【正文】 重量輕、速度快、安全、節(jié)能美觀，整機(jī)功率小比傳統(tǒng)的碼垛機(jī)在電能上每年可以節(jié)省10萬(wàn)以上。 2機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案本課題是碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì)。同時(shí)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化的要求越來(lái)越高，生產(chǎn)工藝和設(shè)備革新也勢(shì)在必行。 ③針對(duì)每分鐘碼垛70箱，即每小時(shí)完成4,200箱的生產(chǎn)能力要求，理論上可以碼垛50,400瓶/小時(shí)，可以滿(mǎn)足目前國(guó)內(nèi)啤酒飲料40,000瓶/小時(shí)的啤酒飲料灌裝生產(chǎn)線的需要。大部分生產(chǎn)線是人工碼垛人庫(kù)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工傷事故率高，增加了啤酒、飲料企業(yè)的生產(chǎn)管理成本。業(yè)界已給出高度的評(píng)價(jià)和關(guān)注。國(guó)外也出現(xiàn)了第三代機(jī)械手，它能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。：目前國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺(jué)和視覺(jué)機(jī)械手。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿(mǎn)足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮?2700）,并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類(lèi)工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對(duì)象。可在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。 機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對(duì)象。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長(zhǎng)。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。自1969年從美國(guó)引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。如Unimate公司建立了8年機(jī)械手試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行各種性能的試驗(yàn)。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。在我國(guó)近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。s hand, wrist, arm and body and other major ponents of the structural design. Finally, PLC control for robotic palletizerKey words: Palletizer robot, hydraulic transmission, hydraulic cylinder, PLC control目 錄1 緒論 1 1 2 機(jī)械手的組成 3 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 4 控制系統(tǒng)分類(lèi) 4 4： 4 我國(guó)機(jī)械手領(lǐng)域的現(xiàn)狀及發(fā)展: 4 本章小結(jié) 52 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案 6 機(jī)械手基本形式的選擇 6 7 7 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 7 7 8 本章小結(jié) 83 機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 9 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 9 手部設(shè)計(jì)基本要求 9 典型的手部結(jié)構(gòu) 10 10 10 手抓的力學(xué)分析 10 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 13 手抓夾持范圍計(jì)算 14 本章小結(jié) 144 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 16 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù) 16 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 16 本章小結(jié) 175 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 19 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 19 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 20 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 20 手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 20 手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 20 手臂摩擦力的分析與計(jì)算 20 手臂慣性力的計(jì)算 22 密封裝置的摩擦阻力 22 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 22 四連桿固定軸剪切力校核 23 本章小結(jié) 246 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 25 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 25 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 26 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 27 手臂偏重力矩的計(jì)算 27 手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 28 軸承的選擇分析 29 齒輪的選型 29 本章小結(jié) 307 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 32 32 32 壓力控制回路 32 速度控制回路 33 方向控制回路 33 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 34 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序 34 自動(dòng)上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹 35 36 本章小結(jié) 378 PLC控制回路的設(shè)計(jì) 38 電磁鐵的動(dòng)作順序表 38 根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序表 39 PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接圖 40 梯形圖 40 指令程序 429 結(jié)論 45參考文獻(xiàn) 46致 謝 47畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 36296518 原創(chuàng)通過(guò)答辯1 緒論用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱(chēng)為機(jī)械手。同時(shí)，本文給出了這臺(tái)機(jī)械手的主要性能規(guī)格參量。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文 36296518 原創(chuàng)通過(guò)答辯摘 要在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱(chēng)為工業(yè)機(jī)械手。文章中介紹了碼垛機(jī)械手的設(shè)計(jì)理論與方法。機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備。機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)控制并可從新編程以變動(dòng)的多功能機(jī)器，他有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境中的工作?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類(lèi)變更，具有多自由度動(dòng)作功能的柔性自動(dòng)化產(chǎn)品。1962年，美國(guó)機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司（Unimaton）,專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種UnimateVicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于177。準(zhǔn)備把故障前平均時(shí)間（注：故障前平均時(shí)間是指一臺(tái)設(shè)備可靠性的一種量度。瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手，采用示教方法編制程序。據(jù)報(bào)道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專(zhuān)院校、研究單位多達(dá)50多個(gè)。具有記憶功能的機(jī)械手產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長(zhǎng)50%。使用機(jī)械手最多的是汽車(chē)工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。研究安裝各種傳感器，把感覺(jué)到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺(jué)機(jī)能。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛廣泛。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5%。下面具體說(shuō)明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。2）腕部 可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。4）立柱 立柱式支承手臂的部件，立柱野可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。 控制系統(tǒng)分類(lèi)在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，市場(chǎng)每年的需求在150臺(tái)套以上。近年來(lái)，一些大型啤酒、飲料企業(yè)，特別是新建工廠，開(kāi)始購(gòu)置碼垛設(shè)備，需求量增長(zhǎng)幅度較大。 3） 碼垛機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 新技術(shù)、新設(shè)備、新材料不僅可幫助企業(yè)根據(jù)各自的需求和企業(yè)文化開(kāi)發(fā)個(gè)性化的產(chǎn)品和包裝，而且可以降低原材料、設(shè)備和生產(chǎn)能耗等成本，增加企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方面設(shè)計(jì)。并且可以大大的縮短生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，減少設(shè)備量，簡(jiǎn)化工作程序。 (4)多關(guān)節(jié)型機(jī)機(jī)械手。本設(shè)計(jì)機(jī)械手主要由4個(gè)大部件和3個(gè)液壓缸組成：（1）手部，采用一個(gè)直線液壓缸，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)手抓的張合。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便，驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)要求、操作環(huán)境、工作對(duì)象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。機(jī)械手常用的位置檢測(cè)方式有三種：行程開(kāi)關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。 本章小結(jié)本章對(duì)機(jī)械手的整體部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，選擇了機(jī)械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計(jì)采用液壓驅(qū)動(dòng)，給出了設(shè)計(jì)中機(jī)械手的一些技術(shù)參數(shù)。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。 5）應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求 應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。（3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。（3）平面平移型。本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用夾持式手指,夾持式機(jī)械手按運(yùn)動(dòng)形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。 手抓的力學(xué)分析下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)圖機(jī)械手手部受力圖由=0 得 （31） =0 得 （32） 由=0 得 (33) (34) 由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力一定時(shí)，a角減小，b角增大，（a+b）角減小，則握力也隨之改變，但（a+b）角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： (35) 式中 ——安全系數(shù)，； ——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。求夾緊力和驅(qū)動(dòng)力和 驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷