ug课程设计

第一章前言…………………………………………………

第二章设计任务……………………………………………

第三章题目分析、机械系统整体方案的设计……………

第四章机械手零部件设计…………………………………

第四章机械手传动装配设计………………………………

第五章机械手应用及意义…………………………………

第六章设计心得……………………………………………

前言

一．机械手技术发展概述

摘要: 机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。研究者对国内外机械手的研究现状和发展趋势做了一定的了解，另外，还对机械手的常见驱动方式做了一番分析，并预测了它的发展趋势。

1. 机械手发展史

机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它是机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

2. 机械手的组成分类及驱动

机械手的组成 : 一般来说，机械手主要有以下几部分组成：

1.手部(或称抓取机构) 包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置物件的作用。

2.传送机构（或称臂部）包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位置的作用。

3.驱动部分它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压气压电力和机四种驱动形式。

4.控制部分它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。

5.其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。

设计任务

已知条件：在某装箱机械手机构中，要求其手的运动按简图所示JKLM，MLKJ线路重复运动。其中JK段为取物料上升（物料来自传送带）；KL段为物料水平移动；LM段为手抓放物料于箱内，故对其直线要求较高。KL段若较平直可提高装箱稳定性，但稍有误差问题不大。JK是从输送带上抓取物料，其直线度要求不高，只要能将物料提高到C的高度即可。返回时要求按原来路线逆着走。

尺寸参数为：a=120mm；b=600mm；c=50mm；d=1000mm。

物料提升重量为2千克。

* 根据上述设计要求，进行机械手机构简图设计。对主体机构进行运动位臵分析,

* 对手爪中手指的开合机构进行设计。

题目分析、机械系统整体方案的设计

一．1. 从题目可以知道，要实现机械手的一系列运动需要各个机构之间的完美配合。其中所设计的机械手机构中主要分为三个步骤，抓取—移动—放臵。进行动作分解即有抓、上下移动、左右移动和放共6个动作。时间分配和各动作分配是这次设计的一个重点，当然设计怎样的机构来完成各项动作也是其中必须要完成的任务。

2. 机械手工作流程：

原位夹紧上升左移下降

右移上升放开下降

总的来说机械手整套装臵可分解为简单的四个动作：抓取、放开、横移和竖移。

1).抓取：由图分析可知抓取过程为J点处，由于物体是在传送带上，因此在抓取过程中给机械爪手预留时间较短，即在抓取的时候动作要迅速，这就对我们设计机械手的时候提出了具体的新要求。同时，在抓的过程保证机械手不能有左右移动和上下移动，以此来保证抓取位臵的准确性。

2).放开：相对抓取过程，放开过程相对容易一点，但在放开的同时要保证机械手的静止性，或者说稳定性。这对整个过程是至关重要的一个部分，能否正确的放臵物件关系整个装臵的成败。在这里我们可以考虑利用机械手的自动控制，即当物品到达指定位臵后能自动的将物品放开，这里需要我们去参考机械手自动抓取的相关设计。

3).横移：横移过程是在这机构设计要求中位移量最大，这里要考虑用运动放大装臵来缩小原动件的动作范围，同时考虑到在横移过程中稳定性是很重要的一点，如果移动不稳定，会对整个机械手成功运输物品造成不利的影响。根据机械手运动轨迹图，在K点后，机械手由竖移转向横移，在L点，运动由横移转向竖移，所以运动方向的转换也是我们考虑的重点，利用凸轮传动，曲柄滑块都是可以完成这样的方向转换的。

4).竖移：竖移时，在下放其直线度是题目中特别要求的，因此我们可以考虑用滑块机构来保证其直线度。其次，对速度的控制也是需要考虑的，这对提起或放臵过程中保证物体被成功夹起或放开有着不可忽视的作用。

机械手零部件的设计

机械手传动装配设计

工作原理：

当盘式凸轮绕着O旋转时，凸轮推动滚子E将从左向右运动，即B点也是从左向右运动，通过杠杆后，A点将从右向左运动。A点的运动将会与上所述刚好相反，从而完成横向移动的可逆过程。

当圆柱凸轮也绕着O轴旋转时，C点的运动随着圆柱上轨道的上下而上下运动，而通过杠杠后，D点的运动方向刚好与C点相反，这样完成从原动件的旋转运动传递到了机械手的上下运动。一个周期后机械手从原点开始经历上下运动之后又回到了原点。

当盘式向右或向左推动滚子时圆柱凸轮上的轨迹为水平线，即圆柱上滚子不做上下运动，这样机械手只做横向移动，并不上下移动；当圆柱上的滚子做上下运动，盘式凸轮的运转情况是滚子在等直径圆弧上运动，即凸轮并不推动或拉动滚.

运动循环设计：机械手先从JK段取物料上升（物料来自传送带）；KL段为物料水平移动；LM段为抓手放物料于箱内。机械手放下物料后，沿ML段上升a距离，再沿LK段往前运动b距离，到达K点后，下降c距离，完成一次运动循环。返回的时候轨迹为JKLM

机械手应用及意义

机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。新世纪，生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续。

在机械工业中，机械手的应用具有以下意义：

1. 可以提高生产过程的自动化程度

应用机械手，有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度，从而可以提高劳动生产率，降低生产成本，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。

2. 可以改善劳动条件、避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄等场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的。而应用机械手即可部分或全部代替人安全地完成作业，大大地改善了工人的劳动条件。同时，在一些动作简单但又重复作业的操作中，以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

3.可以减少人力，便于有节奏的生产

应用机械手代替人手进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续地工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床和综合加工自动生产线上目前几乎都设有机械手，以减少人力和更准确地控制生产的节拍，便于有节奏地进行生产。

设计心得

通过UG课程设计，使得自己深刻理解了UG加工本质，掌握了基本 UG操作方法。但课程之余还会加强UG的学习，对于UG里面的很多操作方法课后会继续多多学习。此外，自己发现UG里面有很多参数，有些参数不太清楚其含义，不知如何设计。UG 是个强大的软件，我们现在学习的只是冰山一角。自己以后还得花时间学习，而不单单是 UG 建模.UG 装配.运动仿真,热力学分析、有限元分析等这些等着我去学习。

建模方面：

UG捕捉非常的方便，建模中绘制的曲线，草图中不需要进行任何操作，就可以对相应的特征点进行捕捉，建模与草绘的互通性非常的好。
曲面方面:
UG做曲面的时候，有的时候曲线做的很好，面也有给约束，但有时做出来的面，经过分析，就是不能达到理想的效果，斑马线不能完全很顺的连接。
装配与零件的互通性:
装配中的零件只能单独的修改，不能利用别的零件，对要修改的零件进行修改操作，虽然有了直接建模模块，修改比较方便，UG大大缩短了修改产品花去的时间。如果装配能与零件互通，那就再完美不过了.

第二篇：UG课程设计报告

计算机辅助设计（UG NX6.0）

课程设计报告

一. 课题名称

虎钳

班级：11机自A3

小组成员：张贵超

组长：张贵超

二. 所绘制产品的功能和工作原理描述

功能：虎钳是用来加持工件的通用夹具。装置在工作台上，用以夹稳加工工件，为钳工车间必备工具。也是钳工的名称来源原因，因为钳工的大部分工作都是在台钳上完成的，比如锯，锉，錾，以及零件的装配和拆卸。安装在钳工台上，以钳口的宽度为标定规格。

工作原理：

虎钳是用来夹持工件的其工作原理：轮盘微转锁紧被钳物，轮盘旋转强力挤压被钳物。

虎钳结构主要是是有活动钳身、固定钳身、底座。丝杆等部分。活动钳身安装在固定钳身上，活动钳身通过一根有梯形螺纹的丝杆来带动在固定钳身槽内移动，从而是能使钳口能够开合。固定钳身连接在底座上，底座通过螺栓固定在钳工台上。台钳在安装到钳工台上有固定钳身不能自由旋转和能自由旋转的两种类型，图片中为能自由旋转的类型。旋转钳口到合适的位置能通过锁紧手柄将台钳位置锁定。手柄通过带动丝杆带动钳身的运动，具有两个增力机构，一个为手柄的增力，一个梯形螺纹传动的增力，增力比非常大，所以钳口的夹紧力是非常大的，可以可靠的固定住工件，从而保证在钳工工作时作用在工件上大的作用力时工件不会发生任何移动。但也是因为夹紧力太大，可能会夹伤工件表面，所以在夹紧需要保护工件表面不被损坏的时候需要在工件和台钳钳口之间垫上比工件要软的东西以保护工件，比如纸或者软金属。

虎钳，利用螺杆或其他机构使两钳口作相对移动而夹持工件的工具。一般由底座、钳身、固定钳口和活动钳口，以及使活动钳口移动的传动机构组成。按使用的场合不同，有钳工虎钳和机用虎钳等类型。钳工虎钳安装在钳工工作台上，供钳工夹持工件以便进行锯、锉等加工。钳工虎钳一般钳口较高，呈拱形，钳身可在底座上任意转动并紧固。机用虎钳是一种机床附件，又称平口钳，一般安装在铣床、钻床、牛头刨床和平面磨床等机床的工作台上使用。机用虎钳钳口宽而低，夹紧力大，精度要求高。机用虎钳有多种类型，按精度可分为普通型和精密型。精密型用于平面磨床、镗床等精加工机床。机用虎钳按结构还可分为带底座的回转式、不带底座的固定式和可倾斜式等。机用虎钳的活动钳口也有采用气动、液压或偏心凸轮来驱动快速夹紧的。

本次课程设计的虎钳由钳座，移动钳块，螺杆，方块螺母，开口销，护口板等零件组成。当用扳手转动螺杆时，由于螺杆的一边用开口销卡住，使它只能在钳座的两圆柱孔中转动，而不能沿轴向移动，这时螺杆就带动方块螺母，使移动钳块沿钳座的内腔作直线运动。方块螺母与移动钳块用螺钉连接整体，这样使钳口闭合或开放，便于夹紧和卸下零件。

三. 所绘制产品的主要结构分析

护口板是虎钳夹紧和卸下零件的两个接触面的零件，它通过四个螺钉分别固定在移动滑块与钳座上。护口板之间的可移动距离为0—28.5m（87/2+15+28-18-10-10-20=28.5）。

螺杆通过用扳手转动一端从而使其转动起来，在钳座内腔通过螺纹带动方块螺母作直线往返运动。

方块螺母由螺钉与移动滑块相固定，当方块螺母因螺杆作直线往返运动时，移动滑块也随之作直线往返运动。

移动滑块是虎钳夹紧工件的重要零件，也是支承护口板的平台。

开口销固定住螺杆位置范围，阻止螺杆作轴向运动。

螺钉，分别固定护口板与移动滑块、护口板与钳座、移动滑块与方块螺母。

垫圈，防止螺杆与钳座之间出现损坏。

钳座在装配件中起支承护口板，移动滑块，螺杆和方块螺母等零件的作用，螺杆与钳座的左右端分别以Φ12H8/f7和Φ18H8/f7配合，移动滑块与方块螺母以Φ20H8/f9间隙配合。钳座的左右两端是由Φ12H8和Φ18H8水平的两圆柱孔组成，它支承螺杆在两圆柱孔中转动，其中间是空腔，使方块螺母带动移动滑块沿钳座作直线运动。

四. 所绘制产品的装配示意图