摘要：人们为了从单调、繁重的工业生产中解脱出来，所以创造了机械手。尤其是现在，人们对机械手的使用可谓繁多，毕竟机械手适应很多范围。在长时间的使用中，针对不同场合的机械手的设计变得更加完善与标准，以至于在机械手的部分设计中可以采用模块化设计。

本设计为四自由度圆柱坐标型机械手，用于生产流水线上组合机床的上下料。这是工业上使用机械手的一个典型代表。由于需要抓取的缸盖的质量是8kg，且考虑到实际生产现场有气源，故可采用气压传动来实现机械手的驱动，为了提高机械手的定位精度，在机械手的第一个回转关节采用交流伺服电机驱动。分析机械手的上下料过程，发现其对机械手的运动轨迹以及力矩不做要求，而对定位精度有要求，即要求点位控制，此处可用PLC达到效果。

关键词：四自由度；圆柱坐标；电气混合；PLC；上下料机械手

目录

摘要

Abstract

1绪论-2

1.1机械手概述-2

1.2机械手的组成与分类-2

1.2.1机械手的组成-2

1.2.2机械手的分类-4

1.3国内外研究现状和发展趋势-5

1.3.1研究现状-5

1.3.2机械手发展趋势-5

1.4选题的意义-5

1.5设计原则-6

2机械手的总体设计方案-7

2.1机械手的自由度与坐标形式-7

2.1.1机械手的自由度-7

2.1.2机械手的坐标形式-7

2.2  机械手工作的总体布局-9

2.3机械手的机械结构设计方案-10

2.4机械手的驱动系统设计方案-11

2.5机械手的控制系统的设计方案-11

2.6  机械手的动作时间分配-12

2.7机械手的技术参数列表-14

3机械手的机械系统设计-16

3.1机械手的手部设计-16

3.1.1手部设计的基本要求-16

3.1.2手爪结构及传动机构设计-16

3.1.3  手部驱动力计算-17

3.1.4手部夹紧气缸的尺寸设计与校核-18

3.2机械手的腕部设计-22

3.2.1腕部设计的基本要求-22

3.2.2腕部回转结构设计-22

3.2.3腕部回转力矩的计算-22

3.2.4手腕回转缸的尺寸设计及其校核-25

3.3机械手的伸缩臂部设计-26

3.3.1伸缩臂部设计的基本要求-26

3.3.2伸缩臂部的结构设计-26

3.3.3伸缩臂部的驱动力-26

3.3.4伸缩臂部气缸的尺寸设计及其校核-27

3.4升降臂部设计-29

3.4.1升降臂部设计的基本要求-29

3.4.2升降臂部的结构设计-29

3.4.3升降臂部的驱动力-29

3.4.4升降臂部气缸的尺寸设计及其校核-30

3.5机械手的回转臂部设计-32

3.5.1回转臂部设计的基本要求-32

3.5.2回转臂部的结构设计-33

3.5.3回转臂部驱动电机的选择计算-33

4机械手气压系统设计-35

4.1气压系统的工况图-35

4.2拟定气压系统-39

4.3气压元件的选择-43

5机械手控制系统的设计-45

5.1 PLC的结构及工作原理-45

5.2 机械手的运行过程与控制要求-45

5.3 PLC控制器的选择-46

5.4 PLC的外部接线图及I/O分配-48

5.4.1 PLC的外部接线图-48

5.4.1 PLC的I/O分配-48

6 结论-51

致谢-52

参考文献-53