【正文】 定位方式 :行程開關或可調(diào)機械擋塊等 （ 10） 定位精度 : mm1? （ 11） 驅(qū)動方式 :氣壓傳動 （ 12） 控制方式 : 點位程序控制 (采用 PLC) 二 、 機械手手部設計 （一） 夾持式手部結構 夾持式手部結構由手指 (或手爪 )和傳力機構 所組成。該機械手的定位精度為 mm1? 。手臂升降行程定為 mm120 。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。大部分機械手設計成相當于人工坐著或站著且略 有走動操作的空間。機械手動作時有啟動、停止過程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。平均移動速度為 sm/ 。 該機械手最大移動速度設計為 sm/ 。操作節(jié)拍對機械手速度提出了要求，設計速度過低限制了它的使用范圍。當機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。 （四） 機械手的驅(qū)動方案設計 由于氣壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。因此，手腕設計成回轉(zhuǎn)結構，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構為回轉(zhuǎn)氣缸。當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤。在發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關驅(qū)動器之間 的運動的同時，還要完成編程、示教 /再現(xiàn)以及其他環(huán)境狀況（傳感器信息）、工藝要求、外部相關設備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作，使各關節(jié)能按預定運動規(guī)律運動 。盡量選用定型的標準組件，簡化設計制造過程，兼顧通用性和專用性，并能實現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)換和編程控制 .本次設計的機械手是通用氣動上下料機械手，是一種模擬大中型場合工作的機械搬運設備。設計氣動機械手的原則是 :充分分析作業(yè)對象(工件 )的作業(yè)技術要求，擬定最合理的作業(yè)工序和工藝，并滿足系統(tǒng)功能要求和環(huán)境條件 。 13 （一） 可編程序控制器的選擇及工作過程 2 （一） 夾持式手部結構 2 二、 機械手手部設計 1 （七） 機械手的技術參數(shù)列表 1 （六） 機械手的主要參數(shù) 1 （五） 機械手的控制方案設計 1 （四） 機械手的驅(qū)動方案設計 1 （三） 機械手的手臂結構方案設計 1 （二） 機械手的手腕結構方案設計 1 （一） 機械手的手部結構方案設計 Ⅰ 一、 機械手設計方案各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設計圖紙 畢業(yè)設計（論文、作業(yè)） 畢業(yè)設計（論文、作業(yè)）題目： 基于 PLC 控制的氣動機械手的設計 分校（站 、 點）： 年級 、 專業(yè)： 教育層次： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 完成日期： 目 錄 摘要 2 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 3 三、 機械手的 PLC控制 設計 13 （二） 機械手可編程序控制器控制方案 13 四、 結論 14 參考文獻 14 致謝 16 內(nèi)容摘要 對氣動機械手的基本要求是能快速、準確地拾 放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性 。明確工件的結構形狀和材料特性，定位精度要求，抓取、搬運時的受力特性、尺寸和質(zhì)量參數(shù)等，從而進一步確定對機械手結構及運行控制的要求 ?？梢愿淖儎幼鞒绦虻淖詣影徇\或操作設備，操作頻繁的生產(chǎn)場合。 關鍵詞 ： 機械手 PCL 氣動 Ⅰ 1 基于 PLC控制的氣動機械手的設計 一、 機械手的設計方案 （一） 機械手的手部結構方案設計 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結構設計成可更換結構，當工件是棒料時，使用夾持式手部 。 （二） 機械手的手腕結構方案設計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取 工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。 （三） 機械手的手臂結構方案設計 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降 (或俯仰 )運動。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。 （五） 機械手的控制方案設計 考慮到機械手的 通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器 (PLC)對機械手進行控制。 （六） 機械手的主要參數(shù) 機械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用氣動方式驅(qū)動，因此考慮抓取的物體不應該太重，查閱相關機械手的設計參數(shù)，結合工業(yè)生產(chǎn)的實際情況，本設計設計抓取的工件質(zhì)量為 5公斤 基本參數(shù)運動速度是機械手主要的基本參數(shù)。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。最大回轉(zhuǎn)速度設計為 s/90? 。平均回轉(zhuǎn)速度為 s/60? 。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為 600mm, 2 最大工作半徑約為 mm1400 。定位精度也是基本參數(shù)之一。 （七） 機械手的技術參數(shù)列表 用途 : 用于自動輸送線的上下料。其傳力結構形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。當二支 3 點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指 ?；剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小，結構簡單 ，制造容易，應用廣泛。 設計時注意的問題 (1)具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。手指的開閉角應保證工件能順利進入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮。 (3)保證工件準確定位 為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。 (4)具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，當應盡量使結構簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 氣缸的分類 普通氣缸的結構組成見圖 31。 圖 31普通氣缸的結構組成 1— 組合防塵圈； — 前端蓋； 3— 軸用 YX密封圈； 4— 活塞桿； 5— 缸筒； 6— 活塞； 7— 孔用 YX密封圈； 8— 緩沖調(diào)節(jié)閥； 9— 后端蓋 4 （ 1）單作用氣缸 柱塞式氣缸：壓縮空氣只能使柱塞向一個方向運動；借助外力或重力復位 活塞式氣缸：壓縮空氣只能使活塞向一個方向運動；借助 外力或重力復位（或借助彈簧力復位；用于行程較小場合） 薄膜式氣缸：以膜片代替活塞的氣缸。若無彈簧，用壓縮空氣復位，即為雙向作用薄膜式氣缸。 （ 2）雙作用氣缸 普通氣缸：利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動，活塞行程可根據(jù)實際需要選定，雙向作用的力和速度不同 雙活塞桿氣缸：壓縮空氣可使活塞向兩個方向運動，且其速度和行程都相等 不可調(diào)緩沖氣缸：設有緩沖裝置以使活塞臨近行程終點 時減速，防止沖擊，緩沖效果不可調(diào)整 可調(diào)緩沖氣缸：緩沖裝置的減速和緩沖效果可根據(jù)需要調(diào)整 （ 3）特殊氣缸 差動氣缸：氣缸活塞兩端有效面積差較大，利用壓力差原理使活塞往復運動，工作時活塞桿側始終通以壓縮空氣 雙活塞氣缸：兩個活塞同時向相反方向運動 多位氣缸：活塞桿沿行程長度方向可在多個位置停留，圖示結構有四個位置 串聯(lián)氣缸：在一根活塞桿上串聯(lián)多個活塞，可獲得和各活塞有效面積總和成正比的輸出力 沖擊氣缸：利用突然大量供氣和快速排氣相結合的方法得到活塞桿的快速沖擊運動，用于切斷、沖孔、打入工件等 數(shù)字氣缸：將若干 個活塞沿軸向依次裝在一起，每個活塞的行程由小到大，按幾何級數(shù)增加 回轉(zhuǎn)氣缸：進排氣導管和導氣頭固定而氣缸本體可相對轉(zhuǎn)動。用于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。用于輸出力小，占地空間小，行程較長的場合，缸筒可適當彎曲 鋼索式氣缸：以鋼絲繩代替剛性活塞桿的一種氣缸，用于小直徑，特長行程的場合 （ 4）組合氣缸 增壓氣缸：活塞桿面積不相等，根據(jù)力平衡原理，可由小活塞端輸出高壓氣體 氣 液增壓缸 ：液體是不可壓縮的，根據(jù)力的平衡原理，利用兩兩相連活塞面積的不等，壓縮空氣驅(qū)動大活塞，小活塞便可輸出相應比例的高壓液體 氣 液阻尼缸：利用液體不可壓縮的性能及液體流量易于控制的優(yōu)點，獲得活塞桿的穩(wěn) 5 速運動 升降氣缸的尺寸設計與校核 (1) 活塞桿上輸出力和缸徑的計算 本課題中采用的是雙作用氣缸 ,單活塞桿雙作用氣缸是使用最為廣泛的一種普通氣缸 ,因其只在活塞一側有活塞桿 ,所以壓縮空氣作用在活塞兩側的有效面積不等 .活塞左行時活塞桿產(chǎn)生推力 1F ,活塞右行時產(chǎn)生拉力 2F 。 活塞桿的拉力 (N)。 活塞桿直徑 (m)。 氣缸工作總阻力 (N)。且工作頻率高 ,其載荷率一般取 ,速度高時取小值 ,速度低時取大值 .若氣缸動態(tài)參數(shù)要求一般 ,且工作頻率低 ,基本是勻速運動 ,其載荷率可取 ?；钊麠U拉力 2F 為克服機械手的自重（ ）和克服抓取物的重量 ()所用的力為 2 (1 .5 0 .5 ) 1 0 2 0FN? ? ? ? 由式（ 33， 34）可求得氣缸直徑 D。估定活塞桿直徑可按 計算（必要時也可取 ）。 以上公式計算出的氣缸內(nèi)徑 D應圓整為標準值。 ② 按縱向彎曲極限力計算 氣缸承受軸向壓力以后，會產(chǎn)生軸向彎曲，當縱向力達到極限力 以后，活塞桿會產(chǎn)生永久性彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。 當長細比 時 （ 39） 當長細比 時 （ 310） 式中 活塞桿計算長度（ m），見表 33 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑， 實心桿 空心桿 活塞桿橫截面慣性矩， 實心桿 空心桿 空心活塞桿內(nèi)徑直徑（ m）； 活塞桿截面積 實心桿 空心桿 系數(shù)，見表 33 材料彈性模量，對鋼取 材料強度實驗值，對鋼取 系數(shù)，對鋼取 a=1/5000 安裝方式為鉸支 鉸支 ,根據(jù)表 33得知取 n=1,由于活塞桿長度 L=10cm(行程為 5mm),活塞桿桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑 (實心桿 ) 8 31 2 1 04IdKmA ?? ? ? ? 所以長細比 30 .1 5 0 8 52 1 0L K ?? ? ?? 所以 72249 10 0. 086411 ( 50 )50 00 198000kFN??? ? ??? ?? 若縱向推力載荷（總載荷）超過極限力 ，就應采取相應措施。 表 活塞桿計算長度 L及系數(shù) n n 安裝方式 9 (3)缸筒壁厚的計算 缸筒直接承受壓力，需有一定的厚度。表 34所列缸筒壁厚值可供參考。 （三） 回轉(zhuǎn)氣缸的 尺寸設計 與校核 工件的轉(zhuǎn)動慣量計算 當工件為Φ 20時，6220 . 5 1 0 0 . 5 27 8 0 0 9 . 8 7 8 0 0 9 . 8 2 0mL m mR??