气动机械手课程设计

气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。

其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。

本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。

一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。

其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。

传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。

1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。

不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。

其次，选择合适的气动执行器和传动机构。

气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。

传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。

最后，进行机械结构的设计与优化。

机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。

二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。

由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。

其次，气动机械手具有较高的负载能力。

气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。

最后，气动机械手具有较低的成本。

相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。

2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。

以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。

在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。

气动机械手课程设计说明书设计题目: 气动机械手结构及控制系统设计学生姓名：学号：1204010714专业班级：指导教师：2015年07月23日目录摘要 (1)第一章气动机械手课题研究的意义、目的 (1)1.1课题设计的意义 (1)1.2课题设计的目的 (2)第二章总体方案设计 (2)第三章机械系统的设计与计算 (4)3.1工况分析 (4)3.2机械手重要部件的设计计算与校核 (4)第四章气动系统设计 (5)4.1气动系统原理 (5)4.2气动系统原理图 (5)4.3气动系统控制过程 (6)第五章气动系统附件的选择 (6)5.1分水过滤器 (6)5.2油雾器的选择 (7)5.3减压阀选择 (8)5.4管道与管接头 (8)5.5换向阀的选择 (8)5.6单向节流阀的选择 (8)第六章PLC控制系统设计 (9)6.1 PLC硬件系统设计 (9)6.2软件的设计 (10)总结 (14)参考文献 (15)附图 (16)交通大学机械工程学院气动机械手设计说明书（论文）摘要机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。

机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。

它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点。

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。

在工业生产中，利用气动机械手将工件从一条生产线搬运到另一条生产线是一种高效的工作方式。

因此采用PLC可编程控制器作为工件抓取机械手的控制系统，根据机械手的控制要求和操作功能，设置动作流程，分配输入输出接点，按所需来选PLC的型号，接着进行梯形图的编辑，最后进行程序的编辑与调试，从而使机械手能够完成符合设计要求的动作。

关键词：机械手、可编程控制器、PLC、控制设计第一章气动机械手课题研究的意义、目的1.1 课题设计的意义机械手是工业自动化领域中经常遇到的一种控制对象。

目录气动机械手及继电器控制系统设计 (2)第一章绪论 (2)1.1 气动机械手概述 (2)1.2 机械手的组成和分类 (3)1.2.1 机械手的组成 (3)1.2.2 机械手的分类 (3)1.3课题的提出及主要任务 (5)第 2 章继电器硬件系统设计 (6)2.1 系统分析 (6)2.2方案确定 (7)2.3元器件介绍 (7)第三章软件系统设计 (12)3.1控制方案的确定 (12)3.2 工作过程 (14)第四章调试过程 (17)第五章设计总结 (21)第六章附图 (23)6.1 三维零件图： (23)6.2 三维装配图： (24)第七章参考文献 (26)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。

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。

随看工业技术的发展，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。

气动机械手控制系统1 课程设计的任务与要求1。

1 课程设计的任务1。

熟悉三菱FX2N PLC的机构及使用。

2.掌握相关的PLC的编程操作并实现所要求的功能。

3。

具备PLC的硬件设计。

4.熟悉PLC仿真软件的操作和仿真。

通过本次论文，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.1.2 课程设计的要求气动机械手动作示意图如下图所示，气动机械手的功能是将工件从A点搬运到B点,控制要求为:（1）气动机械手的升降和左右移动分别由不同的双线圈电磁阀实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态,必须驱动反向的线圈才能反向运动；（2)上升、下降的电磁阀线圈分别为MB2、MB1；右行、左行的电磁阀线圈为MB3、MB4；（3）机械手的夹钳由单线圈电磁阀MB5来实现，线圈通电夹紧，断电松开；（4）机械手的夹钳的松开，夹紧通过延时2s实现；(5）机械手下降、上升、右行、左行的限位由行程开关BG1、BG2、BG3、BG4来实现。

图1 气动机械手动作示意图2气动机械手控制系统设计方案制定本设计采用三菱系列PLC设计下图为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成.当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降,即使线圈再断电,仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止.另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。

设备装有上、下限位开关和左、右限位开关,它的工作过程如图所示，有八个动作，即为:原位下降夹紧上升右移左移上升放松下降图2 机械手的动作周期3气动机械手控制系统设计方案实施3.1气动机械手控制系统电路元器件选择为实现设计目的，本设计需用到两台三相电机，4个接触器，4个继电器.其中M1三相电机控制机械手臂的上下移动(KM1闭合M1电动机正转,机械手臂下降；KM2闭合M1电动机反转，机械手臂上升）；M2三相电机控制机械手臂的左右移动(KM3闭合M2电动机正转，机械手臂右移;KM4闭合M2电动机反转,机械手臂左移）。

南山学院PLC气动机械手课程设计年级专业：电气工程及其自动化及自动化学生姓名：学号指导教师：论文完成时间2010年 9月10日摘要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。

机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。

广泛采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。

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。

本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX 系列PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。

使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。

关键词：可编程控制器PLC，PLC的结构及基本配置，机械手，限位开关目录第1章前言 (1)1.1选题背景 (1)1.2设计目的及主要内容 (1)1.2.1设计目的 (1)1.2.2主要内容 (1)第2章PLC及机械手的介绍及选择 (2)2.1.可编程控制器PLC (2)2.1.1PLC 慨况 (2)2.1.2PLC的结构及基本配置 (2)2.1.3PLC的选型 (4)2.2机械手 (4)2.2.1机械手简介 (4)2.2.2机械手的选择 (6)第3章设计主体部分 (7)3.1控制要求 (7)3.2控制流程图 (7)3.3I/O分配 (8)3.4梯形图 (8)3.5指令表 (11)3.6PLC连线图 (14)3.7模拟调试 (15)第4章论文小结 (16)参考文献 (17)致谢 (18)第1章前言1.1选题背景大学四年的本科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。

气动机械手的毕业设计一、设计背景随着工业自动化程度的不断提高，机械手成为了现代工业领域中不可或缺的设备之一、传统的机械手多使用电动执行器，但其存在着噪音大、体积大、成本高等问题。

而气动机械手则可以通过利用空气压缩机产生的压缩气体驱动，具有噪音低、操作简单、灵活性高等优点。

因此，设计一种气动机械手是十分有意义的。

二、设计目标本设计的目标是设计一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。

三、设计内容1.气体动力系统设计设计气动机械手需要一套稳定的气体动力系统，包括压缩气体供应、处理和控制等。

需要选择适合的气体源，选用合适的过滤器、减压阀和控制阀等气动元件，并设计相应的管路系统。

2.机械结构设计机械结构设计是气动机械手设计的关键环节，需要确定机械手的自由度和工作范围，设计适合的关节结构和工具夹持装置。

同时，需要考虑机械手的刚度和稳定性，确保机械手能够稳定地完成工作任务。

3.控制系统设计控制系统设计是气动机械手设计过程中的另一个重要环节。

需要设计合适的传感器来感知工作环境，采集与控制相关的数据。

并通过合适的控制算法将输入信号转化为执行器动作。

同时，需要设计合适的控制面板和操作界面，方便对机械手进行操作和监控。

四、设计步骤1.确定设计目标和需求，包括气动机械手的工作负荷、工作环境和操作需求等。

2.进行气体动力系统的选型和设计，确定适合的气体源和气动元件，并设计相应的管路系统。

3.进行机械结构的设计，确定适当的自由度和工作范围，设计合适的关节结构和工具夹持装置。

4.进行控制系统的设计，选择合适的传感器和控制算法，设计控制面板和操作界面。

5.进行整体系统的组装和调试，测试气动机械手的性能和工作效果。

六、预期成果通过本设计，预期可以实现一种具有良好性能的气动机械手，能够完成一定的操作任务，提高工作效率和工作质量。

同时，能够对气动机械手的设计过程和性能进行评估和改进。

七、计划进度本设计计划在10个月内完成，按照以下进度进行：1.确定设计目标和需求：1个月2.气体动力系统的选型和设计：2个月3.机械结构的设计：3个月4.控制系统的设计：2个月5.整体系统的组装和调试：2个月1.王晓华，李骥.气动机械手的设计[J].科技创新与应用。

机电控制课程课程设计说明书课程名称：机电控制PLC设计设计题目：气动机械手控制系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：2010 12 10内容摘要机械手是工业自动控制领域中经常用到的一种能够自动抓取、操作的装置，多用于自动生产线、自动机的上下料、数控设备的自动换刀装置中。

由于气动技术是以压缩空气为介质，以气源为动力的能源传递技术，其工作可靠性高、使用寿命长、对环境没有污染，所以在机械手的驱动系统中常采用气动技术。

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、节能和不污染环境等优点而被广泛应用。

因此，对气动机械手的研究具有重要的实际价值。

关键词：机械手PLC 自动控制气动技术目录第一章引言 (3)第二章PLC的发展2.1 PLC的由来和发展 (3)2.2 可编程控制器的概念 (4)2.3 PLC基本结构和工作原理 (5)第三章气动机械手控制系统设计3.1 I/o地址分配表 (7)3.2 PLC系统选择 (7)3.3 PLC的输入输出设备接线图 (7)3.4系统控制方案流程图 (9)3.5程序设计和梯形图 (10)第四章总结总结 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章引言引言PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。

它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。

据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。

由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。

第二章PLC的发展2.1 PLC的由来和发展1968年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要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1）编程简单方便，可在现场修改程序；2）硬件维护方便，最好是插件式结构；3）可靠性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；5）可将数据直接送入管理计算机；6）成本上可与继电器柜竞争；7）输入可以是交流115V；8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

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。

包头职业技术学院教案首页教案附页教案内容附记一、教学设计本次课程是采用多媒体教学、任务式教学和学做一体化教学相结合的方式展开的，其教学过程通过以下六个环节完成：图1-2第一环节：资讯(获取信息)此过程通过机械手视频图像展示出来。

并结合着视频介绍此过程在工厂中的应用场合。

通过视频引入工作任务可使学生直观了解整个控制过程。

本环节的设计意图：通过播放一段机械手工作的视频来引入本次课程的任务。

因为该视频中的机械手的工作过程比较直观，因此比较容易引起学生的共鸣，并能激发学生对于学习本任务的兴趣。

第二环节：任务分析与计划通过此过程进行任务分析，并引出本任务的培养目标。

并引出该任务的重点和难点。

根据任务书分析制定流程进行小组分工，学生小组根据任务要求完成任务计划表。

能让学生更加深刻的理解自己设计中的不足和优点。

同时为了能够让学生更好的学习下一个工作任务，点评出优秀小组。

这六个教学环节的设计，都是围绕着多媒体技术进行的，这样设计能够更好的将任务驱动在教学中比较抽象的控制环节展示出来，能够使学生更加明确自己所要学习的内容和目标。

二、教学内容（一）机械手安装1.器件认识空气压缩机气缸气动两联件电磁阀组磁传感器2.气动系统组成及工作原理气动系统简而言之就是靠压缩空气来推动气缸运动进而带动元件运动。

整个系统基本组成包括空气压缩机（气泵）、油水分离器（俗称二联件）、电磁阀、气缸、各种辅助元件等几大要素组成，最终气教案内容附记3.根据控制要求和I/0地址分配表进行程序编制梯形图如下所示：教案内容附记教案内容附记附表：（一）气动机械手的安装工作任务单工作任务气动机械手的安装与调试任务一机械手的安装实施时间2学时实施地点机电一体化实验实训室任务分组每4人一组，共10组任务要求1.掌握气动系统的组成2.根据机械手初始位置的要求进行气路安装3.根据工艺要求进行气路的走线和捆扎4.确定磁性传感器的位置任务内容1. 任务分工2. 任务指引(1) 根据图1-1所示的机械手气动系统图连接气路图1-1姓名分工内容备注（二）气动机械手的调试工作任务单工作任务考核表。

项目二气动机械手的安装与调试一、设计思路本项目是以天煌THMSCL-1柔性自动化检测生产线实训系统为平台，以电气专业相关知识为基础，以项目教学为主导，工作任务为驱动，通过学案导学，小组合作，科学评价，从而实现预定的教学目标。

二、教学目标（一）知识与技能目标1.通过气动机械手装置电路的安装与调试，学生能够说明传感器的作用及调试方法。

2.通过气动机械手装置气路的安装与调试，学生能够阐述气管的连接及气缸的调试方法。

3.通过编程调试气动机械手，学生能够说出机械手的动作顺序，并根据技巧进行气动机械手的调试。

（二）过程与方法目标1.学生能通过制定计划，分解细化任务，实施操作完成任务，形成分析问题，解决问题的思维习惯。

2.学生能通过小组合作，相互配合，协作学习，借助学案制定计划、合理分工并进行实践操作，形成学生主动探究问题，相互学习的习惯。

（三）情感与态度目标1.通过理实一体化教学学生产生学习专业课程的兴趣2.养成做事严谨、科学的作风，提供“7S”管理意识3.小组成员相互协作学习，学会交流，相互合作，增强团队意识三、教学重点和难点（一）教学重点按照要求完成气动机械手装置气路和电路的安装（二）教学难点协调各小组成员，编程完成气动机械手的调试四、学情分析1.中职学生喜欢实践操作，缺乏理论学习的兴趣，逻辑思维能力较弱，学习的主动性较弱。

2.通过前期的学习，学生已有一定的编程基础，对于电路和气路连接的有所了解，但是缺乏整体的把握，联机调试排除故障的能力也较差。

五、教学方法设计(一)游戏激趣，结合多种教学手段，变抽象为具体以游戏的方式导入教学，激发学生的学习兴趣，通过播放视频，学生直观的了解任务，并明确了自己的任务，利用系统的触摸屏工具，帮助学生完成调试，学生在学习的过程中不仅体会到了学习的乐趣，同时也接触了新的技术，新的方法，为以后学生的学习打开了思路。

(二)明确分工，分解任务，学案导学本次项目共分成10个小组，每组4人，各方面知识较为全面的同学担任组长，根据学生特质分组，明确每位学生的任务，甲负责气路安装与调试，乙负责传感器的安装与调试，丙负责编程，丁负责画流程图协调丙完成编程，共同完成气动机械手的安装和调试。

毕业设计（论文）课题名称：气动机械手的设计专业班级：13机械电子工程***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。

机械手的设计方案一．机械手的技术参数任务动作：基座旋转和Y轴上下移动。

抓重：0.5kg。

工件尺寸：直径约1.5～2cm。

支座旋转角度为：90度，最大速度90度/秒。

Y轴大臂上下移动距离为：20cm ，最大速度10cm/s。

二．气臂回转气缸的尺寸设计与校核1.尺寸设计气缸长度设计b=120mm,气缸内径D=200cm，半径R=100mm，轴径d=40mm，半径r=20mm，气缸运动角速度w=90度/秒，加速度a=0.5s。

压强p=0.4Mpa。

力矩：M=pb（R*R-r*r）/2=0.4×10*6×0.12×(0.1×0.1-0.02×0.02)/2=230.4N.m2.尺寸校核设定参与手臂转动的部件质量m=20kg ，分析部件质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径r=200mm的压盘上，那么转动惯量：J=m ×r*r/2=20×0.1×0.1/2=0.1kg.mM 惯=J.w/△t=0.1×（90/0.5）=18考虑轴承，油封之间摩擦力，设定摩擦系数k=0.2M 摩=kM 惯 =0.2×18=3.6总驱动力矩M 驱= M 惯+ M 摩=21.6 kg.mM 驱<M设计尺寸满足使用要求三． 升降气缸的尺寸设计与校核（1）活塞杆上输出力和钢径的计算设计采用双作用气缸，单活塞杆双作用气缸是使用最多的一种普通气缸，活塞左行时产生推力F1，活塞右行时产生拉力F2。

()f 412—pD F π=()—4222pd D F -=π f 式中F1——活塞杆的推力（N ）F2——活塞杆的拉力（N ）D —— 活塞直径（M ）d —— 活塞杆直径（M ）f —— 气缸工作总阻力（N ）；气缸工作时总阻力f 与许多因素相关，如运动部件惯性，背压阻力，密封处摩擦力等，以上因素可以载荷率η的形式计入公示，如要求气缸的静推力F1和静拉力F2，计入后得42^D 1pF π=η()4222pd D F -=πη取η=0.8，活塞杆拉力F2为克服机械手的自重（1.5kg ）和克服抓取的重量（0.5kg ）所用的力为F 2=（1.5+0.5）×10=20N当推力做功时ηπp F D 14=d d p F D *24+=ηπ 估定活塞直径可按d/D=0.2～0.3计算将d/D=0.16～0.4代入，D=（1.01～1.09）ηπp F 14 =1.05×0.85*100.4204⨯⨯⨯⨯π =3cm式中系数在缸径较大时取小值，缸径较小时取大指。

目录之中。

机电工程学院课程设计说明书设计题目: 气动机械手控制系统设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2011 年11 月30 日内容摘要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。

自从工业机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解。

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，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。

在我国，近几年也有较快的发展，并取得了一定的效果，受到机械工业和铁路工业等部门的重视。

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。

PLC可以按照所需要求完成机械手的设计，使机械手的设计简单化，大大节省了时间。

本文应用西门子S7—200系列PLC来实现气动机械手的搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）的控制功能。

利用可编程技术结合相应的硬件装置，控制气动机械手完成各种动作。

该系统具有结构简单、可靠稳定、容易控制等优点。

关键词：气动机械手；S7—200系列PLC；CPU226；电磁目录第1章引言 (1)第2章系统总体方案设计 (2)2.1程序设计的基本思路 (2)2.2气动机械手的控制要求 (2)2.3系统的硬件结构与操作功能 (2)2.3.1硬件结构 (2)2.3.2气动机械手的操作功能 (3)第3章PLC控制系统设计 (4)3.1可编程控制器的CPU选择 (4)3.2气动机械手的I/O地址分配表 (4)3.3PLC的输入输出设备接线图 (5)3.4气动机械手控制流程图 (6)3.5程序设计梯形图 (7)结论 (16)设计总结 (17)谢辞 (18)附录 (19)参考文献 (23)第1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。

《电器控制与PLC》课程设计课题课程设计题1气动机械手操作控制装置一、气动机械手的控制要求气动机械手的动作示意图如图1所示，气动机械手的功能是将工件从A处移送到B处。

控制要求为：1、气动机械手的升降和左右移行分别由不同的双线圈电磁阀来实现，电磁阀线圈失电时能保持原来的状态，必须驱动反向的线圈才能反向运动；2、上升、下降的电磁阀线圈分别为YV2、YV1；右行、左行的电磁阀线圈为YV3、YV4；3、机械手的夹钳由单线圈电磁阀YV5来实现，线圈通电时夹紧工件，线圈断电时松开工件；4、机械手的夹钳的松开、夹紧通过延时1.7S实现；5、机械手的下降、上升、右行、左行的限位由行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4来实现；二、机械手的的操作功能机械手的操作面板如图2所示。

机械手能实现手动、回原位、单步、单周期和连续等五种工作方式。

1、手动工作方式时，用各按钮的点动实现相应的动作；2、回原位工作方式时，按下“回原位”按钮，则机械手自动返回原位；3、单步工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手向前执行一步；4、单周期工作方式时，每按下一次启动安钮，机械手只运行一个周期；5、连续工作方式时，机械手在原位，只要按下启动安钮，机械手就会连续循环工作，直到按下停止安钮；6、传送工件时，机械手必须升到最高点才能左右移动，以防止机械手在较低位臵运行时碰到其他工件；7、出现紧急情况，按下紧急停车按钮时，机械手停止所有的操作。

三、设计要求1．掌握PLC工作原理、编程及调试方法以及在生产设备中的应用技术。

2．根据加工工艺要求，制定合理的设计方案。

3．正确选用PLC，确定输入、输出设备。

4．PLC的 I O点分配，并绘制其连接图，以及其它外部硬件图。

5．设计PLC控制程序①绘制系统功能表图②设计梯形图，并加以注释③模拟调试6. 绘制有关图纸：①机床电气原理图②画出PLC的输入输出设备的接线图7、完成设计说明书课程设计题2十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制一．控制要求采用PLC 构成十字路口带倒计时显示的南北向和东西向交通信号灯的电气控制。