机械类综合课程设计
题目名称工业机械手设计 (手臂伸缩部
分)
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
完成时间
目录
一、机械手设计任务书 (2)
1.1课程设计目的 (2)
1.2设计内容和要求 (2)
二、手臂的设计 (4)
2.1、手臂伸缩的设计计算 (4)
2.1.1、F
摩的计算 (5)
2.1.2、F
密
的计算 (6)
2.1.3、F回的计算 (7)
2.1.4、F
惯
的计算 (7)
2.2、确定液压缸的结构尺寸 (7)
2.2.1、液压缸内径的计算 (7)
2.3、活塞杆的计算 (10)
2.3.1、活塞杆的尺寸 (10)
2.3.2、活塞杆的稳定性校核 (10)
2.3.3、大柔度杆的临界力
K
F (11)
2.3.4、缸筒材料的选择. (12)
2.3.5、油缸端盖的连接方式及强度计算 (12)
2.4、底板的设计计算说明 (13)
2.5、导向杆的结构设计 (15)
2.5.1、导向机构的作用 (15)
2.5.2、导向杆的外型尺寸及材料 (15)
三、液压控制系统设计 (15)
3.1、系统要求 (16)
3.2、油缸的选择 (16)
3.2.1、确定流量 (16)
3.2.2确定泵的动力 (16)
3.2.3、选择泵的型号为YBX—25[8]P45-106 (17)
3.2.4、油泵电机的选择 (17)
3.2.5、液压元件的选择 (17)
3.3、辅助元件选择 (18)
3.4、系统液压图 (19)
3.4.1、确定现场器件的动作顺序 (19)
3.4.2现场器件与PLC的连线 (20)
3.4.3、梯形图与程序指令表 (21)
3.4.3、梯形图与程序指令表 (22)
四、设计主要内容 (25)
五、参考文献 (26)
一、机械手设计任务书
1.1课程设计目的
课程设计是一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程设计问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
其主要目的：
（1）、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。
（2）、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
(3)、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。
(4)、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。
1.2设计内容和要求
（一）原始数据及资料
（1）原始数据：
a、运动简图
b、自由度（四个自由度）
臂转动 0d-200d
臂上下运动Z 400mm
臂伸缩X 600mm
腕部转动 0d-180d
（2）设计要求：
a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套）
b、液压原理图（一张）
c、设计计算说明书（一份）
（3）技术要求
主要参数的确定：
坐标形式：圆柱坐标
抓重：200N
自由度：4个
臂的运动行程：伸缩运动600mm，回转运动0d-200d，
升降运动400mm
e、臂的运动速度：伸缩运动＜250mm/s，
回转运动＜70d/s
升降运动＜70mm/s
f、腕部的运动行程：回转运动0d-180d
g、腕部的运动速度：回转运动＜110d/s
h、定位方式：电位器（或接近开关等）设定，点位控制
i、手指夹持范围：棒料直径φ50－φ70mm，
长度450－1200mm
驱动方式：液压（中、低系统）
定位精度：±3mm
控制方式：PLC控制
（二）料槽形式及分析动作要求
（1）料槽形式
由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自用输送的输料槽，该装置结构简单，不需要其他动力源和特殊装置，所以本课程题采用此种输料槽。
（2）动作要求分析如图1.1所示
动作一：送料
动作二：预夹紧
动作三：手臂上升
动作四：手臂旋转
动作五：小臂伸长
动作六：手腕旋转
图1.1要求分析
二、手臂的设计
2.1、手臂伸缩的设计计算
手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。
臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。
机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。多义性在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。
伸缩液压缸的设计计算求水平伸缩直线运动液压缸的驱动力
根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力，来确定液压缸所需的驱动力。
手臂的伸缩速度为250mm/s
行程L=600mm
抓重200N
液压缸活塞的驱动力的计算
F F F F F
=+++
回
摩密惯
式中F
一一摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向摩
装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。
F
一一密封装置处的康擦阻力;
密
F 回一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力; F 惯一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。 F 摩、F 密、F 回、F 惯的计算如下。
2.1.1、F 摩的计算
不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况 进行估算。
图4-15为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧，
启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下:
由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。
0A
M
=∑
b G L aF =总
b G L F =总a
0Y =∑
b a G F F +=
得a L a F G a +??
= ???
总
'2L a F G a μ+??
∴= ???
总摩
式中G 总——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算
G 总=G 工件+G 手+G 手腕+G 手臂=(200+200+400+350)N=1150N
L ——手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mm
a ——导向支承的长度,a=150mm;
'μ一一当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状有关。 对子圆柱面:
'4(1.27 1.57)2πμμμπ
??
=?=
?
??
取'μ=1.5μ μ——摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时: 钢对青铜: 取μ=0.1~0.15
钢对铸铁: 取μ=0.18~0.3 取μ=0.1 , 'μ=0.15
代入已知数据得'L a F G a μ+??= ???总摩=21001500.151150=402.5150N ?+??
?? ???
N 2.1.2、F 密的计算
同的密封圈其摩擦阻力不同，其计算公式如下:
(1)“O ”形密封圈
当液服缸工作压力小于10Mpa. 活寒杆直径为液压缸直径的一半，
活塞与活塞杆处都采用“O ”形密封圈时，液压缸密封处的总的摩擦力为:
120.03F F F +=封封
式中 F ——为驱动力，
3F p dl π=封
P ——工作压力(Pa); P <10MPa, μ=0. 05~0.023,取p=2Mpa, μ=0.06;
d ——伸缩油管的直径,d=7mm;
L ——密封的有效长度(mm).
为了保证“O ”形密封圈装人密封沟槽，井与配合件接触后起到严格的密封，在加工密
封沟槽时考虑密封圈的预压缩量，如图4--15所示。
02Kd σ=
K=0.08~0.14
l d ≈取0d =12mm,K=0.1,得l ≈得 30.062 3.147 4.717.7F p dl N π==????=封
2.1.3、F 回的计算
一般背压阻力较小，可按F 回=0.05F
2.1.4、F 惯的计算
11500.25
1150100.025
G v F N N g t ?=
==?总惯 G 总一一参与运动的零部件所受的总重力(包括工作重量)（N ）
g 一一重力加速度，取102/m s
v 一一由静止加速到常速的变化量v =0.25m/s
t 一一起动过程时间(s)，一般取0.01~0.5s ，对轻载 低速运动部件取较小值，对重载高速运动部件 取较大值。取t =0.025s
所以所求驱动力=(402.5+0.05+0.03+17.7+1150)F F F F F F F N =+++回摩密惯，解得F=1707N
2.2、确定液压缸的结构尺寸 2.2.1、液压缸内径的计算
如图4一16，当油进入无杆腔
2
11
4
D P P P πηη==[]
1.3=
0.16252D
δσ= 当油进入有杆腔
()
2222
-4
D d P P P πηη==
液压缸的有效面积
:
故有
48D mm =
===，
查表4-3圆整取D=50mm 式中 F ——驱动力〔N);
1p ——液压缸的工作压力,取1p =1Mpa; d 一一活塞杆直径(m); D —一活塞缸内径〔m);
η——液压缸机械效率，在工程机被中用耐油橡胶可取n =0.960 选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了，可以减小液压缸内径及其执行机构的尺寸，使机械手手臂结构紧凑，但要选用价格较贵的高压油泵和阀，井使密封复杂化。选低了，可用价格较低的泵和阀，但使结构庞大，自重增加。一般取2~8Mpa.表4-2推荐了几组数据，可供选择液压缸工作压力时参考。
(JB826-66 )如表 4-3所示。
2. *号为（JB1086-67）标准系列
液压缸壁厚计算，按中等壁厚进行计算：
估取壁厚3mm δ=
薄壁厚，即16D δ≥时，50
=3.12516
δ≤
[]1.3 1.3500.32522100
D δσ?=
==? (4-13) 故壁厚符合要求。
式中 F ——液压缸内工作压力Mpa
1P ——强度系数(当为无缝钢管时φ=1)
C ——计入管壁公差及侵蚀的附加厚度，一般圆整到标准壁厚值;
D ——液压缸内径（m ） 式中
b σ——材料的抗拉强度（Mpa ） n ——安全系数，n=3.5~5
一般常用缸体材料的许用应力[ ]σ 锻钢[ ]σ=110~120Mpa,取[ ]σ=120Mpa 铸铁[ ]σ=60Mpa
无缝钢管[ ]σ=100~110Mpa
将计算结果按有关资料选择，如表4-4
油缸外径12+23+5056mm D D σ=?=?=, 根据表4-4，160D =mm,用20号刚。
2.3、活塞杆的计算 2.
3.1、活塞杆的尺寸
要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度的要求。对
于杆长t 大于直径d 的I5倍(即t 15d ?)活塞杆还必须具有足够的稳定性。取活
塞杆直径11
5025mm 22
d D =?=?=,
按强度条件决定活塞杆直径d 按拉、压强度计算:
2
[]4F d σσπ=≤
或
4.7d mm ≥
== 故活塞杆直径d=25mm 符合要求。
碳钢取[ ]σ=110~120Mpa ，取[ ]σ=100Mpa ；n 一般不小于1.4，取n=1.4;
2.3.2、活塞杆的稳定性校核
最小导向长度：60050
+=+=55202202
l D H mm ≥
当括塞杆L>15d 时，一般应进行稳定性校核。稳定性条件可表示为
K
K
P P N ≤
式中
K P ——临界力（N ），可按材料力学有关公式计算。K N ——安全系数，=2—4取K N =4
2.3.3、大柔度杆的临界力K F
当1l
i
μλλ=>时，临界力K F 为
K F =2f E πλ
2
2
3.1425===531.2544
d f N π?
式中λ为活塞杆的计算柔度（柔度系数），
1600
=
=96
6.25
λ? L 为活塞杆的计算长度（m ），油缸支承情况和活塞杆端部支承情况不同，
活塞杆计算长度不同，见表4—6；
i 为活塞杆横截面的惯性半径（m ）,
25
==6.2544
d i =
= J 为活塞杆截面对中性轴的惯性矩（4m ）
4425=6464
d J =
E 为弹性横量，E=210GPa
μ为长度折算系数，见表4—6；
1λ为特定的柔度值，1λ
P σ为比例极限。
K F =225
52
3.14 2.110f=531.25=1.21096
E N P πλ????≥，故活塞杆的稳定性满足条件。
2.3.4、缸筒材料的选择.
(1)缸底材料：选择Q235碳素结构钢，其抗拉强度b σ=375～460a Mp
(2)缸底厚度
0.50.5 1.46mm δ==?= 取缸底厚度为5mm 。
2.3.5、油缸端盖的连接方式及强度计算
保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距1t ，进而决定螺钉的数目。 缸的一端为缸体与缸盖铸造成一体，另一端缸体与缸盖采用螺钉连接。 (1)缸盖螺钉的计算
为保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距1t ，进而决定螺钉的数目
在这种连接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力0Q 为工作载荷Q 和预进力`O Q 之和。
`0s s δδδ=+
式中：2
2
0 3.140.05017070044=837N 4
D P P
Z
Z πδ??=
== P —驱动力N P —工作压力Mpa Z —螺钉数目，取4 `s δ—预紧力N
`s δ=K =1.5837=1255.5N δ?，K=1.5-1.8
螺钉的强度条件为：
1
22
111.34[]4
o Q d d δδδππ=
=≤合
1d ≥1Q =1.3o δ,1=1.3837=1088.1Q N ?——计算载荷（N ）
1 1.29d mm
≥=，螺钉内径取1d =8mm 。
表3-1 螺钉间距1t 与压力p 的关系
1255.5
[]==8371.5
s Mpa n δδ=
抗拉许用应力(Mpa)
1.2
2.5n =-，1d ——螺纹内径（mm ） 表4-7常用螺钉材料的流动极限 （Mpa ）
10
221[]
()
4
)
K Q d D d mm δδπ=
≤-≥合 (3.23)
式中`
0s s δδδ=+，2
4
D P p π=，`(1.5 1.8)s KP P δ==-?
D —油缸内径
1K —考虑螺纹拉应力和扭应力合成作用系数取1K =1.3。
故螺纹内径d1=8mm 符合要求。
2.4、底板的设计计算说明
底板长度600mm ，宽150mm
图2-2 底板结构图
底板用螺钉与升降臂滑台连接，对连接螺钉进行计算 伸缩臂夹持器总质量为
t mgv F g =
(2-1)
v —滑台的运动速度0.2m/s g —9.8m/s
t —起动反映时间0.1-0.5s 取t=0.02s
750g F N = (2-2) 所以使其改变运动状态的惯性力是750N 。 根据不滑动定理：
mf CF
F a ≥
Fa —预紧力 M —结合面数目 C —可靠系数取1.5 F —摩擦系数取0.1 所以预紧力
1.5750
=1125010.1
a F N ?=
?
取螺钉数为4个，初选M10。 8.8级的螺钉屈服极限=640s MPa σ，[]904
s
MPa
σσ=
=
得螺纹小径d
1d mm ≥
=
所以为保证机构受冲击时的安全性与伸缩臂连接螺栓取M16。
2.5、导向杆的结构设计
2.5.1、导向机构的作用
保证液压缸活塞赶伸出时的方向性，提供机构刚度，保证伸出量的准确性
2.5.2、导向杆的外型尺寸及材料
导向杆采用圆柱行空心长杆，直径为D=20mm,d=10mm，长度为614mm
导向杆的材料为45钢。
导向杆与外界的连接
导向柑外端加工有外螺纹用法兰盘与夹持器的支撑板连接。连接栓为M4
图2-8 导向杆与外界的连接
导向杆支座有两个。
三、液压控制系统设计
A 本次设计的工业机械手属于圆柱坐标式的液压驱动机械手，具有手臂，手腕回转、手臂升降、伸缩等四个自由度。因此，相应的有手臂，手腕回转机构、手臂升降机构、手臂伸缩机构等组成。每一部分均用液压缸驱动与控制。
3.1、系统要求
对系统要求如下：
（a ） 满足工业机械手动作顺序要求。其动作顺序的各步动作均由电控系统发出信号控制相应的电磁铁、（电磁换向阀），按程序依次步进动作而实现。
（b ） 手臂伸缩运动采用单出杆双作用缸。手臂伸出时采用单向调速阀度要求，由终点行程开关控制适当提前发出信号切断油路，由活塞与缸筒接触停止。 （c ） 手臂回转采用摆动液压缸，正反向采用单向调速进行调速，由于手臂回转时具有很大的动能，在回油路上安装行程节流阀，进行减速缓冲。
（d ） 手臂升降运动采用单出双作用液压缸，上升和下降均由单向调速阀回油进行节流，由三位四通阀换向。上升为工作行程时,由行程开关发出适时信号，提前切断油路滑行缓冲定位并在下腔油路上安装有单向顺序阀，用以避免因手臂自重下降，起支撑平衡作用。
3.2、油缸的选择
应实际要求需要，选用YBX 型“限压式变量泵”
3.2.1、确定流量
1)夹紧缸：2-6120100.0350.659/min 4
Q L π
=?
??=（）。
(2)手腕回转缸：-3
22-62
2
2431063-4310()2=1.074/min 8
8
b D d w Q L π
???
-==
（）
(3)手腕回转缸：
-322-622310010160-80102[()/8]=22.6/min 8
Q b D d w L π
????
=-?=
（）
(4)手臂升降缸：22-64()50100.07=8.24/min 4
4
i i Q V t D L π
π
=?
=???
(5)手臂仰俯活塞缸：22-650.232109.65/min 4
4
Q V D l π
π
=?
=?
??=
3.2.2确定泵的动力
各缸分别为 ① 夹持器液压缸 14P MPa = ② 伸缩臂液压缸
22P MPa
=
③ 升降臂液压缸 3 1.8P MPa =
④ 回转液压缸 44P MPa =
3140.5 4.5P P P P MPa ≥+?=+=∑
所以泵的额定压力可取
4.5P P MPa = (4-3)
3.2.3、选择泵的型号为YBX —25[8]P45-106
3.2.4、油泵电机的选择
p Q
N η=
p —泵的实际最大工作压力 Mpa
Q —泵在p 压力下的实际流量 l/min η
t
--泵的总效率 0.650.75
6-3
6.31036.2510 5.8600.65
N KW ???=
=? 故选用电机Y-123M1，额定功率7.5kw 。 3.2.5、液压元件的选择
液压元件的选择,如表5.2所示
3.3、辅助元件选择
供油管尺寸参考所接元件接口尺寸选择 用5.118?塑料油管 油箱的选择
P
U mQ =
U ——油箱有效容积 单位 L M ——系数，对中压系统取5min
P
Q ——液压泵流量，单位 L/min
536.25181.25U L =?=
3.4、系统液压图
臂部升降
3.4.1、确定现场器件的动作顺序
依据机械手动作循环及电磁铁的动作顺序，确定现场器件的动作顺序。
上下料机械手课程设计说明书
专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼： 1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练
地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标 准和规范等。 4． 进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合 素质。 二．主要内容 表1精锻机上料机械手主要技术参数 手臂运动形式 （ 圆柱坐标式 抓取重量 60kgf 自由度 4个 手 手臂运动行程和速度 水平伸缩 500mm 设定点2 升降 600mm 设定点2 左右旋转 200度 设定点3 手腕回转和速度180度 设定点2 手指夹持范围 四种规格 90-120 定位方式和定位精度 机械挡块 +-1mm 控制方式 点位程控，开关板预选 驱动方式 液压 kgf/cm2
摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 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 In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. 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
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。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，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手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机械行业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具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
（2）水平面内转30度，手臂自转90度，前进50mm。
机械手的夹持器还有夹紧和放松动作； 机械手工作频率：20/min； 升降 0.3kw，摆动 0.1kw，伸缩 0.1kw，夹持 0.2kw。2执行机构的选择与比较 §2-1 转角机构（实现平面转角0 30功能） 方案一 实现平面转角0 30的过程：电机带动不完全 齿轮运动，不完全齿轮带动全齿轮运动，与全 齿轮固结的四杆机构，使滚子在预先设计好形 状的槽内运动，左右运动的极限位置恰好是30 度。 机构评价： 优点：因为槽的形状固定，所以能保证在一个 行程内，机构的平面转角就是30度。 不完全齿轮的使用，为机械手在抓放物 体时留下了工作时间。 缺点：由于四杆机构的运动被槽限制住，最短杆 无法做周转运动，导致机构的回程要求齿 轮的翻转，必须在前面加入变速箱改变速 度方向。 方案二 实现平面转角0 30的过程：皮带轮传动给蜗 轮蜗杆从而使不完全齿轮，有间歇地带动完全齿 轮转动，齿轮通过杆拉动齿条，由齿轮来回往复 地带动固接杆转动0 30 机构评价： 优点：同样具有结构简单，传力较小运 动灵活，造价低准确地实现转角0 30的 要求，可以控制间歇实现循环功能。 缺点：磨损较严重，效率较低，齿轮尺 寸过大加工难。 方案三 30的过程：使用槽 实现平面转角0 轮实现平面转角30度，只要计算好槽轮 的槽数，就能在主动圆盘转360度时， 使从动轮转30度。机构评价： 优点：结构简单，外形尺寸小，机械效
率高，并能平稳的间歇地进行转位。 缺点：传动存在柔性冲击，且是单向的间歇运动，同样要求变速箱改变运动方向。 方案的选择与比较： 只有第二个方案能较好的实现对传动系统的功能要求在平面转动上能准确地控制在30度，制造简单方便。 §2-2 上升机构（实现上升100功能要求） 方案一 实现上升的过程：皮带轮传动，使蜗杆带动蜗轮，蜗轮和齿条配合。通过控 制蜗杆的半径，使转动一周后，使齿条上升100. 机构评价： 优点：蜗杆的轮齿是连续的螺旋尺，故传动平 稳，啮合冲击小。 缺点:啮合齿轮间的相对滑动速度较大，摩擦 磨损较大，传动效率较低，易出现发热 现象，常用耐磨材料制作，成本高。 方案二 实现上升的过程：皮带轮传动给蜗轮蜗杆 从而使凸轮转动，凸轮通过顶杆推动滑块滑 动，从而使工作杆上升100mm。 机构评价： 优点：结构简单，传力较小，凸轮不用太大就 可以达到所需要的高度。 缺点：效率过低，滑块容易磨损且一旦磨断严重影响上升高度，寿命不高。
目录 前言 1 课题的基本要求 (4) 2 总体设计 (5) 2.1 PLC选型 (5) 2.2 I/O点及地址分配 (7) 2.3 PLC端子接线 (9) 2.4 操作面板示意图 (11) 3 PLC程序设计 (12) 3.1 设计思想 (12) 3.2 显像管搬运机械手顺序功能图 (13) 3.3 PLC梯形图 (15) 3.3.1自动梯形图 (15) 3.3.2复位梯形图 (25) 3.3.3手动梯形图 (26) 4 程序调试说明............. (28) 结束语 (29) 参考文献 (30)
前言 1、PLC的概念 可编程控制器（Programmable Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术，自动化技术，网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC,机器人和CAD/CAM）。 2、PLC的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 (2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 (3)PLC的安装接线方便，一般用接线端子连接外部接线。 (4)PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 (5)易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程
机械类综合课程设计 题目名称工业机械手设计 (手臂伸缩部 分) 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 完成时间
目录 一、机械手设计任务书 (2) 1.1课程设计目的 (2) 1.2设计内容和要求 (2) 二、手臂的设计 (4) 2.1、手臂伸缩的设计计算 (4) 2.1.1、F 摩的计算 (5) 2.1.2、F 密 的计算 (6) 2.1.3、F回的计算 (7) 2.1.4、F 惯 的计算 (7) 2.2、确定液压缸的结构尺寸 (7) 2.2.1、液压缸内径的计算 (7) 2.3、活塞杆的计算 (10) 2.3.1、活塞杆的尺寸 (10) 2.3.2、活塞杆的稳定性校核 (10) 2.3.3、大柔度杆的临界力 K F (11) 2.3.4、缸筒材料的选择. (12) 2.3.5、油缸端盖的连接方式及强度计算 (12) 2.4、底板的设计计算说明 (13) 2.5、导向杆的结构设计 (15) 2.5.1、导向机构的作用 (15) 2.5.2、导向杆的外型尺寸及材料 (15) 三、液压控制系统设计 (15) 3.1、系统要求 (16) 3.2、油缸的选择 (16) 3.2.1、确定流量 (16) 3.2.2确定泵的动力 (16) 3.2.3、选择泵的型号为YBX—25[8]P45-106 (17) 3.2.4、油泵电机的选择 (17) 3.2.5、液压元件的选择 (17) 3.3、辅助元件选择 (18) 3.4、系统液压图 (19) 3.4.1、确定现场器件的动作顺序 (19) 3.4.2现场器件与PLC的连线 (20) 3.4.3、梯形图与程序指令表 (21) 3.4.3、梯形图与程序指令表 (22) 四、设计主要内容 (25) 五、参考文献 (26)
Equation Chapter 1 Section 1(1.1) 本科毕业设计说明书 题目抓件液压机械手设计 姓名Design of hydraulic manipulator for grasping 谢百松学号20051103006 专业机械设计制造及其自动化 指导教师肖新棉职称副教授 中国·武汉 二○○九年五月
分类号密级华中农业大学本科毕业设计说明书 抓件液压机械手设计 Design of hydraulic manipulator for grasping 学生姓名：谢百松 学生学号：20051103006 学生专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：肖新棉副教授 华中农业大学工程技术学院 二○○九年五月
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 前言 (2) 1.总体方案设计 (2) 2.手部设计 (3) 2.1 确定手部结构 (4) 2.2 手部受力分析 (4) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 手抓夹持误差分析与计算 (6) 2.5 手部夹紧缸的设计计算 (6) 2.5.1 夹紧缸主要尺寸的计算 (6) 2.5.2 缸体结构及验算 (7) 2.5.3 缸筒两端部的计算 (8) 2.5.4 缸筒加工工艺要求 (10) 2.5.5 活塞与活塞杆的设计计算 (10) 3.臂部设计 (12) 3.1 臂部设计基本要求 (12) 3.2 臂部结构的确定 (12) 3.3 臂部设计计算 (12) 3.3.1 水平伸缩缸的设计计算 (12) 3.3.2 升降缸的设计计算 (14) 3.3.3 手臂回转液压缸的设计计算 (15) 4.液压系统设计 (16) 4.1 系统参数的计算 (16) 4.1.1 确定系统工作压力 (16) 4.1.2 各个液压缸流量的计算 (16) 4.2设计液压系统图 (17) 4.3 选择液压元件 (19) 4.3.1泵和电机的选择 (19) 4.3.2 选择液压控制阀和辅助元件 (19) 4.4根据动作要求编制电磁铁动作顺序表 (20) 5.控制系统设计 (21) 5.1 确定输入、输出点数，画出接口端子分配图 (21) 5.2 画出梯形图 (21) 5.3 按梯形图编写指令语句 (23) 6. 总结 (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
机械与装备工程学院 课程设计说明书（2016/2017学年第 1学期） 课程名称：机械设计课程设计 题目：搬运机械手的设计 专业班级：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学号： 130200216 指导教师： 设计周数： 2周 设计成绩： 2016年 12月 31日
目录 第一章绪论 (1) 1.1 机械手的应用现状 (1) 1.2 机械手研究的目的、意义 (1) 1.3 设计时要解决的几个问题 (1) 第二章机械手总体方案的设计 (3) 2.1 机械手的系统工作原理及组成 (3) 2.2 机械手的基本结构及工作流程 (3) 第三章机械手的方案设计及其主要参数 (5) 3.1 坐标形式和自由度选择 (5) 3.2 执行机构 (5) 3.3 驱动系统 (6) 3.4 控制系统 (7) 第四章结构设计及优化 (8) 4.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.1手部夹紧气缸的设计 (8) 4.1.2 确定气缸直径 (9) 4.1.3 气缸作用力的计算及校核 (9) 4.1.4 缸筒壁厚的设计 (10) 4.1.5 气缸的基本组成部分及工作原理 (10) 4.2手臂结构优化设计 (10) 4.2.1问题描述 (10) 4.2.2设计分析 (10) 4.2.3建立数学模型 (12) 4.2.4优化计算 (13) 4.2.5优化结果分析 (16) 第五章 Adams运动仿真 (17) 总结与展望 (20)
摘要 机械手是近几十年发展起来一种高科技自动化生产设备，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，随着工业机械化和自动化的发展以及气动技术自身的一些优点，气动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。 本设计中的搬运机械手的动作由气动缸驱动，气动缸由相应的电磁阀来控制，电磁阀由PLC控制。驱动执行元件完成，能十分方便的嵌入到各类工业生产线中。 本文中对机械手臂运用MATLAB算法进行优化设计，它使得优化过程变得非常简单、容易理解和掌握，从而避免编写各种复杂的运算程序，提高了设计效率。 用 ADAMS 软件建立虚拟样机进行仿真并优化参数，得出了机械手的运动过程的演示动画，发现设计结构能有机地结合在一起，工作平稳，并在指定的速度和负载等参数下得出了所需要的驱动力和结构参数等。虚拟样机代替物理样机对工程机械进行创新设计、测试和评估，可以降低设计成本，缩短开发周期，而且设计质量和效率都可以得到提高。 关键词:机械手，气动，优化设计，仿真
机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称：简易机械手机械机构设计 学生姓名：沈柳根学号：20110611119 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2015年1月5日
摘要 简易机械手是工业机械手的简化，功能相似，而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计，展现了各个相关学科知识在这里的整合，有利于理解专业知识。 关键词：简易机械手；结构设计；气动
目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义： (1) 1.2设计任务要求介绍： (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)
毕业设计（论文）题目：气动机械手的设计 系部：机电工程系 专业：数控技术 班级： ： 学号：
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
四自由度液压搬运机械手设计摘要: 通过对机床工件搬运机械手主要结构和运动形式的探究，以及对机械手的工作过程和控制要求分析，根据机械手动作循环图设计液压系统控制图;并采用欧姆龙控制器系统进行电气部分的软硬件设计，绘制了 PLC 的外部接线图和单循环自动工作状态流程图，将 PLC 技术应用于机械手具有整体技术及经济效益Abstract: The hydraulic system control was designed according to the cycle operation of manipulator，through the study of main structures and movement forms of the manipulator and the analysis on working processes and control requirements of the manipulator． The software and hardware design for the electrical part was done by using the Omron controller system． The external wiring diagram and automatic single cycle working state flow chart of the PLC were drawn． The application of PLC to manipulator would have technological and economic benefits． 关键词:机械手，四自由度，搬运，液压驱动，PLC控制 Key words: manipulator; Four dof handling PLC control hydraulic system 1、结构设计方案 1.1机械手的机械结构 常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可分为以下4种：（1）直角坐标型机械手；（2）圆柱坐标型机械手；（3）极坐标系机械手；（4）多关节型机械手 1.1.1机构原理 这里的机械手可完成的动作有夹紧工件、手臂转位、松开卸料、手臂复位等基本动作，该机械手可看成是一个由4个自由度构成的机构（各组成部分的定义如图1所示）四自由度分别为基座的旋转、立柱的升降、大臂的伸缩以及小臂的旋转。
课程设计说明书 2015 年 6 月9 日
目录 摘要 (2) 第1章概述 (3) 1.1设计目的 (3) 1.2课题的内容和要求 (4) 1.3进度安排 (4) 1.4设计进度安排 (4) 1.5基本要求 (5) 第2章课程设计的总体方案 (6) 2.1总体方案的确定 (6) 2.2 机械结构的设计 (6) 2.3 软件设计 (6) 第3章机械部分设计 (7) 3.1 元器件选型 (7) 3.2 机械结构构件及说明 (7) 3.3 工作台外形尺寸及重量初步估算 (8) 3.4 滚珠选择 (8) 3.5滑块导轨的选择与校核 (8) 3.6 弯曲应力σm的计算 (9) 3.7选择联轴器的考虑因素 (10) 3.8 轴承的选用与校核 (11) 第4章控制系统的设计 (14) 4.1 控制系统硬件电路的设计 (14) 4.2控制系统软件编程设计 (16) 参考资料 (18) 附录一：cad图纸 (19) 附录二：proe图 (20) 附录三：程序 (22)
摘要 机械手技术涉及到电子、机械学、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。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过程，文章中介绍了机械手的设计理论与方法。 本课题以52单片机为核心设计，通过AutoCAD，proe技术对机械手进行结构设计，实现所需要的功能。 关键词：机械手、52单片机、AutoCAD、Proe
第1章概述 机械化、自动化已成在现代工业中突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的，机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。 机械手，多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机械手或通用机械手）。 机械手是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机械手具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机械手称为专用机械手，而把工业机械手称为通用机械手。 简而言之，机械手就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。 机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手，也即本文所研究的对象。它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专业机械手，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 机械手按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机械手以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机械手中使用最多的一种结构形式。 要机械手像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机械手的性能。一般而言，机械手通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成 1.1设计目的 《单片机原理及接口技术课程设计》是机械电子工程专业的学生在完成《单片机原理及接口技术》等专业课程的学习之后，进行综合性设计训练的实践性教学环节。目的是在老师的指导下，使学生通过课程设计，对所学课程理论知识进行一次系统的回顾检查、复习和提
p l c机械手课程设计Last revision on 21 December 2020
目录 1 2 (4) 3 (4) 4 PLC及机械手的选择和论证 (6) PLC的结构及基本配置 (6) PLC的选择及论证. (7) 6 软件电路设计及描述 1引言
在现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效的办法；控制机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产，金属加工生产批量中有四分之三有50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的。并且在工业生产和其他领域内，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线。机械手一般由耐高温，抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。 可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。 机械手采用plc控制，具有可靠性高，改变程序灵活等优点。无论进行时间控制还是控制或混合控制，都可以通过设置plc的程序实现。可以根据机械手的动作顺序改变程序，是机械手通用性更好。 采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好。阻力损失和泄露减少。不会污染环境，造价低。 在彩电、冰箱等家用电器产品的装配生产线上，在半导体芯片、印刷电路等各种电子产品的装配流水线上，不仅可以看到各种大小不一、形状不同的气缸、气爪，还可以看到许多灵巧的真空吸盘将一般气爪很难抓起的显像管、纸箱等物品轻轻地吸住，运送到指定目标位置气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。 2 设计目的及主要内容 设计目的 1、培养plc设计能力； 2、扩展知识结构； 3、培养综合运用能力； 4、是课堂教学的有益补充。通过本次课程设计，进一步加强自己对机械手和PLC的认识，以及它们在生活中广泛应用。 主要内容 1.正确选用机械手和PLC类 2.绘制I/O分配 3.设计梯形图 4.指令语句 5.模
韶关市职工大学韶关市第二技师学院 毕业论文 题目:三菱plc控制机械手设计系统 系别：电气自动化工程系专业系别：14电气自动化双高 学生姓名：饶金荣 学号：42 指导教师：王建军老师 温惠萍老师 李集祥老师
摘要 可编程序控制器(PLC)是近年来发展极为迅速，应用面极广，以微处理器为核心，集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。PLC的广泛应用，已经给生产带来许多的好处，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性好、性能价格比高等特点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。比如plc控制的机械手在搬运工件方面的应用，以前一直采用人工搬运物料，不仅工人的劳动强度大，安全性差，而且效率低。本文分析了机械手和PLC之后，我们采用PLC控制的机械手进行物件的搬运来代替人力。 本文基于汇川公司的PLC，提出了PLC控制工件传送机械手PLC控制系统的设计方法。重点研究了实验开发系统的工作原理、硬件部分的主要构成，以及硬件部分的设计、安装调试和实验应用开发。讨论了汇川PLC指令系统、编程语言和程序设计方法，分析了汇川PLC专用编程软件在本系统中具体应用， 关键词：机械手，PLC，
第一章概述 1.1 PLC产生、定义及发展趋势 1.1.1 PLC(可编程逻辑控制器)的产生 PLC(可编程逻辑控制器)是20世纪60年代末期逐步发展起来的一种 以计算机技术为基础的新型工业控制装置。近几年来，PLC技术在各种工业过程控制、生产自动线控制及各类机电一体化设备控制中得到极其广泛的应用，成为工业自动化领域中的一项十分重要的应用技术。 在PLC出现以前，继电器控制曾得到广泛应用，在机电设备和工业过程控制领域中占有主导地位。但是继电器控制系统有明显的缺点；体积大，可靠性低，故障查找困难，特别是因为它是由硬接线逻辑构成的系统，造成了接线复杂，容易出故障，对生产工艺变化的适应性较差。 20世纪60年代未，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为了适应汽车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减少重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量地减少控制系统 硬连接线的数量，以降低生产成本，缩短制造周期，减少生产线的故障率，从而有效地提高生产效率。当时，电子计算机的硬件己经基本完备，其主要功能是通过软件来实现的，因此具有灵活性、通用性等优点，但价格相对来说比较昂贵，于是他们想到了把继电器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜的长处与计算机灵活、通用的优点结合起来，用来制造一种新型的工业控制装置，并进而采用招标的方式，首先是美国数字设备公司(DEC)研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程逻辑控制器，即PLC( Programmable Logic Controller)。1969年，第一台PLC在GM公司汽车生产线上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制系统，尽管当时的PLC功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能，但却标志着一种新型装置问世。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，20世纪70年代中期又出现了微处理器和微型计算机，这些新技术很快也被用到PLC之中，使
摘要 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。 搬运机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，在本设计中，通过对机械手手部结构的设计，臂部结构的设计，以及液压系统的设计，实现四自由度的运动，完成了搬运机械手的系统结构设计。 关键词：搬运机械手；结构设计；液压系统；四自由度
ABSTRACT With the popularization and development of industrial automation, control demand increased year by year, carrying manipulator application also gradually popular, mainly in the automotive, electronics, machinery, food, medicine and other fields of production lines or cargo transport, can be better to save energy and improve the efficiency of transport equipment or products, in order to reduce other handling the limitation and inadequacy, meet the needs of modern economic development. Manipulator is a kind of automatic positioning control and can be programmed to change the multi-function machines, In this design, through the mechanical hand arm structure design, structure design, and the design of the hydraulic system, to achieve four degrees of freedom movement,completed the manipulator system structure design. Key words：manipulator；structure design ；hydraulic system ；four degrees of freedom movement
沈阳理工大学课程设计专用纸 目录 前言 (1) 1 课题的基本要求 (4) 2 总体设计 (5) 2.1 PLC选型 (5) 2.2 I/O点端子接线图 (6) 2.3 操作面板示意图 (9) 3 PLC程序设计 (10) 3.1 设计思想 (10) 3.2 显像管搬运机械手顺序功能图 (11) 3.3 PLC梯形图 (14) 3.3.1主程序梯形图 (14) 3.3.2通用程序梯形图 (14) 3.3.3自动程序梯形图 (15) 3.3.4 手动程序梯形图 (20) 3.3.5 复位程序梯形图 (22) 4 程序调试说明............. (24) 4.1 自动模拟调试 (24) 4.2 复位模拟调试 (26) 结束语 (27) 参考文献 (28)
前言 1、PLC的概念 可编程控制器（Programmable Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术，自动化技术，网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC,机器人和CAD/CAM）之一。 2、PLC的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强 PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。 (2)硬件配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品，并且已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。 (3)PLC的安装接线方便，一般用接线端子连接外部接线。 (4)PLC有较强的带负载能力，可直接驱动一般的电磁阀和交流接触器 可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 (5)易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程
专业课程设计 任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规范等。 4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。 二．主要内容 （1）根据以上相关设计参数及要求，完成精锻机上料机械手方案设计、结构设计及控制系统设 （2）撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。
1．机械手总装图1张（0号图纸）、部件图若干张（0号图纸）； 2．全部非标零件图（图纸类型是零件类型及复杂程度而定）； 3．液压原理图和电器控制原理图各一张； 4．撰写专业课程设计报告一份，不少于10000字。 五、考核方式 专业课程设计的成绩评定采用四级评分制，即优秀、良好、通过和不通过。成绩的评定主要考虑学生的独立工作能力、设计质量、答辩情况和平时表现等几个方面，特别要注意学生独立进行工程技术工作的能力和创新精神，全面衡量学生的真实质量。 学生姓名：安蕾刘国威刘欣磊彭澎孙赫俊 指导教师：杨晓红、花广如、杨化动 2011年12月30日