气动机械手设计-内含计算步骤及尺寸装配图等等讲解

目录气动机械手及继电器控制系统设计.......................................... 第一章绪论.............................................................................1.1 气动机械手概述 ..................................................................1.2 机械手的组成和分类 ..........................................................1.2.1机械手的组成 ....................................................................1.2.2机械手的分类 ....................................................................1.3课题的提出及主要任务 ....................................................... 第2章继电器硬件系统设计 ...................................................2.1系统分析...............................................................................2.2方案确定...............................................................................2.3元器件介绍........................................................................... 第三章软件系统设计 ...............................................................3.1控制方案的确定 ...................................................................3.2工作过程............................................................................... 第四章调试过程 ....................................................................... 第五章设计总结 ....................................................................... 第六章附图.................................................................................6.1三维零件图： .......................................................................6.2三维装配图： ....................................................................... 第七章参考文献 .......................................................................气动机械手及继电器控制系统设计第一章绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、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设备。

河南科技学院2012届本科毕业论文（设计）论文题目：气动机械手的设计及其PLC控制系统学生姓名：周文涛所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：安爱琴完成时间：2012年 5月 10日摘要本文设计了一种气动搬运机械手，其控制部分采用PLC控制系统。

论文首先对气动机械手的功能进行分析，确定了总体方案，并设计了驱动系统原理图。

由设计参数对机械手的主要组成部分进行选型，并对其进行三维建模，用于演示其工作原理。

然后，根据控制要求，对PLC进行了选型，编写出了控制系统的梯形图程序，并绘制出了硬件接线图。

关键词：机械手，PLC，气压传动AbstractKeywords: Manipulator，PLC，Pneumatic Transmission目录1 绪论由于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等领域的需要，能代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化、，在有害环境下操作以保护人身安全的机械手得到了广泛的应用。

机械手是自动生产设备和生产线上的重要装置之一，它可以根据各种自动化设备的工作需要，按照预定的控制程序动作。

因此，在机械加工、冲压、锻造、铸造、装配和热处理等生产过程中被广泛用来搬运工件，借以减轻工人的劳动强度；也可以自动取料、上料、卸料和自动换刀的功能，气动机械手是机械手的一种，它具有结构简单，重量轻，动作迅速、平稳、可靠和节能等优点。

机械手技术涉及到力学、机械学、液压气压传动、自动控制、传感器和计算机等多学科领域，是一门跨学科的综合技术。

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程的多功能机器，它有多自由度，可代替人的劳动，以便在复杂、恶劣的环境中工作。

1.1 设计背景工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。

它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。

机械手作业的准确性和适应各种复杂环境的能力，在国民经济领域中有着广阔的发展和应用前景。

气动通用上下料机械手的设计——机械结构设计摘要：本文通过对关键词上下料，机械手，气缸。

Mechanical Structural Design of Air Pressure Drive Upper and LowerMaterial ManipulatorAbstract: At first, thKey words:upper and lower material, manipulator, air cylinder.目录1 绪论 (1)1.1机械手概述 (1)1.2机械手的组成和分类.............................................................. 错误！未定义书签。

1.2.1 机械手的组成...................................................................... 错误！未定义书签。

1.2.2 机械手的分类...................................................................... 错误！未定义书签。

1.3国内外发展状况...................................................................... 错误！未定义书签。

1.4课题的提出及主要任务.......................................................... 错误！未定义书签。

1.4.1 课题的提出.......................................................................... 错误！未定义书签。

1.4.2 课题的主要任务.................................................................. 错误！未定义书签。

说明书设计题目：气动机械手系统设计专业年级： 2011级机械制造及其自动化学号： ********* 姓名：指导教师、职称：2015 年 05 月 27 日目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 .......................................................... - 1 -1.1 本课题的目的和意义 ............................................ - 1 -1.2 本课题研究的主要内容、预期结果、关键问题和相关发展趋势 ........ - 1 -1.2.1 本课题研究的主要内容 .................................... - 1 -1.2.2 预期设计结果 ............................................ - 1 -1.2.3 关键问题 ................................................ - 1 -1.2.4 相关发展趋势 ............................................ - 2 -1.3 本课题的设计方法 .............................................. - 2 -1.4 系统功能说明 .................................................. - 3 - 第二章机械手气动系统设计 ............................................ - 4 -2.1 明确机械手的工作要求 ......................................... - 4 -2.1.1 气动机械手结构示意图分析 ................................ - 4 -2.1.2 工作要求 ................................................ - 5 -2.1.3 运动要求 ................................................ - 5 -2.1.4 动力要求 ................................................ - 5 -2.2 设计气动控制回路 ............................................. - 5 -2.2.1 列出气动执行元件的工作程序 .............................. - 5 -2.2.2 作X-D线图，写出执行信号的逻辑表达式 .................... - 6 -2.2.3 画出系统的逻辑原理图 .................................... - 7 -2.2.4 画出系统的气动回路原理图 ................................ - 7 - 第三章气缸及气动元件设计 ........................................... - 10 -3.1 手臂回转、伸缩、夹紧、升降气缸的设计 ........................ - 10 -3.3.1 确定气缸类型 ........................................... - 10 -3.3.2 气缸内径计算 ........................................... - 10 -3.3.3 选择气缸 ............................................... - 11 -3.3.4 验算气缸力的大小 ....................................... - 11 -3.3.5 活塞杆直径d的校核 ..................................... - 12 -3.3.6 耗气量计算 ............................................. - 13 -3.2 选择气动控制元件 ............................................ - 14 -3.2.1 选择主控气动换向阀 ..................................... - 14 -3.2.2 选择行程阀 ............................................. - 14 -3.2.3 选择手控换向阀 ......................................... - 15 -第四章机械手控制系统的设计 ......................................... - 16 -4.1 控制系统分析 ................................................ - 16 -4.1.1 总体控制要求 ........................................... - 16 -4.1.2 PLC机械手的动作分析.................................... - 16 -4.1.3 系统硬件配置 ........................................... - 17 -4.2 系统变量定义及分配表 ........................................ - 17 -4.2.1 输入/输点数分配 ........................................ - 17 -4.2.2 输入/输出点地址分配 .................................... - 18 -4.2.3 系统接线图 ............................................. - 18 -4.2.4 PLC外围接线图.......................................... - 19 -4.3 控制系统程序设计 ............................................ - 20 -4.3.1 控制程序流程图设计 ..................................... - 20 -4.3.2 程序设计（梯形图） ..................................... - 21 - 第五章 PLC机械手的程序调试.......................................... - 28 -5.1 系统调试及结果分析 .......................................... - 28 -5.1.1 PLC程序调试及解决的问题................................ - 28 -5.1.2 PLC与上位机联调........................................ - 28 -5.1.3 结果分析 ............................................... - 28 - 第六章设计总结 ..................................................... - 30 - 参考文献 ............................................................ - 31 - 致谢词 .............................................................. - 32 -摘要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。

气动机械手设计(本科毕业论文)摘要随着现代智能制造技术的不断发展，机械手已经成为现代自动化生产中重要的组成部分。

其中，气动机械手作为一种新型机械手，具有操作简单，成本低廉等优点，在各种领域中得到了广泛应用。

本文针对气动机械手的设计和制造，探究了气动机械手的性能和操作特点，通过对机械手的结构设计和关键部件的选用，实现了气动机械手的开发和制造。

关键词：气动机械手；设计；制造；性能；操作特点AbstractWith the continuous development of modern intelligent manufacturing technology, the mechanical arm has become an important part of modern automated production. Among them, the pneumatic mechanical arm, as a new type of mechanical arm, has the advantages of simple operation and low cost, and has been widely used in various fields. This paper aims to explore the performance and operation characteristics of pneumatic mechanical arms through the design and manufacturing of pneumatic mechanical arms. By selecting the structure design ofthe mechanical arm and the key components, we have achieved the development and manufacturing of pneumatic mechanical arms.Keywords: pneumatic mechanical arm; design; manufacturing; performance; operation characteristics一、引言随着现代工业的快速发展，机械手已成为自动化生产中不可或缺的设备。

题目：气动机械手的设计专业：机械设计制造及其自动化学生：（签名）__________指导教师：（签名）__________摘要气动机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

本文主要进行了气动机械手的总体结构设计和气动设计。

机械手的机械结构由气缸、气爪和连接件组成，可按预定轨迹运动，实现对工件的抓取、搬运和卸载。

气动部分的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的气动控制回路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。

关键词：气动机械手；气缸；气动回路。

Subject: The design of pneumatic manipulator.AbstractPneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design.This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts,it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading. The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work.Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop.目录1 绪论 (1)1.1 机械手简史 (1)1.2 机械手的分类 (3)1.3 机械手的组成 (6)1.4 应用机械手的意义 (8)2 机械手总体设计方案和气动回路的设计 (10)2.1 机械手的运动规划 (10)2.2 机械手基本形式的选择 (12)2.3 机械手的主要部件及运动 (13)2.4 驱动机构的选择 (13)2.5 机械手的技术参数列表 (13)2.6 气动回路的设计 (14)3 气动机械手的机械结构设计 (15)3.1 机械手末端执行器的设计 (15)3.1.1 末端执行器的概述 (15)3.1.2 末端执行器的运动和驱动方式 (16)3.1.3 末端执行器的典型结构 (16)3.1.4 末端执行器的具体设计 (17)3.2 机械手手臂的设计 (19)3.2.1 机械手手臂的设计要求 (19)3.2.2 机械手手臂的具体设计方案 (20)3.2.3 伸缩手臂的设计 (21)3.2.4 升降手臂的设计 (24)3.2.5 回转臂设计 (26)4 结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1 绪论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

摘要; 气动机械手控制系统的设计要求是在控制系统的指令下，能将工件迅速、灵活、准确、可靠地抓起并运送到指定位置，因此本文采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，气压驱动作为驱动机构，根据机械手的动作流程和输入输出要求来选PLC的型号并确定I/O接口，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手完成最后的装夹任务。

关键词关键词关键词关键词：：：：机械手可编程控制器PLC 控制设计第一章引言由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作”’。

而气动机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。

所以，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。

现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。

车身在每个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。

高频率的点焊、力控的准确性及完成整个工序过程的高度自动化，堪称是最有代表性的气动机械手应用。

下面介绍一种基于PLC的气动机械手控制的方法第二章系统总体方案设计系统总体方案设计系统总体方案设计系统总体方案设计2.1程序设计的基本思路程序设计的基本思路程序设计的基本思路程序设计的基本思路在进行程序设计时，首先应明确对象的具体控制要求。

由于CPU对程序的串行扫描工作方式，会造成输入输出的滞后，而由扫描方式引起的滞后时间，最长可达两个扫描周期，程序越长，这种滞后越明显，则控制精度就越低。

因此，在实现控制要求的基础上，应使程序尽量简洁﹑紧凑。

另一方面，同一控制对象，根据生产的工艺流程不同，控制要求或控制时序会发生变化，此时，要求程序修改方便、简单，即要求程序有较好的柔性。

毕业设计（论文）课题名称：气动机械手的设计专业班级：学生姓名：指导教师：201 年月目录摘要 (4)第一章前言1.1机械手概述 (5)1.2机械手的组成和分类 (5)1.2.1机械手的组成．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.2.2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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 82.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 92.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.7机械手的主要参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.8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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.1手指的形状和分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．113.1.2设计时考虑的几个问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．143.1.3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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 194.2.1手腕转动时所需的驱动力矩．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 204.2.2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．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.1.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．235.1.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．245 .1 .3导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255 .1 .4平衡装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．255.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265.2.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26．5.2.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．265.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275.3.1尺寸设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．275.3.2尺寸校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27第六章机械手的PLC控制设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.1可编程序控制器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.2可编程序控制器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23 第七章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 专业相关的资料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31摘要在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。

气压传动与控制三级项目题目：气动机械手的设计小组成员：康彩波李露莎张杰张毅荣晓瑜钟亚军指导教师：吴晓明教授日期：2012/10/27一、设计机械手的背景及其意义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，甚至于危机生命。

由于以上的问题，需要一种东西代替人在恶劣的环境中作业的要求呼之欲出，同时随着社会的进步，工业自动化产品的性能日益加强，而价格也因电子技术的高速发展而不断下降，机械手就在这样诞生了，机械手可以代替人在各种恶劣的环境中作业。

二、气动机械手设计A、夹紧缸B、长臂伸缩缸C、立柱升降缸D、回转缸工作行程：夹紧缸40mm，伸缩缸200mm,升降缸200mm。

夹紧缸夹紧力500N，伸缩缸伸缩力小于200N，升降缸提升力800N动作顺序如下：机械手动作顺序：立柱下降——机械臂伸出——机械手加紧——立柱上升——立柱旋转——机械手放松——机械臂缩回——立柱旋转。

缸伸出为1，缩回为0。

则动作顺序为C0—（c0）—B1—(b1)—A0—(a0)—C1—(c1)—D1—(d1)—A1—(a1)—B0—(b0)—D0—(d0)—C0。

由此得到X-D图与逻辑图：逻辑图由以上两图，继而得到气动系统控制图：气动控制回路电气控制回路三、伸缩手臂的设计与计算根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气爪抓重约为51Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总质量约为53Kg，由此，伸缩手臂的最大横向负载F=mg=53×9.8=520N。

根据表3-2的数据，初步选定为缸径为20mm型号为MGPL25—200的气缸作为机械手的伸缩手臂。

伸缩手臂作水平直线运动时，主要克服的是摩擦阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力和惯性力来确定。

F F F惯摩驱+= 式中 F 摩—摩擦阻力，应包括手臂与伸缩导轨间的摩擦阻力，活塞与密封装置处的摩擦阻力；F 惯—手臂在启动过程的惯性力。