发布时间 : 星期二 文章-气动机械手的设计更新完毕开始阅读ccd8c20390c69ec3d5bb756e
重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 目录
目录
1 前言 ................................................ 1
1.1 工业机械手概述 ........................................................ 1 1.2 机械手的组成和分类 .................................................... 2 1.2.1 机械手的组成 ....................................................... 2 1.2.2 机械手的分类 ....................................................... 4
2 机械手的设计方案 ..................................... 6
2.1 机械手的坐标型式与自由度 .............................................. 6 2.2 机械手的手部结构方案设计 .............................................. 7 2.3 机械手的手腕结构方案设计 .............................................. 7 2.4 机械手的手臂结构方案设计 .............................................. 7 2.5 机械手的驱动方案设计 .................................................. 7 2.6 机械手的控制方案设计 .................................................. 7 2.7 机械手的主要参数 ...................................................... 8 2.8 机械手的技术参数列表 .................................................. 8
3 手部结构设计 ........................................ 10
3.1.1 手指的形状和分类 .................................................. 10 3.1.2 设计时考虑的几个问题 .............................................. 10
3.1 夹持式手部结构 ....................................................... 10
3.2 手部夹紧气缸的设计 ................................................... 12 3.2.1 手部驱动力计算 .................................................... 12 3.2.2 气缸的直径 ........................................................ 13 3.2.3 缸筒壁厚的设计 .................................................... 15
4 手腕结构设计 ........................................ 16
4.1 手腕的自由度 ......................................................... 16 4.2 手腕的驱动力矩的计算 ................................................. 16 4.2.1 手腕转动时所需的驱动力矩 .......................................... 16 4.2.2 回转气缸的驱动力矩计算 ............................................ 19
5 手臂伸缩、升降、回转气缸的尺寸设计与校核 ............ 21
5.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计 ............................................ 21 5.1.2 尺寸校核 .......................................................... 21 5.1.3 导向装置 .......................................................... 22 5.1.4 平衡装置 .......................................................... 22
5.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 ......................................... 21
5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核 ......................................... 22
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5.2.1 尺寸设计 .......................................................... 22 5.2.2 尺寸校核 .......................................................... 23 5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核 ......................................... 24 5.3.1 尺寸设计 .......................................................... 24 5.3.2 尺寸校核 .......................................................... 24
6 机械手的PLC控制设计 ................................ 26
6.1.1 可编程序控制器的选择 .............................................. 26 6.1.2 可编程序控制器的工作过程 .......................................... 26
6.1 可编程序控制器的选择及工作过程 ....................................... 26
6.2 机械手可编程序控制器控制方案 ......................................... 28
7 结论 ............................................... 29 参考文献 ................................................ 31 致 谢 ................................................. 30
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1 前言
1.1 工业机械手概述
工业机器人由操作机(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生产设备。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。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。
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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
(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
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