工业机械手的设计系统工作原理及组成

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1、河南科技学院新科学院2013届本科毕业论文（设计）论工业文（设计）工业机械手的设计系统工作原理及组成学生姓名：李攀所在系别：机械工程系所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：逄明华完成时间：2013/4/2332目录第一章引言11.1工业机械手概述11.2气动机械手的设计要求21.3机械手的系统工作原理及组成2第二章机械手的整体设计方案52.1机械手的座标型式与自由度52.2机械手的手部结构方案设计62.3机械手的手腕结构方案设计62.4机械手的手臂结构方案设计62.5机械手的驱动方案设计62.6机械手的控制方案设计72.7机械手的主要技术参数7第三章手部结构设计83.1夹持式

2、手部结构83.1.1手指的形状和分类93.1.2设计时考虑的几个问题93.1.3手部夹紧气缸的设计9第四章手腕结构设计134.1手腕的自由度134.2手腕的驱动力矩的计算134.2.1手腕转动时所需的驱动力矩134.2.2回转气缸的驱动力矩计算154.2.3手腕回转缸的尺寸及其校核15第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核185.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核185.1.1手臂伸缩气缸的尺寸设计185.1.2尺寸校核185.1.3导向装置185.1.4平衡装置185.2手臂升降气缸的尺寸设计与校核195.2.1尺寸设计195.2.2尺寸校核195.3手臂回转气缸的尺寸设计

3、与校核19325.3.1尺寸设计195.3.2尺寸校核19第六章气动系统设计21第七章机械手的PLC控制系统设计237.1可编程序控制器的选择及工作过程237.1.1可编程序控制器的选择237.1.2可编程序控制器的工作过程237.2可编程序控制器的使用步骤247.3机械手可编程序控制器控制方案247.3.1控制系统的工作原理及控制要求247.3.2气动机械手的工作流程（如图7-1所示）257.3.3I/0分配267.3.4梯形图设计26第八章结论30致谢31参考文献：3232第一章引言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

4、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、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。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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

5、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。气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质来源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，

6、所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。气动技术有以下优点:(1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题.(2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。(3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。(4)能源可储存。压缩空气可存贮在储

7、气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。(5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因32温度变化影响传动及控制性能。(6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力