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编号：SM-ZD-30903通用上下料气动机械手结构设计Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives编制：____________________审核：____________________时间：____________________本文档下载后可任意修改通用上下料气动机械手结构设计简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。
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气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，应用特点广泛。
论文介绍了气动机械手的原理，对机械手的主要部件和设计要求做了相关的阐述，另外对机械手回转臂的结构帮了优化措施。
气动机械手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。
气动机械手具有结构简单、重量轻、动作迅速、可靠、节能、不污染环境、可实现无级调速、易实现过载保护等优点，特别适用于汽车制造业、食品和药品包装行业、化工行业、精密仪器制造业和军事工业等。
在现代工业技术应用的气动机械手能够实现4个自由度的运动，其各自的自由度的驱动全部由气动肌肉来实现。
最前端的气爪抓取物品，通过气动肌肉的驱动实现各自关节的转动，使物品在空间上运动，根据合理的控制，最终实现机械手的动作要求。
气动机械手回转臂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。
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 Lower Material ManipulatorAbstract: At first, thKey words:upper and lower material, manipulator, air cylinder.目录1 绪论 (1)机械手概述 (1)6 结论 (1)参考文献 (2)致谢 (5)1 绪论机械手概述工业6 结论一、机械手为通用机械手，它的适用面广。
选用圆柱座标和四自由度。
机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部。
手部可改换，既能够用夹持式手指来抓取棒料工件，又能够用气流负压式吸盘来吸取板料工件。
二、该机械手能够选择配置普通的夹持手指，以抓取一般工件;也可改换喷射式气流负压吸盘，以吸附玻璃、墙地砖等板料及光盘、磁盘等薄型不透气工件，使机械手的用途更多，利用范围更广。
另外，该机械手既能够用于搬运小型零件，也可供教学、实验利用。
3、腕部采用回转结构，能够实现回转运动，手臂采用双作用式汽缸，能够实现伸缩、起落、回转运动。
手臂能够实现直线运动:伸缩、起落、横移运动；回转运动:水平回转、左右摆动运动；直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)；两直线运动的组合(即平面运动)；两回转运动的组合(即空间曲面运动)。
4、各汽缸运动都采用液压缓冲器，通过定位块，定位拉杆，实现缓冲与定位。
液压缓冲器定位准确，精度高。
参考文献[1]徐元昌.工业机械人.北京:中国轻工业出版社，1996[2]张建民.工业机械人.北京:北京理工大学出版社，1988[3]蔡自兴.机械人学的进展趋势和进展战略.机械人技术，2001, 4[4]周洪.气动技术的新进展.液压气动与密封，1999, 5[5]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机械人进展势态分析.机械人技术与应用2001, 2[6]王雄耀.近代气动机械人(气动机械手)的进展及应用.液压气动与密，1999，5[7]周伯英.工业机械人设计.北京:机械工业出版社，1995[8]龙立新.工业机械手的设计分析.焊工之友，1999, 3[9]王承义.机械手及其应用.北京:机械工业出版社，1981[l0]工业机械手设计基础.天津大学《工业机械手设计基础》编写组编.天津: 天津科学技术出版社，1979[1l]李哲.冲压床自动上、下料机械手的研制，研究与设计，2001, 5[12]赵丽萍.气动机械手应用事例分析.上海轻工业高等专科学校学报，1993, 1[13]严学高，孟正大.机械人原理.南京:东南大学出版社，1992[14]张新华.冲床自动送料机的原理及设计.锻压技术，1993, 5[15]机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986[16]机械设计，西安交通大学机械原理及机械零件教研室编.北京:人民教育出版社，1973[17]黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，1981[18]成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社，1985[19]王宣银.气动机械臂的控制原理及其实现.机械工程师，2001, 2[20]钱东海，马毅潇，赵锡芳.双臂机械人时刻最优轨迹计划研究.机械人，1999, 21[21]瞻启贤.自动机械设计.北京:轻工业出版社，1987[22]徐湘.机械设计手册.北京:化工业出版社，1991[23]关多友.关节式机械手位置的计算式和程序.山东建材学院学报，1998,12[24]华大年等.机构分析与设计.北京:纺织工业出版社，1985[25]尹自荣.数控上下料机械手的研究及应用.锻压机械，1994, 6[26](旧)高井宏幸等.工业机械人的结构与应用.北京:机械工业出版社，1977[27] Schneider Ditmar. Otto voo TIPS No. 87/1994. FESTO Pneumatic. Esslingen.致谢本文是在我尊重的导师马清艳的悉心指导下完成的。
通用上下料气动机械手结构设计1. 引言气动机械手的应用越来越广泛，特别是在现代自动化生产线上，经常需要进行物料的上下料操作。
对于那些需要频繁上下料的生产线来说，使用气动机械手可以极大地提高生产效率。
因此，对于气动机械手的结构设计和性能优化具有重要的意义。
本文将介绍一种通用的上下料气动机械手结构设计，并对设计方案进行详细讲解。
该设计方案具有较高的通用性和可靠性，适用于各种不同的生产线。
2. 设计方案2.1 总体结构该气动机械手主要由以下部分组成：•履带•手臂•爪子•气源系统其中，手臂和爪子通过两个关节连接，可以实现360度的旋转和上下运动。
同时，手臂和爪子的长度可以根据不同的生产线要求进行调整。
履带可以根据不同的生产线场地要求进行更换，以适应不同的地形。
2.2 手臂结构手臂结构由两个关节组成，可以分别实现水平方向和垂直方向的运动。
关节的设计采用了球面联轴器，可以实现较大的角度范围内的旋转。
在关节处采用了弹簧缓冲机构，可以减小机械手在运动过程中的震动和冲击。
手臂的材料选择采用了航空铝合金，具有较高的强度和轻量化的特点。
同时，在航空铝合金上采用了严格的表面处理和磨光，可以大大提高机械手的表面硬度和耐腐蚀性。
2.3 爪子结构爪子结构采用了气动夹爪，可以根据需要自由开合。
在夹爪内部采用了弹簧缓冲机构，可以减小夹爪在夹取物料时的冲击力，保证物料的安全性。
爪子材料采用了弹性优良的合金钢，可以大大提高夹爪的使用寿命。
2.4 气源系统气源系统主要由气源、调压器、滤波器、气管和控制阀组成。
气源和调压器的选型需要考虑机械手的使用场地和工作要求，以确定气源稳定性和调压器的性能指标。
滤波器的作用是过滤气源中的杂质和水分，从而保证气源的稳定性和纯度。
气管的材料选择需要考虑机械手的使用环境和工作场地，以确保气管的强度和耐腐蚀性。
控制阀的设计采用了电磁控制阀，可以对机械手的动作进行精确控制。
控制阀的选型需要考虑机械手的运动速度和精度，以确定控制阀的参数和性能。
气动机械手设计内含计算步骤及尺寸装配图等等课题名称：气动机械手的设计专业班级：学生姓名：指导教师：201 年月名目摘要 (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机械手的操纵方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．92.7机械手的要紧参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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手腕的驱动力矩的运算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 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运算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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平稳装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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操纵设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1可编程序操纵器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.1可编程序操纵器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.1.2可编程序操纵器的工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．276.2可编程序操纵器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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。
上下料机械手结构控制系统设计目录第1章绪论 (3)1.1选题背景 (3)1.2设计目的 (3)1.3现状与发展前景 (4)1.4设计任务 (5)1.5设计原则 (6)第2章设计方案的论证 (6)2.1机械手总体方案的选择 (6)2.2机械手腰座结构的设计 (9)2.3机械手的手臂结构设计 (11)2.4机械手腕部的结构设计 (12)2.5机械手的结构设计 (14)2.6机械手整体驱动的设计 (17)2.7机器人手臂的平衡机构设计 (17)3、机械手控制系统的设计 (18)3.1机械手控制系统硬件设计 (18)3.2机械手控制系统软件设计 (25)结论 (26)第4章控制系统的设计 (27)4.1机械手控制系统硬件设计 (27)4.2机械手控制系统软件设计 (34)参考文献 (36)附录 (38)致谢 (50)第1章绪论1.1 选题背景随着工业自动化程度的提高，工业现场中有很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。
这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。
例如，目前在我国的许多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序还需要人工上下料，既费时费力，又影响效率。
机械手是在机械自动化生产过程中发展起来的可以模仿人手的部分动作，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。
机械手生产中应用中可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度、保证产品质量、提高劳动生产力、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。
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。
2 机械手的设计方案.................................................................... 错误！未定义书签。
2.1机械手的座标型式与自由度.................................................. 错误！未定义书签。
2.2机械手的手部结构方案设计.................................................. 错误！未定义书签。
2.3机械手的手腕结构方案设计.................................................. 错误！未定义书签。
2.4机械手的手臂结构方案设计.................................................. 错误！未定义书签。
2.5机械手的驱动方案设计.......................................................... 错误！未定义书签。
2.6机械手的控制方案设计.......................................................... 错误！未定义书签。
2.7机械手的主要参数.................................................................. 错误！未定义书签。
2.8机械手的技术参数列表.......................................................... 错误！未定义书签。
3 手部结构设计............................................................................ 错误！未定义书签。
3.1夹持式手部结构...................................................................... 错误！未定义书签。
3.1.1 手指的形状和分类.............................................................. 错误！未定义书签。
3.1.2 设计时考虑的几个问题...................................................... 错误！未定义书签。
3.1.3 手部夹紧气缸的设计.......................................................... 错误！未定义书签。
3.2气流负压式吸盘...................................................................... 错误！未定义书签。
4 手腕结构设计............................................................................ 错误！未定义书签。
4.1手腕的自由度.......................................................................... 错误！未定义书签。
4.2手腕的驱动力矩的计算.......................................................... 错误！未定义书签。
4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩.............................................. 错误！未定义书签。
5 手臂结构设计............................................................................ 错误！未定义书签。
5.1手臂伸缩与手腕回转部分..................................................... 错误！未定义书签。
5.1.1 结构设计.............................................................................. 错误！未定义书签。
5.1.2 导向装置.............................................................................. 错误！未定义书签。
5.1.3 手臂伸缩驱动力的计.......................................................... 错误！未定义书签。
5.2手臂升降和回转部分............................................................. 错误！未定义书签。
5.2.1 结构设计.............................................................................. 错误！未定义书签。
5.3手臂伸缩气缸的设计............................................................. 错误！未定义书签。
5.4手臂伸缩、升降用液压缓冲器............................................. 错误！未定义书签。
5.5手臂回转用液压缓冲器......................................................... 错误！未定义书签。
6 结论 (1)参考文献 (2)致谢 (4)1 绪论1.1 机械手概述工业6 结论1、机械手为通用机械手，它的适用面广。
选用圆柱座标和四自由度。
机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部。
手部可更换，既可以用夹持式手指来抓取棒料工件，又可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。
2、该机械手可以选择配置普通的夹持手指，以抓取一般工件;也可更换喷射式气流负压吸盘，以吸附玻璃、墙地砖等板料及光盘、磁盘等薄型不透气工件，使机械手的用途更多，使用范围更广。
另外，该机械手既可以用于搬运小型零件，也可供教学、实验使用。
3、腕部采用回转结构，可以实现回转运动，手臂采用双作用式汽缸，可以实现伸缩、升降、回转运动。
手臂可以实现直线运动:伸缩、升降、横移运动；回转运动:水平回转、左右摆动运动；直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)；两直线运动的组合(即平面运动)；两回转运动的组合(即空间曲面运动)。
4、各汽缸运动都采用液压缓冲器，通过定位块，定位拉杆，实现缓冲与定位。
液压缓冲器定位准确，精度高。
参考文献[1]徐元昌.工业机器人.北京:中国轻工业出版社，1996[2]张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社，1988[3]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001, 4[4]周洪.气动技术的新发展.液压气动与密封，1999, 5[5]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用2001, 2[6]王雄耀.近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用.液压气动与密，1999，5[7]周伯英.工业机器人设计.北京:机械工业出版社，1995[8]龙立新.工业机械手的设计分析.焊工之友，1999, 3[9]王承义.机械手及其应用.北京:机械工业出版社，1981[l0]工业机械手设计基础.天津大学《工业机械手设计基础》编写组编.天津: 天津科学技术出版社，1979[1l]李哲.冲压床自动上、下料机械手的研制，研究与设计，2001, 5[12]赵丽萍.气动机械手应用事例分析.上海轻工业高等专科学校学报，1993, 1[13]严学高，孟正大.机器人原理.南京:东南大学出版社，1992[14]张新华.冲床自动送料机的原理及设计.锻压技术，1993, 5[15]机械设计师手册.北京:机械工业出版社，1986[16]机械设计，西安交通大学机械原理及机械零件教研室编.北京:人民教育出版社，1973[17]黄锡恺，郑文伟.机械原理.北京:人民教育出版社，1981[18]成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社，1985[19]王宣银.气动机械臂的控制原理及其实现.机械工程师，2001, 2[20]钱东海，马毅潇，赵锡芳.双臂机器人时间最优轨迹规划研究.机器人，1999, 21[21]瞻启贤.自动机械设计.北京:轻工业出版社，1987[22]徐湘.机械设计手册.北京:化工业出版社，1991[23]关多友.关节式机械手位置的计算式和程序.山东建材学院学报，1998,12[24]华大年等.机构分析与设计.北京:纺织工业出版社，1985[25]尹自荣.数控上下料机械手的研究及应用.锻压机械，1994, 6[26](旧)高井宏幸等.工业机器人的结构与应用.北京:机械工业出版社，1977[27] Schneider Ditmar. Otto voo Guericke.Pneumatic TIPS No. 87/1994. FESTOPneumatic. Esslingen.致谢本文是在我尊敬的导师马清艳的悉心指导下完成的。
