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1、 机械 系统设计课程设计 说 明书 设计题目： 工业机械 手 团队成员：姓名 1/姓名 2/姓名 3/姓名 4 学 院：机电工程学院 指导老师： XXX 职 称 ： XXX 提交 日期： 2014.7.10 摘 要 工业 机械手 是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人 们 所认识 ，它 能 按照 生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸 ， 促进了工 业 生产的自动化。 本 文 是在 确定了机械手的总体 方案 之 后，对机械手 的 结构进行 了 设计和校核 。 并 进一步设计了机械手的 液压 驱 动系统 ， 对液压元件进行了计算和选择
2、。 在此基础 上 完成 机械手的 PLC 控制 系统 ， 其中 包括 PLC 的 选型 、 机械手控制方案和 PLC 系统 程序的设 计等 。 最后 利用 UG 三维数字化技术对 机械手 进行了建模 、 虚拟装配和运动仿真 并通过 有限元分析零部件 的 强度 。 该 机械手 能在 几台机械设备间进行搬运和装卸工作， 提高生产效率和生产力。 关键词 ： 液压 机械手 物料搬运 圆柱坐标 PLC 控制 目 录 1 前言 . 1 1.1 毕业设计的背景 . 1 1.2 毕业设计的意义 . 1 1.3 毕业设计的主要内容 . 2 1.4 国内外研究现状及分析 . 2 2 机械手总体方案的设计 . 3
3、2.1 初始参数与设计要求 . 3 2.2 机械手基本形式的选择 . 4 2.3 机械手的手部结构方案 . 5 2.4 机械手的手腕结构方案 . 5 2.5 机械手的手臂结构方案 . 5 2.6 机械手的驱动方案 . 5 2.7 机械手的控制方案 . 6 3 机械手结构设计 . 6 3.1 手部结构设计 . 6 3.1.1 手指的形状和分类 . 6 3.1.2 手部设计的基本要求 . 6 3.1.3 手部夹紧油缸的设计 . 7 3.1.4 手爪的夹持误差及分析 . 10 3.2 手腕结构设计 . 11 3.2.1 手腕的自由度 . 11 3.2.2 手腕设计的基本要求 . 11 3.2.3 手
4、腕回转油缸的设计 . 12 3.2.4 手腕回转缸的尺寸及其校核 . 15 3.3 手臂结构设计 . 16 3.3.1 手臂设计的基本要求 . 16 3.3.2 手臂伸缩油缸的尺寸与校核 . 17 3.3.3 手臂升降油缸的设计与校核 . 20 3.3.4 手臂回转油缸的设计与校核 . 21 4 机械手液压系统设计 . 23 4.1 机械手液压系统的控制回路 . 23 4.1.1 压力控制回路 . 23 4.1.2 速度控制回路 . 24 4.1.3 方向控制回路 . 24 4.2 机械手液压驱动系统的计算 . 24 4.3 液压系统传动方案的确定 . 29 4.4 计算和选择液压元件 . 3
5、1 5 机械手的 PLC 控制系统设计 . 33 5.1 PLC 的选择及工作过程 . 33 5.1.1 PLC 的选择 . 33 5.1.2 PLC 的工作过程 . 33 5.2 机械手 PLC 控制方案 . 34 5.2.1 控制系统的工作原理及控制要求 . 34 5.2.2 机械手的工作流程 . 34 5.2.3 输入和输出（ I/0）点分配表 . 35 5.2.4 PLC 外部元件接线图 . 37 5.3 PLC 控制系统程序设计 . 38 5.3.1 回原点程序 . 38 5.3.2 手动单步操作程序 . 39 5.3.3 自动连续操作程序 . 40 6 基于 UG8.5 高级仿真模
6、块的线性静力结构分析 . 41 6.1 UG8.5 高级仿真模块与线性静力学分析 . 42 6.2 回转液压缸上盖静力学分析 . 43 结 语 . 46 参 考 文 献 . 47 Abstract . 48 附 录 . 49 54 1 1 前言 1.1 毕业设计 的背景 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高 新 技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，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
