摘要:本论文设计出了一种三自由度圆柱形搬运机械手，其特点为体积小、重量轻、操作方便，能够长期重复的工作，主要是为了减轻工人劳动强度、避免人在长期重复劳动中出现失误。通过查阅大量资料，最终了解了机械手的发展状况以及发展机械手的必要因素，并对机械手进行了总体设计，确定为三个自由度和通过气压传动，然后对其进行相关计算选择合适的伸缩气缸、滑杆以及支撑部件。最后，再根据计算结果选择合适的旋转气缸。最后选择合适的PLC，了解它的接线方式，并用它来进行机械手运动过程的控制。

关键词 搬运机械手；总体设计；气压传动；PLC控制

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.2 工业机械手发展历程与应用现状-1

1.2.1 工业机械手的发展历程-2

1.2.2 国外机器手的发展历程与应用现状-2

1.2.3 国内机器手的发展与应用情况-3

1.2.4 工业机械手的发展趋势及应用意义-3

1.3 机械手的组成-4

1.3.1 执行机构-4

1.3.2 控制系统-5

1.3.3 驱动系统-5

1.4 搬运机械手的应用简况-5

1.5 本课题主要研究内容及研究意义-6

2 搬运机械手的总体设计方案-7

2.1 机械手设计原则及工作原理-7

2.2 机械手基本形式的选择-7

2.3 机械手的自由度-8

2.4 机械手的手部设计-9

2.4.1 手部结构设计-9

2.4.2 手腕结构设计-9

2.4.3 手臂结构设计-9

2.4.4 驱动部分的设计-9

2.4.5 机械手的主要参数-9

3.1 手部设计基本要求-10

3.2 机械手手爪的设计计算-10

3.2.1选择手爪的类型以及夹紧装置-10

3.2.2手爪的力学分析-10

3.2.3手爪夹持范围的计算-13

3.3 气缸的选择与计算-13

3.3.1 气缸的选择与计算-13

3.3.2 气缸的稳定性与推力计算-14

3.4 手部重量计算以及销轴直径计算-14

4.1 臂部设计的基本要求-16

4.1.1 手臂运动机构的选择-16

4.1.2 手臂直线运动的驱动力计算-16

4.1.3 手臂惯性力计算-16

4.1.4 气缸内部摩擦力计算-17

4.1.5 手臂其它部件重量计算-17

4.1.6 空心连杆伸出部分的弯曲程度-18

5 机身的设计计算-19

5.1 机身的整体设计-19

5.2 机身升降机构的设计计算-19

5.2.1 手臂偏重力矩的计算-19

5.2.2 对滑杆强度以及弯曲幅度进行计算-20

5.2.3 立柱升降气缸的选择计算-21

5.3 机身其它部位重量的计算-22

5.4 旋转气缸的确定计算-23

6 气动系统的设计-24

6.1 气动系统简介-24

6.2 气动系统的组成-24

6.3 气动系统的控制回路-24

6.3.1 气动回路设计-24

6.3.2 原理图设计-25

7 气动机械手的PLC控制系统设计-27

7.1 PLC概况以及在机械手中的应用-27

7.2 机械手运动分析-28

7.3 PLC的选择、外围电路以及顺序功能图设计-28

7.3.1 PLC的选择-28

7.3.2 PLC的外围电路设计-28

7.3.3 顺序功能图-29

7.4 PLC控制程序设计-31

结论-35

致谢-36

参考文献-37