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1、毕业设计设计题目 棒料抓装机械手的设计 目 录中文摘要3英文摘要4第一章 绪 论51.1 工业机械手5 1.1.1 工业机械手概述5 1.1.2 选题背景6 1.1.3 设计目的61.2 机械手的组成和分类7 1.2.1机械手的组成7 1.2.2机械手的分类101.3 国内外发展状况121.4 课题的主要要求13第二章 手部结构142.1 手部结构设计14 2.1.1概述142.2手部计算16 2.2.1 驱动力的计算16 2.2.2夹紧缸驱动力计算182.3 两支点回转式钳爪的定位误差的分析18第三章 腕部结构193.1腕部的结构设计19 3.1.1概述19 3.1.2 腕部的结构形式203
2、.2手腕驱动力矩的计算20第四章 臂部的结构224.1 臂部设计的基本要求224.2 手臂的典型机构以及结构的选择23 4.2.1 手臂的典型运动机构23 4.2.2 手臂运动机构的选择234.3 手臂直线运动的驱动力计算23 4.3.1 手臂摩擦力的分析与计算23 4.3.2 手臂惯性力的计算25 4.3.3 密封装置的摩擦阻力254.4 液压缸工作压力和结构的确定26第五章 机身的设计计算295.1 机身的整体设计295.2 机身回转机构的设计计算305.3 机身升降机构的计算33 5.3.1 手臂偏重力矩的计算33 5.3.2 升降不自锁条件分析计算34 5.3.3 手臂做升降运动的液压
3、缸驱动力的计算34 5.3.4 油缸结构尺寸的确定35第六章 液压系统376.1液压系统的设计37 6.1.1液压系统简介37 6.1.2液压系统的组成376.2机械手液压系统的控制回路37 6.2.1 压力控制回路37 6.2.2 速度控制回路38 6.2.3方向控制回路386.3 机械手的液压传动系统39 6.3.1上料机械手的动作顺序39 6.3.2自动上料机械手液压系统原理介绍396.4机械手液压系统的简单计算41 6.4.1 双作用单杆活塞油缸42 6.4.2油泵的选择45 6.4.3 确定油泵电动机功率N46第七章 PLC控制回路的设计477.1电磁铁动作顺序477.2 根据机械手
4、的动作顺序表487.3 PLC与现场器件的实际连接图497.4 梯形图507.5指令程序52结 论56致 谢57参考文献：58棒料抓装机械手的设计摘 要：当今社会信息化、科技化时代到来，机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，可以通过编程控制及检测反馈技术的成熟实现无人化操作，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高
5、、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。机械手的发展可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。关键词：减轻劳动强度、提高生产率、适应恶劣环境、自动化、产品质量高。THE DESIGN OF MANIPULATOR FOR THE CLAVATE MATERAL GRABBED THE
6、DEVICEAbstract: With the development of information and science & technology, robot technology has been a comprehensive subject which includes computing, control theory, sensor technology, AIT (artificial intelligence technology) and bionics. Robot can be controlled by PLC with feedbacks which can a
7、chieve unmanned operation. The research of robot technology is active with wide applications. The applied ratio of robot technology is the most important symbol of the level of industrial automation stately. Robot is not just a replacement of human labor, but great mechanical & electronic device and
8、 a compound of human and machine. Robot has the fast reaction and judge to environment and can work long with high accuracy. To some extent, it is the evolution product of traditional machine and has been the indispensable automatic machine of advanced manufacturing field. Mechanical arm imitates so
9、me of human actions with a set program and track to achieve automatic grab, operation or transportation of goods. The mechanical arm could relieve human labor and improve product quality with safety, especially in mal-condition of high-temperature, high-pressure, low temperature, low-pressure, dusty
10、 or explosive, the application of robot is more significant.Key Words: relieve human labor, improve product efficiency,adapt to mal-conditions, automation, high quality第一章 绪论1.1 工业机械手 1.1.1 工业机械手概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定
11、、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模
12、仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重
13、复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。1.1.2 选题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与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
14、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，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上
15、考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。1.1.3 设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业夜大2.5年的所学知识进行整合，完成一个通用形式的普通圆棒料搬运的机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产中圆棒料的搬运摆放仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。随着科学技术的发展，机械手也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。
