械手，经由事先设计好的各种可变动作，搬运材料、零件、工具或其他特殊装置，以执行不同的工作任务。机器人在面对变化与不确定的工作环境与程序时，具有一定的判断能力。从这个机器人的定义上看，“雨水感应收衣装置”也可以视为一个机器人项目。学生在这个项目的学习过程中遇到的问题事实上远不止以上所列，但是在教学一线将会感受到学生的潜力远超你的想象：没有短接线，学生将废旧网络线“开膛破肚”，开窗器没有电源，学生搬来家里的锂电池，机械手没人愿意接手加工，学生找到亲戚帮忙。有的学生在家里是“专业”负责淘宝的，因此跟店家的“旺旺”交流使问题“豁然开朗”，比如，磁感应装置就是学生从“店小二”那里问来的。当然，在“工作坊”教学模式下，教师必要的协助与引导，也会如及时雨般解决问题。
有效的STEM教育课程能通过跨界整合，为学生提供与生活实际零距离且富有现实意义的学习情境，以利于学生高阶思维的培养与积极情感的投入。受学生欢迎的STEM实验课程往往让学生通过参加基于问题、项目和活动的学习，来体验开源合作分享的创客精神，激发学生好奇心及参与积极性，从而能有效地促进知识内化迁移，培养和提升学生创新思维能力。在类似“雨水感应收衣装置”这种复杂问题的解决过程中，学生体验了发明创造或者“造物”的全过程，期间要了解机械传动的知识、Arduino各传感器的功能用途、继电器的内部构造、3DMAX踊生成的办法等。在学生社团开展此项目学习时，每个组会对较为复杂的项目有一些分解，针对其中的几个难题，分别根据自己的专长认领。有时他们会为找到了解决之道而欣喜，有时也会因为一时的逆境而愁眉不展。真正的科学发明何尝不是如此，把焦距拉长，人生又何尝不是如此？学生最终解决的问题或许对于人类社会来说本已不是问题，但是相信这种解决问题的曲折经历、小学生攻克硕士毕业设计的成功体验，却将始终伴随学生，令其终身受益。
机械手毕业设计论文范文第7篇
自动涂胶机开题报告设计：
一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值
近年来，伴随着生产和技术的发展，机电一体化有了很大的发展,自动涂胶机在我国机械设备的装配与维修中得到了广泛的应用，不仅提高了劳动生产率，同时也节省了能源和材料。
自动涂胶机既能保证涂胶的均匀性又能有效的节省材料，大大提高了工作效率和工作质量，减少了工人的劳动强度。因此针对不同的工作需要,自动涂胶机可以采用框架式机器人或多自由度机器人来实现对结合面进行涂胶，同时，这项技术的应用也意味着每天给国家企业带来巨大的经济效益。采用自动涂胶机可以快速准确、经济、清洁地完成涂胶工艺，提高产品质量，降低生产成本。
二、本课题在国内外的研究现状
目前，国外的自动涂胶机发展较快，无论是精度化、自动化还是质量、经济成本上都达到了领先水平,国外的机器人生产厂商各自推出了涂胶机。反观我国的涂胶机发展尚存一些不足之处。我国机器人发展较晚，国内的台式涂胶机存在一些缺点，比如机台内部散热系统不是很好，时常会出现死机现象，LCD反黑，会出现乱码，机台出现位置偏差(运行一段时间后会出现此状况)与实际工件，静电处理不够理想(有大量的静电产生)，三轴运行速度比较缓慢，与厂家实际要求的速度有差，CF卡的程序不够稳定工业计算机时常也会发生被烧掉的情况，机台的负载承受能力比较弱，驱动板接插件地方连接比较松，很容易导致主板与驱动板接触不良(都是塑料接插)。
尽管我国的自动涂胶机起步较晚，但好在，经过了改革开放三十年的惊涛骇浪，历史变迁，自动涂胶机在我国正呈现出良性的发展，也取得了一些可喜的成就。我国的自动涂胶机技术仍将追寻发达国家的脚步，逐渐走向完善，走向成熟。
三、课题研究的内容及拟采取的方法研究
内容：
1.自动涂胶机的总体方案的设计;
2.自动涂胶机的总体机械结构设计;
3.自动涂胶机的传动机构、装夹机构、供胶系统的设计;
4.控制系统的设计。
拟采取方法：
1.调研、收集资料、撰写开题报告;
2.自动涂胶机方案的总体论证及基本参数的确定和计算;
3.传动机构、供胶系统、控制系统的设计及校核;
4.图纸的绘制，撰写说明书。
四、课题研究中的主要难点以及解决的方法
主要难点：
1.传动系统定位不够精准;
2.供胶机构涂胶不够均匀。
解决方法：
1.减小传动干扰引起的误差、减小电机初速度、加大马达力量;
2.改变涂胶量。
五、毕业设计(论文)工作进度计划
20xx年4月7日～20xx年4月15日 调研及收集自动涂胶机的国内外资料相关资料;确定研究内容，撰写开题报告;
20xx年4月16日～20xx年4月25日 确定自动涂胶机总体设计方案，初步进行原动力设计;
20xx年4月26日～20x年5月18日 完成机座、工作台、胶枪支架、X轴移动单元、Y轴移动单元的设计，绘制草图;
20xx年5月19日～20xx年6月1日 继续修改、校核和完善图纸;
2xx年6月2日～20x年6月15日 设计说明书、外文资料译文排版、打印、装订;设计图的计算机输出;整理毕业设计资料，准备答辩。
六、主要参考文献(或资料)
[1] 王会香，孙全颖.自动涂胶机械手的PLC控制[J]，哈尔滨理工大学报,2000.7,3-5.
[2] 贾方.半导体放电管全自动涂胶机研制关键技术[M].沈阳：电子专用设备,2002.12.
[3] 吴荣兵, 杜润生.自动涂胶机伺服控制系统的研制[J],机床与液压报，2004.7,4-5.
[4] 时圣勇, 李宏伟. 涂胶机液压系统改造[J]，液压与气动报，2002.10,3-6.
[5] 刘民青.简易涂胶机的研制[J]，工艺装备报，2004.2,4-5.
[6] 陈世雄，陈杨技. 涂胶机的设计及涂胶工艺的研究[J]，广西机械报，1996.3.
[7] Mitsubishi Programmable Controller Mel sec Fl Series Programming Manual[R].Mitsubishi Electric COR，l999.
[8] Tikhon M，KO T J，LEE SH et a1.NURBS interpolator for constant material removal rate in open NC machine tools，Machine ToolsManufacture，2004，44(2)：237245.
机械手毕业设计论文范文第8篇
关键词 创新型人才培养 机械工程 实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A
1 教学理念与改革思路
作为教育部和中国工程院共同实施的卓越工程师教育培养计划项目的首批十所高校之一，天津大学非常重视实践教学环节，重视部级实验教学示范中心的建设。2004年，天津大学投资3300万元建成15000㎡的实践教学大楼，将原来分散的实习中心和各基础实验室以及专业实验室集中在一起，成立了机械工程实践教学中心。
天津大学机械工程实践教学中心围绕部级实验教学中心的建设目标，明确了长期建设发展方向：
（1）围绕学校人才培养目标“培养理论基础厚、专业口径宽、实践能力强、综合素质高，具有社会责任感、国际视野和创新精神的高层次人才”进行中心的规划和建设。
（2）深化工程实践教育改革，树立以学生为主体，教师为主导，知识、能力和素质协调发展的教育理念；提升认知、动手、创新三个能力和整体综合素质的培养。
（3）构建工程实践教育体系，将实践教学活动贯穿于现代工程教育的各个环节，用科研成果带动系列课程和教学实践环节创新。
（4）整合优化资源配置，与机械工程学科发展紧密结合，统筹规划实验室建设，以学科科研成果提升本科生实验教学水平。
2 教学体系与教学内容
2.1 建立与理论教学有机结合，以能力培养为核心，分层次的实验教学体系
配合工程实践教育改革，中心建立层次化、模块化实践教学体系。将实践教学内容划分为基础型实践教学、综合设计型实践教学和研究创新型实验教学三个层次。形成了包括实习、实验、课程设计、毕业设计、课内外科技创新活动等主要教学环节，贯穿于本科教育人才培养全过程的综合工程实践教育的新体系。
（1）基础型实践教学：面向本科低年级学生，培养基本的工程实践能力。学生根据实验指导书的要求，在教师指导下，按照既定方法和仪器条件，完成全部实验过程，以深化课堂理论教学，培养学生基本实验能力。
（2）综合设计型实验教学：面向机械类和近机类学生，培养综合应用知识能力和一定的系统集成能力。学生经过一个阶段理论课和实验课的学习，综合运用所学知识和技能，完成一定的实验内容。可以在一门课程的一个小循环之后安排综合实验，或在几门课程之后安排较大规模的、较长时间的综合实验，在教师指导下，采用集设计与制作为一体的开放式教学模式进行，主要目标在于培养学生理论联系实际和综合设计与实验能力。
（3）研究创新型实验教学：面向机械类高年级学生。学生根据实验题目，运用所学知识，开展创造性思维，确定实验方案。独立操作完成实验，并进行综合分析。培养学生的独立思考（科学研究）能力、组织能力、实验能力和创新能力。
以我校黄田教授科研成果——Diamond 高速并联机械手为载体，以其技术创新过程为典型案例，将设计、制造和控制三大系列课程的主要内容贯穿于机电产品的研究、创新与开发流程中，是以培养学生综合应用知识能力和系统集成能力，进一步提高学生的工程设计能力、工程实践能力和科技创新能力。并联机械手实验室面积120平方米，可同时容纳一个班学生开展实验。实验贯穿了包括概念设计、运动学/刚性动力学分析、结构设计、三维造型与运动仿真，工艺设计、数控编程、零件加工、装配，机械手离线编程、控制系统搭建、程序网络传输、运动控制等内容系列课程的堂上案例教学和实验教学；使用同一载体，开设创新型综合实验，构建可重构的模组散件和控制系统。该实验是以科研成果为引导的研究创新性教学——Research lead teaching，并实现了实验教学的国际交流。这种基于“1+X”模式的教学改革与实践，获2009年第六届高等教育天津市级教学成果一等奖。
基础型实验 28个，占54.9%；综合设计型实验20个，占39.2 %；研究创新型实验3个，占5.9%。综合设计型实验和研究创新型实验占总实验的45.1%。更新实验占总实验的15.7%。
2.2 教学内容注重传统与现代的结合，与科研、工程和社会应用实践密切联系，融入科技创新和实验教学改革成果，实验项目不断更新
在实验内容建设方面，着重开展以下三方面的工作：
（1）规范基础实验教学内容。对于传统的基础实验，进行规范化管理，更新实验手段，修订实验教程，完善实验内容，提高教学效果。
（2）加强数控等新设备、新材料、新工艺等实践教学内容。利用世行贷款、天南大共建、“985”项目等建设经费，采购一批数控车床、数控铣床、电火花加工等设备，加强数控技术实践教学内容。
（3）采购快速原型、教学机器人、MPS模块化制造系统、激光焊机、三坐标测量机等设备和仪器，用于实践教学，筹建了金相实验室和熔模铸造实验室，丰富了教学内容。
3 教学方法与教学手段
（1）实验教学实施过程中，不断引入现代技术，采用多媒体等教学手段，融合计算机辅助设计及制造等多种方式辅助实验教学。例如：通过多媒体资料作为实习、实训的辅助教学手段，扩充学生对机械加工全面知识的认识，开阔视野。在线切割实习环节，利用CAD、CAM软件辅助教学，使学生对现代加工流程有直观的认识与了解。
在实验教学方案的设计中，中心注重启迪学生思维，注重培养创新意识。通过开放实验室建设和创新实验的开发、开辟校外实践教学基地，组织大学生工程训练综合能力竞赛、全国大学生机械产品数字化设计大赛、机械产品创新设计大赛等科技竞赛活动，有效地培养学生的创新意识和工程实践能力。
（2）建立适应学生能力培养、鼓励探索的多元实验考核方法和实验教学模式。中心采用命题实验、自选实验、开放实验等多种方法，逐步形成以学生为中心的自主式、合作式、研究式实验教学模式。所有试验全部为学生亲自动手完成，培养学生的创新、实践能力。不同实践教学模块采用不同的考试制度和考试方法。对于独立设课的综合性、研究型、开放式实验，重点考核学生的完成项目的思路、质量、工作态度、团队合作精神和研究创新能力，并为此制定了详细的评分标准，其中包括实验操作、实验报告和实验总结等内容。改革考试制度和考核方法让学生真正体会到：考试是手段，真正学到本事才是目的。
中心鼓励学生自主设计实验和多人共同设计大型实验。例如：机器人创意设计及三维实体构型创新实验旨在锻炼学生自主创新能力以及熟练使用三维实体绘图软件的能力；实验要求学生分组进行，在具备一定的知识背景后，融入创新理念和方法，鼓励学生从生活中观察、讨论、研究并确定每组各自的机器人方案，完成从概念设计、功能设计到产品构型设计的过程。在成果展示阶段，本组对各自机器人的名称、功能、用途和传动机构的特点等做详细介绍，同学们自由提问与当堂解答的方式调动了课堂气氛，最终成绩为各组互评和教师打分相结合。为学生在机械原理与机械设计等后续课程的学习中奠定基础。
4 教学效果与成果
中心以现有机械设计实验室为依托，以机械设计模型室为主要基地，建立贯穿于大学生认知实验、课程实验、课程设计，以及课外科技创新活动的综合性开放实验室硬件环境。中心建立了面向学生课外开放的实验室，建立创新设计实践教学平台，成立大学生创新活动俱乐部。“大学生创新活动俱乐部”的功能是学生与教师、学生与企业之间沟通的平台，是实验教学的一个辅助机构。俱乐部强调成功是一种财富，失败同样是一种财富，重在实践；强调各类创新活动，但并不以大赛获奖为目标；强调跨专业的团队合作和知识的融合。组织不同年级、不同专业的学生参与创新实践活动。建立了多个学生实践活动基地，例如：“天津金轮自行车集团有限公司”、 “天津福源世纪生物质能源技术”、 “天津东义镁制品股份有限公司”、 “天津赛象科技股份有限公司”。学生们在参加创新实验活动的过程中，通过深入“天津福源世纪生物质能源技术”活动基地，参加了节能减排大赛并获奖。
实验室开放活动已经在天津大学本科生中成为一种重要的学习形式。以机械类学生为例，每届学生约150人，参加开放式实验的学生约30人，参加大学生创新俱乐部的学生20余人，参加天津大学机器人大赛常规赛项目的学生约20余人，参加其他各类竞赛预赛及决赛的学生约30人，参与教师科研项目的学生约40人，总计参与各类实验室开放活动的学生占应授课人数超过60%。通过这些活动，学生获得省部级以上奖励或。
机械手毕业设计论文范文第9篇
随着经济的快速发展，工业生产的自动化程度越来越高，电气自动化设备得到广泛应用，企业对毕业生的开拓创新能力要求也不断提高。这种状况对技工教育提出了更高的要求，作为自动化专业核心课程PLC的教学，必须适应社会生产发展的需要，以市场经济对人才的能力需求为导向，创新教学模式。为了提高学生学习PLC的兴趣和培养开拓创新思维能力，我们在PLC课程的教学中，作了以下几点有益的尝试。
一、更新教育理念，培养学生的创新意识从未来的趋势看，生产一线对自动化人才需求的层次越来越高；既需求技能型人才，更需要具有积极进取开拓创新能力的人才。现代教学理论认为：传统模式过分看重知识的传授，强调教育在课堂上的核心作用，忽视了学生的个性差别，从而严重损失教学效率；过多强调学习，从而损失了学生的发现、创新兴趣；传统模式以教师为中心，学生成为被动的“填鸭”对象，或装知识的容器，抹杀了学生的主动精神和创造潜能。这样的模式很难培养学生的创新意识，更不用说培养创造性人才。 因此，更新教育理念，变传统教育模式为创造型模式及以学生为中心，加强学生在教学中的主体地位，是未来教育的发展趋势。在教学中，不仅要传授学生知识，更要授与学生探索问题和解决问题的方法和能力，启发学生自觉运用知识、不断创新的意识。 创新是一个人的才智因素和非才智因素的综合发挥，创新并非神秘莫测，大多数人经过学习和训练，都会提高创新意识，开发出创新能力。创新思维一般程序为：发现问题、提出问题、提出假设、解决方法及检验、否定、再另寻求解决方法及检验，直到真正解决并通过检验等。程序的每一过程，都要有良好的思维意识，创新教育强调的是“发现”知识的过程，而不是简单的获取结果，强调的是创造性解决问题的方法和形成探索的精神。随着现代科学技术的发展，传统教学理念已不适应PLC课程的教学。因此，我们尝试采用创新型教学模式，激发学生自觉学习的积极性。 PLC教学核心内容是根据控制要求进行编程设计，编程设计是要强调个性化的，这就要充分发挥学生在学习中的主观能动性、积极性和创造性。通过提出各种课题来鼓励学生自主思考，标新立异，勇于质疑，培养学生的发散思维，引导学生想出更多的方法来解决问题。如在讲解PLC的基本指令时，为了加深对指令的理解，每个指令都会引用一个例子来介绍。在讲到综合性应用时，如用PLC控制交通灯、机械手时，会采用多种方法进行设计，如：基本指令编程、顺序控制指令编程、功能指令编程、比较指令编程等。为了提高学生的理性认识，力求避免空洞、枯燥的理论阐述，经常给学生分析讲解实际的工程案例，如针对目前正在院内使用的PLC控制恒压供水应用实例，进行现场教学，从可行性分析、设备选型、变频器参数设定、控制程序设计、安装调试过程中抗干扰因素的处理等多方面进行分析，按照实际工程规范要求来引导学生，使学生形成理论与实际相结合的思维模式。 此外，在上实验课之前，老师事先给出控制要求，使学生自己有足够的时间进行独立思考、然后上机调试验证。课外作业的批改也改变传统做法，教师只负责指导，让学生自己通过上机调试验证来发现问题，老师通过讨论、讲评、赞扬、鼓励，及时发现学生的创新潜能，及时肯定编程作业中的创新思维。结果是学生的编程作业可谓思路各异，丰富多彩，其中不乏创新之处。几年的实践证明：通过这种方式，培养了学生的创新意识，又极大的提高了学生的学习兴趣和自信心。这样的训练使学生有了成就感，并为提高创新能力打下基础。对于布置课外作业的内容，不局限于课本知识，而是给出一些实际问题，让学生独立思考，寻找解决问题的方法，使学生自觉充分利用课余时间，通过图书馆、互连网等方式查询资料，上机调试，这个过程提高了学生解决问题的能力，同时也开阔了学生的视野。
二、转换教师角色 和创新教学方式实施课程教学创新教育必须要发挥教师作用，教师把自身的创造品质与人格、民主平等的教学理念直接、轻松活泼的课堂气氛等传递给学生，给学生以长期不懈，潜移默化的感染，是提高学生对此门课程兴趣的关键，也是创新教育的关键。学生对PLC课程感兴趣，才会有创新的激情。 在我们以往的PLC教学中，担任理论课教学的教师不用负责实验、实训课，只是埋头书本理论教学；而担任实验、实训课的教师，又不用担任理论课教学；这样的结果往往造成理论与实践的脱节；理论课上讲的内容到了实验、实训课不能及时反映，实验、实训课学生提出的问题又不能及时得到理论上的指导，这样往往造成学生无所适从。而理论课教师无法直接了解学生的动手能力，实验、实训课教师也无法直接了解学生理论知识掌握进度和程度，教师本身的创新精神也受到限制和压抑，造成教学方法僵化、以分数衡量一切，这样的教师不可能培养出创新型的学生。为了解决这一矛盾，首先改变这种做法，要求教师既教理论课程，又负责实验、实训课，既讲理论，又亲自动手，及时解答学生的疑问，及时发现学生的一些创新思想、创新意识，并及时给以肯定和赞扬。这样安排的结果，无形之中建立了一种相互理解、相互尊重、相互信任、融洽、和谐的新型师生关系。 此外，在教学方式上，要求教师不局限于传统方法，而是尝试和采用了一下几种新的教学模式：
（一）采用“一体化”教学模式 注重能力培养、强化技能训练、提高综合素质的一体化培养模式，理论课与实践课交叉进行的教学模式，实践始终贯穿在整个教学过程。形成融知识传授、能力培养、提高技能、素质教育于一体的可编程控制器应用“一体化教学模式”。突出实践教学，理论教学为实际应用服务的思想。整个教学过程围绕PLC技能训练（实验）、PLC综合训练（课程设计训练）及PLC控制系统设计（毕业设计）三个主要实践环节来完成。通过以上环节的训练学生能完成PLC的正确选型、PLC的程序设计与调试、PLC控制系统的设计与调试的整个过程。整个课程体系包括前期课程准备、理论与实践教学大纲、教学计划、理论教学设计、实践教学设计、课程考核方法。
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（二）构筑“立体化”的教学方法和手段 将教材、教学参考书、多媒体课件、现代化实验平台、网络技术等融为一体，应用多媒体技术，网络技术等现代化教学手段，将课内讲授和课外自主式学习有机结合，使教学内容互相渗透，突出PLC基本原理、基本编程方法及基本技能的培养。注重教学内容、方法、实验、技术与生产实际相结合，培养学生掌握PLC技术解决实际问题的能力。
（三）案例教学法 通过一个个生动的单个实例引入，将PLC的定义、指令、程序设计的方法由枯燥变得生动，激发了学生的学习兴趣； PLC的系统设计从解决实际问题项目实例入手，层层分析，逐步完成，最后归纳总结系统设计的详细思路，使难以理解的问题变得思路清晰、迎刃而解，从而激发起学生的创造潜力。
（四）“任务驱动式”实践教学法 突出实践教学，注重学生动手能力培养。实践教学与理论教学学时数达到1:1以上，实践内容包括：利用课余时间通过社会实践的形式完成的PLC应用调查报告、围绕课前提出任务完成PLC程序设计或实用小制作、课程实验（16学时）、两周的课程设计、十周的毕业设计等。整个实践教学环节围绕最终学生能够“完成一个PLC应用系统”这一任务为主线，层层推进，培养学生知识应用的能力。
三、更新评价机制在对学生学习PLC课程的成绩进行评定时，设法避免了以往一卷评终身的评分方式，以重视个性为指导原则，从重结果评价转向重过程评价，不以成绩的好坏来评价学生，而重视学生的再学习能力、独立思考能力、解决问题的能力及创新思维能力等。 PLC理论课程成绩和课程设计考核的评定是分开进行的。理论课程考核的最终成绩包含如图1所示的四个部分。（1）平时成绩指作业完成情况、上课出勤及课堂提问回答的表现。（2）实验成绩指完成课程实验规定的实验内容及实验报告的提交情况。（3）调查报告成绩指学生利用课余时间完成的PLC应用调查报告。（4）期末考试卷面成绩。课程设计考核的最终成绩包含五部分（1）平时成绩指课程设计出勤及工作态度；（2）系统软硬件设计；（3）系统安装调试；（4）设计资料整理；（5）答辩成绩。 总之，从传授知识的教育理观念向注重能力培养的教育理念转变。注重对学生创新能力、综合能力、实践能力、合作能力的培养，从“教师如何教好”向“教师如何让学生学好”转变。教学各环节都应该围绕着帮助学生“如何学”、“如何学好”来开展是PLC教学中的改革与创新的最终目标。
参考文献：
1.《可编程序控制器原理.应用.实验》 常斗南主编 机械工业出版社 1998年7月第1版第1次印刷
2.《互动式教学在可编程控制器教学中的应用》[J]．邓朝阳．职业教育研究，2006
3.《PLC教学存在的问题和解决对策》[J]．闫丽华．职教论坛，2004
4.《职业指导概论》[Z]．黄中益．
机械手毕业设计论文范文第10篇
[关键词]工程素质力学教学体系
力学课程是学生在大学阶段接触到的第一门与工程实际相结合的课程，其工程实践性强，是工科机械类学生进行后续课学习及从事设计工作所需知识的必备课程。力学经过100多年的积累与沉淀形成了比较经典的理论体系，但工程实际中的仍有一些问题无法得到精确解和完备的理论解释。随着近代计算力学的发展、计算机技术与数学的发展，在工程设计中，一些新的设计方法日趋完善与经典力学相互应证，在现代复杂工程设计中充当了重要的角色。材料科学日新月异的飞速发展，使新兴材料的力学性能与传统材料产生了很大的差别。这些相关学科的发展都极大的推进了力学的发展，如何在非力学专业的机械类学生中进行力学课程的教学，在发展的时代面前面临新的问题。
我校是以应用型人才培养为目标，注重培养学生的工程素养，课程组就基础力学教学与工程应用及工科大学生素质能力培养体系展开研究，围绕学校办学特色，结合机械工程、车辆工程、材料工程专业特点，在基础力学教学中提出“课程体系贯通化、求解问题工程化、工程构件模型化、教学手段多样化、经典力学柔性化、反映学科现代化”的建设目标，并实施了改革实践，突出培养学生的实践应用能力、抽象简化能力、初步的科学研究能力和综合的工程素质。
一、课程体系贯通化
（一）调整教学内容，实现力学课程体系与其它课程贯通
我校机械类工科专业在力学课后会开出机械原理、机械设计、汽车理论、汽车设计等专业课，这些课程用到大量的力学知识，而以学科划分的课程不能反映出学科间的相互联系与变化，造成课程体系僵化、课程内容重复、课程信息陈旧等问题。通过调研基础力学先修课和后续课的教学内容，适当打破原课程体系的严格界限，建立贯通化课程体系，对基础力学课程的教学内容进行有机组合和优化。对于同一类教学内容或采用合并或在力学教学中只简单复习不再深入讨论。重点与后续专业课的某些知识点建立联系，将后续课程的研究对象引入力学课堂，这样，学生在后期的学习中其所用的理论分析体系已经熟悉，专业课的再次提及既可强化简力学应用，又可减少理论分析时间，为学生学习专业课夯实力学基础。
（二）确立“三年力学学习不断线”渗透式的教学体系
大学二年级通过两门基础力学课程学习力学基本理论和方法，融入力学竞赛与力学小课题。大学三年级在有限元法基础与应用课程中进一步深入力学模型的概念，结合工程实例介绍力学模型构建的思路，并通过典型的力学模型的理论解与仿真结果对比，提高学生的仿真和力学应用分析能力。同时成立CAE课外兴趣小组，对学生实行个性化培养。大学四年级将力学课题渗透到课程设计、毕业设计课题中，进一步强化力学在工程实际中的应用。
二、求解问题工程化
力学问题来源于实践，回归于实践。将力学理论紧密结合实际问题是其立足之本。
（一）深入实际进行调研
通过往届毕业生的“基础力学教学与工科大学生工程素质的培养研究”调研表，了解毕业生从事的工作中运用力学知识的重要程度、应用的重点内容、应用中理论的充足性以及毕业生对基础力学课程教学内容的建议，收集他们在工作中应用力学知识解决实际问题的实例。通过分析总结课程组进一步增强了基础力学教学改革及培养学生工程应用能力与创新能力的信心。同时对奇瑞汽车公司、东风有限商用车技术中心CAE室等单位进行了调研，了解汽车生产中较为集中的力学设计计算内容及设计部门对基础力学教学的建议，了解CAE室最新发展状况，收集生产部门的具体力学实例，掌握力学在生产实际与前沿研究中的应用，积累了大量的工程素材。
（二）建立工程实例素材的共享库
通过教师的教学实践和科研成果的资料收集，整理出上百个与机械和汽车相关的工程实际问题及其力学模型，包含生活领域及自然界中与力学问题有关的趣味例子，形成较为丰富的课程资源库。这些资源可直接用于教学，为每一章新内容的引入与理论应用提供了良好的工程平台，由于学生学习目的明确，易于接受，使较为严谨的力学课堂教学吸引力有了极大提升。同时，该工程实例库面对全体课程组教师实现教学资源共享，不同的经验可以相互借鉴，为教师整体教学水平的提高和团队以老带新打下良好基础。
（三）根据自身特点，编写出版教材
为突出课程培养特色，课程组在配套十一五优秀教材的基础上，编写工程针对性强的习题册。一些习题来源于工程实际设计课题，涉及车辆部件、机床结构、机械手、加工工装及工艺等。习题册内同时增加一部分有一定深度题目，也涉及实验测设方法与理论分析相结合的实验方案确定问题，强化实际应用，拓展学生的思维，培养学生的研究能力。
三、工程构件模型化
力学建模是联结力学与工程应用最为重要的纽带，其重要性毋庸置疑。基于这点共识，工科高校也纷纷开设力学建模的讲座或课程。因此，课程组在课程中为力学建模设置单独教学单元，就模型简化的载荷处理、约束处理、等效替换等问题通过实例进行分析。同时，本课程组提出“力学建模贯穿式”教学，该模式符合“三年力学学习不断线”的教学体系。即在基础力学学习中，采用概念实例力学模型的教学模式展开，力学模型描述的内容含有构件的几何、材料、受力和约束模型。而工程结构力学模型的参数估计和模型的检验在后续有限元法课程中将涉猎。
四、教学手段多样化
针对教学手段以“处方式”为主、学生“按方取药”，建立了“课内与课外相结合、多媒体与板书相结合、理论与实验相结合”的教学模式。
（一）课内与课外相结合
课内教学坚持以学生为主体，教师为主导的原则，在教学手段方面形成了基础力学课程的教学特色，即基于基础原理传授式教学、基于工程背景启发式教学、基于力学专题研究型教学、基于思考题讨论式教学。在夯实第一课堂的基础上，大力拓展第二课堂，鼓励学生不满足书本上的知识，积极进行课外研究。1）建成基础力学教学网络平台。开发了一套具有不同教师个性化的、能反映教学过程管理和监控的网上辅助教学系统。该教学平台包括隶属于每位教师的教学资料、教学管理信息，以及课程公共的资料信息，能够构建基础力学课程的课后学习及教师日常教学管理等环境。考虑到力学系列课程的建设，网站除了开辟了理论力学，材料力学课程外，还增设了流体力学和有限元法基础等课程。课程网站建设的除包括基本的课程简介、教学大纲、授课教案、网络课件、教学录像、力学实验外，还包含力学论文、力学自测题、趣味力学、力学小课题和力学名人新颖的内容。为学生课外复习课堂内容，学习课程相关知识提供了便利的条件。2） 开展力学竞赛。为提高工科学生力学知识水平及应用能力，巩固所学的基础知识、活跃思维和激发钻研力学问题的热情，课题组每年举办力学竞赛。竞赛增进了学生对力学学习和研究的兴趣，促进了基础力学的教学改革。3）考研单独辅导。基础力学两门课程是工科类学生考研的专业课，分值高达150分。课题组教师收集了各个学校的考研试题，分析总结了试题的知识点、分值分布和解题方法，对需要的学生进行单独辅导。4）开展力学小课题的活动。充分考虑学生个体化差异，实现常规教学与个性培养相结合、课内和课外相结合的教学模式，着力培养和提高学生的创新能力和综合应用能力。力学小课题融新颖、灵活、趣味于一体，理论联系实际、包括讨论题、设计题、利用计算机求解的问题等。
（二）多媒体与板书相结合
课程教学中，采用传统的黑板教学和现代多媒体技术相结合，利用现代计算机数值模拟仿真动画技术，直观揭示构件各种变形下的应力分布规律、变形特点等；通过启发式教学，揭示知识发生过程。例如，在讲解应力集中问题时，由于缺乏相应的配套实验，学生往往很难理解。利用通用有限元分析软件能够模拟出带小圆孔方板的应力分布图，同时还可以引导学生分析孔的大小、形状及位置与应力集中的关系，如图1。对于某些强调学生思考的问题，可以在黑板上逐步进行引导，让学生给出求解思路和方法，这样的方式互动性强，促进学生主动思考。
（三）理论与实验相结合
除开出教学基本要求的实验外，实验室实行分期全天开放，为学生提供可选做的实验项目，学生可也利用实验设备，自行验证理论、设计实验。实验教师开发出新的设计性实验项目，实验内容注重工程背景、追求真刀真枪、突出学科交叉。如：闭口方钢的性能测试及数值模拟分析，槽钢的性能测试及数值模拟分析等，通过理论计算、电测试验和仿真模拟，研究结构在变形时的力学性能和特点。在理论层次、实验方法设计层次方面对学生的实践应用和研究能力都有一个大的提升。
五、经典力学柔性化
专业基础课要“厚”，不仅体现在课程本身的教学内容上，还涉及科研精神的培养与教学中体现的人文精神。
（一）实现基础力学课程的模块化教学，由1+1变为2+2。尝试多学时力学课程分模块化教学
使学生分阶段重点掌握知识内容，易于学习消化，易于监督检查，在一定程度上防止了学生前期懒散最终一次性复习的不良习惯，培养学生持之以恒进行科学研究的工程素质。经过三轮教学实践，考试成绩分析及试卷分析报告说明：实施模块化教学能更加全面的考察学生对课程的掌握情况，学生前期内容明显掌握扎实，避免了大学分课程一次性考试刚度过大的问题，同时帮助学生逐步养成脚踏实地、坚持不懈的优良学习习惯，逐步建立做人做事上不要投机取巧的思维模式。
（二）在经典力学教学体系中引入人文教育
力学课程内容严谨、逻辑性强、推到繁杂，学生学习有一定的难度。在授课中适当介绍本学科相关历史和发展进程及关键人物。如，讲胡克定律时介绍中国古代郑玄的贡献；讲梁的合理截面时介绍中国古代对矩形截面梁高宽比的认识；讲梁弯曲时介绍圣维南的贡献等。学生在学习力学知识的同时，对其发展过程有初步的了解，认识前人在学科发展中探索研究的艰苦历程和学科发展史与人类文明史之间的关系，激发学生学习兴趣和探索钻研精神。
六、反映学科现代化
笔者认为将课程的前沿内容引入到教学中是对教师能力的一个极大挑战。现代科学发展迅猛，一些传统的设计方法在碰到复杂大型设计问题上会显得繁杂而无力，在力学学科中新的技术、理论及应用也在不断涌现，其理论新、涉及面广、实用性强。将这些先进的方法融入教学对开拓学生视野无疑具有积极的作用。课程组教师结合自身科研对一些现代先进的科技成果和学科的发展动态适当的增加，如：当代力学计算手段有什么，可以应用到什么方面的设计，引入优化、非线性、有限元分析技术介绍等。在专项内容方面，讲授上除经典理论外，将最新研究成果进行介绍，使学生在这一方面有初步的、较为全面的知识把握。如讲授疲劳内容时，将疲劳的新、旧理论进行介绍，阐明单轴与多轴疲劳应力分析之间的区别与联系，对其应用背景进行阐述。在材料力学性能讲授时，对新兴各向异性复合材料的性能与各向同性经典材料进行对比等。
通过“六化”建设目标的提出和实施，课程组力争全方位构建培养高素质人才的工科力学教学体系。该体系集基础性、层次性、系统性为一体，具有“立足培养目标、突出工程背景、张显与时俱进、强化综合交叉、体现学科成果”五个特点，为理论与实践相结合的工程素质教育培养探索出一条有益的道路。
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