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1、湖南省生物机电职业技术学院湖南省生物机电职业技术学院 毕业设计毕业设计液压机械手直线运动液压系统的设计液压机械手直线运动液压系统的设计系系 部：部： 机械及自动化系机械及自动化系 专专 业：业： 机械制造及自动化机械制造及自动化 班班 级：级： 机制机制 0932109321 姓姓 名：名： 廖廖 珊珊 珊珊 学学 号：号： 200923532129200923532129 联系电话：联系电话： 1511124919315111249193 指导老师：指导老师： 厉佐葵厉佐葵 目录摘要摘要.1 1绪论绪论.2第一章第一章 液压系统的设计液压系统的设计.41.对液压系统的分析.41.1 液压系统
2、设计参数.41.2 工况分析.42.确定液压系统的主要参数.52.1 确定系统最大工作压力.52.2 液压缸有效工作面积.52.3 系统最大流量.52.4 计算液压缸的主要结构尺寸.52.5 液压执行元件实际工作压力.63.制定系统方案.63.1 执行机构的确定.63.2 升降缸动作回路.63.3 伸缩缸动作回路.73.4 夹紧缸动作回路.73.5 系统安全方案的制定.74.液压系统工作原理.75.液压元件的计算与选择.85.1 液压泵及电动机的选择.95.2 确定油箱的有效容积.95.3 系统部分液压元件的选择.9第二章第二章 PLCPLC 控制系统的设计控制系统的设计.101.机械手 PL
3、C 控制系统控制要求.101.1 机构要求.111.2 工艺过程.11.3 控制要求.112.输入输出分析.133.控制程序容量估计.134.PLC 选型.135.画出输入,输出接线图及相关图表.136.程序设计.15156.1 整体设计.156.2 手动控制程序.156.3 自动操作程序.166.4 输出显示程序.18第三章第三章 机械手结构设计机械手结构设计.201 机械手的发展.202 机械手手抓结构设计.213 机械手手臂的设计.224 腰座结构的设计.225 动力臂的结构设计.236 控制系统的选择.237 驱动系统.248 机械手的动作示意图.25致谢致谢.26参考文献参考文献.2
4、7附录附录.281摘要摘要机械手模仿人的手部动作,按给定程序,轨迹和要求实现自动抓取,搬运和操作的自动装置.其驱动方式多用液压驱动. 在设计液压系统时,对机械手的动作过程及工作情况进行分析,可以算出各执行元件的最大负载 F,运动速度 V 以及行程 S 等一系列参数.然后根据这些参数可以得出液压系统的主要参数,系统最大工作压力 p 和最大流量.maxV1pp=p +maxqAmaxV然后确定各执行元件的工作压力,流量和有效工作面积. 3 个液压缸的尺寸.根据液压缸的缸径和活塞杆的直径和压力,查机械设计手册可以选用标准系列的液压缸.根据系统工况分析和各执行元件的压力以及流量可以拟定液压系统图.在拟
5、定液压系统图时,充分考虑了各执行元件所需要的条件以及各个阶段对系统的需求.为满足工况的要求.系统中设置了调速回路,保压回路,平衡回路和安全措施等.在本系统中充分考虑到了机械手的工况,在选择各液压回路时也充分考虑到了背压,惯性冲击力,管路压力损失等对液压系统带来的影响.在本系统推广方面,也可以在系统中加上回转回路,这样可以让机械手更加灵活.用途更加广泛.此液压系统也可用于各种搬运以及起重设备中. 关键词关键词: :液压液压 PLCPLC 机械手机械手 2绪论绪论机械手能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置.它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化
6、,能在有害环境下操作以保护人身安全.因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门.机械手可把人类从危险,繁重的体力劳动中解放出来,配合机械手工作.同时可极大地提高劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐.下面介绍下机械手的历史和前景.机械手是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的,机械手研究始于 20世纪中期,随着计算机和自动化技术的发展,特别是 1946 年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展.同时,大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,又为机器人的开发奠定了基础.另一方面,核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放
7、射性物质,在这一需求背景下.美国于 1947 年开发了遥控机械手,1948 年又开发了机械式的主从机械手.机械手首先是从美国开始研制的.1954 年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利,该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节.利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现.这就是所谓的示教再现机器人.1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人.作为机器人产品最早的实用机型是 1962 年美国 AMF 公司推出的“VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的“UNIMATE”.从 94 年美国开发出“虚拟轴机床”以来,这种新型装置已成为国际研究的热点之一,纷纷探索开拓其实际应用的领域.我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过“七五” 、 “八五”科技攻关,目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人;其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用,弧焊机器人
