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学士学位论文液压机械手臂设计
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学士学位论文液压机械手臂设计
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摘要
机械手手臂的作用是连接机械手手腕、带动带动机械手手指去抓取物件，并按程序要求将其搬运到空间指定的位置，机械手手臂广泛的应用在工业制造中，对提高工作效率和自动化水平具有重要意义。本文介绍了机械手手臂的功能、机械手手臂的组成、结构及其分类，其驱动方式、控制方式及其国内外发展状况。并对机械手手臂进行了总体方案设计，确定了机械手手臂自由度及其坐标形式，确定了机械手手臂的重要技术参数等。同时，计算出机械手手臂升降液压缸驱动力和手臂回转液压缸驱动力矩并且确定液压缸的重要参数。
设计出了机械手手臂的液动系统，绘制了机械手手臂液动系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手手臂进行控制，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手手臂梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：机械手手臂液压驱动 PLC控制
Abstract
In this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer.
The manipulator uses PLC to control.The paper institutes two controls chemes of PLC acordine to the work flow of the manipulator.The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart.What’s more,the paper work out the control program of the PLC.
Keywords: mechanical hand, liquid pressure drive，PLC
目录
第1章绪论
1.1机械手手臂概述………………………………………………….
1.2 机械手手臂组成和分类……………………………………..
1.2.1机械手手臂的组成………………………………………….
1.2.2机械手手臂的分类………………………………………….
1.3 机械手手臂在工业中的应用……………………………………. 第2章工业机械手的设计方案
2.1机械手手臂的动作要求…………………………………………..
2.2机械手手臂的技术参数…………………………………………..
2.3机械手的座标型式与自由度……………………………………..
2.4机械手手臂的驱动方案设计………………………………………
2.5机械手手臂的控制方案设计………………………………………第3章机械手臂部机构设计
3.1机械手手臂部的结构选择…………………………………………
3.2手臂偏重力矩的计算………………………………………………
3.3手臂导向立柱不自锁条件………………………………………….
3.4手臂升降液压缸驱动力及参数计算……………………………….
3.5手臂回转液压缸驱动力矩及参数计算……………………………. 第4章液压泵的选择及液压系统设计
4.1液压泵的选择………………………………………………………
4.11液压升降缸的流量计算…………………………………………
4.12液压回转缸的流量计算…………………………………………
4.13确定液压泵的额定流量…………………………………………
4.14确定液压泵的额定压力…………………………………………
4.2 液压系统的原理………………………………………………………第5章PLC的控制系统设计……………………………………………..
5.1 确定输入/输出点数并选择P LC型号…………………………………
5.2 分配P LC的输入/输出端子………………………………………….
5.3 PLC控制系统程序设计…………………………………………..
参考文献…………………………………………………………………………………. 附录…………………………………………………………………………………. 致谢………………………………………………………………………………….
第1章绪论
1.1机械手手臂概述
机械手手臂是连接机械手手腕、带动带动机械手手指去抓取物件，并按程序要求将其搬运到空间指定的位置的机械装置。机械手手臂广泛应用在工业制造中，在恶劣的环境下代替人的工作，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产，可以提高生产的自动化水平和劳动生产率对提高工作效率和自动化水平具有重要意义。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应用。
机械手手臂的结构一开始是比较简单的，3自由度的居多，专用性较强，一般情况下用作某台机床的上下料装置。随着工业技术的发展，机械手手臂有3自由度，4自由度，5自由度等，驱动方式也有了液压驱动型，气动驱动型等，控制方式也更加灵活方便,出现了PLC控制和单片机控制等。由于机械手手臂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商品生产中获得广泛的引用。机械手手臂的发展，其应用前景将更加宽广。
1.2 机械手手臂组成和分类
1.2.1机械手手臂的组成
机械手手臂主要由执行机构、驱动系统、控制系统等组成。
（1）执行机构
机械手手手臂的执行元件为液压缸或气缸等，缸的移动带动机械手手臂的移动。
（2）驱动系统
机械手手臂的驱动系统是驱动执行机构运动的动力装置，有液压、气压、电力和机械式驱动四种形式
（3）控制系统
控制系统是机械手手臂动作的指挥系统，用来控制动作的顺序、位置、时间、速度、加速度等。常见控制系统有PLC控制系统和单片机控制系统等
1.2.2机械手手臂的分类
按照不同的分类标准，机械手手臂的分类也也是不同的。
(1)按用途分
机械手手臂可分为专用机械手手臂和通用机械手手臂两种:
1、专用机械手手臂：
它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产，如自动机床、自动线的上、下料机械手手臂等。
2、通用机械手手臂：
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手手臂。其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。
通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制: 伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。
(2) 按驱动方式分
1、液压传动机械手手臂：
是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手手臂。其抓重大、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，油的泄漏对工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。
2、气压传动机械手手臂：
是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手手臂。其介质来源极为方便，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，抓重小，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
3、机械传动机械手手臂：
机械传动机构驱动的机械手手臂。它是一种附属于工作主机的专用机械手手臂，其动力是由工作机械传递的。其是运动准确可靠，但结构较大，动作程序不
可变。
4、电力传动机械手手臂：
特殊结构的感应电动机步进电机直接驱动执行机构运动的机械手手臂，其机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。 (3)按控制方式分
1、点位控制
它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前常用专用和通用工业机械手手臂都是这种的。
2、连续轨迹控制
它的运动轨迹为空间的任意连续曲线。较为复杂。
（4）按种类分类：串联机械手;并联机械手。
1.3 机械手手臂在工业中的应用
工业机械手在生产中的应用非常广泛，主要有：
（1）铸、锻、焊、热处理等方面
在铸、锻、焊、热处理等工序中，劳动强度较大，劳动环境对身体有害，并且有一定危险，而机械手手臂在这些工序中可以代替人进行操作，应用广泛。（2）单个机器的自动化方面
一些半自动机器，虽然一定的自动化功能，仍需人工上下料，装上机械手手臂，可实现全自动化生产。比如冲床有自动上下冲压循环，机械手上下料可实现冲压上产自动化。
（3）自动化生产线方面
自动化生产线上，一般都需要机械手手臂在不同的机器上进行传送工件，可以大大的提高生产效率。
2.1机械手手臂的动作要求
悬臂下降→抓取工件→悬臂上升→旋转合适的角度（小于180o）→悬臂下降→松开工件（放到指定的位置）→悬臂上升→悬臂回缩，这样就完成一个自动工作循环。
2.2机械手手臂的技术参数
抓重：5~30kg 自由度数：3
手臂垂直位移：100mm，手臂回转角度：小于180o
水平位移速度：75mm／s 垂直位移速度：25mm／s
角位移速度：110°／s 液压缸内径D取160 mm ，
液压缸外径D取240mm，活塞直径D取80mm 。
2.3机械手的座标型式与自由度
按照抓取工件的要求，手臂主要完成垂直升降（沿z轴移动），伸缩（沿x 轴移动）和回转（沿z轴转动）以正确完成空间里的上下料工作，所以选择3自由度。座标型式采用直角坐标即可。
2.4机械手手臂的驱动方案设计
气动驱动的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，而机械传动机械手手臂程序是固定的不可调，灵活性差结构较大。液动机械手手臂抓重大、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。应采用液压驱动。
2.5机械手手臂的控制方案设计
采用可编程序控制器 (PLC)对机械手进行控制时，如何工作内容改变时，只需要改变PLC的程序就可以满足工作要求，具有很好的灵活性。
3.1机械手手臂部的结构选择
机械手手臂在进行运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证其运动准确可靠，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。采用单导向杆作为导向装置，它可以增加手臂的刚性和导向性。
3.2手臂偏重力矩的计算
此图为机械手手臂的简图，包括手臂，手腕，手部，工件。其中手臂重70kg，手腕重20kg，手部重20kg，工件重30kg。G1（手臂）=700N, G2（手腕）=200 N,G3（手部）=200 N, G4（工件）=300 N, L1=300mm，L2= 700mm ，L3= 900mm，L4= 1000mm。
所以总重G’总=700+200+200+300=1400N
L= G1×L1+G2×L2+G3×L3+G4×L4 = 830000 =600mm
G1+G2+G3+G4 1400
所以偏转力矩为M=G’总×L=1400×600=840N.m
L1代表手臂重心到轴线的距离。L2代表手腕重心到距离。L3代表手部重心到轴线的距离。L4代表工件重心到轴线的距离。
3.3手臂导向立柱不自锁条件
立柱作用是用来支承手臂的，立柱与手臂连在一起，手臂的回转运动和升降运动都是通过立柱来实现的。而手臂在G总（G’总= G回转缸 + G活塞杆）的作用下有向下的趋势，所以要设计合理高度的立柱导套。
FR×H=G总×L
FR =G总×L
H
不自锁的条件为：G总＞ F1 + F2= 2F2 =2FR×f而f=0.25 即G总＞ 2 G总×L×f
H
H＞0.5×L=0.5×600=300mm
设G回转缸 =200N G活塞杆 = 500N
G总 =1400+200+500 =2100N
FR = G总×L = 2100×600 = 4200N
H 300
在设计中必须考虑到立柱导套长度大于300mm
3.4手臂升降液压缸驱动力及参数计算
机械手手臂升降驱动力的公式：
F驱 =F摩+F惯+F回+F密±G总
（1）F摩
F摩 =2FRf f=0.25 FR=4200N
F摩 =2FRf=2×4200×0.25 =2100N
（2）F惯的计算
摩擦力公式 F惯= G总△V
g△t
△V—由静止加速到常速的变化量（mm/s）
△t—启动过程时间（t），一般取0.01s～0.05s。
手臂启动速度△V=0.026m/s, 启动时间△t=0.02s，g=10N/kg
F惯错误！未找到引用源。= 273N
（3）F回的计算
一般背压阻力较小，为了计算方便，将其省略。
（4）F密的计算
在手臂设计中，当采用O型密封圈，当液压缸工作压力小于10MPa时，液压缸密封处的总的摩擦阻力为：F密=0.03F驱
液压缸的驱动力为：
F驱 =F摩+F惯+F回+F密±G总 =2100 + 273+ 0.03F驱±2100 当液压缸向上时 F驱 =4616N
当液压缸向下时 F驱 =281N
因为F驱 =4616N，所以由由驱动力与液压缸工作压力关系表可得液压缸的工作压力可得P=0.8Mpa。为了保险起见，F驱 =1.2×4616N=5539.2N
驱动力与液压缸工作压力关系表
（1）液压缸内径D计算：
F驱 = Fη1=P1错误！未找到引用源。η
D=错误！未找到引用源。（油从无杆进入）
F驱—手臂升降液压缸驱动力（N）
D—液压缸内径（mm）
d—活塞杆直径（mm）
η—液压缸机械效率，η=0.9
P—液压缸的工作压力（MPa）
带入数据得：D=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=0.0098m
根据标准液压缸内径系列，为了满足要求，选取液压缸的内径为：D=160mm
标准液压缸内径系列表2-2
（2）活塞杆直径d计算
液压缸往复速度比推荐值2-3
由液压缸往复比推荐值表可知λv=1.33,带入公式则有：
d = D错误！未找到引用源。=160错误！未找到引用源。=80mm
根据标准，活塞杆的直径为80mm
液压缸外径系列表
取液压缸外径D′=245mm
手臂升降液压缸主要参数为：
3.5手臂回转液压缸驱动力矩及参数计算
手臂回转液压缸驱动力矩
M驱 =M惯+M密+M回
（1）M惯
M惯=Jo错误！未找到引用源。
Jo=Jc +错误！未找到引用源。
Jc =错误！未找到引用源。
G总=1500N,启动角速度错误！未找到引用源。=0.314rad/s,启动时间错误！未找到引用源。=0.1s。
所以 Jc =错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。=29N错误！未找到引用源。m错误！未找到引用源。
Jo=Jc +错误！未找到引用源。=28.8+错误！未找到引用源。=145N 错误！未找到引用源。m错误！未找到引用源。
M惯=J错误！未找到引用源。=Jo错误！未找到引用源。=144.7错误！未找到引用源。=455N.m
（2）M密M回的计算
设擦阻力矩M密=0.03 M驱。
因为回油被差很小，所以M回=0MP。
所以驱 =M惯+M密+M回=455+0.03M驱+0 即M驱 = 469N.m
粗取b=60mm 液压缸工作压力P=4MPa，d=50mm,则由
M驱 = 错误！未找到引用源。
得 D=错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。=0.135m 为了尽可能满足要求，取D=150mm
式中D—液压缸内径（mm）
P—回转液压缸工作压力（MPa）
d—输出轴与动片联接处的直径（mm）
b—动片宽度（mm）
根据标准，取液压缸外径D′=245mm
手臂回转液压缸主要参数为：
第4章液压泵的选择及液压系统设计
4.1液压泵的选择
4.11液压升降缸流量计算
q=V错误！未找到引用源。A
V=错误！未找到引用源。而错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。110°/s=1.9rad/s
q=V错误！未找到引用源。A=V错误！未找到引用源。=1.92×0.07错误！未找到引用源。=575mL/s
4.12 液压回转缸流量计算
q=V错误！未找到引用源。A=V错误！未找到引用源。=0.025错误！未找到引用源。=377mL/s
4.13 液压泵额定流量
qp错误！未找到引用源。qmax
qp错误！未找到引用源。qmax=1.2错误！未找到引用源。574.6=689.5mL/s qp—泵的输出流量；
K—系统的泄漏系数，一般K=1.1错误！未找到引用源。1.3；
qmax—执行原件实际需要的最大流量
4.14液压泵额定压力
Pp≥KPmax
Pp≥KPmax=1.4×4=5.6MPa
Pp—泵的工作压力；
Pmax—执行元件的最高工作压力；
K—系数，液压泵至执行元件管路中的压力损失，K=1.3错误！未找到引用源。1.5
选择YB1—50型号叶片泵，转速960r/min，工作流量q=800mL/s。
4.2液压系统的原理
1邮箱 2 过滤器 3 液压泵 4 溢流阀 5 三位四通换向阀 6 节流阀7 顺序阀 8 单向阀 9 升降液压缸 10 液控式单向阀 11回转液压缸
液压缸上升时
进油路：油箱—过滤器—泵—换向阀右位接通—单向阀—液压缸下端油口
回油路：液压缸上端油口—换向阀右位—油箱
液压缸下降时
进油路：油箱—过滤器—泵—换向阀左位接通—液压缸上端油口
回油路：液压缸下端油口—顺序阀—换向阀左位接通—油箱
手臂回转缸液压工作原理
顺时针转动时：
进油路：油箱—过滤器—泵—换向阀左位接通—液控单向阀—回转液压缸
回油路：回转液压缸—液控单向阀6—换向阀左位接通—油箱
逆时针回转时：
进油路：箱—过滤器—泵—换向阀右位接通—液控单向阀6—回转液压缸回油路：回转液压缸—液控单向阀7—换向阀右位接通—油箱
第5章 PLC的控制系统设计
5.1 确定输入/输出点数并选择P LC型号
输入点：位置检测信号：上升限位开关、下降限位开关、伸出限位开关、回缩限位开关、左转限位开关、右转限位开关共6个行程开关，需要6个输入端子。“工作方式”选择开关：有手动、连续2种工作方式，需要2个输入端。
手动操作：需要有上升、下降、伸出、回缩、左转、右转，抓紧、放松8个按钮，需要8个输入端。开关：启动和停止按钮需要2个输入端。所以共需要18个输入端。
输出点：PLC 的输出用于控制的上升、下降、伸出、回缩、左转、右转，抓紧、放松和原点指示灯，至少需要9个输出点。
PLC型号的分类：
CPU221：内置10个数字量I/O点，不可扩充；
CPU222：内置14个数字量I/O点，可扩充到78路数字量I/O或10路模拟量I/O；
CPU224：内置24个数字量I/O点，可扩充到168路数字量I/O或35路模拟量I/O；
CPU226：内置40个数字量I/O点，可扩充到248路数字量I/O或35路模拟量I/O；
考虑到选择PLC是要保证10%左右的I/O点的余量，而且也要考虑经济性的要求，所以采用CPU224型的PLC。
5.2分配P LC的输入/输出端子
输入点：输出点：
启动按钮 SB1 I0.0 开始指示灯 Q0.0 停止按钮 SB2 I0.1
下限为开关 SQ1 I0.2 下降 Q0.2 上限位开关 SQ2 I0.3 上升 Q0.3 伸出限位开关 SQ3 I0.4 伸出 Q0.4 回缩限位开关 SQ4 I0.5 回缩 Q0.5 左旋限位开关 SQ5 I0.6 左旋 Q0.6
课程设计说明书 名称：液压缸设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制10-？班 姓名： 学号：06 指导教师姓名：徐鹏 设计起止日期：2013年7月8日——2013年7月12日
《液压与气压传动课程设计》任务书 一、设计题目：液压缸设计 二、数据： 推力大小：； 速比：； 行程：； 缸体型式：； 活塞杆外端连接型式：； 是否有导向：。 三、任务量： 液压缸总图：2号（手工绘制）； 零件图：3号(手工绘制)； 说明书：液压缸的设计及计算说明书（手写）。 指导教师：徐鹏2013年7月8 日 课程设计成绩评定单
液压缸设计指导书 机械工程学院 机设教研室
一、设计目的 油缸是液压传动系统中实现往复运动和小于360°回摆运动的液压执行元件。具有结构简单，工作可靠，制造容易以及使用维护方便、低速稳定性好等优点。因此，广泛应用于工业生产各部门。其主要应用有：工程机械中挖掘机和装载机的铲装机构和提升机构，起重机械中汽车起重机的伸缩臂和支腿机构，矿山机械中的液压支架及采煤机的滚筒调高装置，建筑机械中的打桩机，冶金机械中的压力机，汽车工业中自卸式汽车和高空作业车，智能机械中的模拟驾驶舱、机器人、火箭的发射装置等。它们所用的都是直线往复运动油缸，即推力油缸。所以进一步研究和改进液压缸的设计制造，提高液压缸的工作寿命及其性能，对于更好的利用液压传动具有十分重要的意义。 通过学生自己独立地完成指定的课程设计任务，提高理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，学会查阅参考书和工具书的方法，提高编写技术文件的能力，进一步加强设计计算和制图等基本技能的训练，为毕业后成为一名出色的机械工程师打好基础。 为此，编写了这本“液压缸设计指导书”，供机械专业学生学习液压传动课程及课程设计时参考。 二、设计要求 1、每个参加课程设计的学生，都必须独立按期完成设计任务书所规定的设计任务。 2、设计说明书和设计计算书要层次清楚，文字通顺，书写工整，简明扼要，论据充分。计算公式不必进行推导，但应注明公式中多符号的意义，代入数据得出结果即可。 3、说明书要有插图，且插图要清晰、工整，并选取适当此例。说明书的最后要附上草图。 4、绘制工作图应遵守机械制图的有关规定，符合国家标准。 5、学生在完成说明书、图纸后，准备进行答辩，最后进行成绩评定。 三、设计任务 设计任务由指导教师根据学生实际情况及所收集资料情况确定。最后人均一题，避免重复。 四、设计依据和设计步骤 油缸是液压传动的执行元件，它与主机及主机的工作结构有着直接的联系。不同的机型和工作机构对油缸则有不同的工作要求。因此在设计油缸之前，首先应了解下列这些作为设计原始依据的主要内容。主机的用途和工作条件，工作机构的结构特点，负载值，速度，行程大小和动作要求，液压系统所选定的工作压力和流量等。 油缸的设计内容和步骤大致如下： 1、液压缸类型和多部分结构的选择。 2、确定基本参数。主要包括工作负载、工作速度（当有速度要求时）、工作行程、导向长度、缸筒内径及活塞杆直径等。 3、强度和稳定性计算。其中包括缸筒壁厚、外径和缸底厚度的强度计算，活塞杆强度和稳定性验算，以及各连接部分的强度计算。 4、导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 5、整理设计说明书。绘制工作图。 应该指出，不同类型和结构的油缸，其设计内容量是不同的，而且各参数之间需要综合考虑反复验算才能得出比较满意的结果。因此设计步骤不可能是固定不变的。 五、结构型式的确定
目录 第一章绪论 1.1 项目的技术背景与研究意义 1.2 取苗装置的国内外研究现状 1.2.1国外取苗装置的研究现状 1.2.2国内取苗装置的研究现状 1.3论文的研究目标与研究内容 1.4论文研究的技术路线 第二章穴盘苗自动移栽机机械手整机方案设计 2.1 穴盘苗自动移栽机机械手工作原理和结构分析2.2 利用UG建立样机模型 第三章穴盘苗自动移栽机取苗装置的结构设计 3.1 取苗机构的基本构成 基本结构 （1）机械手 （2）穴盘定位平台 （3）驱动系统 （4）控制系统 PLC程序 （5）底座 3.2 取苗机构的工作原理 第四章穴盘苗自动移栽机送苗装置的设计要求分析1穴盘育苗及穴盘的选择 2送苗装置的工作原理和结构组成 3送苗机构的控制系统 第五章取苗装置的实验研究 1.取苗装置影响因素分析 2影响取苗成功率的因素 3取苗装置手臂角度的实验分析
第六章总结与展望1 全文总结 2研究展望 结束语 参考文献 致谢
第一章绪论 1.1项目的技术背景与研究意义 随着社会进步和人民生活水平的提高，设施农业已成为国民经济中的支柱产业，温室蔬菜、花卉及棉花生产对发展农村经济，增加农民收入，丰富人民的菜篮子，改善人民生活具有举足轻重的作用。穴盘苗移栽是近年才兴起的种植新技术，它具有缩短生育期，提早成熟，提高棉花单产，具有广阔的推广前景。过去几年温室大棚育出成品苗向大田移栽，全部是靠人工移栽。穴盘苗自动移栽技术是温室蔬菜或花卉生产实现工厂化和自动化而采用的一种重要的种植方式。目前，国内穴盘苗移栽的取苗、喂苗环节主要靠手工完成，劳动强度大，作业效率低，不能满足规模化生产的需要，从而制约了蔬菜生产的发展。因此，研制开发适合我国国情、结构简单、价格低廉、性能稳定可靠的中小型穴盘苗自动移栽机迫在眉睫，而移栽机械手是温室穴盘苗移栽自动化的关键部分，能够完成“穴盘定位—自动送苗—钵苗抓取—钵苗投放”这一系列连续动作，其性能直接影响移栽机的移栽质量。穴盘苗移栽机械手的研究对实现实现温室穴盘苗移栽生产过程自动化、减轻穴盘苗移栽作业的劳动强度、提高作物移栽质量，推进我国温室农业作物生产机械化和自动化进程，特别是我国“十二五”农业发展规划的顺利实施具有重大意义。 1.2 取苗装置的国内外研究现状 国外穴盘苗移栽机取苗装置的技术较成熟，而且大部分机型开始投入使用，尤其是应用于花卉、蔬菜等经济价值高的作物的大面积移栽，具有很好的经济价值。国内的研究主要集中在各大高校及科研院所，且大部分的研究成果只是样机的试制，尚没有成型的机型投入生产应用。 1.2.1国外取苗装置研究现状 20 世纪初期部分国家开始出现移栽机具。三十年代出现移栽装置或移栽器代替人工取苗。五十年代移栽的生产技术研究，研制出了不同结构的半自动移栽机。八十年代，半自动移栽机已在欧美国家的农业生产中广泛被使用，培育穴盘苗、移栽作物等，实现了制造机械、播种机械、移栽机等各种机械配套使用。到90年代,有关部门加强从育苗到栽植整个系统的研究,使育苗和栽植有机地结合,研制出多种全自动移栽机,如日本90年代初将穴盘苗自动移栽机列为农业机械急需开发的项目,日本农机研究所联合三家农机公司,于1993年至1995年期间开发出了三种型号的全自动移栽机（图1-1～1-3）,可移栽穴盘苗或纸钵苗,主要
摘要 液压缸是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件,它主要是用来输出直线运动。 液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。 本文对液压缸参数化设计方法进行深入系统的研究,建立液压缸CAD原型软件系统,主要研究成果如下: 1.系统分析液压缸工作原理的基础上,归纳了液压缸的工作形式及主要安装形式。在分析液压缸主要部件结构特点的基础上,建立了基于装配的面向对象液压缸产品设计模型; 2.研究面向制造的产品特征建模技术,基于产品建模方法和面向对象技术,建立了基于特征的液压缸产品模型。研究了适用于液压缸参数化设计的标准件库建模方法及数据库建模技术,并据此建立了液压缸参数化数据库模型及基于装配的液压缸参数化模型; 3.建立液压缸参数化CAD系统模型,基于商用CAD软件,开发了液压缸参数化CAD软件原型系统。 关键词：液压缸；液压泵；液压传动；液力传动
Hydraulic cylinders are one of the hydraulic action components, which are widely used to transfer hydraulic power produced by pump to mechanical power with the manner of straight movement. Hydraulic transmission hydraulic transmission and are based on the liquid as energy transfer medium to the drive. Mainly the use of hydraulic fluid to transmit pressure to energy; and hydraulic transmission is mainly used to transfer the kinetic energy of liquid energy. As a result of hydraulic many prominent advantages, therefore, it is widely used in machine building, construction, petrochemical, transportation, military equipment, mine metallurgy, light industry, agricultural, fisheries, forestry and so on. At the same time, also be applied to aerospace, marine development, nuclear engineering and earthquake prediction in various fields of engineering and technology. In this paper, the parameters of the hydraulic cylinder design of the system to conduct in-depth research, the establishment of hydraulic cylinder CAD prototype software system, the main research results are as follows: 1. The working principle of hydraulic cylinder systems analysis on the basis of summed up the work of the form of hydraulic cylinder and the major form of installation. Analysis of hydraulic cylinders in the structural characteristics of the main components on the basis of the assembly based on object-oriented model of product design of hydraulic cylinder; 2. Research-oriented products feature modeling, product modeling based on object-oriented methods and technology, based on the characteristics of the hydraulic cylinder product model. Studied for parametric design of hydraulic cylinder of standard parts library and database modeling modeling techniques, and accordingly established a database of hydraulic cylinder model parameters and the hydraulic cylinder assembly based on the model parameters; 3. To establish fluid pressure cylinder of CAD system model parameters, based on the commercial CAD software, has developed a hydraulic cylinder Parametric CAD software prototype system. Key words：Hydraulic cylinder; hydraulic pump; hydraulic transmission; hydraulic transmission
液压机械手设计机电工程系毕业设计毕业论文
1 绪论 1.1 机械手的简介 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。 机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 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。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。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
毕业设计（论文） 题目：机械设计与制作 学生姓名：周春鑫 学号： kj201401065 专业年级：机械工程及其自动化 指导教师：何老师职称或学位：本科 科技学院 2016 年 11 月 20 日
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26． 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
天津机电职业技术学院毕业综合实践报告 专业电气自动化 班级电气自动化三班
目录 1 机械手的基本介绍 (1) 1.1 机械手的基本结构组成 (1) 1.1.1 气动手爪 (1) 1.1.2 伸缩气缸 (1) 1.1.3 回转气缸及垫板 (2) 1.1.4 提升气缸 (2) 1.2 直线运动传动组件 (2) 1.3 气动控制回路 (3) 2 传感器部分 (5) 2.1 传感器简介 (5) 2.2 磁性开关 (5) 2.3 光电传感器和光纤传感器 (5) 3 伺服电机应用 (7) 3.1 伺服系统 (7) 3.2 交流伺服系统的位置控制模式 (8) 3.3 接线 (10) 3.4 伺服驱动器的参数设置与调整 (10) 3.4.1 参数设置方式操作说明 (11) 3.4.2 面板操作说明： (11) 3.4.3 部分参数说明 (11) 3.5 最大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）12 3.6 移动包络 (13) 4 PLC程序编写 (15) 4.1 PLC的选型和I/O接线 (15) 4.2 伺服电机驱动器参数设置 (15) 4.3 编写和调试PLC控制程序 (16) 4.4 初态检查复位子程序和回原点子程序 (19) 4.5 急停处理子程序 (20) 个人收获 (23) 参考文献 (24) 附录 (25) 致谢 (28)
1 机械手的基本介绍 1.1 机械手的基本结构组成 1.1.1 气动手爪 用于在各个工作站物料台上抓取/放下工件。由一个二位五通双向电控阀控制。见图 1-1 图 1-1 气动手爪 1.1.2 伸缩气缸 用于驱动手臂伸出缩回。由一个二位五通单向电控阀控制。见图 1-2 图 1-2 伸缩气缸
毕业设计论文题目：气动机械手的设计 设计人： 指导教师： 所属院系： 专业班级： 2014年11月10日
第1章前言 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
第一章绪论 1. 1 PLC简介 可编程控制器简称PLC(Progrsmmable Logic Controller, PLC),它是以微处理器为基础服务夫人通用工业控制装置。国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中，对PLC作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输出和输入，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器是一种通用的工业控制计算机。它的程序是可以控制不同的对象。具有更大的灵活性，再加上体积小、工作可靠性高、抗干扰能力强、控制功能完善，适应性强，安装接线简单等众多优点，它可以方便地应用在各种场合，PLC釆用了典型的计算机结构，主要是山微处理器(CPU)、存储器(RAM/R0M)、输入输出接口(I/O)电路、通信接口及电源组成。 中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 PLC的主要特点，可靠性高、抗干扰能力强功能完善、应用领域广编程简单，易学易用系统安装简单、体积小、价格低可编程控制器的应用领域PLC在钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业的应用也越来越广泛，主要有以下儿个方面的控制，开关量的逻辑、控制模拟量控制、运动控制过程控制、数据处理通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着现代社会计算机技术的提高，网络通讯技术的不断发展，它也将和其他的工业控制计算
摘要 本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。 关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计摘要 本课题是内燃叉车提升液压缸的设计，液压缸的设计包括了系统工作压力的选定、液压缸内径和外径的确定、活塞杆直径和活塞直径的确定、液压缸壁厚的计算、缸盖厚度的确定、缸体长度的确定、缓冲装置的计算以及活塞杆稳定性的验算。本设计应用经验设计法和计算机辅助工程技术完成，先依据经验公式计算，确定了液压缸安装方案，设计了液压缸活塞及活塞杆尺寸参数，校核匹配的连接螺栓、销轴等。最后用绘图软件CAD完成液压缸装配图。 关键词：叉车、提升液压缸、液压缸设计 I
ABSTRACT This is the subject of internal combustion forklift lifting hydraulic cylinder design, the hydraulic cylinder design including the working pressure of the system is selected, the hydraulic cylinder inner diameter and outer diameter of the piston rod and the piston diameter, diameter determination, hydraulic cylinder wall thickness calculation to determine the thickness of the cylinder block, cylinder head, length, buffer device is calculated and the piston rod stability checking. Design and application of the experience design method and computer aided engineering technology, according to the empirical formula, determine the hydraulic cylinder installation project, design of hydraulic cylinder piston and piston rod size parameters, check matching bolt, pin. Finally with the drawing software CAD complete hydraulic cylinder assembly drawing. Key words: forklifts, lifting hydraulic cylinder, hydraulic cylinder design II
摘要 随着微电子技术、传感器技术、控制技术和机械制造工艺水平的飞速发展，机器人的应用领域逐步从汽车拓展到其它领域。在各种类型的机器人中，模拟人体手臂而构成的关节型机器人，具有结构紧凑、所占空间小、运动空间大等优点，是应用最为广泛的机器人之一。尤其由柔性关节组成的柔性仿生机器人在服务机器人及康复机器人领域中的应用和需求越来越突出。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动
ABSTRACT With the development of microelectronic technology, sensor technology, the rapid development of control technology and machinery manufacturing technology level, the application of robots gradually expanded from cars to other fields. In all types of robots, the articulated robot arm simulation human form, has the advantages of compact structure, small occupied space, large moving space, is one of the most widely used robots. Especially flexible biomimetic robot composed of flexible joint in the field of service robot and rehabilitation robot application and demand more and more prominent. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake
**学校 学士学位论文液压机械手臂设计 姓名： 学号： 指导教师： 学院： 专业： 完成日期：
**学校 学士学位论文液压机械手臂设计 姓名： 学号： 指导教师： 学院： 专业： 完成日期：年月日
摘要 机械手手臂的作用是连接机械手手腕、带动带动机械手手指去抓取物件，并按程序要求将其搬运到空间指定的位置，机械手手臂广泛的应用在工业制造中，对提高工作效率和自动化水平具有重要意义。本文介绍了机械手手臂的功能、机械手手臂的组成、结构及其分类，其驱动方式、控制方式及其国内外发展状况。并对机械手手臂进行了总体方案设计，确定了机械手手臂自由度及其坐标形式，确定了机械手手臂的重要技术参数等。同时，计算出机械手手臂升降液压缸驱动力和手臂回转液压缸驱动力矩并且确定液压缸的重要参数。 设计出了机械手手臂的液动系统，绘制了机械手手臂液动系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手手臂进行控制，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手手臂梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：机械手手臂液压驱动 PLC控制
Abstract In this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer. The manipulator uses PLC to control.The paper institutes two controls chemes of PLC acordine to the work flow of the manipulator.The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart.What’s more,the paper work out the control program of the PLC. Keywords: mechanical hand, liquid pressure drive，PLC
中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题目：机械手的设计 学习中心：山东莱阳学习中心 年级专业： 姓名：孙照源学号： 指导教师：职称： 导师单位：莱阳市职业中等专业学校 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院论文完成时间： 2011年 08月 30 日
目录 摘要 (3) 第一章前言 1.1机械手概述 (4) 1.2机械手的组成和分类 (4) 1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2机械手的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第二章机械手的设计方案 2.1机械手的坐标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 2.8机械手的技术参数列表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 第三章手部结构设计 3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.1.3手部夹紧气缸的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 第四章手腕结构设计 4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 4.2.2回转气缸的驱动力矩计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19 5 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20 5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 5.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 毕 业 设 计 液压缸的设计 姓名：_______________ 学号：_______________ 专业：_______________ 班级：_______________ 指导老师：_______________
2013 年11 月28 日
摘要 将液压缸提供的液压能重新转换成机械能的装置称为执行元件。执行元件是直接做功者，从能量转换的观点看，它与液压泵的作用是相反的。根据能量转换的形式，执行元件可分为两类三种：液压马达、液压缸、和摆动液压马达，后者也可称摆动液压缸。液压马达是作连续旋转运动并输出转矩的液压执行元件；而液压缸是作往复直线运动并输出力的液压执行元件。此说明书是针对液压缸的工作环境和工作要求来确定液压缸的工作压力和承载能力，来确定其缸筒内径、壁厚和活塞杆的直径。再根据液压缸的零部件的工作要求确定零件的工艺，根据零件的精度要求确定零件的加工方法，并生成工艺卡片，完成零件的加工。 关键字：液压缸、机械能、转矩、执行元件 Abstract Hydraulic cylinder will be able to provide the device called actuators. Work is a direct implementation of components, from the point of view of energy conversion; it is the role of the in the form of implementation of the three components can be divided into two categories: and the output of the of components
液压机械手设计毕业设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
一、引言 1.1机械 液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。 “机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装臵。 1.2机械手特点、结构与研究意义 1.2.1机器人的特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。 1.通用性 机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力；通用性也意味着，机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。 2.适应性 机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力，及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务，而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。 1.2.2机器人的系统结构 一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成，即机械手、环境、任务和控制器。 工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵，他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成，组合为一个相互依赖的运动机构。 环境即指机器人所处的周围状态，环境不仅由机和条件决定，而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。 机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别，必须用适当的程序语言来描述，并能为计算机所理解。 机器人控制器一般为控制计算机，接收来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存信息，即机器人的状态及环境情况等，生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。