毕业论文 具有五个自由度的机械手设计.doc
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毕业论文 具有五个自由度的机械手设计,摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程 。首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简...
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摘要
随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程 。
首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
最后使用软件对机械手PLC控制仿真。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；
Abstract
The applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.
The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use hydraulic drive so the transmission system can be simple and reliable. The manipulator and hydraulic cylinder are detailed introduction in this paper. The movements of mechanical hands are controlled by programmable controller which procedures are simple and the system maintenance can be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the hand’s structure. Manipulator can grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of hand so system is multifunctional. Manipulator overall structure achieves some functions of the level expands and contracts, the vertical fluctuation and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by hydraulic cylinders.
This article system elaboration industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.
Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's hand.
Keywords: manipulator; hydraulic power transmission；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;
目录
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2 工业机械手的简史 1
1.3工业机械手在生产中的应用 3
1.4 机械手的组成 4
1.5工业机械手的发展趋势 5
2 机械手的总体设计方案 7
2.1 机械手基本形式的选择 7
2.2机械手的主要部件及运动 7
2.3驱动机构的选择 8
2.4 机械手的技术参数列表 8
3 机械手手部的设计计算 9
3.1 手部设计基本要求 9
3.2 典型的手部结构 9
3.3机械手手抓的设计计算 9
3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 13
3.5弹簧的设计计算 14
4 腕部的设计计算 17
4.1 腕部设计的基本要求 17
4.2 腕部的结构以及选择 17
4.3 腕部的设计计算 18
5 臂部的设计及有关计算 23
5.1 臂部设计的基本要求 23
5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 24
5.3 手臂直线运动的驱动力计算 24
5.4 液压缸工作压力和结构的确定 27
6 机身的设计计算 29
6.1 机身的整体设计 29
6.2 机身回转机构的设计计算 30
6.3 机身升降机构的计算 34
6.4 轴承的选择分析 37
7 液压驱动系统设计 38
7.1液压驱动的特点 38
7.2液压系统设计 39
8 PLC控制系统设计 40
8.1 PLC的特点 40
8.2 PLC的选择及I/O分配 40
8.3 PLC程序设计及仿真 42
结论 50
致谢 51
参考文献 52
附录 53
随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程 。
首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。机械手采用液压传动，使传动系统简单可靠；选用可编程控制器对机械手的动作进行控制，使控制程序简单，系统维护方便。设计过程中，对机械手和液压缸部分做了详细的设计计算。同时，对机械手的通用性主要是采用可更换式手部结构来实现，通过更换手部，可使机械手抓取外圆零件和内圆零件，从而实现了系统的多功能化。机械手总体结构能够实现手臂的水平伸缩、垂直升降、旋转和抓取等功能，这些动作都是可编程控制器控制，用液压缸驱动机械手来完成的。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
最后使用软件对机械手PLC控制仿真。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；PLC仿真；
Abstract
The applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.
The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator. Manipulator use hydraulic drive so the transmission system can be simple and reliable. The manipulator and hydraulic cylinder are detailed introduction in this paper. The movements of mechanical hands are controlled by programmable controller which procedures are simple and the system maintenance can be convenient. And the universal ability of manipulator is based on the interchangeability of the hand’s structure. Manipulator can grasp cylindrical parts and inner parts through the replacement of hand so system is multifunctional. Manipulator overall structure achieves some functions of the level expands and contracts, the vertical fluctuation and captures the semifinished materials. All those movements are controlled by programmable controller and realized by hydraulic cylinders.
This article system elaboration industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.
Finally uses the software to carry out the PLC control simulation for manipulator's hand.
Keywords: manipulator; hydraulic power transmission；Hydraulic cylinder；Programmable logic Controller simulation;
目录
1 绪论 1
1.1前言 1
1.2 工业机械手的简史 1
1.3工业机械手在生产中的应用 3
1.4 机械手的组成 4
1.5工业机械手的发展趋势 5
2 机械手的总体设计方案 7
2.1 机械手基本形式的选择 7
2.2机械手的主要部件及运动 7
2.3驱动机构的选择 8
2.4 机械手的技术参数列表 8
3 机械手手部的设计计算 9
3.1 手部设计基本要求 9
3.2 典型的手部结构 9
3.3机械手手抓的设计计算 9
3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 13
3.5弹簧的设计计算 14
4 腕部的设计计算 17
4.1 腕部设计的基本要求 17
4.2 腕部的结构以及选择 17
4.3 腕部的设计计算 18
5 臂部的设计及有关计算 23
5.1 臂部设计的基本要求 23
5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 24
5.3 手臂直线运动的驱动力计算 24
5.4 液压缸工作压力和结构的确定 27
6 机身的设计计算 29
6.1 机身的整体设计 29
6.2 机身回转机构的设计计算 30
6.3 机身升降机构的计算 34
6.4 轴承的选择分析 37
7 液压驱动系统设计 38
7.1液压驱动的特点 38
7.2液压系统设计 39
8 PLC控制系统设计 40
8.1 PLC的特点 40
8.2 PLC的选择及I/O分配 40
8.3 PLC程序设计及仿真 42
结论 50
致谢 51
参考文献 52
附录 53
