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1、最新版气动机械手费下载毕业设计论文优秀论文 审核通过未经允许 切勿外传人生最大的幸福，是发现自己爱的人正好也爱着自己。三门峡职业技术学院毕业设计 三门峡职业技术学院 毕业设计（论文） 题 目 气动机械手毕业设计论文 指导教师 陈桂芳 系部 机电工程系 专 业 机电一体化（人本） 姓 名 陈衬意 2011年12月06日第一章 绪论 11.1 气动机械手概述 11.2 机械手的组成和分类 11.2.1机械手的组成 11.2.2机械手的分类 31.3 国内外发展状况 41.4课题的提出及主要任务 61.4.1课题的提出 61.4.2课题的主要任务 7第二章 机械手的设计方案 82.1机械手的坐标型式

2、与自由度 82.2 机械手的手部结构方案设计 92.3 机械手的手腕结构方案设计 92.4 机械手的手臂结构方案设计 92.5 机械手的驱动方案设计 92.6 机械手的控制方案设计 102.7 机械手的主要参数 102.8 机械手的技术参数列表 102.9 前法兰式气缸的简介 11第三章 手臂伸缩、回转气缸的尺寸设计与校核 123.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 123.1.2 平衡装置 143.2手腕回转气缸的尺寸设计与校核 143.2.1 尺寸设计 143.2.2 尺寸校核 14第四章 气动系统设计 1641 气压传动系统工作原理图 16第五章 机械手的PLC控制设计 185.1可编程序控

3、器的简介 185.2 PLC的结构种类和分类 185.3 FX2n系列三菱PLC特点 205.4 接近开关传感器 215.5 IO接口简介 215.6 行程开关的介绍 225.6.1 行程开关的概念 225.6.2 行程开关的作用及原理 225.7电路的总体设计 235.7.1 回路的设计 235.7.2 系统输入输出分布表 245.73机械手的程序设计 255.7.4 步进电机的运行控制 255.7.5 各模块的程序设计 26第六章 结 论 35结束语 36参考文献 37第一章 绪论1.1 气动机械手概述气动机械手由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成是一种仿人操作自动

4、控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化设备特别适合于多品种、变批量的柔性生产它对稳定、提高产品质量提高生产效率改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术是当代研究十分活跃应用日益广泛的领域机器人应用情况是一个国家工业自动化水平的重要标志机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力从某种意义上说它也是机器的进化过程产物它是工业以及非产

5、业界的重要生产和服务性设各也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中它代替人进行正常的工作意义更为重大因此在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单专用性较强仅为某台机床的上下料装置是附属于该机床的专用机械手

6、随着工业技术的发展制成了能够独立的按程序控制实现重复操作适用范围比较广的程序控制通用机械手简称通用机械手由于通用机械手能很快的改变工作程序适应性较强所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用1.2 机械手的组成和分类1.2.1机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成各系统相互之间的关系如方框图1-1所示 图1-1机械手组成方框图:Pane chart of composition of manipulator(一)执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件有的还增设行走机构1、手部 即与物件接触的部件由于与物件接触的形式不同可分为夹持式和吸附式手在

7、本课题中我们采用夹持式手部结构夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成手指是与物件直接接触的构件常用的手指运动形式有回转型和平移型回转型手指结构简单制造容易故应用较广泛平移型应用较少其原因是结构比较复杂但平移型手指夹持圆形零件时工件直径变化不影响其轴心的位置因此适宜夹持直径变化范围大的工件手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母

8、弹簧式和重力式等2、手腕 是连接手部和手臂的部件并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件手臂的作用是带动手指去抓取物件并按预定要求将其搬运到指定的位置.工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合以实现手臂的各种运动4、立柱立柱是支承手臂的部件立柱也可以是手臂的一部分手臂的回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切的联系机械手的立柱因工作需要有时也可作横向移动即称为可移式立柱5、行走机构 当工业机械手需要完成较远距离的操作或扩大使用范围时可在机座上安滚

9、轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构以实现工业机械手的整机运动滚轮式布为有轨的和无轨的两种驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置6、机座 机座是机械手的基础部分机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上故起支撑和连接的作用(二)驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成控制系统有电气控制和射流控制两种它支配着机械手按规定的程序运动并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速

10、度及时间)同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令必要时可对机械手的动作进行监视当动作有错误或发生故障时即发出报警信号(三)控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统目前工业机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成控制系统有电气控制和射流控制两种它支配着机械手按规定的程序运动并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令必要时可对机械手的动作进行监视当动作有错误或发生故障时即发出报警信号(四)位置检测装置控制机械手执行机构的运动位置并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统并与设定的位置进

11、行比较然后通过控制系统进行调整从而使执行机构以一定的精度达到设定位置.1.2.2机械手的分类工业机械手的种类很多关于分类的问题目前在国内尚无统一的分类标准在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类(一)按用途分 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: 1、专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手如自动机床、自动线的上、下料机械手 2、通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手格性能范围内其动作程序是可变的通过调整可在不同场合使用

12、驱动系统和控制系统是独立的通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以开一关式控制定位只能是点位控制:可以是点位的也可以实现连续轨控制；同时还可分为伺服型和一般型的机械手伺服型具有伺服系统定位控制系统一般的伺服型通用机械手属于数控类型(二)按驱动方式分1、液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏但对密封装置要求严格不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响且不宜在高温、低温下工作若机械手采用电液伺服驱动系统可

13、实现连续轨迹控制使机械手的通用性扩大但是电液伺服阀的制造精度高油液过滤要求严格成本高2、气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手其主要特点是:介质李源极为方便输出力小气动动作迅速结构简单成本低但是由于空气具有可压缩的特性工作速度的稳定性较差冲击大而且气源压力较低抓重一般在30公斤以下在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作3、机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手它是一种附属于工作主机的专用机械手其动力是由工作机械传递的它的主要特点是运动准确可靠用于工作主机的上、下料动作频率大但结构较

14、大动作程序不可变4、电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手因为不需要中间的转换机构故机械结构简单其中直线电机机械手的运动速度快和行程长维护和使用方便此类机械手目前还不多但有发展前途(三)按控制方式分 1、点位控制它的运动为空间点到点之间的移动只能控制运动过程中几个点的位置不能控制其运动轨迹若欲控制的点数多则必然增加电气控制系统的复杂性目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类 2、连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线其特点是设定点为无限的整个移动过程处于控制之下可以实现平稳和准确的运动并且使用范围广但电气控制系统复杂这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制1.3 国内外发展状况国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:(1) 工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)而单机价格不断下降平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的65万美元(2) 机械结构向模块化、可重构化发展例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化:由关