评职称或毕业的时候，都会遇到论文的烦恼，为此精选了《机械手设计论文范文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！摘要：该文在对抓取类机械手的结构类型进行分析的基础上，采取相应的软件对各种类型的机械手进行建模仿真设计，并且对抓取类机械手关键部位的运动和应力进行研究，对其运动中所产生的振动情况进行分析，对机械手的进一步发展设计提供借鉴。
第一篇：机械手设计论文范文
“机械原理与机械设计课程设计”的改革探索
摘要：基于CDIO工程教育的理念，提出了“机械原理与机械设计课程设计”实践课程教学改革的具体措施：统一机械原理和机械设计课程设计的题目，分别在各自授课学期进行设计，但两门课程设计相互联系、相互影响，成为一个较完整、较系统的综合型设计，使之更接近工程实际，以培养学生的工程职业素质和团队协作精神，提高学生的综合实践能力和创新设计能力。
关键词：CDIO工程教育;课程设计;创新能力;教学改革
作者简介：王砚军(1964-)，男，山东诸城人，济南大学机械工程学院，副教授;李长春(1956-)，男，安徽砀山人，济南大学机械工程学院，教授。(山东 济南 250022)
基金项目：本文系济南大学2011年教育教学研究项目(项目编号：J1007)的研究成果。
中国分类号：G642.3 文献标识码：A
机械原理与机械设计课程设计是工科院校机械类专业培养学生综合机械设计能力和创新能力的重要实践教学环节，是教学中理论联系实际，促使知识向能力转化，提高学生综合素质的有效途径，在实践教学中占有重要位置。传统的教学过程中，这两门课程设计各自独立进行，互不联系：机械原理课程设计是针对某一简单的机械系统，综合运用所学的理论和方法进行执行机构的方案设计，设计时学生不清楚执行机构之前的运动传递情况;而机械设计课程设计则是针对机械工程中常用传动装置中的二级减速器进行结构设计，设计时学生对于减速后为之服务的执行机构情况也不太关心。两门课程设计彼此独立，机构设计不考虑其结构，而零部件结构设计又没有和机构设计联系起来，不利于对学生综合机械设计能力和创新能力的培养。
为此，基于国际工程教育CDIO的理念，以创新设计为根本，以提高和优化学生的知识、能力及素质，特别是综合设计能力与创新思维能力为目的，对机械原理与机械设计课程设计实践教学环节进行综合改革与实践：统一机械原理和机械设计课程设计的设计题目，并分别在各自授课学期进行设计，但两门课程设计的内容相互联系、相互影响，成为一个较完整、较系统的综合型设计，使之更接近工程实际，力求突出对学生工程职业素质与团队协作精神、综合实践能力和创新设计能力的培养。
一、课程设计综合改革的措施
CDIO(Conceive，Design，Implement and Operate，即构思、设计、实现和运作)是以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程，以培养学生的工程基础知识、个人能力、团队协作能力和工程系统能力。[1]CDIO作为指导工程教育人才培养模式改革的教育理念和课程设计的框架体系，符合现代工程技术人才培养的一般规律。其提倡的“基于项目的教育学习”教学模式，是以工程项目设计为主线，所有教学环节都围绕项目设计这个核心展开，并与这个核心融合在一起，形成一个有机的、系统的整体，从而提高学生学习应用理论知识的能力和实践动手的能力，调动学生学习的主动性和创造性。基于CDIO工程教育的理念，对“机械原理与机械设计课程设计”教学实践进行了以下几个方面的改革。
1.综合性课程设计题目的选择规划
传统的“机械原理和机械设计课程设计”教学中，设计题目彼此独立，各自在课程教学结束后集中进行。机械原理课程设计是学生按照固定的设计流程，结合一个简单的机械系统，综合应用所学的理论和方法拟定机械运动方案，并针对方案中的某一机构进行分析和设计;而机械设计课程设计则是采用具有一般用途的机械传动装置为设计对象，设计题目主要是专用传动装置中的减速器。设计课题虽说具有很强的代表性，也综合了各自课程的主要内容，应该说对于巩固学生所学知识，加深对“机械原理”和“机械设计”课程中所学知识的理解都很有必要，但缺少对学生综合能力进行培养的环节，与CDIO工程教育理念相距甚远，不能满足现代社会对高素质工程人才的需求。
以CDIO理念为指导，将机械原理课程设计和机械设计课程设计结合起来，以综合性的工程设计题目为主线，使其完整地、有衔接地贯穿于机械原理和机械设计的整个教学过程，使学生系统地得到构思、设计、实现和运作(CDIO)的整体训练，从而提高学生对理论知识的应用能力和实践动手能力，调动学生学习的主动性和学习兴趣。为此，综合性课程设计题目的选择应遵循一下基本原则：设计题目所涉及的机构应覆盖机械原理课程中所学的主要机构，如连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等;设计题目所涉及的传动方式应是机械设计课程中讲授的主要传动方式，如带传动、齿轮传动和蜗轮蜗杆传动等;设计题目应具有多样性、挑战性，以满足不同学生要求，使得设计由模仿型变为思考型。基于上述原则，我们在拟定综合性课程设计题目的过程中，一方面从工程实际中搜集难度适中又符合教学重点的一些有生产实践背景的设计题目，如麦秸打包机机构及传动装置设计、加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计、平台印刷机设计等;另一方面，结合教师的科研项目拟定合适的课程设计题目，允许并鼓励学生根据经验和兴趣自己拟题。
2.课程设计模式和方法的改革
CDIO提倡的是“做中学”的教学模式和“以工程为导向”的教学方法，尤其适合于工程性较强的专业课程“机械原理”和“机械设计”的课堂教学及其实践教学环节。[2]以CDIO理念为指导，在机械原理课程设计和机械设计课程设计的实践教学过程中，采用研究设计小组的形式，以“化整为零”的教学方式，进行课程设计改革，以期培养学生的独立思考能力、工程设计能力与实践操作能力，有效地提高教学效果。
将传统上“机械原理”和“机械设计”课程结束后再进行相关课程设计的集中式设计模式，变为先分散再集中的设计模式，使课程设计所进行的理论设计计算与结构分析设计与理论教学同步进行。具体措施如下。
(1)在“机械原理”课程开始时，就介绍“机械原理”和“机械设计”课程设计的相关内容和设计要求，布置学生按自愿组合的方式组成研究学习小组，一般为3～5人，并要求学生从日常生活、工程实际中广泛搜集合适的综合性课程设计题目。
(2)在“机械原理”课程教学的中期，组织学生进行讨论分析，确定学生自选的课程设计题目是否满足综合性课程设计的要求，如符合要求，则指导学生编写课程设计任务书;对于没有找到合适题目或设计题目不能满足综合性课程设计要求的研究学习小组，由教师从综合性课程设计题目库中选择指定课程设计题目。
(3)研究学习小组确定设计题目后，布置学生进行调查研究，查阅资料，分析讨论现有典型机器和同类机器的研究现状和发展历史，并以研究报告的形式成为机械原理课程设计设计说明书的一部分内容。
(4)在“机械原理”课程教学结束后，进行综合设计的第一阶段。此阶段包含两方面的内容：一是方案设计;二是典型机构的分析与综合。方案设计阶段以小组为单位，组织学生参观讨论，在分析机器的结构、传动方式、工作原理以及各部件的功能顺序的基础上，绘制机器运动循环图，确定最佳设计方案;机构的分析与综合阶段主要是从设计方案中选取最具代表行的机构，进行机构的尺寸综合、机构运动分析和力分析，并初步确定其传动方案(目的是为“机械设计”提出学习的要求)，编写设计计算说明书，准备答辩。
(5)综合设计的第二阶段——机械设计课程设计部分，设计模式和方法同上。针对第一阶段确定的最佳设计方案中的执行机构及其传动方案，在理论教学过程中，以课外作业形式要求学生完成挠性传动、齿轮传动、键、轴、轴承等零件的设计计算和选用;在“机械设计”课程教学结束后的集中设计阶段，学生利用所学的零件设计的相关知识，评价在第一阶段初定的传动方案的合理性，并加以优化改进。传动方案确定后，即进行传动装置的设计计算，零件的结构设计和强度校核，然后绘制装配图和零件图，编写此阶段的设计说明书，准备答辩。
3.课程设计评价、考核方式的改革
基于CDIO模式下的“机械原理与机械设计课程设计”教学实践模式和方法的改革，旨在实现自主研究式学习、启发和讨论并重的实践教学方式，以建立以往工科教育中缺乏的工程价值观，激发学生的学习兴趣，转变学生的学习态度，培养学生的团队协作意识。因此，课程设计成绩的评价应注重考核以下内容：方案设计的创新程度;学生查阅资料的能力、观察分析问题的能力和设计计算的能力;答辩时学生的语言表达能力和对问题的论述能力。考核分两个阶段进行：初次考核和最终考核。
初次考核在方案设计阶段结束后进行。主要考核学生对设计课题的理解程度，传动方案和执行机构是否可行，方案设计是否具有创新性，学生查阅资料的能力和观察分析问题的能力。
最终考核在课程设计结束后进行。主要考查学生的语言表达能力、对问题的论述能力及其设计计算能力。此阶段学生要为考核做全面的答辩准备。答辩是检验学生对设计相关知识的掌握程度的重要方法，通过学生对总体方案的论述，对整个设计计算过程的剖析，以及对设计资料和标准的运用情况的表述，可考查学生发现和分析、解决工程实际问题的能力。
同时，设计报告是学生对课程设计过程中的全部工作的总结。因此，设计报告也应作为对学生考核的一项重要内容。设计报告包括课程设计的任务书、文献综述、方案分析与设计、设计计算过程与分析及设计结果(机构运动简图或设计图纸)等内容，并全面分析所设计的机构或传动装置的优缺点，提出今后设计过程中应注意的问题及改进方案。
二、结束语
通过课程设计的改革实践我们发现，基于CDIO模式下的“机械原理与机械设计课程设计”教学实践模式和方法，可建立学生以往工科教育中缺乏的工程价值观，激发学生的学习兴趣，转变学生的学习态度，便于培养学生的团队协作精神，提高学生综合实践的能力和创新设计的能力。通过融入新的知识和新的方法，使“机械原理与机械设计课程设计”有机地结合在一起，并贯穿于“机械原理与机械设计”课程教学的全过程，给学生提供了一个进行系统设计的概念、思路和方法，学生成为课程设计教学实践过程中的主导者，而教师成为实践教学过程中的引导者、咨询者和评价者，学生不再是被动地接受知识，而是主动获取知识，学生普遍反映课程设计效果较以往有很大提高。
参考文献：
[1]CDIO简介[Z].http://www.chinacdio.cn/vNews.asp?typeID=30&parentID=29.
[2]于波,李阳阳.CDIO工程教育模式在Windows CE嵌入式系统教学中的应用研究[J].大庆社会科学,2010,163(6):145-147.
(责任编辑：麻剑飞)
作者：王砚军 李长春 王玉增
第二篇：多用途抓取类机械手设计及分析
摘 要：该文在对抓取类机械手的结构类型进行分析的基础上，采取相应的软件对各种类型的机械手进行建模仿真设计，并且对抓取类机械手关键部位的运动和应力进行研究，对其运动中所产生的振动情况进行分析，对机械手的进一步发展设计提供借鉴。
关键词：多用途抓取类机械手 设计 分析
在人们的社会活动和生产生活当中，多用途抓取类机械手发挥了较大的作用，能够帮助人们在危险的环境中进行各种操作，目前抓取类机械手在工业生产中也有较大的发挥。为了进一步提高抓取类机械手的工作效果，需要在对不同种类机械手的整体特点和结构进行分析的基础上，在机械手端部采取电磁铁进行吸附连接，以此来实现多种机械手之间的灵活转换，形成多用途抓取类机械手，并且在机械手部分加上压力传感器和远程控制系统，以此来对物品的硬度进行判断，从而选择更加合适的传动方式和驱动方式。
1 多用途抓取类机械手的仿真
1.1 建模仿真
目前常见的多用途抓取类机械手主要包括吸盘式、两爪式和三爪式等类型，分别在不同场合中进行工作，在对这些多用途抓取类机械手进行仿真建模的过程中，其主要包括液压系统、机械系统、控制系统和动力系统。机械系统是多功能机械手完成各项动作的执行结构，通常包括机械手抓、前臂、支架和底座等工作装置，在对机械系统进行建模的过程中，需要对不同的结构配件执行最基本的建模命令，形成相应的机械结构部件。然后根据机械部件类型的不同，将机械系统中的机械部件进行相互连接，主要包括机械手底座与后臂之间的连接，前臂孔和后臂孔之间的连接，在机械系统连接完成之后，对液压装置进行装配，形成完整的机械手模型[1]。
1.2 对重要元件进行选择
为了保证多用途抓取类机械手能够在不同的环境场合中进行工作，同时在最大程度上提高机械手的抓取效果，需要对其中的重要元件进行选择。这些重要元件主要包括这样几个部分：首先是压力传感器，压力传感器主要安装在机械手指之间，在机械手进行抓取动作的过程中，压力传感器能够在对物体的硬度进行判断的基础上，对所施加的压力进行控制，保证机械手能够顺利地夹取不同硬度的物体，在压力传感器的选择上，可以选择薄片式电阻式应变片来进行使用。另外一种重要元件为PIC控制系统，根据实际情况来对PLC控制系统设定参考压力值，在输入压力和参考压力值进行比较之后，对电动机的输出功率进行调节，以此来对机械手爪的输出动力进行控制，方便机械手爪抓取各种不同硬度的物体，对于PLC控制器的选择，可以使用三菱FX1S-14MT-ESS/UL。对电磁铁的选择，电磁铁在通电的情况下能够产生强大的吸附力，通常应用到吸附式机械手当中，能够对物体产生吸附力，使物体进行移动或者拾取，实现各种抓取部件的灵活转换，对于电磁铁的選择需要根据机械手的类型和使用场合进行确定[2]。最后是对电机的选择，电机主要应用到液压传动装置当中，液压传动装置能够控制机械手臂进行伸长和缩短，实现机械手臂的各种动作，电机能够通过转动调节液压杆的油液压力，来对机械手臂伸长或者缩短的速度进行定植，一般情况下，电机的额定电压为1.5～6 V之间，额定电流在0.02～0.5 A之间，额定转速为6 000～16 000 r/min之间。
2 对机械手的运动形态进行分析
机械手臂的运动主要体现在前臂、后臂和手掌当中，在对机械系统的运动形态进行仿真的过程中，可以对机械手模型中机械系统的各个部件进行仿真建模，并且通过Step函数来对物体合适的仰俯角度进行控制，其中需要注意这种角度需要与机械手的活动范围保持一致。对机械手运动形态的分析主要包括物体的位移、速度和加速度，3个转动副输出力包括手掌和前臂、后臂中间处、前臂和后臂。在对机械手后臂运动和前臂运动进行分析的过程中，可以采用ADAMS软件来进行仿真分析，通过建立相应的模型，得出机械手臂的运动简图，能够清晰明了地看出机械手臂机械系统中各个部件的运行形态，并且在此基础上对机械手臂的运行形态和规律进行分析研究。
3 机械手臂的应力分析
机械手臂的好坏决定着机械手的工作性能，所以说在对机械手进行设计分析的过程中，需要对其应力进行分析，在实际分析的过程中，可以采用ABAQUS工程模拟有限元软件来进行，这种模拟软件能够从相对简单的线性分析到复杂的非线性问题中，在对机械手臂的应力进行分析的过程中，就可以以机械手臂为例，对其静应力和动应力进行分析，以此来对机械手工作过程中的应力情况进行控制，防止机械手由于应力问题产生损坏，影响实际的工作效果。
3.1 机械手臂的静应力分析。
利用ABAQUS软件对机械手臂进行静应力分析，在分析之间，根据机械手臂的实际结构情况来对荷载进行设置，一般情况下设置荷载为100 MPa，在机械手臂上的各个部分进行编号，观察编号点应力随时间的变化情况。在经过观察之后可以发现，当后臂转动的时候，轴给后臂以径向力，导致后臂发生形变，在这样的过程中，施加在后臂上的应力较大，在时间的不断增加中，后臂的形变越来越明显，这就说明应力越来越大，在应力持续增加的情况下，可能会导致机械手臂出现破损的现象，影响机械手臂的正常工作。
3.2 机械手臂的动应力分析。
动应力主要指的是机械手臂在运动过程中产生的应力，机械手在对物体进行抓取的过程中会引起机械手臂的运动，对抓取物体的平稳性和效果产生较大的影响，所以说一般在对机械手臂动应力分析的过程中，主要是对是振动作用进行分析，将利用ABAQUS软件所形成的模型直接导入动应力分析当中，对机械手臂的变形结构进行绘制，通过研究分析之后可以发现，机械后臂在进行旋转运动的过程中，会发生不同程度的振动，这样的振动会对机械手的平稳性和抓取准确度造成一定的影响，在对机械手臂的动应力进行分析之后，能够得到不同情况下机械后臂的振动特点和规律，对后臂的设计提供依据[3]。
4 结语
文章在对多用途抓取类机械手臂机械系统中各个作业部件进行仿真建模，并且在此基础上，对机械手中所应用的重要元件进行选择，保证多用途抓取类机械手臂能够实现不同抓取部件之间的转换，并且通过对机械手臂的运动和应力进行分析，能够研究出机械手臂的运用规律和应力变化情况，保证机械手的正常使用。
参考文献
[1] 聂永芳，许家宝.多用途抓取类机械手设计及分析[J].煤矿机械，2016，37(12)：83-85.
[2] 赵春平，李志华，李亚斌.一种自适应多用途电磁机械手设计[J].中国仪器仪表，2017(2)：58-60.
[3] 平艳玲，刘波.基于PLC的气动抓取式工业机械手设计研究[J].科技创新与应用，2015(30)：128.
作者：崔福霞
第三篇：研究机械设计方法在矿山机械设计中的运用
摘 要：随着我国经济的发展，矿产的需求量越来越大，这就要求矿山行业在开采矿源时，要提高开采效率。机械设计在矿产开采中具有重要的作用，不仅关乎矿山行业的经济效益，还与采矿员工的人生安全息息相关。因此，要利用有效方式，对矿山机械设备进行设计，保证矿产开挖的安全，为矿山行业带来较大的经济效益。本文主要对机械设计方法的概念进行阐述，研究机械设计方法在矿山机械设计中的运用，以期提高矿山开采效率。
关键词：机械设计方法;矿山机械设计;研究运用
1.前言
礦产资源的消耗量的扩大，使得矿山行业需要提高矿山机械设备的开挖效率，利用现代化的设计方法，增加矿产开采量，并保证矿山开采的安全。机械设计方法在矿山机械设计中的运用，主要就是利用现代设计理念，对老旧的矿山机械设备进行改进，并以低碳、低成本为设计原则，确保矿山机械设计具有较高的性价比。
2.机械设计方法的概念
机械设计方法就是利用现代设计理念，采用现代设计方法，并利用计算机软件，对矿山机械设备进行设计，以提高设备的质量，降低设备的成本。在以往的矿山机械设计中，其设计大多是凭借实践经验及设计人员的自觉，因此具有较大的误差，并造成大量人力、物力的浪费[1]。而现代机械设计方法，是对矿山机械设备的改进，并从低价、环保的设计理念出发，利用现代先进的科学技术对矿山机械设备进行改良设计，保证矿山机械设备更加实用、安全、高效，呈现出多元、动态、智能的发展趋势，满足现代矿山行业的发展需求。
3.机械设计方法在矿山机械设计中的运用
3.1机械设计方法中的CAD技术运用
矿山机械设计相对复杂，而利用现代机械设计方法，结合CAD计算机软件技术，对矿山机械设备进行设计，就可以减小机械设计的工作量和工作难度。CAD技术可以进行工程分析，利用计算机对机械设备进行绘画设计，并能够实现矿山机械设备设计与生产的一体化模式。此外，CAD技术还可以利用计算机进行机械设备的模型导入，利用传入的加工代码程序，直接进行机械设备加工。利用CAD技术，可以将设计与生产实现有机结合，提高矿山机械设计的效率，并对设计环节进行及时改善，保障机械设计更加科学、实用[2]。
3.2机械设计方法中的可靠性设计
矿山机械设计要保证其效用，一个重要的衡量指标就是看矿山机械设计是否具有可靠性，能够在特定环境和特定时间下，完成矿产开采工作。利用现代机械设计方法，首先需要进行设备运行实验，对矿山机械设备的载荷、造型、尺寸、工况、材料等进行统计分析，并利用运行实验，确定机械设备的运行数字分布，以此作为可靠的数据，推算机械设备的使用寿命、运行可靠性。利用可靠性的现代机械设计方法，进行矿山机械设计，可以通过实验数值，对设备的可靠性进行分析，针对可靠性低的设计环节，进行及时的改进处理，保证矿山机械设备的生产安全，使其质量有所保障。
3.3机械设计方法中的有限元设计
矿山机械设备在生产过程中，会受不同作用力的影响，因此，其受力分析较为复杂。另外，在矿产开采中，需要不同类型的机械设备，使得其受力情况更加复杂。所以，为了确保矿山机械设备的受力分析更加科学、合理，就需要采用有限元设计方法对其加以设计。如：挖掘类的矿山机械设备在工作过程中，受力结构、载荷计算较复杂，以往的机械设计只是对机械表面受力情况进行简单的分析，在通过危险截面的计算，进行结果确认。而现代机械设计方法中的有限元设计，却能够实行多角度的受力分析，对机械钢板的受力详细情况加以确定，及时发现钢板的受力情况及应力薄弱点，对机械设备进行有效改进，提高矿山机械设备的设计质量。
3.4机械设计方法中的环保设计
随着绿色生活理念的兴起，人们的环保意识越来越强。因此，在矿山机械设计中，也要运用现代绿色设计理念，对机械设备进行设计。矿山机械设备的环保设计，旨在设计过程中尽量使用能拆分、利用、维护、回收的材料或零件，降低环境污染和能源使用，并以提高机械设备的工作效率为主，最大限度的减低噪音及节约能源。现代机械设计中的环保设计，能够满足矿山机械设备的使用性能，使其具有良好的环境属性。
4.结束语
科学技术的飞速发展，使得矿山机械设备的设计理念也受到一定冲击。在矿山机械设计过程中，只有利用现代机械设计方法，并根据矿山开采的实际情况，设计出具有较强使用性、安全性、高效性的机械设备，才能推动矿山行业的持续发展。现代机械设计方法应用于矿山机械设计，能够有效提高矿山机械设备的性能，并在安全生产的基础上，提高设备的经济效益，使矿山企业具有良好的市场竞争力，谋求长期发展。
参考文献
[1] 马恒强，邱亮.浅析工业设计理念在现代矿山机械设计中的应用研究[J].山东煤炭科技，2013(01)：149-151.
[2] 封丽琴.CAD技术在矿山机械设计中的应用[J].科技创新与应用，2014(28)：123.
作者：李丽