目录
摘要.............................................................................................................................2
ABSTRACT...............................................................................................................3
目录............................................................................................................................4
1 绪论............................... ..... ................................................................................................... 6
1.1 研究背景及发展现状 .........................................................................................................6
1.2 本课题研究目的及意义.........................................................................................................8
1.3 本课题的研究内容.................................................................................................................9
2 机械手的总体计....................................................................................................9
2.1 总体方案的比较与选定........................................................................................................9
2.1.1 各种坐标形式机械手的比较.............................................................................................9
2.1.2选定的两个机械手方案的概述及比较...............................................................................12
2.2 机械手的组成及各部分关系概述........................................................................................16
2.2.1 执行机构.............................................................................................................................17
2.2.2 驱动机构.............................................................................................................................17
2.2.3 控制系统.............................................................................................................................18
2.3 机械手的主要参数................................................................................................................19
2.3.1 机械手的主要技术参数.....................................................................................................19
2.3.2 机械手的主要规格参数.....................................................................................................19
3 机械手机械系统的设计 ......................................................................................20
3.1 手部的设计............................................................................................................................20
3.1.1 手部结构的设计.................................................................................................................20
3.1.2 手部的计算与分析.............................................................................................................21
3.2 臂部........................................................................................................................................25
3.2.1 手臂不自锁条件................................................................................................................ 26
3.2.2 手臂回转缸结构设计.........................................................................................................26
3.2.3 大手臂相关参数计算.........................................................................................................27
3.2.4 手臂伸缩缸的结构设计 ...............................................................................................35
3.2.5 手臂伸缩缸的设计计算.....................................................................................................35
4 机械手的液压驱动系统的设计...........................................................................42
4.1 程序控制机械手的液压系统................................................................................................42
4.2 液压系统传动方案的确定....................................................................................................42
4.2.1 各液压缸的换向回路.........................................................................................................42
4.2.2 调速方案.............................................................................................................................43
4.2.3 减速缓冲回路.....................................................................................................................44
4.2.4 调压回路.............................................................................................................................45
4.2.5液压系统的合成与完善.......................................................................................................46
5 机械手的PLC控制设计........................................................................................48
5.1 运动控制方式的选择............................................................................................................48
5.2 输入输出触点的分配............................................................................................................49
5.2.1 行程开关的分配.................................................................................................................49
5.2.2 手动按钮分配.....................................................................................................................50
5.3 外部接线图............................................................................................................................50
5.4 控制面板设计........................................................................................................................51
5.5 卸料机械手电气控制图........................................................................................................52
5.6 电气系统工作流程图原理....................................................................................................54
致 谢...........................................................................................................................57
参考文献 ...................................................................................................................59
1 绪论
机械手，英文名mechanical hand，是指能模仿人手和臂的某些动作和功能，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。
工业机械手即在工业生产中所使用的机械手，是一种可编程序的自动机械手。它是在五十年代末出现，近年来迅速发展起来的重要的自动化装置，是实现工业自动化的重要手段。目前，在各个生产领域，为了提高生产效率和产品质量，实现安全生产，都采用了各种不同形式，不同功能的机械手。由于机械手的出现，在许多生产工艺中都代替了人工，使工业自动化有了较大发展，这不仅大大的提高了劳动生产率，改善了劳动条件，减轻了工人劳动强度，而且使成批生产有了质量技术保证，就因为如此，机械手的设计开发成了目前工业技术的重要课题。
1.1研究背景及发展现状
机械手在工业生产中广泛的应用于机加工，锻压，铸造，冲压，焊接，装配，喷漆，热处理等各个行业，特别是在笨重，高温有毒，放射性，多粉尘等恶劣危险的劳动环境中，机械手由于有显著的优点而备受重视。以下是机械手在工业中的几种典型应用：
1．旋转体零件生产流水线自动化方面
采用机械手在旋转体零件（如轴类、盘类、环类等）生产流水线上的机床之间传送工件能够提高生产线的自动化。国内已建成的这类自动线很多，如沈阳泵厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4号和5号电动机轴加工自动线（轴类），上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线（盘类）等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的汽缸盖加工自动线转位机械手。
2．在实现单机自动化方面
1）各类半自动车床，有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上下料。装上机械手，可实现全自动生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用最多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二机床厂的自动循环
液压仿形车床机械手，沈阳第三机床厂的Y38滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面使用已有成熟的经验，国内一些机床厂已在这类机床产品出厂时就附上机械手，或为用户自行安装机械手提供条件。
2）注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动装卸工件，可实现全自动生产。
3）冲床有自动上下料冲压循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动化。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂200t冲床磁力起动器壳体下料机械手和天津拖拉机厂400t冲床的下料机械手等;一是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手（生产线中有两台多工位冲床）和天津二轻局技术研究所制作的12t和40t多工位冲床机械手等。
3.在铸、锻、焊等热处理方面
在锻造方面，机械手一般用做加热炉，锻压机床或冲床的上下料和工件的传送，其中包括多工位冲床的中间传送。如：天津第二锻造厂研究了JS01通用机械手用于精锻机上下料。
在铸造方面，机械手应用较多的是在熔模铸造中，也用于浇铸，造型，制芯及清理工作。美国Dochlcn-jarvis工厂是使用工业机械手最多的，约12万台，主要用于从压型中取出铸件，然后用喷气法清洗铸件表面，该厂使用机械手后铸件质量得到了很大提高，稳定性增强。
在焊接方面，焊接机械手也是应用较多的，这种机械手可分为点焊接机械手和弧焊接机械手。对于点焊接机械手，其手臂能伸缩，俯仰，回转，手腕能摆动，回转，俯仰。至于弧焊接机械手，它的焊炬能作复杂三维曲线运动以调节焊接范围。
4．在装配方面
工业机械手在装配中的应用，是近几年国内外研究和发展的一个重要方面，特别是在汽车制造业的汽车装配自动化和弹药装配等危险作业上有很大的使用价值。目前装配机械手正由串联结构向并联结构转换。
1.2 本课题研究目的及意义：
工业机械手具有许多人类无法比拟的优点，满足了社会化大生产的需要，其主要优点如下：
1.能代替人从事危险、有害的操作。只要根据工作环境进行合理设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害气体、粉尘、放射线作用下，以及冲压、灭火等危险环境中胜任工作。工伤事故多的工种，如冲压、压铸、热处理、锻造、喷漆以及有强烈紫外线照射的电弧焊等作业中，应推广工业机械手或机器人。
2.能长时间工作，不怕疲劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。人在连续工作几小时后，总会感到疲劳或厌倦，而机械手只要注意维护、检修，即能胜任长时间的单调重复劳动。
3.动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可避免人为的操作错误。
4.机械手特别是通用工业机械手的通用性、灵活性好，能较好地适应产品品种的不断变化，以满足柔性生产的需要。
5.机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。
由于机械手在工业自动化和信息化中发挥了以上巨大的作用，世界各国都很重视工业机械手的应用和发展，机械手的应用在我过还属于起步阶段，就显示出了许多的无法替代的优点，展现了广阔的应用前景。近十几年来，机械手的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。
成品电动机机体形状很复杂，从毛胚到成品需要完成很多道加工工序，各道工序及工序之间都要实现机体的移位及定位，这些工序如果全靠人工完成将大大增加工人的劳动强度，不仅使加工质量难以得到保证还增加了劳动的危险性。本课题的研究是为了设计出一种电动机机体加工自动线上用的辅助机械手，该机械手在机体加工自动线能完成上料，转位和翻转等多种功能，提高生产效率，降低劳动强度。
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