圆柱坐标三自由度机械手设计
44页 26000字数+说明书+任务书+开题报告+6张CAD图纸【详情如下】
A0-PLC接线图.dwg
A0-整体装配图.dwg
A1-液压系统图.dwg
A1-腰部结构图.dwg
A2-手爪.dwg
A2-机械手手臂联结座.dwg
任务书.doc
圆柱坐标三自由度机械手设计开题报告.doc
圆柱坐标三自由度机械手设计论文.doc
申报表.doc
登记表背面.doc
翻译-工业机械手.doc
目录
第一章 绪论2
1.1 选题背景2
1.2 设计目的3
1.3 国内外研究现状和趋势3
1.4 设计原则4
第二章 机械手总体设计方案的确定5
2.1机械手的总体设计5
2.1.1 机械手总体结构的类型5
2.2 机械手腰座结构的设计6
2.2.1 机械手腰座结构的设计要求6
2.2.2 设计具体采用方案6
2.3 机械手手臂的结构设计7
2.3.1 机械手手臂的设计要求7
2.3.2 设计具体采用方案8
2.4 机械手腕部的结构设计8
2.4.1 机器人手腕结构的设计要求8
2.4.2设计具体采用方案9
2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计10
2.5.1机械手末端执行器的设计要求10
2.5.2机器人夹持器的运动和驱动方式10
2.5.3 机器人夹持器的典型结构11
2.5.4设计具体采用方案11
2.6机械手的机械传动机构的设计12
2.6.1工业机器人传动机构设计应注意的问题12
2.6.2工业机器人常用的传动机构形式13
2.6.3 设计具体采用方案15
2.7机械手驱动系统的设计16
2.7.1机器人各类驱动系统的特点16
2.7.2工业机器人驱动系统的选择原则16
2.7.3机器人液压驱动系统17
2.7.4 机器人气动驱动系统18
2.7.5机器人电动驱动系统19
2.7.6设计具体采用方案21
2.8 机器人手臂的平衡机构设计22
2.8.1机器人平衡机构的形式22
2.8.2设计具体采用的方案22
第三章 理论分析和设计计算23
3.1液压传动系统设计计算23
3.1.1确定液压系统基本方案23
3.1.2拟定液压执行元件运动控制回路24
3.1.3液压源系统的设计24
3.1.4绘制液压系统图24
3.1.5确定液压系统的主要参数25
3.1.6计算和选择液压元件30
3.1.7液压系统性能的验算31
3.2 电机选型有关参数计算31
3.2.1有关参数的计算31
3.2.2电机型号的选择34
第四章 机械手控制系统的设计33
4.1机械手控制系统硬件设计33
4.1.1机械手工艺过程与控制要求33
4.1.2机械手的作业流程33
4.1.3机械手操作面板布置34
4.1.4控制器的选型35
4.1.5控制系统原理分析36
4.1.6 PLC外部接线设计36
4.1.7 I/O地址分配37
4.2机械手控制系统软件设计38
4.2.1机械手控制主程序流程图38
4.2.2机械手控制程序设计38
结 论40
参考文献40
致 谢1
第一章 绪论
1.1 选题背景
机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。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。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。
1.2 设计目的
目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用一台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。
本机械手主要与数控车床（数控铣床，加工中心等）组合最终形成生产线，实现加工过程（上料、加工、下料）的自动化、无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装、卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。
1.3 国内外研究现状和趋势
目前，在国内外各种机器人和机械手的研究成为科研的热点，其研究的现状和大体趋势如下：
A．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。
结 论
本设计通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年所学知识进行整合，完成一个特定功能、满足特殊要求的数控机床上下料机械手的设计，比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平、实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，实现了理论和实践的有机结合。
本设计摒弃了照搬照抄国外设计，不具体问题具体分析，不顾具体工作要求，一味仿照国外原型，盲目选择高精度、高性能、高价格的先进元件和设备，从而导致很多功能根本用不着，“大材小用”，无谓的提高了成本，造成资源浪费的老设计“套路”和老方法。在满足系统工艺要求的前提下，将机械手系统中相对独立的环节采用高性价比且相对简洁的结构形式和控制系统，采用模块化设计，大量采用标准化、模块化的通用元配件，从而使成本大为降低，具有显著的技术经济性。本机械手能够实现与数控机床相配合，实现加工过程中上下料的自动化、无人化。而且，只要把手爪的结构稍作改变,就可实现多种工件的自动上料。它在实际生产中的应用推广必将提高产品的质量，并且节约能源，减轻工人的劳动强度，促进生产技术的进步。具有很好的经济效益。
机械手采用可编程序控制器控制,可以实行手动调整、手动及自动控制。系统结构紧凑、工作可靠，设计周期短且造价较低。PLC有较高的灵活性，当机械手工艺流程改变时，只要对I/O点的接线稍作修改，或对I/O重新分配，在控制程序中作简单修改，补充扩展即可。经过重新编制相应的控制程序，就能够比较容易的推广到其他类似的加工情况。
综上，通过近三个月的毕业设计，经过资料的收集、方案的选择比较和论证，到分析计算，再到工程图纸的绘制以及毕业设计论文的撰写等各个环节，我对大学四本科阶段的知识有了一个整体的深层次的理解，同时对工程的理解更加深刻和准确。因此，通过毕业设计实现了预期目标。
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