课程设计报告
(2015--2016年度第一学期)
名 称： 专业课程设计 题 目：潜水泵试压机械手设计 院 系： 机械工程系 班 级：机械1203 学生姓名： 范方锏 王季鑫 张平
孙泽 陈庆昊 指导教师：杨晓红 花广如 杨化动
设计周数： 2周
成 绩：
日期： 2016年 1 月 22 日
概述
一、 目的与要求
《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼： 1． 综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”
等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。
2． 通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能
力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。
3． 培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手
册、图册、标准和规范等。
4． 进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。
二、 主要内容
潜水泵试压机械手设计。本机械手是为潜水泵试压服务的。潜水泵生产过程中，需要进行试压测漏检验，其具体过程是：（参看图1） 潜水泵 2100 水槽 520 368 1500 Ф210 运输线1000 图2 潜水泵外形图
图1
350
Ф160 三、 进度计划
机械手将潜水泵拿起，在空中沿运输线方向旋转90o，由人工将高压空气管接头与潜水泵连接好，并通入高压空气，然后机械手将潜水泵按图1所示方向放入水槽中，观察两分钟，确认有无漏气现象后，在将潜水泵拿出水槽，拆去高压空气管接头，并按原位置将潜水泵放回到运输线上。管接头的装拆应在运输线上方进行，装拆过程各需2分钟之内完成，运输线每隔5分钟向前运送一个潜水泵
。
表1潜水泵试压机械手主要技术参数 运动简图 抓取重量 手腕运动参数 手臂运动参数 自由度 定位精度 控制方式 驱动方式 （固定在地面上）整体外形尺寸不能超出图1规定范围 70kgf 自定 自定 3～4个 ±10mm 电器控制 液压 kgf/cm2 （1）根据以上相关设计参数及要求，完成潜水泵试压机械手方案设计、结构设计及控制系统设计。
（2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设计内容 总体方案设计 绘制部件及总体设计草图 绘制零件图 绘制液压原理图 绘制电器原理图 绘制正式图 编写专业课程设计报告 答辩 完成时间 第2天 第5天 第8天 第9天 第10天 第12天 第13天 第14天 备注
四、课程设计成果要求
1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）； 2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）； 3．液压原理图和电器控制原理图各一张；
4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。
五、考核方式
专业课程设计的成绩评定采用五级评分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要
注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。
指导教师：杨晓红 花广如 杨化动
方案设计
1、 功能分解：
由任务书，知机械手需完成动作为:
机械手将潜水泵拿起，在空中沿运输线方向旋转90o，由人工将高压空气管接头与潜水泵连接好，并通入高压空气，然后机械手将潜水泵按图1所示方向放入水槽中，观察两分钟，确认有无漏气现象后，在将潜水泵拿出水槽，拆去高压空气管接头，并按原位置将潜水泵放回到运输线上。管接头的装拆应在运输线上方进行，装拆过程各需2分钟之内完成，运输线每隔5分钟向前运送一个潜水泵 抓取重量 70kgf 手腕运动参数 回转运动，回转角90°，液压驱动 PLC控制 手臂运动参数 水平移动，最大可移动1米，液压驱动 PLC控制 机身运动参数 上下移动，最大可移动1米，液压驱动 PLC控制 自由度 定位精度 控制方式 驱动方式 3个（2个移动，1个回转） ±10mm 电器控制（PLC） 液压 kgf/cm2 则有，
总功能为：机械手夹取泵，移动回转，实现位移。（3个自由度） 分解功能为：
1、 动力源 2、 驱动方式
3、 执行装置（抓，移，转） 4、 控制装置
列形态学矩阵，确定选择方案为： 动力源：液压泵， 驱动：液压缸
执行，抓：活塞液压缸 转：单叶片回转缸 移：活塞液压缸 控制：PLC控制
2、 运动设计：
由任务书，可知：
机械手执行的动作有：1、抓取，2、移动，3、手腕转90度，4、等待人工插管20s，5、将泵放入水中，6、等120s，7、返回，8、转回，9、移动，10、松
这些动作均是在垂直于运输带的平面进行的， 小组讨论出2个执行动作方案：
1、 横向夹取，水平和竖直位移，X轴方向旋转 (直角坐标) 2、 横向夹取，伸缩和绕点转动，x轴方向旋转 (圆柱坐标) 最终选取方案为方案2.
3、 方案介绍：
X位为机械手的初位，
启动，缸1伸（横向为缸1，竖直为缸2），至A位， 手部夹取泵体（5s实现），
缸1缩，至B位，腕部实现旋转，（等待20S） 缸2缩，手臂转动，至C位
缸1伸，至D位，等待120s观察，然后原路返回。
潜水泵试压机械手设计资料
