四自由度气动式机械手设计【全套7张cad图纸和毕业论文】

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摘  要
随着科技的发展，机械手在工业领域得到越来越广泛的运用，它可以帮助人们完成危险、重复的体力劳动，大大提高生产效率。
本课题对机械手的手爪、手腕、手臂、腰部和机座部分进行了设计，确定机械手采用圆柱坐标式。手爪的张合，手臂和腰部的伸缩，机座和手腕的旋转都采用气缸驱动。此机械手可以运用于工业流水线上，完成把指定物件从一个地方运送至另一地方的任务。机械手的系统控制由可编程序控制器完成，按照机械手的动作流程，完成了相应的接线图和程序编制。
关键词：机械手，工业领域，气缸，可编程序控制器
ABSTRACT
With the development of science and technology in industries, manipulators are increasingly wide use, it can help people to finish dangerous, repeat manual labor, and greatly improve the production efficiency.
In this topic, I design the hand, wrist, arm, waist and standby parts of the manipulator, determine the manipulator using cylindrical coordinates type. The action of hand, arm, waist, base and wrist are driven by the cylinder. This manipulator can be applied to industrial assembly line, complete the specified object from one place to another place. The control system by manipulator programmable controller, according to the movement process, completes robot programming.
Key word：Manipulator, industrial field, cylinder, programmable controller

目  录
1 绪论 1
1.1 机械手的概述 1
1.2 机械手的发展史 1
1.3 气动技术及气动机械手的发展过程 2
1.4 机械手未来的发展趋势 3
1.5 本课题研究内容 4
1.6 课题研究的意义 4
2 机械手的总体设计方案 6
2.1 机械手的工作原理及系统组成 6
2.2 机械手基本形式的选择 7
2.3 驱动机构的选择 8
2.4 机械手详细设计参数 8
2.5 本章小结 8
3 机械手手部结构设计及计算 9
3.1 手部结构 9
3.2 机械手手爪设计计算 9
3.3 夹紧气缸的设计 11
3.4 手爪夹持范围计算 13
3.5 机械手手爪夹持精度的分析计算 14
3.6 弹簧的设计计算 15
3.7 本章小结 17
4 腕部的设计计算 18
4.1 腕部设计的基本要求 18
4.2 腕部的结构以及选择 18
4.3 腕部的驱动力矩计算 19
4.4 腕部工作压力的计算 20
4.5 气压缸盖螺钉的计算 21
4.6 动片和输出轴间的连接螺钉 22
4.7 本章小结 23
5 机械手手臂机构的设计 24
5.1 手臂的设计要求 24
5.2 伸缩气压缸的设计 24
5.3 导向装置 28
5.4 本章小结 28
6 机械手腰部和基座结构设计及计算 29
6.1 结构设计 29
6.2 控制手臂上下移动的腰部气缸的设计 29
6.3 导向装置 32
6.4 平衡装置 32
6.5 机身回转机构的计算 32
6.6 本章小结 33
7 机械手的PLC控制系统设计 34
7.1 气压传动系统工作原理图 34
7.2 可编程序控制器的选择及工作过程 35
7.3 可编程序控制器的使用步骤 35
7.4 机械手可编程序控制器控制方案 36
7.5 本章小结 46
8 结论 47
参考文献 48
致谢 49

1 绪论
计算机技术的不断进步和发展使机器人技术的发展一次次达到一个新水平。上至太空船、宇宙飞船、下至微型机器人、深海开发，机器人技术已拓展到全球经济发展的诸多领域，成为高科技中极为重要的组成部分。人类文明的发展，科技的进步已和机器人的研究、应用产生了密不可分的关系。人类社会的发展已离不开机器人技术，而机器人技术的进步又对推动科技发展起着不可替代的作用[1]。
1.1 机械手的概述
机械手也被称为自动手，能模仿人手和臂部的某些动作功能，可以按固定程序抓取、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。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓取工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动