机械自动化机电电气专业课题工业机械手的设计毕业论文.docx

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1、毕业设计（论文）（说明书）题目：工业机械手的设计姓名：XXX编号：XXXXXXXX学院年月日毕业设计（论文）任务书姓名XXXX专业XXXXXXXX任务下达日期年月日设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月H设计（论文）题目：工业机械手的设计A编制设计B设计专题（毕业论文）指导教师指XXXX系（部）主任2年月日毕业设计（论文）答辩委员会记录XXXXXXX系机械设计与制造专业,学生XXXX于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：专题（论文）题目：工业机械手指导老师：XXXXX答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生XX斐X毕业设

2、计（论文）成绩为O答辩委员会人,出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，第页共页学生姓名：X生XX专业XXXX年级XX级毕业设计（论文）题目：工业机械手的设计评阅人：指导教师：（签字）年月日成绩：系（科）主任：（签字）年月日毕业设计（论文）及答辩评语：目录摘要1第一章绪论31.1工业机械手概述31. 2选题背景313设计目的41.4工业机械手在生产中的应用51.5机械手的组成51. 6工业机械手的发展趋势6第二章机械手的总体设计方案71.1 传动方案的确定71. .1.1驱动方式的确定82. 12运动路线的确定82. 2机械手的技术参数列表8第三章机械手手部的

3、设计计算83.1夹紧油缸的结构设计选择83. 2手指选择83. 3三指夹紧力的计算83. 4夹紧缸的计算103. 5实际液压的计算113. 6夹紧缸的结构设计113. 7顶料杆设计12第四章腕部的设计计算133.1 腕部总力量-134. 2驱动力矩的计算155. 3回转缸内径的计算156. 4回转缸的壁厚可根据腕部结构和工艺性选取154.5选用的轴承154.6回转油缸密封形式的确定154.7回转螺栓的计算-154.8花键强度的校核16第五章臂部的设计及有关计算175.1手臂缸内径的确定175.2油缸的壁厚185.3活塞杆的计算及验算185.4缸盖的设计205.5活塞的结构设计215.6液压缸的

4、放置及固定形式225.7手臂下盖世太保缓冲装装置的设计235.8节流孔直径的确定245.9导向套的设计245.10回转缸轴的确定24第六章机身的设计计算296.1机身的整体设计306.2机身回转机构的设计计算316.3机身升降机构的计算356.3.1手臂偏重力矩计算356.3.2升降不自锁条件分析计算366. 3.3手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算376.4轴承的选择方案38第七章传感器的选择387.1传感器的作用387. 2霍尔传感器电路图及工作原理387. 3放射式红外检测开关397. 4根据工艺过程分析控制要求407. 5确定所需的用户输入/输出设备及PC的选择417. 5.1输入设备

5、一一用以产生输入控制信号417. 5.2PC选择427. 6PC程序设计427. 7步进指令编程427. 8外部电源44结论46参考文献47摘要本文简要介绍了工业机械手的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式，气动技术的特点，继电器控制的特点及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。利用继电器程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的电磁继电器，根据机械手的工作流程制定了继电器程序控制

6、器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了继电器程序控制器的控制程序。关键词：机械手，气动，继电器程序控制器AbstractsThispaperbrief1yintroducestheconceptofindustria1robots,compositionandc1assificationofthemanipu1ator,thefreedomandthecoordinaterobotform,thecharacteristicsofthepneumatictechno1ogy,re1aycontro1andtheChciracteristicsofthedeve1opmentofbot

7、hathomeandabroad.Thispapermakesanovera11designmanipu1ator,determinedthemanipu1atorofthecoordinatesoftheformandfreedom,andthetechnica1parametersofthemanipu1ator.Atthesametime,thedesignofthemanipu1atorhandgrippingtypestructure,thedesignofthemanipu1atorwriststructure,ca1cu1atedthewristrotationfordrivin

8、gmomentandrotarycy1inderdrivingmoment.Thedesignofthemanipu1atorarmstructure.Re1ayuseprogramcontro11erwassubjectedtocontro1,se1ecttheappropriatee1ectromagneticre1ay,accordingtotheworkingprocessofthemanipu1atorformu1atedthere1ayprogramcontro11ercontro1p1an,drawtheworkofthemanipu1atorsequencechart,andd

9、rawthere1ayprogramcontro11ercontro1procedures.Keywords：manipu1ator,pneumatic,re1ayprogramcontro11er第一章绪论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、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

10、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

11、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

12、用。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

13、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。13设计目的本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求

14、的多工位冲床上下料机械手的设计，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线上多工位冲床装卸工件仍由人工完成，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、钾、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。

15、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。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。1.4 工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛广泛国。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的