【正文】 rocess in detail, 4th among them calculate and choose hydraulic pressure ponent focal point. [key words] Manipulator Hydraulic Electric 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 目錄 摘要 Abstract 第一章 緒論 …………………………… … .4 機械手簡介 ………………………… ……………… …… 4 機械手發(fā)展現(xiàn)狀 …………………… …… …… .5 機械手的分類 ………………………… … … .12 機械手的組成原理 …………………… …… ...13 第二章 總體方案設(shè)計 …………………… .17 尺寸鏈 ………………………………… ……………… ....17 機械手的控制 要求 …………………… ……… 18 第三章 機身機座的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 .....................22 電機的選擇 ………………………………………… …… 23 減速器的選擇 ……………………………………… …… 25 螺栓的設(shè)計與校核 …………………………………… … 25 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 …………………… .27. 第五章 電控系統(tǒng)設(shè)計 …………………… .39 PLC 簡介 …………………………… …… .39 三菱 PLC …………………………… … ...42 第六章 畢業(yè)設(shè)計感想 ………………… ...46 參考文獻 ........................................................47 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第一章 緒論 1． 1 機械手簡介 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。本篇根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計的一般程序，分四步詳細(xì)地介紹了工業(yè)機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計過程 。機械手一般由執(zhí)行機構(gòu) 、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，智能機械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。 氣動通用機械手設(shè)計 手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器 部分 作 者 姓 名： 周 慶學(xué) 指 導(dǎo) 教 師：張鐳 單 位 名 稱：遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用 東 北 大 學(xué) 2022 年 4 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 氣動通用機械手設(shè)計 手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器 部分 基本內(nèi)容： 1. 氣動通用機械手設(shè)計總體方案設(shè)計 2. 氣動通用機械手 手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器 部分設(shè)計計算 3. 氣動通用機械手 手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器 部分機械結(jié)構(gòu)圖設(shè) 計 4. 氣動通用機械手 手臂回轉(zhuǎn)用 液壓緩沖器 部分機械結(jié)構(gòu)圖設(shè) 5 設(shè)計計算說明書（ 12022字以上） . 畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分： 題目： 基本內(nèi)容： 學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計（論文）題目日期 第 1 周 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 摘 要 機機 械手是模仿人的手部動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。本篇介紹的工業(yè)機械手屬圓柱坐標(biāo)式、全液壓驅(qū)動機械手。 AAbstract . Manipulator imitate hand movement of people, according to give procedure , orbit , demand realize pick , carry and automatics that operate automatically definitely. It especially in such abominable environments as high temperature , high pressure , much dust , flammable , explosive , radioactivity ,etc., cumbersome , dull, frequent operat 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 ion replace people39。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人 的一個重要分支。機械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進了機械手的發(fā)展，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結(jié)合。 機械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù) 。電氣可編程控制技術(shù)與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求； 微電子技術(shù)的引入，促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 20 世紀(jì) 70 年代，液壓與氣動元件的產(chǎn)值比約為9:1，而 30 多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本等國家，該比例已達(dá)到 6:4，甚至接近 5:5。從 20 世紀(jì) 80 年代中期開始，氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá) 20%以上，高于中國機械工業(yè) 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 產(chǎn)值平均年遞增率。 2 氣動技術(shù)及氣動機械手的發(fā)展過程 氣動技術(shù)是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。 1880 年，人們第一次利用氣缸做成氣動剎車裝置，將它成功地用到火車的制動上 。至 50 年代初，大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過來，體積很大。在 70 年代，由于氣動技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動化控制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。 90 年代至今，氣動技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷著飛躍性的發(fā)展，人們克服了閥的物理尺寸局限，真空技術(shù)日趨完美，高精度模塊化氣動機械手問世，智能氣動這一概念產(chǎn)生，氣動伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實現(xiàn) 任意點自動定 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 位，智能閥島十分理想地解決了整個自動生產(chǎn)線的分散與集中控制問題。 氣動機械手強調(diào)模塊化的形式，現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動機械手在控制方面采用了先進的閥島技術(shù)（可重復(fù)編程等），氣動伺服系統(tǒng)（町實現(xiàn)任意位置上的精確定位），在執(zhí)行機構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)。Bando 教授領(lǐng)導(dǎo)的綜合技術(shù)部開發(fā)研制的電子氣動機器人 ——“阿基里斯 ”六 腳勘探員，是氣動技術(shù)、 PLC 控制技術(shù)和傳感技術(shù)完美結(jié)合產(chǎn)生的 “六足動物 ”。 由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計的氣動攀墻機器人，它集遙感技術(shù)和真空技術(shù)于一體，成功地解決了垂直攀緣等視為危險工作的操作問題。在幕后操縱人員的操作下（或通過自身的 編程控制）能與人進行對話，或作自我介紹等。 3 氣動機械手的應(yīng)用現(xiàn)狀 由于氣壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動、易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作 ”’。 所以，氣動機械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。車身在每個工序的移動；車身外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點焊機焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點焊，都采用了各種特殊功能的氣動機械手。 在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物品輕輕地吸住，運送到指定目標(biāo)位置。 氣動機械手用于對食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動計量包裝；用于煙草工業(yè)的自動卷煙和自動包裝等許多工序。 此外，氣動系統(tǒng)、氣動機械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器械上。 4 發(fā)展前景及方向 重復(fù)高精度 精度是指機器人、機械手到達(dá)指定點的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度比精度 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 更重要，如果一個機器人定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及氣動伺服 技術(shù)走出實驗室和氣動伺服定位系統(tǒng)的成套化。 模塊化 有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動裝置的氣動機械手稱為簡單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動機械手稱為現(xiàn)代傳輸技術(shù)。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機械手運動自如。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動機械手的一個重要 特點。 智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動機械手和氣動機器人的性能起到了十分重要的支持作用。 無給油化 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。 機電氣一體化 由 “可編程序控制器 傳感器 氣動元件 ”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件，使氣動技術(shù)從 “開關(guān)控制 ”進入到高精度的 “反饋控制 ”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。氣動機械手、氣動控制越來越離不開 PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使 PLC在氣動機械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟氣動技術(shù)、氣動機械手三足鼎立的局面。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā) 展和機械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的 氣動機械手奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。固定程序由凸輪轉(zhuǎn)鼓或擋塊轉(zhuǎn)鼓控制，可變程序用插銷板或轉(zhuǎn)鼓控制來給定程序。按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手； 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種； 按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手 機械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機械手。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。第二類是需要人工才做的，稱為操作機。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。這種機械手在國外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機服務(wù)的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。本課題所做的機械手設(shè)計是屬于第三類機械手 。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。自由度是機 械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù)。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度。 機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置，如在自動機床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨立的控制裝置。 按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 手； 按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種； 按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手