多用途气动机器人结构设计【9张图/12400字】【优秀机械毕业设计论文】

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多用途气动机器人结构设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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A0-装配图.dwg

A1-手抓部装图.dwg

A3-下缸盖.dwg

A3-回转轴.dwg

A3-手指.dwg

A3-旋转活塞图.dwg

A3-气缸前端盖.dwg

A3-缸体图.dwg

A3-联接体图.dwg

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关键词：: 多用途气动机器人结构设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,38页,12400字左右.
任务书一份.
翻译一份.

图纸共9张:
A0-装配图.dwg
A1-手抓部装图.dwg
A3-缸体图.dwg
A3-回转轴.dwg
A3-联接体图.dwg
A3-气缸前端盖.dwg
A3-手指.dwg
A3-下缸盖.dwg
A3-旋转活塞图.dwg

多用途气动机器人结构设计
摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。
关键词：工业机器人机械手气动可编程序控制器（PLC）

Structural Design of Multi-purpose Pneumatic Robot

Abstract At first, the paper introduces the conception of the industrial robot and the Eller. Dairy information of the development briefly. What’s more, the paper accounts for the background and the primary mission of the topic. The paper introduces the function, composing and classification of the manipulator, tells out the free-degree and the form of coordinate. At the same time, the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator,The paper designs the structure of the hand and the equipment of the drive of the manipulator. This paper designs the structure of the wrist, computes the needed moment of the drive when the wrist wheels and the moment of the drive of the pump.The paper designs the structure of the arm.The paper designs the system of air pressure drive and draws the work principle chart, the manipulator uses PLC to control. The paper institutes two control schemes of PLC according to the work flow of the manipulator. The paper draws out the work time sequence chart and the trapezium chart. What’s more, the paper workout the control program of the PLC,

KEY WORDS: industrial robot manipulator pump air pressure drive PLC

第一章引言
1.1机械手概述............................................... ..............1　
1.2气动机械手的设计要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3机械手的系统工作原理及组成.....................................．.......2
第二章机械手的整体设计方案
2.1机械手的座标型式与自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
2.2机械手的手部结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.3机械手的手腕结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.4机械手的手臂结构方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.5机械手的驱动方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.6机械手的控制方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.7机械手的主要技术参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
第三章手部结构设计
3.1夹持式手部结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.1.1手指的形状和分类
3.1.2设计时考虑的几个问题
3.1.3手部夹紧气缸的设计
第四章手腕结构设计
4.1手腕的自由度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
4.2手腕的驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩
4.2.2回转气缸的驱动力矩计算
4.2.3回转气缸的驱动力矩计算校核
第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核
5.1手臂伸缩部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
5.1.1尺寸设计
5.1.2尺寸校核
5 .1 .3导向装置
5 .1 .4平衡装置
5.2手臂升降部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
5.2.1尺寸设计
5.2.2尺寸校核
5.3手臂回转部分尺寸设计与校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
5.3.1尺寸设计
5.3.2尺寸校核
第六章气动系统设计
6.1气压传动系统工作原理图及元器件的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
第七章机械手的PLC控制系统设计
7.1可编程序控制器的选择及工作过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
7.1.1可编程序控制器的选择
7.1.2可编程序控制器的工作过程
7.2可编程序控制器的使用步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
7.3机械手可编程序控制器控制方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
7.3.1控制系统的工作原理及控制要求
7.3.2 气动机械手的工作流程
7.3.3 I/0分配
7.3.4梯形图设计
第八章结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

多用途气动机器人结构设计

内容简介：: 无锡职业技术学院毕业实践小结 1 实践小结不知不觉，在苏宁电器已经实习一个星期了。刚从学校走入社会的我有一颗不安静的心，而从事工作后，我最大的体会就是个人的发展和能力的进步不仅需要高超的技能，更需要对工作的忠诚和以工作为中心的职业精神，即做事能沉得下心。这主要体现在日常工作的许多小事上，从细节处入手。虽然工作很累，但是我知道这是每个人的必经之路，没有汗水哪有收获，我在这一个星期的实习中学到了很多在课堂上根本就学不到的知识 ,受益非浅。同时，我也领悟到学生和社会工作者的区别。工作说不辛苦那是假的，参加工作后让我进一步领悟到生活中的本质东西，即你要成功，你想得到你所希望的状态，首先你必须付出 12 分的努力。实习以后，我们才真正体会父母挣钱的来之不易，而且开始有意识地培养自己的理财能力。作为一个大学生没有社会经验的人是不完整的，因此我必须紧密地和社会联系在一起，和它成为一个整体。在实习的一个星期里，我被分到空调柜，当时人事部没有给我分配具体的任务，只是帮忙空调柜的员工做一些事，可以说我既是促销员又是打单员，对于刚接触这两项工作的我，觉得毫无头绪，商品的价格我知之甚少，不是和顾客交谈时无话可说，就是打错单，后来还要麻烦督导帮我去客服改单。现在我才发现在学校学得东西太少，根本不能适用社会。如果没有正式员工的帮助我根本不可能顺利的度过这七天，遇到不懂的我会虚心向他们请教，他们也会耐心得帮助我。通过工作，我明白了很多，比如我懂得如何去和同伴团结在一起，挖掘每个人的优势，发扬团队精神，高质量地完成任务。要知道一个人的力量是弱小的，集体的力量是强大的。换句话说，积水成河，积沙成丘。同样在工作中我们也必须尽可能的帮助我们团队里的成员，一旦某个成员遇上了困难，我们应该毫不犹豫的去帮助他，使他感到集体的温暖。这时他就会有这样的想法：因为我的团体好温暖，定要好好努力。假如集体中的某一成员在那边努力的工作，那么其他集体的成员也会受到感染。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 2 实践小结转眼已经实习了两个多星期，曾怀念睡觉睡到自然醒的生活。但是现在苏宁电器紧张有序的实习生活让我一改从前自由散漫的作风，自觉融入到这个优良的工作环境中去。生活节奏变得规律，每天准时上下班，上学时候的散漫、轻松的日子一去不复返。一颗浮躁的心归于平静，但不缺乏激情。今天，除了要加强自己的理论素质和专业水平外，更应该加强自己的业务技能水平，这样我们以后才能在工作中得心应手，更好的为广大客户提供方便、快捷、准确的服务。在大学里学的不仅是知识，更是一种叫做自学的能力 ” 。参加实习后才能深刻体会这句话的含义。除了英语和计算机操作外，课本上学的理论知识用到的很少。在这个信息爆炸的时代，知识更新太快，靠原有的一点知识肯定是不行的。我们要在以后的工作中要勤于动手慢慢琢磨，不断学习不断积累。遇到不懂的地方，自己要虚心请教他人，并做好笔记认真理解分析。没有自学能力的人迟早要被社会所淘汰！我深知这一点的重要性，所以只要是我不懂的，我一定会问别人或自学。比如，打单这项工作很容易出错，即使你的计算机水平很高，也不能保证你可以准确无误的打好一个单。所以只要有人在打单我就会跟着学，很快我就掌握了打单的方法。我最欣赏把撒哈拉沙漠变成人们心中绿洲的三毛，也最欣赏她一句话：即使不成功，也不至于成为空白。成功女神并不垂青所有的人，但所有参与、尝试过的人，即使没有成功，他们的世界也不是一份平淡，不是一片空白。实习的工作是忙碌的，也是充实的。生活的空间 ,须借清理挪减而留出，心灵的空间，则经思考领悟而扩展。当我转身面向阳光时，我发现自己不再陷身在阴影里。我开始学着从看似机械重复的实习工作中寻找快乐，我快乐实习工作着，游刃有余。我们要在以后的工作中要勤于动手慢慢琢磨，不断学习不断积累。遇到不懂的地方，自己要虚心请教他人，并做好笔记认真的去理解分析。没有自学能力的人迟早要被社会所淘汰！机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 3 实践小结实习是每一个大学毕业生必须拥有的一段经历，他使我们在实践中了解社会，让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识 ,也打开了视野，长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础，实习是我们把学到的理论知识应用在实践中的一次尝试。在这个信息爆炸的时代，知识更新太快，靠原有的一点知识肯定是不行的。我们必须在工作中勤于动手慢慢琢磨，不断学习不断积累。遇到不懂的地方，自己先想方设法解决，实在不行可以虚心请教他人，而没有自学能力的人迟早要被企业和社会所淘汰。实习这几个月期间，我拓宽了视野，增长了见识，体验到社会竞争的残酷，而更多的是希望自己在工作中积累各方面的经验，为将来自己走创业之路做准备。经过这一阶段的实习我明白，要想做好一件工作是很难的，在学校里那种得过且过的做法是不行的，就拿销售员来说，他们都是有规定的，每天必卖出多少商品，如果不能达到限额就会扣工资。我觉得成为一个好的销售员，需要具备各方面的素质，首先他要对自己的产品了如指掌，否则，他没办法说服顾客购买自己的产品，比如空调，你就必须知道它的构造，优点。然后就要学会倾听，倾听顾客的心声，尽量满足顾客的要求。。而事实上所有的业务并不是一次就能交易成功的，他们必须具备坚忍不拔的个性，遭遇挫折时绝不能就此放弃，犯错遭领导责骂时不能赌气就辞职。销售员的一天应该从清晨睁开第一眼开始，每天早上我都会从自己定的欢快激进的闹铃声中醒来，然后以精神充沛、快乐的心态迎接一天的工作。我没有丰富的销售经验，相貌平平、口才也一般，但我不会气馁，我对自己说，如果我没有别人形象好，那么我和别人比朴实；如果我没有别人口才好，那么我和别人比稳重；如果我没有别人经验多，那么我和别人比诚信；如果我没有别人单子多，那么我和别人比服务。总有一样，我不会输，总有一天我会受到客户的认可，我相信我能做到很好，因为我在努力。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 4 实践小结转眼间，我们都快毕业了，同学们都在为自己的实习到处奔波，我也不例外。以前，我总是盼望早点到社会参加工作，因为我总觉得工作是一件很容易的事。可是当我离开校园，真的进入社会实习后，才真正体验到工作，并不是想象中的那样 ,它又苦又累，可不是一件容易的事。因为，从学校到社会的大环境的转变，从教钱学习到收工资做事的地位转变，身边接触的人也完全换了角色，老师变成老板，同学变成同事，相处之道完全不同，在这巨大的转变中，我们可能彷徨，迷茫，无法马上适应新的环境。如愿以偿 ,我找到一份办公室文员的工作。虽然这不是第一个实习工作 ,但这是第一次正式与社会接轨踏上工作岗位，开始与以往完全不一样的生活。每天在规定的时间上下班，上班期间要认真准时地完成自己的工作任务。我担任职位，平时的工作只是打打电话处理文件，为其他工作人员做做后勤，几乎没用上自己所学的专业知识。但是我喜欢这样的工作 ,这可能与我的性格有关 ,所以我下定决心一定要好好完成每一份工作 . 第一次踏入那办公室，除了车间，办公室里并不多人，只有会计、出纳、人事、行政五六个人。工作的第一天，和我的上司交谈几句，然后交待好我的工作以后她就开始埋头工作。虽然一天只工作 8 个小时，但第一天我觉得过得很漫长，在一个陌生的环境里，我一边工作，一边仔细观察，因为怕生，我很少主动与其他职员说话，而与我那位 “ 老师 ” 交谈的时候也很害羞。晚上我难以入睡，我发现这位和我年纪相仿的 “ 老师 ” 在工作效率、反应速度都比我强很多，而我却只能协助她做一些基本的事情，我还深深体会到，在办公室中，很多时候同事不会象同学一样对你嘘寒问暖。但总的来说，第一天的工作体验，让我知道接下来的日子应该要怎么工作，应该如何改变与人相处的态度。我相信，只要我认真学习，好好把握，做好每一件事，实习肯定会有成绩的。在这个岗位上 ,我知道的甚少，还需要我不断的努力。接下来的时间里我要不断的努力，争取在这个岗位上做出贡献。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 5 实践小结很快两个星期过去了，在这段日子里，我最常做的工作是接听电话、文件处理、接待客人。一开始听到要我主要负责接听和打电话的时候，我还高兴了好一阵子，因为我认为这件工作很简单，平时我们不是经常做这样一件事吗？但是真的要做的时候，却不是一件容易的事了。也许是因为自己总是认为对方比自己年纪、职位都要高，所以觉得有一种谦卑的感觉，说话的底气不足。因此后来带我的那位文员先让我观察她是怎么与客户交谈的。在观察她工作后，我突然很佩服她的勇气，她与客户谈话的时候神情自如，说话自信。我终于知道自己的不足，我不敢主动开口，没有把自己溶入职位里去，没有进入工作状态，也太过看谦卑了，在工作岗位上，每个人都是平等的。在接下的工作中，我鼓足勇气，充满自信，当然也以礼对人。虽然还是会紧张，但比起之前，我已经有了很大的进步。有一次，出纳要我打电话给一位客户，问他的货款什么时候还。 “ 追数 ” 这个事情我还是第一次要做呢，而且一直以来都觉得 “ 追数 ” 很难为情。但是，我的心情既激动又紧张。激动的是，锻炼自己的机会终于来了，紧张的是，害怕自己会出差错，这样会令客户不满意和不开心。终于我拿起电话 “ 喂，您好！麻烦转你们的销售经理。 ”“ 喂，您好！ ”“ 喂，您好！是陈经理是吗？是这样的，你们上次的货款今天到期要付了，之前你们说上午过来，因为现在快要下班了，怕陈经理派了人过来后我们都不在，那样不太好！ ”“ 哦，不好意思的，是这样的，我们已经派了人到你们厂的了，不过可能要下午才到。 ”“ 哦，那好的，我会告诉我们出纳下午等你们的了，那又打扰陈经理您了 ” 放下了电话，我那紧张的神经顿时得到舒缓，而且还觉得很高兴，虽然没有那些业务员那些可以随口成篇，可以随时跟客户聊得无所不谈，但我觉得自己还是踏上了成功的阶梯。虽然在工作上我以慢慢熟悉，但还有的地方我不能独立完成，我还要不断学习。像如何处理人际关系，一些问题的解决。希望经过我的努力，能够把工作完成的更好，由刚出校园的青涩逐渐走向成熟。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 6 实践小结常言道：工作一两年胜过读书十多年。将近一个月的实习时间虽然不长，但是我从中学到了很多知识，关于做人，做事，做学问，对我来说都是受益非浅。在大学里学到的东西只是一种工具，我们要利用这个工具来处理一系列的问题。我们刚踏出校园，没有工作经验，所以我们就更应该严肃地对待工作，虚心的向别人请教。另外，自信对于一个应届生来说非常重要。首先，自学能力很重要。 “ 在大学里学的不是知识，而是一种叫做自学的能力 ” 。参加工作后才能深刻体会这句话的含义。我担任的是文员一职，平时在工作只是打打电话处理文件，完全没用上自己所学的专业知识。但在学习过程中，我们专业也没有教我们如何做好办公室文职的工作。所以在整个实习过程中，都需要自己一边工作一边学习，靠自己的自觉能力和领悟能力完成好每一样工作。其次，要严肃认真地工作。以前在学校，上课的时候也许可以不请假而不去上课老师也不会发现，上课的时候也许可以不听课甚至睡觉。在这里，可不能这样，因为，这里是公司，是工作的地方，是绝对不允许发生这样的事情的。工作，来不得半点马虎，同时也不能高傲自满，觉得自己是一个大学生，做一个文员太大材小用了，其实每一个职位，只要自己做好了，领导是会看到你的成绩的。于是，我意识到：自己绝不能再像以前那样，要学会像这里的同事一样严肃、认真、努力地工作。再次，要虚心，要以礼待人。不要认为自己比别人的学历高，便不虚心请教，其实经验和学历同等重要，只有虚心的请教、学习，还能使自己更快的进步。在办公室中，存在着各种形形色色的人，每个人的性格都不相同，但是我们不需要去附和任何人，只要我们以礼待人，别人都会尊重你和友好对你的。最后，要自信。不管你是职高一等的老手还是新近入行的新手，都应绝对摈弃不平等的关系，心存自大或心存自卑都是同事间相处和工作的大忌。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 7 实践小结文员工作是我职业生涯的一个起点，我对此也十分珍惜，尽最大努力去适应这一岗位。通过几个星期的不断学习，以及同事、领导的帮助，我很快融入到了这个大家庭中，个人的工作技能也有了明显的提高，虽然工作中还存在这样那样的不足之处，但应该说这一段时间付出了不少，也收获了很多，我自己感到成长了，也逐渐成熟了。一、以踏实的工作态度，适应工作特点每天除了本职工作外，还经常有计划之外的事情需要临时处理，而且通常比较紧急，让我不得不放心手头的工作先去解决，因此这些临时性的事务占用了很多工作时间，经常是忙忙碌碌的一天下来，原本计划要完成的却没有做。但手头的工作也不能耽误，今天欠了帐，明天还会有其他工作要去处理，因此尽我最大的能力去做好本职工作。二、尽心尽责，做好本职工作们单位的计算机有些比较陈旧，配置低，而且硬件也老化了，问题也会出现的频繁，有些硬件或者软件出问题需要很多时间去检测，才能对症维修。项工作不是每天都固定有文件要打，有文件要复印的，一般来说都是各科室办事员需要打印合同以及报表之类的文档，或者批量复印报表等等，都是临时性的工作，有时候因为复印机故障没有能及时完成复印事项，也只有第二天解决。记、阅签、清退、整理、归档、保密工作，管理好上级下发文件以及公司内部文件的目录以及存档工作，到年底做好各类文档的归档工作。责受理投诉和来访接待、收发传真、考勤登记、接听电话等工作件一般都采用挂号进行发出，一般是货运票据都采用递寄出。无锡职业技术学院毕业实践小结 8 虽取得了一定的成绩，但离公司和自己的要求还很远，我将更加努力学习，拓展知识面，不断提高工作能力和综合素养。机电 50532 孙启亮锡职业技术学院毕业实践小结 9 实践小结回顾这几个星期以来的工作，我在公司领导及各位同事的支持与帮助下，严格要求自己，按照公司的要求，较好地完成了自己的本职工作。通过系统的学习与工作，工作模式上有了新的突破，工作方式有了较大的改变，一、办公室的日常管理工作办公室对我来说是一个全新的工作领域。作为办公室的文员，自己清醒地认识到，办公室是总经理直接领导下的综合管理机构，是承上启下、沟通内外、协调左右、联系四面八方的枢纽，推动各项工作朝着既定目标前进的中心。办公室的工作千头万绪，在文件起草、提供调研资料方面都要为决策提供一些有益的资料，数据。有文书处理、档案管理、文件批转、会议安排、迎来送往及用车管理等。我面对繁杂琐碎的事务性工作，自我强化工作意识，注意加快工作节奏，提高工作效率，冷静处理各项事务，力求周全、准确、适度，避免疏漏和差错。在工作中难免会有磕磕碰碰的事情发生，在做本职工作中难免会遇到临时任务下发，工作任务紧等因素导致未处理事项。每日重复单调繁琐的工作，时间久了容易厌倦。象我就是每天就是坐着对着电脑打打字，显得枯燥乏味。但是工作简单也不能马虎，你一个小小的错误可能会给公司带来巨大的麻烦或损失，还是得认真完成。而象同公司的网络推广员每天得打电话，口干舌燥先不说，还要受气，忍受一些电话接听者不友好的语气有些甚至说要投诉。如果哪家公司有意向的还得到处奔波去商谈。而事实上所有的业务并不是一次就能交易成功的，他们必须具备坚忍不拔的个性，遭遇挫折时绝不能就此放弃，犯错遭领导责骂时不能赌气就辞职。踏上社会，我们与形形色色的人打交道。由于存在着利益关系，又工作繁忙，很多时候同事不会象同学一样对你嘘寒问暖。而有些同事表面笑脸相迎，背地里却勾心斗角不择手段，踩着别人的肩膀不断地往上爬，因此刚出校门的我们很多时候无法适应。实习这两个月期间，我拓宽了视野，增长了见识，体验到社会竞争的残酷，而更多的是希望自己在工作中积累各方面的经验，更好地服务社会。机电 50532 孙启亮 I 多用途气动机器人结构设计摘要本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。关键词：工业机器人机械手气动可编程序控制器（ At of of s of of of At of he of of of of of of of of of LC to LC to of s of 录第一章引言械手概述 . .动机械手的设计要求 2 械手的系统工作原理及组成 . .二章机械手的整体设计方案械手的座标型式与自由度 6 械手的手部结构方案设计 7 械手的手腕结构方案设计 7 械手的手臂结构方案设计 7 械手的驱动方案设计 7 械手的控制方案设计 8 械手的主要技术参数 8 第三章手部结构设计持式手部结构 10 指的形状和分类计时考虑的几个问题部夹紧气缸的设计第四章手腕结构设计腕的自由度 14 腕的驱动力矩的计算 14 腕转动时所需的驱动力矩转气缸的驱动力矩计算转气缸的驱动力矩计算校核第五章手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核臂伸缩部分尺寸设计与校核 20 寸设计寸校核 5 3 导向装置 5 4 平衡装置臂升降部分尺寸设计与校核 21 寸设计寸校核臂回转部分尺寸设计与校核 23 寸设计寸校核第六章气动系统设计压传动系统工作原理图及元器件的选择 25 第七章机械手的制系统设计编程序控制器的选择及工作过程 26 可编程序控制器的选择编程序控制器的工作过程编程序控制器的使用步骤 27 械手可编程序控制器控制方案 28 制系统的工作原理及控制要求动机械手的工作流程 36 致谢 37 参考文献 38 毕业设计任务书 2008 年 3 月 3 日毕业设计题目多用途气动机器人结构设计指导教师俞云强职称副教授专业名称机电一体化技术班级机电 50532 学生姓名孙启亮学号 5020053223 设计要求内容包括： 1、第一章为引言； 2、第二章为本选题总体设计方面的论述； 3、从第三章起为毕业设计总体设计框架和设计过程的详细论述； 4、倒数第二章为毕业设计的结果和讨论； 5、最后一章为展望与总结。完成毕业课题的计划安排序号内容时间安排 1 外文资料翻译 20082008 搜集课题相关资料 20082008 完成毕业设计说明书 20082008 预审，修改 20082008 答辩 2008辩提交资料外文资料翻译，毕业设计说明书计划答辩时间 2008锡职业技术学院机电技术学院 2008 年 3 月 3 日外文资料翻译 - 1 - in in it a in a of or to is to of is of of a on is of of of in a is by on ad it is .a is in ad to be a is a is at a of by a of in be is by in up to 000of a a at At is a in in is by to of in is is Q is Q to a 文资料翻译 - 2 - as of a is in at a 20hp 003hp at 0 5on 20it 0000Q is on a of as of ,to ,of a t it lf on of in 0pp a 200000 to as by lf is in of or if of a is to or of or of a be as of or it be in a of to or of in is by or to in of or a as in is is is of In in an of by is a 外文资料翻译 - 3 - at of is I, of in of I is is I. of up 500 to in to as in to of is to 500of at of be in to of or a to of in in as or of a in be of a is a It in be so it is to of or is a of is a so 80 of 80 of is a of of of is at As in a As to a to to in A is a of 文资料翻译 - 4 - to of a or to of an is is so on a or of is by if by is is to a is to is at of 00 500of a in so be of in a an of a of of a a 00a is of 00an or to a of so of is by as a of is a It is in a or to a to a as of 文资料翻译 - 5 - at to in No at be a or is in is a a is to is by . is by . is by . To us a 000be by a 5It a 40at up 00it 000at A an on 000to a 00or , up or in of 0so be of of 0is go 000 on . of 5 of . 00be 50025By we of 0As in 00is at to in is a to to 00文资料翻译 - 6 - in a on of on , in a to of of . is to in of 0to at to 0to to as 000is at 00It a 00to 0to 0000 on . is to 0000is to to to in a 旋转泵外文资料翻译 - 7 - 旋转泵应用于不同的设计中，在流体动力系统中极其常用。今天最常用的旋转泵是外齿轮泵、内齿轮泵、摆线转子泵、滑动叶片泵和螺旋泵。每种类型的泵都有优点，适合于特定场合的应用。直齿齿轮泵，这种泵有两个啮合的齿轮在密封壳体内转动。第一个齿轮即主动轮的回转引起第二个齿轮即从动轮的回转。驱动轴通常连接到泵上面的齿轮上。当泵首次启动时，齿轮的旋转迫使空气离开壳体进入排油管。这种泵内空气运动使泵吸入口处形成了真空，于是外部油箱的液体在大气压的作用下，由泵的入口进入，聚集在上下齿轮和泵壳体之间，齿轮连续的旋转使液体流出泵的出口。直齿齿轮泵的压力的升高是由挤压啮合齿轮和腔体内的液体产生的。当齿轮脱开啮合时，腔内形成真空，使更多的液体被吸入泵内。直齿齿轮泵是定排量的元件，当轴转速不变时，输出流量恒定。只有一种方法即改变输入轴的转速，能调节这种直齿齿轮泵的排量。现代应用在流体动力系统的齿轮泵的压力可达3000 图示为直齿齿轮泵的典型特性曲线。这些曲线表明了泵在不同速度下的流量和输入功率。当速度给定时，流量曲线接近于一条水平的直线。泵的流量随出口压力的升高而稍有降低，这是由于泵的出油口到吸油口的齿轮径向泄漏所增加而造成的。渗漏有时定义为泄漏，泵出口压力的增加也会使泄漏增加。表征泵的出口压力和流量之间关系曲线常叫做水头流量曲线或泵的线；泵的输入功率和泵流量关系曲线叫做功率流量特性曲线或线。直齿齿轮泵的输入功率随输入速度和出口压力的增加而增加。随着齿轮泵速度的增加，流量（加仑 /分）也增加。于是在出口压力为 120速为 200入功率是 5 马力。在转速为 600，输入功率是 13 马力。纵坐标压力是 120坐标是 200 600，在线上可以读出相应的流量分别为 40 95 图示是直齿齿轮泵在粘度不变时的情况。随着流体粘度的增加（即流体变稠，不易流动），齿轮泵的流量降低。粘稠的流体在油泵高速运转时，因为这种流体在油泵中不能迅速进入泵体完全充满真空区，所以油流量受到限制。图示为在流体动力系统中流体粘度的增大对旋转泵工作情况的影响。当流体的粘度值为100口压力为 80，泵流量为 220流体的粘度值为 500，泵流量减少到 150功率特性曲线可知，泵输入功率也会增加。外文资料翻译 - 8 - 可以用齿轮或其他内部元件每转一圈输出多少加仑来表示泵的流量。如果封闭定量泵的出口，则出口压力将会增加，直至驱动马达停止或泵内其他部分或排油管破裂。由于存在着破裂的危险，几乎所有的流体动力系统都安装压力溢流阀。这种溢流阀可安装在泵内，也可安装在排油管路。滑动式叶片泵这些泵有大量的叶片，叶片能在转子的槽内自由的滑进滑出。当驱动转子时，离心力，弹簧或压力油使叶片伸出槽子，顶在泵壳体的内腔或凸轮环上。随着转子的旋转，叶片之间的流体经过吸油口时，完成吸油。流体顺着泵壳体到达排出口。在排出口，流体被排出，进入排油管。图示的滑动式叶片泵中的叶片安装在椭圆形的腔内。当转子开始旋转时，离心力使叶片伸出槽子。同时叶片又受到其底部腔内压力油的作用力，压力油来源于槽子端部的配流盘。吸油口通过 A 和相通，他们位于直径的相对位置。同样两排油口位于类似的位置。油口这样配置，使叶片转子保持压力平衡，从而使轴承不受重载影响。当转子逆时针旋转时，从吸油管出来的流体进入 A 和集在叶片之间，沿周向流动后，通过 B 和排出。这样设计的泵压力可达 2500泵必须分级才能达到这么大的压力，而现在用一级泵即可达到。在转子上应用均流均压阀可以达到高压。转速通常限制在 2500是因为考虑到离心力和凸轮环表面叶片之间的磨损。图示为泵在转速为 120000 每个槽内安装两个叶片可以控制其作用于壳体内部和凸轮环上的力。双叶片会产生更紧的密封，能减少从排油口到吸油口之间的泄漏这种入口和出口相对应的设计也能维持液压平衡。这些都是定量泵。不改变转速就不能改变叶片泵的流量，除非油泵采用特殊设计。图示为滑动式变量叶片泵。它不用双吸油和排油口。转子在压力腔内转动，转子形成的偏心量是可调的。随着偏心的程度或偏心率的变化，流体的流量也随着变化。图示为转子在旋转 180 范围内，产生一真空度以便于油液进入，同时压油区也在 180范围内旋转。吸油区和压油区的起始段梢有重叠。图示，在最小的工作压力下可以得到最大的流量。随着压力的升高，流量按预设的规律减少。当流量减到最小值，压力增大到最大值。泵只需要提供补充回路中元件滑动配合间隙中泄漏流体。外文资料翻译 - 9 - 这种变量泵的设计可以保护管路，溢流阀不是必须的。其他回路中，为阻止局部压力超过正常压力水平，可以用安全阀或溢流阀来控制。为了自动控制流量，采用可变弹簧负载调节器。安装这种调节器，泵的出口压力作用于活塞或定子内表面，压缩的弹簧产生位移。如果泵的出口压力高于调节器弹簧的设定值时，弹簧被压缩。这使压力环（定子）移动，减少相对于定子的偏心量，于是，泵的流量减少，得到所需的压力。这种油泵设计的出口压力在100 2500间。图示为变量泵补偿器的特性，标出输入功率值，可以准确计算所需的输入功率。变量泵可以预先设定不同压力值的变化规律。高低压泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能为先导控制回路提供足够压力。图示阴影区域为变量泵在背压 100力下的闭式回路。油液以 100荷阀或溢流阀排出，可以维持正常的控制回路压力，这些是消耗的功率。两级压力控制回路包括：先导液压控制和电磁控制。图示负号表示电磁铁不带电，先导控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于调节器弹簧力，所以得到最小压力。图示正号为电磁铁带电，控制油的力大于调节器弹簧力。与简单的溢流阀原理一样，小球和弹簧决定控制力的大小。这样预先设定最大工作压力。另一种两级压力控制系统是利用所谓的差动卸荷调节器。它应用于高低压或双泵回路中。调节器通过压力传感器自动卸荷大流量泵以达到最小的空载压力设定值。空载压力指的是由于变量泵控制机构工作所形成的特定压力。泵的实际空载流量等于系统的泄漏量与控制流量之和。当泵空载时，即使液压系统在提供加紧或保压作用，也不会需要较大的功率。调节器是液压操纵的，差动活塞带有双压力控制，当外部控制压力作用于控制卸荷口时，差动活塞允许完全卸荷。空载压力的最小设定值由调节器主弹簧 A 控制。最大压力由溢流阀调节点节器的操作压力由大容积泵提供，从小孔 C 进入。为了说明如何使用这种装置，假设回路需要 1000最大压力，由一个5提供。在压力达到 500，需要大流量（ 40继续上升到 1000量减少。由流量为 40带有卸荷调节器的泵组成的双泵系统可满足要求。我们可以把 40泵从 500荷压力调整至 200小设定压力（或另一需求值），这样 5可以使回路达到 1000更高压力。外文资料翻译 - 10 - 图中为双泵系统控制压力源。由一个 40泵提供调节器腔内压力，就可以达到最大设定压力。弹簧设定力加上调节器的腔内压力共同决定了 40二个控制源是特殊的回路，它能达到 1000制油通过小孔 D 进入调节器作用于卸荷活塞 E。活塞 E 面积比安全阀中提动阀 F 的有效面积大 15。因此卸荷差动力大约为 15 。调节器将在 500荷，会在 5005或 425起作用。这里所谓的卸荷，指的是 40泵无输出量。随着回路中压力从 0 到 500增加，调节器腔内的压力也随着增加，直到溢流阀的设定值时，溢流阀打开，流体流出油箱。调节器腔内的压力降是最大的叠加值，允许油泵达到卸荷状态。同时，当系统压力继续增加超过 700，导致活塞 E 最底部的压力比顶部的压力大。活塞使提升阀 F 完全打开，溢流提升阀全部开启导致调节器腔内压力进一步下降至零。流体通过小孔 C 进入调节器腔，经过溢流提升阀直接回油箱，不增加调节器腔内的压力。 40泵卸荷压力可以减小至更低的设定值。调整卸荷调节器，40泵达到卸荷。随着压力到 1000路的流量减至 5 10005也达到卸荷设定，于是流量仅仅维持系统压力。在 500， 40要 600系统压力把 40泵卸荷到最小压力 20000先导控制油通过孔 D 进入并作用于差动活塞 E。在 500，泵流量减少到零。 100附加压力需要完全打开提升阀，使调节器腔内的压力减小至零。当回路压力减小时，两个泵以同样的方式来工作。无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 第一章引言业机械手概述工业机器人由操作机 (机械本体 )、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产 ;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是 :介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在 30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。气动技术有以下优点 : (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器 :介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题 . (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小 (一般不卜浇塞仅为油路的千分之一 )，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为 :由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难 (尤其在高速情况下，似乎更难想象 )。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。动机械手的设计要求题的设计要求本课题将要完成的主要任务如下 : (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。 (3)设计出机械手的各执行机构，包括 :手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 (4)气压传动系统的设计本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。 (5)机械手的控制系统的设计本机械手拟采用可编程序控制器 (机械手进行控制，本课题将要选取据机械手的工作流程编制出画出梯形图。械手的系统工作原理及组成机械手的系统工作原理框图如图 1 无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 图 1机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置 . (一 )执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指 (或手爪 )和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位 (是外廓或是内孔 )和物件的重量及尺寸。而传力机构则通控制系统（驱动系统（气压传动）执行机构位置检测装置手部手腕手臂立柱无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有 :滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 2、手腕是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位 (即姿势 ) 3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件 (如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等 )与驱动源 (如液压、气压或电机等 )相配合，以实现手臂的各种运动。 4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降 (或俯仰 )运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。 5、机座机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 (二 )驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的。它由动力装置、调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。 (三 )控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位 (或机械挡块定位 )系统组成。该机械手采用的是支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息 (如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间 )，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。 (四 )位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置 . 无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 第二章机械手的整体设计方案对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是 :充分分析作业对象 (工件 )的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件 ;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求 ;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制图 2是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。图 2体机械结构无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 械手的座标型式与自由度按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度。（如图 2 无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 图 2械手的运动示意图械手的手部结构方案设计为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部 ;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。械手的手腕结构方案设计考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。械手的手臂结构方案设计按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降 (或俯仰 )运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种

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