【正文】 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 畢業(yè)論文 球坐標工業(yè)機械手設計 專業(yè)班級 學生姓名 學 號 指導教師 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 目 錄 中文摘要 ................................................ 1 英文摘要 ................................................ 2 第一章 緒論 ............................................ 3 機械手的組成和分類 ............................ 3 .......................... 3 ................................ 4 第二章 手部的設計 ....................................... 5 手部設計計算 ...................................... 5 ............................ 8 第三章 腕部設計 ....................................... 10 腕部設計的基本要求 ............................... 10 腕部的結構以及選擇 ............................... 10 ................................... 11 ................................... 14 ................................. 15 第四章 臂部的設計計算 .................................. 16 臂部設計的基本要求 ............................... 16 手臂的典型機構以及結構的選擇 ..................... 17 手臂直線運動的驅動力計算 ......................... 18 確定液壓缸工作壓力和結構 ......................... 20 ............................... 22 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 第五章 臂部俯仰缸的設計計算 ............................ 25 ................................... 26 ......................... 26 ........................... 27 ............................... 28 第六章 機身的設計計算 .................................. 30 機身的整體設計 ................................... 30 機身回轉機構的設計計算 ........................... 31 ............................. 31 第七章 液壓傳動與控制系統(tǒng)設計 .......................... 33 ............................. 33 ............................. 34 ................................. 35 ......................... 35 ............................... 36 ................................. 37 ............................... 42 ................................... 43 第八章 電氣控制系統(tǒng)設計 ................................ 46 ....................... 46 .................... 47 設計感想與致謝 ......................................... 50 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 參 考 文 獻 ............................................ 51 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 1 中文摘要 摘要： 自從上世紀 50年代末美國研發(fā)出第一代工業(yè)機器人開始，人類的工業(yè)化生產(chǎn)從此步入了一個自動化的時代。隨著自動化技術的不斷深入發(fā)展，歐美等發(fā)達國家早已進入自動化生產(chǎn)階段。當前，我國要想完成產(chǎn)業(yè)升級必然要加大自動化設備在企業(yè)應用的力度。其中以機械手為代表的自動化設備必然有廣泛的天地。 本文設計的機械手就是針對企業(yè)工廠自動化生產(chǎn)線上而設計的，它主 要實現(xiàn)物料的搬運。 它通過液壓驅動能夠實現(xiàn) 300N的抓重，通過 PLC控制，能夠實現(xiàn)各種規(guī)定動作的控制，具有 4個自由度，可實現(xiàn) X方向的伸縮。 該機械手具有自動化程度高，夾緊力大，效率高，能夠完成復雜環(huán)境下的工作等特點，能夠減輕工人勞動的強度，節(jié)約工作時間，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。 關鍵詞：機械手 自動化 PLC 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 2 英文摘要 Abstract: Since the late 1950 s the United States developed the first generation of industrial robots, human industrial production has entered into an era of automation. With the deepening development of automation technology, Europe and the United States and other developed countries has entered a stage of automated production. At present, our country to plete industrial upgrading is bound to intensify automation equipment in enterprise applications. Which represented by mechanical automation equipment must have a wide range of heaven and earth. In this paper, design of manipulator is designed on factory automation production line for enterprise, its main material handling. It by hydraulic drive can achieve 300 n catch weight, through the PLC control, motion control can achieve a variety of regulations and has four degrees of freedom, which can realize the X direction of scaling. This manipulator has a high degree of automation, large clamping force, high efficiency, able to plete the work in a plicated environment etc., can reduce workers39。 labor intensity, save work time, improve the production efficiency of enterprises. Key words: automation PLC manipulator 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 3 第一章 緒論 、工業(yè)機械手的組成 ： 工業(yè)機械手主要由執(zhí)行機構、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置監(jiān)測裝置等組成。各系統(tǒng)相互之間的關系如下圖所示。 、工業(yè)機械手的分類： 按規(guī)格分類 微型機械手（重力在 10N 以下） 小型機械手（重力在 100N 以下） 中型機械手（重力在 500N 以下） 大型機械手（重力在 500N 以上） 按用途分類 專用機械手 通用機械手 按控制方式分類 點位控制 連續(xù)軌跡控制 、主要參數(shù)： 主要參數(shù)的確定： 坐標形式：球坐標 控制系統(tǒng) 驅動系統(tǒng) 執(zhí)行機構 工件 位置監(jiān)測裝置 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 4 抓重： 300N 自由度： 4 個 臂的運動參數(shù)： 運動名稱 符號 行程范圍 速度 伸縮 X 350mm 250mm/s 回轉 φ 0176。 ~210176。 90176。 /s 俯仰 θ 0176。 ~45176。 90176。 /s 升降 Z 無 無 橫移 Y 無 無 腕部的運動參數(shù)： 運動名稱 符號 行程范圍 速度 回轉 ω 0176。 ~180176。 90176。 /s 小臂俯仰 θ 2 無 無 定位方式：電位器 (或接近開關等 )設定，點位控制 驅動方式：液壓 (中、低壓系統(tǒng) ) 手指指夾持范圍：棒料直徑φ 40－φ 60mm，長度 450－ 1200mm 定位精度：177。 3mm 控制方式： PLC 控制 畢業(yè)設計是一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程設計問題而進行的一次基本訓練，是對所學知識的一次綜合考查，是畢業(yè)前的一次綜合演練，這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業(yè)的開拓都具有重要意義。 其主要目的： 一、培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題 的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。 二、培養(yǎng)學生樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。 三、養(yǎng)學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 培養(yǎng)學生進行調查研究，面向實際，面向生產(chǎn)，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 5 第二章 手部的設計 、手部設計的基本要求 應當具有適當?shù)膴A緊力 手部在工作時，應具有適 當?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。在確定夾緊力時，除考慮工件的重量外，還應該考慮在傳送或操作過程中所帶來的慣性力和振動，對于剛性很差的工作夾緊力大小應該設計得可以調節(jié)，對于笨重的工件應考慮采用自鎖安全裝置。 應當具有足夠的開閉范圍 機械手的手部手指都有張開和閉合的動作。手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有關，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉的范圍大一些較好。若夾持不同尺寸的工件 ，應該按最大尺寸的工件考慮。 要求手部結構簡單，重量輕，體積小、效率高 手部處于腕部的最前端，工作時運動狀態(tài)多變，其結構，重量和體積直接影響整個機械手的結構，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設計手部時，在保證一定的強度和剛度的前提下，必須力求結構簡單，重量輕，體積小，以利于減輕臂部的負載。 應保證工件夾持精度 應保證每個被夾持的工件，在手指內都有相對準確的位置，避免工件在手指內的滑動或者不穩(wěn)