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目录

中文摘要Ⅰ

英文摘要…Ⅱ

第1章  绪论1

 1.1 工业机械手的设计目的1

 1.2 工业机械手在生产中的作用1

1.3 工业机械手的分类………………………………………………………………………….1

   1.3.1 按规格分类……………………………………………………………………………..1

   1.3.2 按功能分类……………………………………………………………………………..1

   1.3.3 按用途分类……………………………………………………………………………..2

1.4 工业机械手的组成………………………………………………………………………….2

 1.5 工业机械手的技术发展方向…………………………………………………………........2

 1.6 工业机械手的设计内容………………………………………………………………….…3

第2章  手部的设计……………………………………………………………………………4

2.1 手部的功能、分类…………………………………………………………………..………4

2.2 夹钳式手部设计的基本要求…………………………………………………….…………4

2.3 夹钳式手部的计算与分析……………………………………………………….…………4

2.3.1 夹紧液压缸的计算…………………………………………………………….……….4

   2.3.2 液压缸直径D的确定……………………………………………………………..……6

第3章 手臂的设计………………………………………………………………………..……8

3.1手臂作升降运动的液压缸驱动力计算..................................................................................8

3.1.1 液压缸活塞的驱动力的计算……………………………………………………....……8

3.2 确定液压缸的结构尺寸…………………………………………………….……………10

3.2.1液压缸内径的计算……………………………………………………………….……10

3.2.2液压缸壁厚计算...............................................................................................................11

3.3 缸盖螺钉的计算……………………………………………………………………..……12

第4章 手臂回转液压缸的设计…………………………………………………….15

4.1 手臂回转时所需要的驱动力矩..........................................................................................15

4.2回转缸内径D的计算………………………………………………………………………18

4.3缸盖联接螺钉和动片联接螺钉计算………………………………………………………19

4.3.1缸盖联接螺钉计算.........................................................................................................19

  4.3.2动片与输出轴联接螺钉计算...........................................................................................19

4.4轴的校核………….…………………………………………………………………...……21

  4.4.1许用弯曲应力的计算……………………………………………………...……………21

  4.4.2花键剪应力的计算……………………………………………………………………...22

第5章 液压驱动系统.................................................................................................23

5.1机械手驱动系统的选择........................................................................................................23

5.1.1各类驱动系统的特点.......................................................................................................23

5.1.2工业机械手驱动系统的选择原则...................................................................................23

5.2 液压驱动系统.......................................................................................................................24

5.2.1程序控制机械手的液压系统...........................................................................................24

  5.2.2 液压系统传动方案的确定……………………………………………………………..24

5.2.2.1各液压缸的换向回路………………………………………………………………..24

5.2.2.2调速方案……………………………………………………………………………..25

5.2.2.3 减速缓冲回路……………………………………………………………………….25

5.2.2.4系统安全可靠性……………………………………………………………………..26

5.2.2.5液压系统的合成和完善……………………………………………………………..26

5.3 计算和选择液压元件……………………………………………………………………...26

5.3.1 液压泵…………………………………………………………………………………..26

   5.3.1.1计算液压泵的工作压力………………………………………………………..……26

5.3.1.2计算液压泵的流量……………………………………………………………..……26

5.3.1.3选择液压缸的规格…………………………………………………………………..26

5.3.1.4计算功率,选用电动机……………………………………………………………….27

  5.3.2选择液压控制阀……………………………………………….………………………..27

  5.3.3选择液压辅助元件……………………………………………………………………...27

  5.3.4拟定液压系统…………………………………………………………………………...28

5.3.4.1换向回路……………………………………………………………………………..28

5.3.4.2调速方案……………………………………………………………………………..28

5.3.4.3 系统的安全可靠性………………………………………………………………….28

5.3.4.4 合成并完善液压系统…………………………………….…………………………30

第6章 电气控制系统…………………………………….…………………………33

6.1 电气控制系统简介………………………………………………………………………..33

6.2 机械手的电气控制.............................................................................................................34

6.2.1 步进控制工作流程……………………………………………………………………..34

  6.2.2 I/O分配………………………...………………………………………………………..34

  6.2.3梯形图及程序…………………………………………………………………………...35

第7章 结论................................................................................................................38

参考文献39

致谢40

摘   要

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。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇是根据给定的主要技术指标及要求，分手部，手臂伸缩，手臂回转，驱动系统，电气系统介绍了12KG下料机械手设计过程。

关键词：机械手  执行机构  驱动系统  控制系统电气系统

ABSTRACT

The manipulator is the industry robot important constituent,It may be called the industry robot in very many situations.The industry robot is the collection machinery, electronic, thecontrol, the computer, the sensor, the artificial intelligence and soon the multi-disciplinary advanced technology to a body modernmanufacturing industry important automation equipment.The manipulator imitates person's hand movement, according to assignsthe procedure, the path and the request realization automaticallycaptures, the transporting and the operation automatic device.It specially is in the high temperature, the high pressure, the multi-dust, flammable, explosive, radioactive and so on in the adversecircumstance, as well as is unwieldy, monotonously, in the frequentoperation replaces the person work, therefore obtains day by day thewidespread application.The manipulator generally by the implementing agency, the actuationsystem, the control system and the detector set three major part iscomposed, the intelligent manipulator also has the feeling system andthe intelligent system.This is according to the main technical specification and the requestwhich assigns, divides the hand, the arm expands and contracts, thearm rotation, the actuation system, the electrical system introducedthe 12KG yummy treats manipulator designs the process.

Keywords:Manipulator   Implementing agency     Actuation system

Control systemElectrical system

机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作是集机械、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。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇是按照给定的设计参数，完成了机械手的设计计算，通过计算，确定了机械手夹紧缸和升降缸的活塞直径和活塞行程及回转缸的结构尺寸、按照有关参考资料和设计任务书的要求，完成了机械手的总体布置和设计。根据设计计算的过程，分手部，手臂伸缩，手臂回转，驱动系统，电气系统介绍了12KG下料机械手设计过程并编写了毕业设计说明书一份。

第一章  绪论

1.1工业机械手的设计目的

工业机械手设计是机械手机械制造,机械设计和机械电子工程(机电一体化)等专业的一个重要的教学环节,是学完技术基础课及有关专业课的一次专业课内容的综合设计.通过设计提高学生的机构分析与综合的能力,机械结构设计的能力,机电液一体化系统设计能力,掌握实现生产过程自动化的设计方法.通过设计把有关课程(机构分析与综合,机械原理,机械设计,液压与气压技术,自动控制理论,测试技术,数控技术,微型计算机原理及应用,自动机械设计等)中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用,使这些知识得到巩固和发展,并使理论知识和生产密切地结合起来.工业机械手设计是机械设计及制造专业和机械电子工程专业的学生一次比较完善的机电一体化设计.通过设计,培养学生独立的机械整体设计的能力,树立正确的设计思想,掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤,为自动机械设计打下良好的基础.通过设计,使学生能熟练地应用有关参考,计算图表,手册,图册,和规范;熟悉有关国家标准和部颁标准,以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练.

1.2工业机械手在生产中的作用
a 建造旋转体零件
b 实习单机自动化
c 锻，焊，热处理等热加工方面
1.3工业机械手的分类
1.3.1按规格（所搬运的工件重量）分类
a 微型的 搬运重量在1kg以下
b 小型的 搬运重量在10kg以下
c 中型的 搬运重量在50kg以下
d 大型的 搬运重量在500kg以下
1.3.2按功能分类
a 简易型工业机械手    
有固定程序和可变程序两种。固定程序由凸轮转鼓或挡块转鼓控制，可变程序用插销板或转鼓控制来给定程序。
b 记忆再现型工业机械手
这种工业机械手由人工通过示教装置领教一遍，由记忆元件把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序重法进行循环动作
c 计算机数字控制的工业机械手 可通过更换穿孔带或其他记忆介质来改变工业机械手的动作程序，还可以进行多机控制。
d 智能工业机械手 由电子计算机通过各种传感元件等进行控制，具有视觉，热觉，触觉，行走机构等
1.3.3按用途分类
  a 专用机械手 附属于主机的，具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。这种机械手工作对象不变，动作固定，结构简单，使用可靠，适用于成批，大量生产的生产自动线或专机作为自动上，下料用。
  b 通用机械手 具有独立控制系统，程序可变，动作灵活多样的机械手。通用机械手的工作范围大，定位精度高，通用性强，适用于工件经常变换的中，小批量自动化生产。

1.4工业机械手的组成
工业机械手是由执行机构，驱动系统和控制系统所组成
a 执行机构
执行机构由抓取部分(手部),腕部,肩部和行走机构等运动部件组成
b 驱动机构
有气动,液动,电动和机械式四种形式
c 控制系统
有点动控制和连续控制两种方式.大多数用插销板进行点位程序控制,也有采用可编程序控制器控制,微型计算机数字控制,采用凸轮,磁盘磁带,穿孔卡等记录程序.主要控制的是坐标位置,并注意其加速度特性.
   d 基体(机身)
基体是整个机械手的基础