【正文】 合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文集 畢業(yè)論文 球坐標(biāo)工業(yè)機械手設(shè)計 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 基于 PLC 控制的球坐標(biāo)機械手設(shè)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(shè)計 ....................................... 5 手部設(shè)計計算 ...................................... 5 ............................ 8 第三章 腕部設(shè)計 ....................................... 10 腕部設(shè)計的基本要求 ............................... 10 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 ............................... 10 ................................... 11 ................................... 14 ................................. 15 第四章 臂部的設(shè)計計算 .................................. 16 臂部設(shè)計的基本要求 ............................... 16 手臂的典型機構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 ..................... 17 手臂直線運動的驅(qū)動力計算 ......................... 18 確定液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu) ......................... 20 ............................... 22 合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文集 第五章 臂部俯仰缸的設(shè)計計算 ............................ 25 ................................... 26 ......................... 26 ........................... 27 ............................... 28 第六章 機身的設(shè)計計算 .................................. 30 機身的整體設(shè)計 ................................... 30 機身回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計計算 ........................... 31 ............................. 31 第七章 液壓傳動與控制系統(tǒng)設(shè)計 .......................... 33 ............................. 33 ............................. 34 ................................. 35 ......................... 35 ............................... 36 ................................. 37 ............................... 42 ................................... 43 第八章 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 ................................ 46 ....................... 46 .................... 47 設(shè)計感想與致謝 ......................................... 50 基于 PLC 控制的球坐標(biāo)機械手設(shè)計 參 考 文 獻(xiàn) ............................................ 51 合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文集 1 中文摘要 摘要： 自從上世紀(jì) 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(shù)的不斷深入發(fā)展，歐美等發(fā)達(dá)國家早已進(jìn)入自動化生產(chǎn)階段。當(dāng)前，我國要想完成產(chǎn)業(yè)升級必然要加大自動化設(shè)備在企業(yè)應(yīng)用的力度。其中以機械手為代表的自動化設(shè)備必然有廣泛的天地。 本文設(shè)計的機械手就是針對企業(yè)工廠自動化生產(chǎn)線上而設(shè)計的，它主 要實現(xiàn)物料的搬運。 它通過液壓驅(qū)動能夠?qū)崿F(xiàn) 300N的抓重，通過 PLC控制，能夠?qū)崿F(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(fù)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(guān)鍵詞：機械手 自動化 PLC 基于 PLC 控制的球坐標(biāo)機械手設(shè)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(xué)畢業(yè)設(shè)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(gòu)、驅(qū)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(guān)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(biāo)形式：球坐標(biāo) 控制系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng) 執(zhí)行機構(gòu) 工件 位置監(jiān)測裝置 基于 PLC 控制的球坐標(biāo)機械手設(shè)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(zhuǎn) 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(zhuǎn) 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(guān)等 )設(shè)定，點位控制 驅(qū)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(shè)計是一個極為重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運用所學(xué)過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程設(shè)計問題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練，是對所學(xué)知識的一次綜合考查，是畢業(yè)前的一次綜合演練，這對學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)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(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題 的獨立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識。 二、培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。 三、養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標(biāo)準(zhǔn)等手冊、圖冊工具書進(jìn)行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。 合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文集 5 第二章 手部的設(shè)計 、手部設(shè)計的基本要求 應(yīng)當(dāng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力 手部在工作時，應(yīng)具有適 當(dāng)?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(yīng)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(yīng)該設(shè)計得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。 應(yīng)當(dāng)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(guān)，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(yīng)該按最大尺寸的工件考慮。 要求手部結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個機械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設(shè)計手部時，在保證一定的強度和剛度的前提下，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小，以利于減輕臂部的負(fù)載。 應(yīng)保證工件夾持精度 應(yīng)保證每個被夾持的工件，在手指內(nèi)都有相對準(zhǔn)確的位置，避免工件在手指內(nèi)的滑動或者不穩(wěn)