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1、合肥工业大学毕业设计论文集毕业论文球坐标工业机械手设计专业班级 学生姓名 学 号 指导教师 目 录中文摘要1英文摘要2第一章 绪论31.1工业机械手的组成和分类31.2工业机械手设计内容和要求31.3毕业设计目的与意义4第二章 手部的设计52.1手部设计计算52.2手指夹持误差分析与计算8第三章 腕部设计103.1 腕部设计的基本要求103.2 腕部的结构以及选择103.3腕部的设计计算113.4驱动力矩的计算143.5回转液压缸的确定15第四章 臂部的设计计算164.1 臂部设计的基本要求164.2 手臂的典型机构以及结构的选择174.3 手臂直线运动的驱动力计算184.4 确定液压缸工作压
2、力和结构204.5液压缸盖螺钉的计算22第五章 臂部俯仰缸的设计计算255.1驱动力矩的计算265.2俯仰摆动油缸驱动力的计算265.3俯仰摆动油缸的设计计算275.4液压缸盖螺钉的计算28第六章 机身的设计计算306.1 机身的整体设计306.2 机身回转机构的设计计算316.3回转缸尺寸的初步确定31第七章 液压传动与控制系统设计337.1各液压控制回路的选取337.2液压元件的计算和选择347.3液压控制阀的选择357.4液压辅助元件的选择和计算357.5液压系统的计算参数367.6作各液压缸工况图377.7计算和选择液压元件427.8液压系统的分析43第八章 电气控制系统设计468.1
3、可编程控制器简介及设计原则468.2可编程控制器电器元件的动作顺序47设计感想与致谢50参 考 文 献51中文摘要摘要：自从上世纪50年代末美国研发出第一代工业机器人开始，人类的工业化生产从此步入了一个自动化的时代。随着自动化技术的不断深入发展，欧美等发达国家早已进入自动化生产阶段。当前，我国要想完成产业升级必然要加大自动化设备在企业应用的力度。其中以机械手为代表的自动化设备必然有广泛的天地。本文设计的机械手就是针对企业工厂自动化生产线上而设计的，它主要实现物料的搬运。它通过液压驱动能够实现300N的抓重，通过PLC控制，能够实现各种规定动作的控制，具有4个自由度，可实现X方向的伸缩。该机械手
4、具有自动化程度高，夹紧力大，效率高，能够完成复杂环境下的工作等特点，能够减轻工人劳动的强度，节约工作时间，提高企业的生产效率。关键词：机械手 自动化 PLC 英文摘要Abstract: Since the late 1950 s the United States developed the first generation of industrial robots, human industrial production has entered into an era of automation. With the deepening development of automation te
5、chnology, Europe and the United States and other developed countries has entered a stage of automated production. At present, our country to complete industrial upgrading is bound to intensify automation equipment in enterprise applications. Which represented by mechanical automation equipment must
6、have a wide range of heaven and earth. In this paper, design of manipulator is designed on factory automation production line for enterprise, its main material handling. It by hydraulic drive can achieve 300 n catch weight, through the PLC control, motion control can achieve a variety of regulations
7、 and has four degrees of freedom, which can realize the X direction of scaling. This manipulator has a high degree of automation, large clamping force, high efficiency, able to complete the work in a complicated environment etc., can reduce workers labor intensity, save work time, improve the produc
8、tion efficiency of enterprises. Key words: automation PLC manipulator1合肥工业大学毕业设计论文集第一章 绪论1.1工业机械手的组成和分类 1.1.1、工业机械手的组成： 工业机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置监测装置等组成。各系统相互之间的关系如下图所示。 工件执行机构驱动系统控制系统 位置监测装置 1.1.2、工业机械手的分类： 1、按规格分类 微型机械手（重力在10N以下） 小型机械手（重力在100N以下） 中型机械手（重力在500N以下） 大型机械手（重力在500N以上） 2、按用途分类 专用机械手 通用
9、机械手 3、按控制方式分类 点位控制 连续轨迹控制1.2工业机械手设计内容和要求 1.2.1、主要参数： 主要参数的确定： 1、坐标形式：球坐标 2、抓重：300N 3、自由度：4个 4、臂的运动参数：运动名称符号行程范围速度伸缩X350mm250mm/s回转021090/s俯仰04590/s升降Z无无横移Y无无腕部的运动参数：运动名称符号行程范围速度回转018090/s小臂俯仰2无无 定位方式：电位器(或接近开关等)设定，点位控制 驱动方式：液压(中、低压系统) 手指指夹持范围：棒料直径4060mm，长度4501200mm 9、定位精度：3mm 10、控制方式：PLC控制1.3毕业设计目的与
10、意义 毕业设计是一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程设计问题而进行的一次基本训练，是对所学知识的一次综合考查，是毕业前的一次综合演练，这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有重要意义。 其主要目的： 一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。 三、养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。培养学生进行调查研
11、究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。第二章 手部的设计2.1手部设计计算2.1.1、手部设计的基本要求 1、应当具有适当的夹紧力 手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。在确定夹紧力时，除考虑工件的重量外，还应该考虑在传送或操作过程中所带来的惯性力和振动，对于刚性很差的工作夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。 2、应当具有足够的开闭范围 机械手的手部手指都有张开和闭合的动作。手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和
12、尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭的范围大一些较好。若夹持不同尺寸的工件，应该按最大尺寸的工件考虑。 3、要求手部结构简单，重量轻，体积小、效率高手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，在保证一定的强度和刚度的前提下，必须力求结构简单，重量轻，体积小，以利于减轻臂部的负载。4、应保证工件夹持精度应保证每个被夹持的工件，在手指内都有相对准确的位置，避免工件在手指内的滑动或者不稳定性的产生。5、设计时应考虑通用性和特殊位置的要求 在设计时，应考虑到扩大机械手的适用范围，尽量实现一机
13、多用，提高机械手的通用程度，以适应夹持不同尺寸和形状的工件的需要，以外，还应该考虑到使用环境的特殊要求，如耐高温、耐腐蚀等。 综上考虑，根据工件的形状和设计的参数要求，此次设计的机械手将采用最常用的滑槽杠杆式夹钳手，此种结构手部较为简单，制造方便，通用性强。 2.1.2、手部参数的计算 滑槽杠杆式夹钳手结构如下图，其原理是在拉杆3作用下销轴2向上的拉力为P，并且通过销轴中心点O点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为P1、P2，其力的方向垂直于滑槽的中心线OO1和OO2并指向O点，P1和P2的延长线交O1O2于A与B 由 得 得 得 因 所以 (2-1) 式中手指的回转支点到对称中心线的距离； 工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点连线间的夹角（一般取）1.手指 2.轴销 3.拉杆 4.指座图2-12.1.3、手部握力计算： 1、理论驱动力计算 由上面可知，驱动力为：在此设计中，我们选择V型指型夹方料，手指与工件位置选择：手指水平位置夹水平放置的工件。由课程设计指导书表21查得握力计算公式：由设计参数可知，G
