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数控机床上下料机械手设计

摘  要

通过对机械设计、制造及其自动化专业课程的学习，总结大学四年所学的知识，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，以及实际操作中的应用情况，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。重点针对机械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分机械结构以及机械手控制系统（传动系统、驱动系统）进行了详细的设计。同时对其控制系统和液压系统进行了理论分析和设计计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序。设计达到了预期目标。

关键词：机械手；PLC；液压伺服定位；电液系统

Abstract
Through mechanical design, manufacturing and automation professional course of study, four-year summary of what you have learned, on industrial robot mechanical parts of the structure and function of discussion and analysis, as well as the actual operation of the application, designed a cylindrical form of CNC machine tool Manipulator. Focused on robotic hand, wrist, arm, waist, and other parts of the mechanical structure, and the robot control system (transmission system, driving system) with a detailed design. At the same time on the control system and hydraulic system for the calculation of theoretical analysis anddesign. The PLC-based control system of the manipulator for intensive design, by manipulators of process and control requirements analysis, design of control systems hardware circuit, be compiled in a robotic control program. The design reached the intended target.

Key words: Robotics; PLC; hydraulic servo positioning; electro-hydraulic system

目   录
第1章  绪论 1
1.1　选题背景 1
1.2　设计目的 1
1.3　发展现状和趋势 1
第2章 机械手各部件的设计 3
2.1机械手的总体设计 3
2.1.1　机械手总体结构的类型 3
2.1.2　具体设计方案 4
2.2机械手手爪结构的设计 4
2.2.1　设计要求 4
2.2.2　驱动方式 5
2.2.3　典型结构 5
2.2.4　具体设计方案 6
2.3机械手手腕结构的设计 7
2.3.1　手腕结构的设计要求 7
2.3.2　具体设计方案 7
2.4机械手手臂构的设计 8
2.4.1　手臂结构的设计要求 8
2.4.2　具体设计方案 8
2.5机械手腰座结构的设计 9
2.5.1　腰座结构的设计要求 9
2.5.2　具体设计方案 9
2.6机械手的机械传动机构的设计 10
2.6.1　传动机构设计应注意的问题 10
2.6.2　常用的传动机构形式 10
2.6.3　具体设计方案 11
2.7机械手驱动系统的设计 12
2.7.1　常用驱动系统及其特点 12
2.7.2　具体设计方案 12
2.8机械手手臂的平衡机构设计 12
2.8.1　平衡机构的形式 12
2.8.2　具体设计方案 13
第3章 理论分析和设计计算 14
3.1电机选型有关参数计算 14
3.1.1　有关参数的计算 14
3.1.2　电机型号的选择 16
3.2液压传动系统设计计算 18
3.2.1  确定液压系统基本方案 18
3.2.2  拟定液压执行元件运动控制回路 19
3.2.3　液压源系统的设计 19
3.2.4　绘制液压系统图 20
3.2.5　确定液压系统的主要参数 21
3.2.6　计算和选择液压元件 26
第4章 机械手控制系统的设计 28
4.1系统硬件设计 28
4.1.1  操作面板布置 28
4.1.2  工艺过程与控制要求 28
4.1.3  作业流程 29
4.1.4  控制器的选型 30
4.1.5  控制系统原理分析 31
4.1.6  PLC外部接线设计 31
4.1.7  I/O地址分配 32
4.2系统软件设计 33
4.2.1　控制主程序流程图 33
4.2.2　控制程序设计 34
结论 51
致谢 52
参考文献 53