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1、本科毕业设计（论文）玻璃搬运机械手系统设计学院（系）： 工业工程系 专 业： 机电一体化09-3班 学生 姓名： 指导 教师： 答辩 日期： 2012-5-19 摘 要机械手在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文在纵观了近年来机械手发展状况的基础上，结合机械手方面的设计，对机械手技术进行了系统的分析，提出了用气动驱动和PLC 控制的设计方案。采用整体化的设计思想，充分考虑了软、硬件各自的特点并进行互补优化。对玻璃搬运机械手的
2、整体结构、执行结构、驱动系统和控制系统进行了分析和设计。在其驱动系统中采用气压驱动，控制系统中选择PLC 的控制单元来完成系统功能的初始化、机械手的移动、故障报警等功能。最后提出了一种简单、易于实现、理论意义明确的控制策略。 通过以上部分的工作，得出了经济型、实用型、高可靠型玻璃搬运机械手的设计方案，对其他经济型PLC 控制系统的设计也有一定的借鉴价值。 关键词: 机械手；气动控制；可编程控制器（PLC）； 自动化控制 AbstractManipulator plays an extremely important role in the field of advanced manufactu
3、ring. It can carry goods, sort materials and do heavy works instead of the human being. It also can realize mechanization and automation of the production, do the jobs in harmful environment to protect the personal safety. So it is widely used in metallurgy, machinery manufacturing, electronics, lig
4、ht industry and atomic energy etc. In this paper,by reviewing the developmental status of the manipulator in recent years, combining the design of manipulator and systematic analyzing technology of the manipulator, We proposed the design scheme that the manipulator was driven by the pneumatic and th
5、e system was controlled by PLC. Integrative idea was adopted in this design to fully consider the characteristics of the software and hardware and complementary optimization. We analyzed and designed the overall structure, the implementation of structural, driving system and control system of the ma
6、nipulator. We used pneumatic-driven in the driving system, PLC control unit in the control system to complete initialization of the system, manipulators moving, failure alarm and so on. Finally we put forward a control strategy which is simple, easy to realize, and clear theoretical significance. Th
7、rough the work above, a practical, economical, high-reliability sorting material manipulator was designed, which also had certain reference value for the other types of economical PLC control system design. Key words: Manipulator ；Pneumatic-driven； Programmable logic controller; Automatic control 目录
8、 第1 章 绪论 .1 1.1 研究的目的及意义 .1 1.2 机械手在国内外现状和发展趋势 .1 1.3 主要研究的内容 .2 1.3.1玻璃搬运机械手执行系统的分析与选择1.3.2玻璃搬运机械手驱动系统的分析与选择1.3.3玻璃搬运机械手控制系统的设计1.4 解决的关键问题 .3 第2 章 执行系统的分析与选择 .4 2.1 执行机构坐标形式的选择 .4 2.2 执行机构的组成 .6 2.3 驱动系统2.4 控制系统2.5 位置检测装置第3 章 机械手的整体设计方案3.1 机械手的左边形式和自由度3.2 机械手的手部结构方案设计3.3 机械手的手腕结构方案设计3.4机械手的手臂结构方案设计
9、3.5机械手的驱动方案设计3.6机械手的控制方案设计3.7机械手的主要技术参数3.8执行机构各部分的分析与选择3.8.1手部的选择与计算3.8.2手部的选择3.9真空吸盘的计算3.10腕部的设计计算3.10.1腕部设计的基本要求3.10.2腕部的结构以及选择3.10.3腕部的驱动力矩计算3.10.4腕部的驱动力的计算3.10.5液压缸盖螺钉的计算3.10.6动片和输出轴间的连接螺钉3.11臂部的合计及有关计算3.11.1臂部设计的基本要求3.11.2手臂的典型机构以及结构的选择3.11.3手臂伸缩液压缸的尺寸设计与校核3.11.4导向装置3.11.5平衡装置3.11.6手臂摩擦力的分析与计算3
10、.11.7手臂惯性力的计算3.11.8密封装置的摩擦阻力3.11.9液压缸工作压力和结构的确定3.12机身的设计计算3.12.1机身的整体设计3.12.2手臂升降液压缸的尺寸设计与校核3.13机身回转机构的设计计算3.13.1回转缸驱动力矩的计算3.13.2回转缸尺寸的初步确定3.14机身升降机构的计算3.14.1臂偏重力矩的计算3.14.2升降不自锁条件的分析计算3.14.3手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算3.14.4轴承的选择分析3.14.5设计液压系统图3.14.6液压回路的工作原理2.3 执行机构各部分的分析与选择.6 2.3.1 手部的选择及计算 .6 2.3.2 手臂结构的选择 .7 2.3.3 纵向直动气缸的设计计算与校核 .8 2.3.4 横向气缸的设计计算与校核 . 14 2.3.5 机身回转力矩的计算 . 17 2.3.6 回转液压缸所驱动力矩计算 . 18 2.3.7 气压缸盖螺钉的计算 . 19 2.3.8 静片和输出轴间的连接螺钉 . 20 2.3.9 矩形导轨的弯曲强度及挠度的校核 . 21 2.3.10 机座结构的选择 .
