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内容简介：

毕业设计（论文）任务书题目 某一瓶类工件上下料机械手的设计姓名学号题目类型工程实际科 研实验室建设其它1、 课题主要研究（设计）内容： 1.设计简洁有效的机械手将瓶类工件上下料工作2.选取有效机械手的坐标型式和自由度 3.设计出机械手各个执行机构，其中可包括：手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使机械手作用更效率，手部设计成可更换结构可满足多样化需求。 二、工作进度要求（分阶段提出具体时间要求）：2013年11月 选定研究课题，查找资料2013年12月 写开题报告并答辩2014年1月 完善整体设计2014年2月5月 撰写论文、绘制CAD图2014年3月 论文中期检查 2014年5月 论文总答辩3、 应查阅的主要参考文献：1机械设计师手册.北京:机械工业出版社，19862成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社，1985 3王知行,刘延荣.机械原理.北京:高等教育出版社,2000 4 哈尔滨机械原理课程设计指导书。北京:高等教育出版社，2005 5陈秀宁.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社，1995 6徐元昌.工业机器人.北京:中国轻工业出版社，19967周伯英.工业机器人设计.北京:机械工业出版社，1995 8Schneider Ditmar. Otto voo Guericke.Pneumatic TIPS No. 87/1994. FESTO Pneumatic. Esslingen四、毕业设计（论文）预期成果或结论性观点 本设计所设计的机械手臂通过圆柱坐标和四自由度的定位上，利用手部、腕部、臂部的合理转动，利用气动等压力手段使机器有效的完成了试验工件的上下料移动和定位。 其中利用了回转、升降的结构设计完成了工件的移动和定位；气缸运动中利用定位块等方式来达到准确定位和精度的问题。 在手部上可拆卸式工作块可以自由拆卸可以更换不同的机械手指来达到不同的抓卸任务。五、毕业设计（论文）完成提交方式（设计、作品照片、实物、模型、技术文档或论文、含有技术文档或论文的光盘等）指导教师： 审核人： 年 月 日 年 月 日毕业设计（论文）开题报告题目 某一瓶类工件上下料机械手的设计姓名学号 一、本课题的研究目的和意义 现代社会生产中机械手所扮演的角色决定了它存在的意义：提高生产效率和水平；保证产品的质量和安全生产；甚至能替代人力所不能达到的作用诸如等等。二、本课题的主要研究内容（提纲） 机械手臂部、腕部、手部的参数及其结构设计 手指部分执行装置结构设计 坐标定位 气缸驱动设计 升降结构转动结构设计三、文献综述（国内外研究情况及其发展） 在日新月异的自动化工业的巨大发展趋势下，人力在某些方面满足不了高效率高水平的生产需求条件下，机械手作为时代发展的特征产物在这方面表现出它的优越性，在各个工业领域起到了广泛的作用。等等四、拟解决的关键问题 转动结构的设计 夹持方式气缸的运动 转动角度的定位 电机的控制系统五、研究思路和方法 结合资料和机构的自由度确定方案的整体布局和个体布局的方案 控制的方式 定位的选择六、本课题的进度安排 2013年11月 提出设计方案 2013年12月 完善设计方案 2014年2月 绘制出机械手的总装配图 2014年3月 绘制各部件图和零件图 2014年4月 撰写好论文七、参考文献 1机械设计师手册.北京:机械工业出版社，19862成大先.机械设计图册.北京:化学工业出版社，1985 3王知行,刘延荣.机械原理.北京:高等教育出版社,2000 4 哈尔滨机械原理课程设计指导书。北京:高等教育出版社，2005 5陈秀宁.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社，1995 6徐元昌.工业机器人.北京:中国轻工业出版社，19967周伯英.工业机器人设计.北京:机械工业出版社，1995 8Schneider Ditmar. Otto voo Guericke.Pneumatic TIPS No. 87/1994. FESTO Pneumatic. Esslingen指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见负 责 人（签章）： 年 月 日居中字体：黑体初号加粗A3纸打印页面设置：上：2.5cm下：2.5cm左：3.5cm右：3.5cm两端对齐左缩进：30字符右缩进：30字符段前：0行段后：0行行距：单倍行距字体：宋体小一加粗本科毕业设计(图纸) 题 目：湿地处理不同浓度有机污水的差异分析 学 号：X X X 姓名：X X X 封面内容可手写，也可以打印。手写必须用蓝黑钢笔，字体需端正。班级： X X 专业：X X 专业 学院：X X 学院 入学时间：200X级 指导教师：X X X日 期： 年 月 日上海第二工业大学本科毕业设计（论文）编排格式 学生手册样式上海第二工业大学本科毕业设计（ 论文 ）学生手册题目：学生姓名：学 号：学院名称：专业班级：指导教师：开始日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日（此表供各学院参考，各学院根据具体情况进行修订）目 录一、任务书二、开题报告三、中期检查表四、论文审阅表五、论文评阅表六、指导记录表七、答辩记录表八、外文翻译稿和原稿非外语类专业翻译一篇3000个外语单词以上的与本课题有关的外文文献。9毕业设计（论文）任务书题目姓名学号题目类型工程实际科 研实验室建设其它一、课题主要研究（设计）内容： 1.设计简洁有效的机械手将瓶类工件上下料2.选取有效机械手的坐标型式和自由度 3.设计出机械手各个执行机构，其中可包括：手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使机械手作用更效率，手部设计成可更换结构可满足多样化需求。 二、工作进度要求（分阶段提出具体时间要求）：三、应查阅的主要参考文献：四、毕业设计（论文）预期成果或结论性观点五、毕业设计（论文）完成提交方式（设计、作品照片、实物、模型、技术文档或论文、含有技术文档或论文的光盘等）指导教师： 审核人： 年 月 日 年 月 日毕业设计（论文）开题报告题目姓名学号一、本课题的研究目的和意义二、本课题的主要研究内容（提纲）三、文献综述（国内外研究情况及其发展）四、拟解决的关键问题五、研究思路和方法六、本课题的进度安排七、参考文献 指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见负 责 人（签章）： 年 月 日毕业设计（论文）中期检查表题目姓名学号原毕业设计（论文）的进度计划：中期报告（已完成的研究内容，所取得阶段性成果，下一步工作计划和研究内容等）指导教师意见： 指导教师签字： 年 月 日 毕业设计（论文）审阅表题目姓名学号审 阅 成 绩毕业设计（论文）评语备注：审阅人（签名 ）： 年 月 日毕业设计（论文）评阅表题目姓名学号评 阅 成 绩毕业设计（论文）评语备注：评阅人（签名 ）： 评阅人职称： 年 月 日毕业（论文）指导记录表题目姓名学号指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：指 导 内 容学生签名： 指导老师签名：毕业设计（论文）答辩记录表题目姓名学号答辩日期地点答辩记录 用简明语言记录答辩过程，答辩委员会提出问题和学生回答情况(可附页)： 记录员签字： 答辩组长签字：年 月 日 年 月 日（接下页）（接上页）评语答辩小组毕业设计（论文）的评语（选题意义，所用资料和数据可靠性；创新性成果及学术水平；写作的规范化和逻辑性；存在的主要不足之处，答辩情况。）答辩成绩答辩组成员签字：答辩组长签字： 年 月 日上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 上海第二工业大学本科毕业设计开题报告题目：某一瓶类工件上下料机械手的设计学生姓名：学 号：学院名称：专业班级：指导教师：开始日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日毕业设计（论文）开题报告题目某一瓶类工件上下料机械手的设计姓名学号一、本课题的研究目的和意义本设计所设计的机械手臂通过圆柱坐标和四自由度的定位上，利用手部、腕部、臂部的合理转动，利用气动等压力手段使机器有效的完成了试验工件的上下料移动和定位。其中利用了回转、升降的结构设计完成了工件的移动和定位；气缸运动中利用定位块等方式来达到准确定位和精度的问题。在手部上可拆卸式工作块可以自由拆卸可以更换不同的机械手指来达到不同的抓卸任务。二、本课题的主要研究内容（提纲）本次毕业设计是关于某一瓶类零件上下料机械手的设计。首先分析了某一瓶类零件上下料机械手的意义和设计内容。阐述了上下料机械手的结构组成、工作原理、国内外同类设备的发展状况。接着对某一瓶类零件上下料机械手作了简单的概述；然后又分析了某一瓶类零件上下料机械手的设计计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的上下料机械手的各主要零部件进行了校核。某一瓶类零件上下料机械手主要由六个主要部分组成：环形链输送线，零件夹具，旋转装置，旋转卸料装置，电控系统，气控系统。其中前四个部分是本次设计的重要环节，电控系统和气动系统对某一瓶类零件上下料机械手进行了有效地控制，使某一瓶类零件上下料机械手自动化程度更高。最后简单的说明了输送机的安装与维护。某一瓶类零件上下料机械手的设计大大的提高了生产过程的效率和质量,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造上下料机械手过程中存在着很多不足。三、文献综述（国内外研究情况及其发展）伴随着制造业的不断发展，企业引进自动化生产线所带来的优势表现的越来越明显，自动化生产线生产不仅提高了产品生产率，缩短生产周期，提高产品质量，更直接提高企业的经济效益，在人员成本越来越高的今天，企业实现无人自动化生产更是刻不容缓，直接影响着企业的发展，企业的未来。某一瓶类零件上下料机械手是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和机械手有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送生产线的传输方式有同步传输的也可以是非同步传输的，根据配置的选择，实现手工输送或半自动输送。上下料机械手在企业的批量生产中不可或缺。上下料机械手是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械。随着汽车工业的发展，上下料机械手正由刚性输送线向柔性输送线方向发展，柔性输送线的特点是输送节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。又由于在输送作业时输送对象和输送工人保持相对静止状态，对保证输送的高质量及采用专门的输送设备提供了方便的条件，便于实现输送的自动化。因此国内引进的上下料机械手均采用了柔性输送线。目前国内用于发动机输送非同步上下料机械手主要型式有，纵置单滚杠式、摩擦式机动辊道式、双链滚轮式和鳞板式等。一般从美国和日本引进的非同步上下料机械手为摩擦式机动辊道式，如一汽二发和天内；从德国引进的发动机非同步输送线为纵置单滚杠式，如上海大众和一汽大众。板链式上下料机械手应用于重件的输送，常用于各类摩托车输送线、汽车总装输送线及焊接输送线，各类制动器、发动机链板输送机、起动机链板机、磁电器门链板输送机、发电机链板输送机、电焊机，链板输送机等输送。 该输送设备为摩托车和汽车制造厂整车输送车间必不可少的设备，通过流水线操作，对工厂的输送工艺进行有效的调整,合理分配每道工序；并可在上下料机械手上随意添置在线检测及自动输送专机,实施有效的产品质量控制及设备运行状态监控,为现代化的大生产提供必要的保障。四、拟解决的关键问题课题主要研究（设计）内容： 1.设计简洁有效的机械手将瓶类工件上下料工作2.选取有效机械手的坐标型式和自由度 3.设计出机械手各个执行机构，其中可包括：手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使机械手作用更效率，手部设计成可更换结构可满足多样化需求。 五、研究思路和方法某一瓶类零件上下料机械手其主要部件是链板式输送线，旋转装置，机械手。某一瓶类零件上下料机械手的工作原理如图5-1所示1、链板式输送机 2、工件夹具 3、旋转装置 4、卸料放平装置图5-1某一瓶类零件上下料机械手简图某一瓶类零件上下料机械手通过步进减速电机传动，速度可以调节。输送时，瓶类零件装在随行夹具上面，使工件稳定水平。通过环形型输送线形成连续运动的输送物流，在卸载点卸载。当输送线上的圆柱体输送到3时通过传感器传递信号。将受到的信号反馈到信号处理中心，信号处理中心驱动旋转装置将工件旋转360。完成后继续输送，到达下一工位时，再通过传感器驱动旋转装置使工件旋转360，下一工位依然重复上一动作。然后继续输送，到达卸载点时，卸料机械手动作卸料，动作完成。六、本课题的进度安排2013年11月 选定研究课题，查找资料2013年12月 写开题报告并答辩2014年1月 完善整体设计2014年2月 撰写论文、绘制CAD图2014年3月 论文中期检查 2014年5月 论文总答辩7、 参考文献1 关慧贞. 冯辛安.机械制造输送设计. 机械工业出版社. 2010年3版2 王先逵. 机械输送工艺. 机械工业出版社. 2008年第3版3 李智勇. 谢玉莲. 机械输送技术基础. 科学出版社. 2009年第一版4 李志强. 发动机生产线平衡问题研究. 北京工业大学机电学院. 2008年1月.第一期5 孙立琴. 赵强. 汽车发动机和变速箱自动化输送技术. 大连理工机械学院. 2009年第3期6 王明智. 液压传动与气压传动. 华中科技大学出版社. 2008年. 第三版7 刘鸿文. 材料力学. 高等教育出版社. 2008年. 第四版8 机械设计手册 .北京. 化学工业出版社. 20029 郑志峰. 链传动设计与应用手册. 机械工业出版社. 199210 王义行. 输送链也特种链工程应用手册. 机械工业出版社. 200011 常德功. 孟兆明. 带传动和链传动设计手册. 化学工业出版社. 201012 纪名刚. 机械设计. 高等教育出版社，2006指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见负 责 人（签章）： 年 月 日4上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 1 本本科科毕毕业业设设计计（ 论论文文 ）题题 目：目：某一瓶类工件上下料机某一瓶类工件上下料机械手的设计械手的设计 学学 号：号： 姓姓 名：名： 班班 级：级： 专专 业：业： 学学 院：院： 入学时间：入学时间： 指导教师：指导教师： 日日 期：期： 年年 月月 日日某一瓶类工件上下料机械手的设计 2毕业设计（论文）独创性声明本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取得的成果。除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名：日期：上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 3摘要摘要本次毕业设计是关于某一瓶类零件上下料机械手的设计。首先分析了某一瓶类零件上下料机械手的意义和设计内容。阐述了上下料机械手的结构组成、工作原理、国内外同类设备的发展状况。接着对某一瓶类零件上下料机械手作了简单的概述；然后又分析了某一瓶类零件上下料机械手的设计计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的上下料机械手的各主要零部件进行了校核。某一瓶类零件上下料机械手主要由六个主要部分组成：环形链输送线，零件夹具，旋转装置，旋转卸料装置，电控系统，气控系统。其中前四个部分是本次设计的重要环节，电控系统和气动系统对某一瓶类零件上下料机械手进行了有效地控制，使某一瓶类零件上下料机械手自动化程度更高。最后简单的说明了输送机的安装与维护。某一瓶类零件上下料机械手的设计大大的提高了生产过程的效率和质量,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造上下料机械手过程中存在着很多不足。 关键词关键词：瓶类零件；上下料；机械手；安装；维护某一瓶类工件上下料机械手的设计 4Abstract The graduation project is about a bottle of Parts unloading robot design. Firstly, the loading and unloading of a bottle of Parts manipulator meaning and design content . Describes the loading and unloading robot structures , works, development of domestic and foreign similar equipment. Parts of a bottle then unloading robot briefly outlined ; then analyzes the calculation method of the class of a bottle of parts loading and unloading robot ; then calculated based on these design criteria and selection methods in accordance with the requirements of the given parameters selected design ; then all the major components of the selected unloading robot was checked . Parts of a bottle of unloading robot mainly consists of six major components: an endless chain conveyor line, part fixture, rotary device , rotate unloading equipment , electronic control systems, pneumatic control systems. Of which the first four parts is an important part of this design , electronic control systems and pneumatic systems for loading and unloading of a bottle of Parts manipulator were effectively controlled, so that the upper and lower parts of a bottle of class higher degree of hand feeding automated machinery . Finally, a brief description of the installation and maintenance of the conveyor . Parts of a bottle of class loading and unloading robot design greatly improves the efficiency and quality of the production process , our country and foreign advanced level there is still a wide gap between the country there are many deficiencies in the design and manufacture of robotic loading and unloading process .Key words: Bottle Parts; Loading and unloading; machine hand ; installation; maintenance上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 5目目录录摘要 .2ABSTRACT .3第一章 绪论 .71.1 选题的意义.71.2 主要设计内容.8第二章 上下料机械手的概述 .92.1 某一瓶类零件上下料机械手的组成.92.2 国内同类设备的发展状况.92.3 某一瓶类零件上下料机械手的工作原理.102.4 某一瓶类零件上下料机械手的结构和布局形式.112.4.1 某一瓶类零件上下料机械手的结构.112.4.2 布局形式.122.5 某一瓶类零件上下料机械手设计依据.122.5.1 生产节拍 .122.5.2 输送输送线性能 .132.5.3 上下料机械手的尺寸依据 .13第三章 某一瓶类零件上下料机械手的设计计算 .143.1 上下料机械手输送线的设计计算.143.1.1 链条的设计计算.143.1.2 链轮的设计计算.16某一瓶类工件上下料机械手的设计 63.1.3 电机的选择.163.1.4 减速器的选择.163.2 机械手设计.173.2.1 机械手总体结构的类型.173.2.2 机械手手臂的设计要求.193.2.3 机械手腕部的结构设计.202、机器人气动驱动系统 .203.2.4 手部设计计算.223.2.5 手臂的设计计算.22第四章、某一瓶类零件上下料机械手部件的选用和设计 .244.1 导轨.244.2 机架.254.3 垫铁.264.4 链板.26第五章 传感器的选择 .275.1 传感器的介绍.275.2 传感器的比较与选择.28第六章 电器元件的选择 .306.1 低压断路器.306.2 熔断器.326.3 热继电器.33上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 76.4 行程开关.346.4 交流接触器.35小 结 .36致谢 .37参考文献 .38某一瓶类工件上下料机械手的设计 8第一章第一章 绪论绪论1.1 选题的意义选题的意义伴随着制造业的不断发展，企业引进自动化生产线所带来的优势表现的越来越明显，自动化生产线生产不仅提高了产品生产率，缩短生产周期，提高产品质量，更直接提高企业的经济效益，在人员成本越来越高的今天，企业实现无人自动化生产更是刻不容缓，直接影响着企业的发展，企业的未来。某一瓶类零件上下料机械手是人和机器的有效组合，最充分体现设备的灵活性，它将输送系统、随行夹具和机械手有机的组合，以满足多品种产品的输送要求。输送生产线的传输方式有同步传输的也可以是非同步传输的，根据配置的选择，实现手工输送或半自动输送。上下料机械手在企业的批量生产中不可或缺。上下料机械手是在一定的线路上连续输送物料的物料搬运机械。上下料机械手可进行水平、倾斜和垂直输送，也可组成空间输送线路，上下料机械手线路一般是固定的。上下料机械手输送能力大，运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用十分广泛。在产品生产过程中，对于一些加工工序较多的工件，为保证加工质量、提高生产效率和降低成本，往往把加工输送一次排列，并用一些输送装置与辅助装置将它们连接成一个整体，使之能够完成工件的制定加工过程。合理地规划设计某一瓶类零件上下料机械手可以更好地实现产品的高精度、高效率、高柔性和高质量。选择上下料机械手这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决工程实际问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算和绘图能力都得到了全面的训练。1.2 主要设计内容主要设计内容本设计所设计的机械手臂通过圆柱坐标和四自由度的定位上，利用手部、腕部、臂部的合理转动，利用气动等压力手段使机器有效的完成了试验工件的上下料移动和定位。其中利用了回转、升降的结构设计完成了工件的移动和定位；气缸运动中利用定位块等方式来达到准确定位和精度的问题。在手部上可拆卸式工作块可以自由拆卸可以更换不同的机械手指来达到不同的抓卸任务。上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 9 根据链条上安装的承载面的不同，可分：链条式/链板式/链网式/板条式/链斗式/托盘式/台车式，此外，也常与其他输送机、升降装置等组成各种功能的生产线。其中有间歇传送，间歇传送是指工件在上下料机械手上按节拍进行传送，工件静止时进行输送作业，工件和生产线可以精确定位，输送精度高，也易于实现输送作业自动化。间歇传送又可以分为同步间歇传送和非同步间歇传送。传送线的基本形式有回转型、直进型、 和环型。本次设计是选用同步间歇传送，通过电控系统来控制其同步性和非同步性，生产节拍等，选用直线型输送线输送工件。某一瓶类工件上下料机械手的设计 10第二章第二章 上下料机械手的概述上下料机械手的概述2.1 某一瓶类零件上下料机械手的组成某一瓶类零件上下料机械手的组成某一瓶类零件上下料装置一般是指由输送设备（空中悬挂和地面）和专用设备（如举升、翻转、检测、螺栓螺帽的紧固设备等）构成的有机整体。输送设备：某一瓶类零件上下料机械手的输送设备主要是链板式输送机构成。它构成了一个循环系统，提高了生产效率降低了劳动强度。专用设备：旋转机械手负责工件的 360旋转，机械手负责工件的下料放平，随行夹具对某一瓶体零件进行定位有利于输送和输送时的定位。输送线的问世使机械行业高速发展，生产出更具个性化大批量的产品，所以我们在某一瓶类零件上下料机械手的研究上能获取更多利益。上下料机械手采用链条为输送介质,拖动金属面板作循环往复运行,链板式上下料机械手输送的速度可调。根据产量对线体的长度进行选择。由于线体结构及输送介质较为坚固,所以一般用在较重物品的输送和输送作业现场,每米的最大承重可达到 500Kg。线体的输送速度可调,有电磁调速、变频调速、机械调速等各种调速方式,一般最快速度在 15M/min 以内。由于工作环境以及生产工艺的需要,该线体也可做成90 度或 180 度转弯型的。在面板上可设置各种工装夹具,以满足工件的夹紧、旋转及输送、检测等。在需要对工件表面进行防护的,面板可采用塑料材质或是在金属面板表面贴胶。线体的主体结构主要有钢架结构和铝型材结构两种。传送链条的节距从 38.1mm 到 200mm 可供选择。是重型物品输送输送作业现场最为理想的设备。2.2 国内同类设备的发展状况国内同类设备的发展状况目前上下料机械手已广泛应用于国民经经济各个部门，近年来在汽车整车、发动机、变速器等工业领域广泛应用。其中汽车工业应用最广泛。随着汽车工业的发展，上下料机械手正由刚性输送线向柔性输送线方向发展，柔性输送线的特点是输送节拍可以在一定的范围内自由调整，可以实现多品种混流生产并适应生产纲领的变化。又由于在输送作业时输送对象和输送工人保持相对静止状态，对保证输送的高质量及采用专门的输送设备提供了方便的条件，便于实现输送的自动化。因此国上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 11内引进的上下料机械手均采用了柔性输送线。目前国内用于发动机输送非同步上下料机械手主要型式有，纵置单滚杠式、摩擦式机动辊道式、双链滚轮式和鳞板式等。一般从美国和日本引进的非同步上下料机械手为摩擦式机动辊道式，如一汽二发和天内；从德国引进的发动机非同步输送线为纵置单滚杠式，如上海大众和一汽大众。板链式上下料机械手应用于重件的输送，常用于各类摩托车输送线、汽车总装输送线及焊接输送线，各类制动器、发动机链板输送机、起动机链板机、磁电器门链板输送机、发电机链板输送机、电焊机，链板输送机等输送。 该输送设备为摩托车和汽车制造厂整车输送车间必不可少的设备，通过流水线操作，对工厂的输送工艺进行有效的调整,合理分配每道工序；并可在上下料机械手上随意添置在线检测及自动输送专机,实施有效的产品质量控制及设备运行状态监控,为现代化的大生产提供必要的保障。 2.3 某一瓶类零件上下料机械手的工作原理某一瓶类零件上下料机械手的工作原理某一瓶类零件上下料机械手其主要部件是链板式输送线，旋转装置，机械手。某一瓶类零件上下料机械手的工作原理如图 2-1 所示1、链板式输送机 2、工件夹具 3、旋转装置 4、卸料放平装置某一瓶类工件上下料机械手的设计 12图 2-1 某一瓶类零件上下料机械手简图某一瓶类零件上下料机械手的输送机通过步进减速电机传动，速度可以调节。输送时，某一瓶体装在随行夹具上面，使工件稳定水平。通过环形型输送线形成连续运动的输送物流，在卸载点卸载。当输送线上的某一瓶体输送到 3 时通过传感器传递信号。将受到的信号反馈到信号处理中心，信号处理中心驱动旋转装置将工件旋转 360。完成后继续输送，到达下一工位时，再通过传感器驱动旋转装置使工件旋转 360，下一工位依然重复上一动作。然后继续输送，到达卸载点时，卸料机械手动作卸料，动作完成。2.4 某一瓶类零件上下料机械手的结构和布局形式某一瓶类零件上下料机械手的结构和布局形式2.4.12.4.1 某一瓶类零件上下料机械手的结构某一瓶类零件上下料机械手的结构 2-2 曲轴输送线的结构三维图某一瓶类零件上下料机械手的结构主要是由输送线输送的物料，工件决定。本次设计采用环形送料生产线，在连续传送时，上下料机械手的旁边的机械手和旋转上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 13装置必须考虑相对性。板面上的随行夹具必须考虑其回转面得回转可行性。2.4.22.4.2 布局形式布局形式上下料机械手的布局形式多种多样，它由生产类型，工件结构形式，工件输送方式，产间条件，生产纲领等因素决定。它的布局形式有回转型，直进型，环行型。采用何种类型主要取决于工业布置和输送工作头香对输送对象的工作方向。回转型的输送工位及给料装置沿工作台圆周布置，结构紧凑；但输送工作的安排受到圆周长度的限制。直进型用于直线配置的上下料机械手，各工位沿直线配列，输送对象沿直线导轨移动。本次设计选用环型。2.5 某一瓶类零件上下料机械手设计依据某一瓶类零件上下料机械手设计依据2.5.12.5.1 生产节拍生产节拍生产线的生产节拍是指连续完成相同的两个产品之间的间隔时间。换句话说，即指完成一个产品所需的平均时间。生产节拍的计算公式：t= 式中 T 为年基NT60本工时，一般规定，按一班制工作时为 2360h/年，按两班制工作时为 4650h/年； 为复杂系数，一般取 0.650.85，复杂的生产线因故障导致开工率低些应取低值，N 为生产线加工工件的年生产纲领。本次设计的某一瓶类零件上下料机械手的生产纲领为一千万每年。 取 0.65 通过生产节拍公式 t= 的出生产节拍为 33sNT602.5.22.5.2 输送输送线性能输送输送线性能输送基件的大小：中小型输送基件。输送方向：上、下、横向。传送方式：同步间歇和非同步间歇传送。输送工位数：一般在 30 个以下（本次设计是 6 个工位） 。与前后生产流程的连接：方便。本次设计的曲轴，箱体输送线就是依据直进型输送机设计的，所以上下料机械手的性能和直进输送机性能差不多。2.5.32.5.3 上下料机械手的尺寸依据上下料机械手的尺寸依据相邻不需要接近的运动部件的间距，可小于 250mm 或大于 600mm，当取间距在某一瓶类工件上下料机械手的设计 14250mm660mm 时，应设置防护罩；对于需要调整但不运动的相邻部件之间的距离，一般取 700mm，生产线最低点的高度一般取 750mm850mm，本次设计的高度选取800mm。两生产线相距距离选取 400mm。上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 15第三章第三章 某一瓶类零件上下料机械手的设计计算某一瓶类零件上下料机械手的设计计算3.1 上下料机械手输送线的设计计算上下料机械手输送线的设计计算3.1.13.1.1 链条的设计计算链条的设计计算按给定的工作条件,输送的有效距离为 2800mm。链条的选择应根据输送物的重量，尺寸，种类，以及要求的输送类型，输送距离，输送速度，选择链轮齿数为 12 的链轮。查输送链与特种链表 5-11 链号为 M20 的输送链查表 5-11 输送链。节距;P=40mm抗拉载荷为 20Q/kN内链节内宽 15mm 内链节外宽 22mm 外链节内宽 22.2mm 链板高度 19mmS 型滚子外径 12.5mm链节数：np=(2800/40)*2+12*2=152*2=304某一瓶类工件上下料机械手的设计 163-1 K1 型附件查表输送链与特种链表 2-3 得：d4=6.6mm f=54mm h4=16mm 总宽 b9=84mm链条选用 M-S-40*152 K1 GB8350-19873.1.23.1.2 链轮的设计计算链轮的设计计算链轮齿数 z=12链轮分度圆直径 d： d=154.5mmz180sinp0链轮齿顶圆直径 d： d=p(0.54+cot)=167mmz1800链轮齿根圆直径 d： d 根=d-d1；式中 d1 为链轮滚子直径，S 型滚子直径为12.5mm 则 d 根=142mm链轮齿宽 b：由于内链板内宽为 15mm，齿宽 b=15*0.95=14.25mm3.1.33.1.3 电机的选择电机的选择输送线的输送速度 V=8m/minP=600001 . 1 FV上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 17P 箱体=52.6W600001 . 1 FVP 曲轴=48.1W通过上面的计算，在根据具体的输送要求，可以确定电机的选型。电动机额定转速根据生产机械的要求而选定，一般情况下电动机的转速不低500r/min，因为功率一定时，电动机的转速低，其尺寸愈大，价格愈贵，而效率低。若电机的转速高，则极对数少，尺寸和重量小，价格也低。本设计上下料机械手所需要的功率分别为 52.6W 和 48.1W，由于要经过减速器减速，则他们存在功率消耗，功率因素为 0.84.所以需选用功率为 74.5W 的电机。3.1.43.1.4 减速器的选择减速器的选择减速器是按载荷平稳，每天工作时间一定和少量启停次数的情况设计的。减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。20 世纪 7080 年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。输送线的减速器选择：V=*d*n则 n=16.4 取整的 n1=17d*V传动比 ii=1390/17=81.7 取整得 i=82n12n查设计手册选择为 S57 的涡轮减速器，传动比为 823.2 机械手设计机械手设计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的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的某一瓶类零件上下料机械手机械手的设计，能够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，实践动手能力以某一瓶类工件上下料机械手的设计 18及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。目前，在国内很多工厂的生产线上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。本机械手主要与加热装置箱体输送线曲轴输送线组合最终形成某一瓶类零件上下料机械手，实现加工过程的自动化、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。3.2.13.2.1 机械手总体结构的类型机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，某一瓶坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。1.直角坐标机器人结构 直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图 a2-1.。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（m 级） 。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于输送作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。2.某一瓶坐标机器人结构某一瓶坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的，如图 2-1.b。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个某一瓶状的空间。3. 球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的，如图 2-1.c。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 19作空间是一个类球形的空间。4. 关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的，如图 2-1.d。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、输送等作业，都广泛采用这种类型的机器人。关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。图 3-2 四种机器人坐标形式3.2.23.2.2 机械手手臂的设计要求机械手手臂的设计要求机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。3.为了提高机器人的运动速度与控制精度，应在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。目前，在国外，也在研究用碳某一瓶类工件上下料机械手的设计 20纤维复合材料制造机器人手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小（其比重相当于钢的 1/4，相当于铝合金的 2/3） ，但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机器人手臂结构的优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机器人手臂的重量。4.机器人各关节的轴承间隙要尽可能小，以减小机械间隙所造成的运动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。5.机器人的手臂相对其关节回转轴应尽可能在重量上平衡，这对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。6.机器人手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。3.2.33.2.3 机械手腕部的结构设计机械手腕部的结构设计机器人的手臂运动，给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动位置，而安装在机器人手臂末端的手腕，则给出了机器人末端执行器在其工作空间中的运动姿态。机器人手腕是机器人操作机的最末端，它与机器人手臂配合运动，实现安装在手腕上的末端执行器的空间运动轨迹与运动姿态，完成所需要的作业动作。1、机器人手腕结构的设计要求1.机器人手腕的自由度数，应根据作业需要来设计。机器人手腕自由度数目愈多，各关节的运动角度愈大，则机器人腕部的灵活性愈高，机器人对对作业的适应能力也愈强。但是，自由度的增加，也必然会使腕部结构更复杂，机器人的控制更困难，成本也会增加。因此，手腕的自由度数，应根据实际作业要求来确定。在满足作业要求的前提下，应使自由度数尽可能的少。一般的机器人手腕的自由度数为2 至 3 个，有的需要更多的自由度，而有的机器人手腕不需要自由度，仅凭受臂和腰部的运动就能实现作业要求的任务。因此，要具体问题具体分析，考虑机器人的多种布局，运动方案，选择满足要求的最简单的方案。2.机器人腕部安装在机器人手臂的末端，在设计机器人手腕时，应力求减少其重量和体积，结构力求紧凑。为了减轻机器人腕部的重量，腕部机构的驱动器采用上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 21分离传动。腕部驱动器一般安装在手臂上，而不采用直接驱动，并选用高强度的铝合金制造。3.机器人手腕要与末端执行器相联，因此，要有标准的联接法兰，结构上要便于装卸末端执行器。4.机器人的手腕机构要有足够的强度和刚度，以保证力与运动的传递。 5.要设有可靠的传动间隙调整机构，以减小空回间隙，提高传动精度。 6.手腕各关节轴转动要有限位开关，并设置硬限位，以防止超限造成机械损坏。2、机器人气动驱动系统 气动机器人采用压缩空气为动力源，一般从工厂的压缩空气站引到机器人作业位置，也可以单独建立小型气源系统。由于气动机器人具有气源使用方便、不污染环境、动作灵活迅速、工作安全可靠、操作维修简便以及适宜在恶劣环境下工作等特点，因此它在冲压加工、注塑及压铸等有毒或高温条件下作业，机床上、下料，仪表及轻工行业中、小型零件的输送和自动输送等作业，食品包装及运输，电子产品输送、自动插接，弹药生产自动化等方面获得大量应用。 气动驱动系统在多数情况下是用于实现两位式的或有限点位控制的中、小机器人中的。这类机器人多是某一瓶坐标型和直角坐标型或二者的组合型结构；3-5 个自由度；负荷在 200N 以下；速度 300-1000mm/s；重复定位精度为+/-0.1-0。5mm。控制装置目前多数选用可编程控制器（PLC） 。在易燃、易爆的场合下可采用气动逻辑元件组成控制装置。气动驱动系统大体由以下几部分组成。 1.气源 由总压缩空气站提供。气源部分包括空气压缩机，储气罐，气水分离器，调压器，过滤器等。如果没有压缩空气站的条件，可以按机器人及配套的其他气动设备需要配置相应供气量的气源设备。2.气动三联件 由分水滤气器，调压器，油雾器三大件组成，可以是分离式，也可以是三联组装式的，多数情况下用三联组装式结构。不论是由压缩空气站供气还是用单独的气源，气动三联件是必备的。虽然用无润滑气缸可以不用油雾器，但是一般情况下，建议也在气路上装上油雾器，以减少气缸摩擦力，增加使用寿命。3.气动阀 气动阀的种类很多，在工业机器人的气动驱动系统中，常用的阀件有电磁气阀、节流调速阀、减压阀等。4.气动执行机构 多数情况下使用气缸（直线气缸或摆动气缸） 。直线气缸分某一瓶类工件上下料机械手的设计 22单动式和双动式两类。除个别用单动式气缸外（如手爪机构上用的） ，多数采用双动气缸。为实现端部缓冲，要选用双向端点位置缓冲的气缸。气缸的结构形式以及与机器人机构的连接方式（如法兰连接，尾部铰接，前端或中间铰接，气缸杆的螺纹连接或铰接等）由设计机器人时根据结构要求而定。气缸的内径，行程大小可根据对机器人的运动分析和动力分析进行计算。 为了确保气缸的密封要求，同时又要尽量降低摩擦力，密封材料要选用橡胶和氟化塑料组合的密封环。无接触感应式气缸目前在气动系统中已获得广泛的应用，这种气缸在活塞上装有永久磁铁的磁环，通过磁感应，使在气缸外面安装的非接触磁性接近开关动作发讯，进行位置检测。除了直线气缸外，机器人中用得比较多还有有限角摆动气缸，这种摆动缸多用于手腕机构上。5.制动器 气动机器人的定位问题很大程度上是如何实现停点的制动。气缸活塞的运动速度容许达 1.5m/s，如果气缸以 1m/s 的速度计算，电磁气阀以较大关闭时间 70ms 计，那么气缸活塞两个停点的距离约为 70mm，两个停点的步长应大于这个数值。对于小流量的电磁气阀，吸合关闭时间较小，停点的步长也要相应缩短。因此对机器人一个单自由度而言，停点数目最多 6-9 个。为增加定位点数，除采用多位置气缸外可采用制动的方法还有：反压制动，制动装置制动。6.限位器 气动机器人各运动轴的制动和定位点到位发讯，可由编程器发指令，或由限位开关发讯。根据要求和条件，如果选用无接触感应式气缸，其限位开关是无接触接近开关，这种开关的反映时间小于 20ms，在机器人中应用比较理想。当气缸活塞运动到定位点时，为保证定位精度，需要将运动轴锁紧。常用的限位机构是由电磁阀控制的气缸带动锁紧机构（插锁，滑块等）将机器人运动机构锁定。再启动时，事先打开锁紧机构。3.2.43.2.4 手部设计计算手部设计计算手部要能抓起工件必须满足： GkkkN321式中，-为所需夹持力；N-安全系数，通常取 1.22；1k上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 23-为动载系数，主要考虑惯性力的影响可按估算，为机械手2kgak12a在搬运工件过程的加速度，为重力加速度；2/sm2/8 . 9sma g-方位系数，查表选取；3k13k-被抓持工件的重量 30；Gkg带入数据，计算得： N=1200N；3.2.53.2.5 手臂的设计计算手臂的设计计算手臂伸缩采用链传动及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还在克服启动过程中的惯性力。其驱动力可可按下式计算：13伸缩F mafFFF/ )(伸缩式中： 各支承处的的摩擦阻力（N） ，其大小可按下式估算：fF )(NfFGF式中： G运动部件所受的重力（） ；N 外载荷作用于导轨上的正压力（） ，其大小可按下式计算：NFN 手腕手部工件GGGFN 摩擦系数，取 0.1，详见机械设计手册表 23.4-1；启动过程中的惯性力（） ，其大小可按下式估算：aFN tvgGFa总式中： 重力加速度，取 9.8；g2/sm速度变化量（） 。如果臂部从静止状态加速到工作速度 时，则vsm/v这个过程的速度变化量就等于臂部的工作速度。启动或制动时间（ ） ，一般为 0.1。对轻载低速运动部件取小tss5 . 0值，对重载高速部件取大值，行走机械一般取0.51.5。tvsm/某一瓶类工件上下料机械手的设计 24经过计算得：)2941968 .156980(1 . 0)(NfFGFN7 .162=tvgGFa总N2 .1161 . 007. 08 . 98 .1626NFFFmaf6 .29395. 0/ )2 .1167 .162(/ )(伸缩上下料机械手结构如图 3-3 所示：、3-3 上下料机械手上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 25第四章、某一瓶类零件上下料机械手部件的选用和设计第四章、某一瓶类零件上下料机械手部件的选用和设计4.1 导轨导轨导轨的的功用是承受载荷和导向。它承受安装在导轨上的运动部件及工件的重力和切削力。运动部件可以沿导轨运动运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或支撑导轨，导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。导轨应满足的要求如下：精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、安装、调整和维修、成本低。直线运动导轨的截面形状主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和某一瓶形，并可互相组合，每种导轨副之中还有凹凸之分。矩形导轨有凹型和凸型之分，凸型导轨容易清除切屑，但不易存留润滑油；凹型导轨具有承载能力大、刚度搞高制造简便检验和维修方便等优点，但存在侧向间隙。本次设计的输送导轨选用滑动矩形导轨。滑动导轨摩擦属于具有一定动压效应的混合摩擦状态。导轨材料和热处理方法对导轨性能、精度有直接影响，要合理地选择，以便降低摩擦系数，提高导轨的耐磨性，降低成本。导轨的材料有铸铁、钢、有色金属、塑料等。本次设计的导轨选用 Q235 作为材料。支撑导轨选用淬火的热处理方式。镶条用来调整矩形导轨的间隙。4.1.1 链条导轨的支撑方式输送链的滚子支撑方式某一瓶类工件上下料机械手的设计 264.2 机架机架某一瓶类零件上下料机械手的支承件是指相互固定联接成的基础和框架。某一瓶类零件上下料机械手的其他零部件可以固定在支承件上，或者工作时在支承件的导轨上运动。因此，机架的主要功能是保证某一瓶类零件上下料机械手各零部件之间的相互位置和相对运动精度，并保证某一瓶类零件上下料机械手有足够的静刚度，抗振性，热稳定性和耐用度。机架的主要指标是刚度，其次是强度和抗震性能。机架的结构尺寸决定于安装在它上面的外部结构的形状和尺寸及其相互配置、受力与运动情况等。设计时应使安装在机架上的零件便于安装和拆卸。机架用材料为铸钢焊接而成，许用载荷为 300kg。规格为 b=40，h=20 的方管。提高机架的静刚度和固有频率能增加机架的性能。4.3 垫铁垫铁调节器的结构形状如图 4-1：图 4-1 调节器FJFNV 型号的脚轮调整块，材料为 SS400 和 FC250。规格为 M10 螺栓，高度 100，重量 322g 单价 80 元每个。每个调整块的支撑负载为 150kg，调整块要进行时效处理，热处理，光泽处理。调节块的作用是 通过旋动螺母调节机架的高度，使某一瓶类零件上下料机械手水平布置调节块的安装是通过在机架上焊接块 在将块开通孔进行连上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 27接。4.4 链板链板链板材质：不锈钢和工程塑料 、碳钢、热塑链，根据您的产品的需要可选取不同宽度、不同形状的链板来完成平面输送、平面转弯、提升、下降等要求。箱体输送线和曲轴输送线输送的工件都是轻载型。它主要是支承箱体和曲轴，链板上面也可以安置随行夹具下推车，托板等附近，使输送更加平稳有效。链板的尺寸：长 400mm 宽：60mm 高 20mm某一瓶类工件上下料机械手的设计 28第五章第五章 传感器的选择传感器的选择5.1 传感器的介绍传感器的介绍为了检测轮胎在传送带上的位置，从而为电动机是否需要转动，正转还是反转，抓胎机构是否可以准确抓胎以及连续生产和保障设备安全提供必要参数，需要在传送线的适当位置安装适当的传感器。可供选择的传感器主要有物理传感器，物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式 的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。1. 光电式传感器。 这种传感器把光信号转换成为电信号，它直接检测来自物体的辐射信息，也可以转换其他物理量成为光信号。 其主要的原理是光电效应：当光照射到物质上的时候，物质上的电效应发生改变，这里的电效应包括电子发射、电 导率和电位电流等。显然，能够容易产生这样效应的器件成为光电式传感器的主要部件，比如说光敏电阻。2. 光导纤维传感器 光纤传感器基本由红外光发射器、光导纤维、红外光接收器组成。红外发射器内的发光二极管发射脉冲调制的红外光，此红外光沿光纤向前传播，最后到达光接收器3. 电容式物位计传感器 它直接把物位变化量转换成电容的变化量，原理是插入料仓的电极与料仓壁之间构成电容器，当仓内物料料位变化引起电容量的变化时可以通过转换电路而得到相应的检测信号由于电容式物位计传感器、光导纤维传感器结构都相对复杂，而光电传感器在检测物块的有无方面更加可靠，且相对较为简单经济，根据比较选择光电式传感器。上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 295.2 传感器的比较与选择传感器的比较与选择1.光电开关的分类与选择。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测（1）吸收式。在恒定光源与光电元件之间设置被测物，光源的部分光子通量是由被测物吸收，剩余的投影到光电元件上如图 5.1 所示，被吸收的光子量与被测物的透明程度有关。 图 5.1 吸收式光电开关（2）遮光式 光源发出的光子通量被测物遮去了其中一部分，是作用在光电元件上的光子通量减弱，如图 5.2 所示减弱的程度与被测物的光学通路中的位置有关。 图 5.2 遮光式光电开关（3）反射式 光源发出的光投射到被测物上，被测物把部分光子通量反射到光电元件上。如图 5.3 所示，反射的光子通量取决于反射表面的性质、状态与光源间的距离。 光电元件光源被测对象光电元件光源被测对象光电元件光源被测对象某一瓶类工件上下料机械手的设计 30 图 5.3 反射式光电开关（4）辐射式 如图 5.4 所示，被测物体是光源，它可以直接照射在光点元件上，也可以通过一点的光路后作用到光电元件上。 图 5.4 辐射式光电开关 （5）对射式 如图 6.25 所示 其输出信号对应光电元件“有”跟“无”受到光照两种状态，即通与断的开关信号，常用于检测物体的有无。它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测装置。 图 5.5 对射式光电开关结合本设计选择对射式光电开关，型号为 HPJT11 卧式对射式如图 5.6，检测距离为 1.5M，NPN/暗 ON 输出 光电元件被测对象光电元件光源被测对象上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 31 图 5.6 3HPJT11 卧式对射式光电开关 第六章第六章 电器元件的选择电器元件的选择6.1 低压断路器低压断路器低压断路器（如图 6.1 所示）曾称为自动空气开关或自动开关。它相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器和欠电压继电器的组合，是一种既可以手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的电器，它是低压配电网络中非常重要的保护电器，且在正常条件下，也可以用于不频繁地接通和分断电路，及频繁地启动电动机。 图 6. 1 低压断路器低压断路器按其用途及结构特点可分为万能式、塑料外壳式、直流快速式和限流式等，万能式断路器主要勇于配电网络的保护开关，而塑料外壳式断路器除用于配电网络中的保护开关外，还可用于电动机的控制开关，有的还带有漏电保护功能。某一瓶类工件上下料机械手的设计 32 低压熔断器的选择应遵循以下原则：（1）断路器的额定电压和额定电流应大于线路、设备的正常工作电压和总做电流； （2）断路器的极限通断能力大于或等于电路最大短路电流； （3）欠电压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压； （4）过电流脱扣器的额定电流大于或等于线路的最大负载电流。 本设计选用了十六个 Y132M-8 三相异步交流电动机额定电压为：380V；额定电流为：7.7A ；一个 Y90L-6 三相异步交流电动机额定电压为：380V；额定电流为：3.2A 。 线路中的总电流为：AI4.1262.37.716总 按照以上原则 QF 可选用 DZX10200，脱扣器的额定电流为 140A，欠电压脱扣器的欠电压为：AC380V。 QF1 可选用 DZ520/220，脱扣器的额定电流：3A，额定电压：380VQF2 至 QF17 可选用 DZ15L40/390，脱扣器的额定电流：10A，额定电压：380V。176.2 熔断器熔断器熔断器是一种结构简单，使用方便，价格低廉的保护电器，广泛用于供电线路和电气设备的短路保护。熔断器由熔体和安装熔体的外壳两部分组成，熔体是熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在容体上产生的热量使熔断体某出熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。熔断器按其结构形式有插入式、螺旋式、管式（如图 6.2）等，品种规格很多。在电气控制系统中经常选用螺旋式熔断器，它有明显的分断指示和不用任何工具就可取下或更换熔体等优点。上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 33（a a）管式）管式 （b b）插式）插式 （c c）螺旋式）螺旋式图 6.2 熔断器熔断器的选择主要是选择熔断器的种类、额定电压、熔断器额定电流和熔断体额定电流等。熔断器的种类主要由电控系统整体设计时确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压，因此确定熔断体电流是选择熔断器的主要任务。其中保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算： NfNII)5.25.1( 式中； -为电动机的额定电流。NI功率为 3kW 的电动机熔体的额定电流： AIFUN39.113803100035 . 2 AIfN78.2239.112确定选用1A30，熔体的额定电流为：30A ，共 19 组（一组三个） 。CR 功率为 1.1kW 的电动机熔体的额定电流： AIFUN18. 4380310001 . 15 . 2 AIfN36.859.142确定选用1A10，熔体的额定电流为：10A，共 1 组。CR 保护多台异步电动机是，若各台电动机不同时起动，则应按下式计算：某一瓶类工件上下料机械手的设计 34 NNfNIIImax)5.25.1(式中； -为容量最大的一台电动机的额定电流；maxNI-为其余电动机额定电流的总和。NI AIfN95.1372 . 3167 . 77 . 75 . 1 确定选用1A200，熔体的额定电流为：200A，共 1 个 FUCR 注意：熔断器一般做成标准熔体。更换熔片或熔丝时应切断电源，并换上相同额定电流的熔体，不得随意加大、加粗熔体或用其它材料代替。6.3 热继电器热继电器热继电器（如图 6.3 所示）是利用电流流过热元件时产生的热量，使双金属片发生弯曲而推动执行机构动作的一种保护电器，它主要用于交流电动机的过载保护，断相及电流不平衡运动的保护及其他电器设备发热状态的控制。电动机在实际运行中，常会遇到过载的情况，但只要过载不严重、时间短、绕组不超过允许的温升，这种过载是允许的，但如果过载情况严重、时间长、则会加速电动机绝缘的老化，甚至烧毁电动机，因此，必须对电动机进行长期过载保护。图 6.3 热继电器在三相异步电动机的电路中，一般采用两相结构的热继电器，即在两相主电路中串接热元件。如果发生三相电源严重不平衡、电动机绕组内部短路或绝缘不良等故障，使电动机某一相的线电流比其他两相要高，而这一相没有串接热元件的话，热继电器也不能起保护作用，这是需要采用三相结构的热继电器。由于热惯性的原因，热继电器不能用于短路保护。因为发生短路事故时，要求上海第二工业大学本科毕业设计（论文） 正文样式 35电路立即断开，而热继电器却不能立即动作是因为热惯性在电动机启动或短时过载时，使继电器不会动作，从而保证了电动机的正常工作。热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定其型号及热元件的额定电流等级。热继电器的整定电流通常等于或稍大于电动机的额定电流，每一种额定电流的热继电器可装入若干种不同额定电流的热元件。根据以上原则FR1 选用 JR16B20/3D ，热元件的额定电流为：3.5A，刻度电流调节范围值为：2.2 3.5A；FR2 至 FR17 选用 JR1620/3D ，热元件的额定电流为：11.0，刻度电流调节范围值为：6.811.0A6.4 行程开关行程开关行程开关（如图 6.4）是依据生产机械的行程发出指令，以控制其运动方向和行程长短的主令电器，行程开关按结构分为机械结构的接触式有触点行程开关和电气结构的非接触式接近开关。机械机构的接触式行程开关是依靠移动机械上的撞块碰撞其可动部件使常开触头闭合，常闭触头断开来实现对电路控制的，当工作机械上的