PLC控制的搬运机械手的设计.doc

摘要:人类社会的进步带动着技术科技的长足发展，工业自动化也开始逐渐普及，使得自动化控制器的需求量急剧增大，工业机械手的广泛应用解决了这个需求。其中，搬运机械手在汽车、器械、医疗、电子、矿山开采等多个行业的自动生产线上发挥着装卸调运的作用，机械手能够减少能源消耗、提高设备运输效率，弥补人力在搬运上的不足，满足了现代化的发展与要求。

机械手除了能够代替人工从事劳动生产，也能从事各种精密复杂的工作，例如焊接、装配等。机械手极大的降低了生产成本并且减轻了工人的劳动强度，使得工厂的生产率得到很大的提升，由于机械手的作用如此之多，所以对机械手的学习研究是非常有必要的。

搬运机械手是将需要搬运的物品或者零件从空间内的一个位置搬运到另一个位置的工业机器人。搬运机械手由四大部分组成，分别是执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测系统。本文主要从前三个部分来完成搬运机械手的设计，其中，执行机构的设计主要是对搬运机械手的机械机构以及机械结构各个部分的力参数进行机算；驱动系统的设计主要是对驱动方式的选择、驱动线路的设计以及各个气压元件的选择；控制系统的设计主要是选择合适的可编程控制器、编写的控制程序以及通过对这个机械手系统的调试和修改。

关键词  搬运机械手；可编程控制器；气缸

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题背景-1

1.2 设计的意义-1

1.3 设计的内容-1

2 总体方案设计-3

2.1 总体方案论证-3

2.2 机械手手臂机构方案设计-4

2.3 机械手驱动方案设-5

2.4 机械手控制方案设计-5

2.5 机械手参数的确定-5

3 机械结构设计-6

3.1 末端执行器设计-6

3.1.1 概述-6

3.1.2 手部设计要求-6

3.1.3 手爪的结构设计-7

3.1.4 手部夹紧力的计算-7

3.1.5 手部张合角度-9

3.2 手臂结构设计-9

3.2.1 概述-9

3.2.2 手臂设计要求-9

3.2.3 大臂机构设计-10

3.2.4 小臂的设计结构-11

3.3 立柱设计要求-11

3.4 轴承座的设计-12

3.4.1 轴承的选择-12

3.4.2 上轴承座的设计-12

3.4.3 下轴承座的设计-13

3.5 底座结构设计-14

4 气缸设计-16

4.1 简介-16

4.2 手部夹紧气缸设计计算-16

4.2.1 气缸输出力的计算-16

4.2.2 夹紧汽缸的选取-16

4.2.3 夹紧汽缸直径的计算-16

4.2.4 夹紧汽缸直径校核-18

4.2.5 夹紧汽缸筒厚设计-18

4.3 手臂伸缩气缸设计计算-19

4.3.1 汽缸的输出力的计算-19

4.3.2 手臂伸缩汽缸的选取-19

4.3.3 手臂伸缩汽缸直径的计算-19

4.3.4 伸缩汽缸直径校核-19

4.3.5 伸缩汽缸筒厚设计-20

4.4 手臂升降汽缸设计计算-20

4.4.1 汽缸的输出力的计算-20

4.4.2 手臂升降汽缸的选取-20

4.4.3 手臂升降汽缸直径的计算-21

4.4.4 升降汽缸直径校核-21

4.4.5 升降汽缸筒厚设计-21

4.5 手臂回转汽缸设计计算-21

5 动力系统设计-23

5.1 概述-23

5.2 对驱动系统的要求-23

5.3 驱动方案的设计-23

5.4 气压系统的组成-24

5.5 气动部分设计-25

5.5.1 手部抓取气压回路设计-25

5.5.2 手臂伸缩气压回路设计-26

5.5.3 手臂升降气压回路设计-26

5.5.4 手臂旋转气压回路设计-27

5.5.5 气压系统原理图设计-28

6.电气控制系统设计-29

6.1 概述-29

6.2 简述PLC的特点-29

6.3 传感器的应用-30

6.3.1 行程开关-30

6.3.2 电磁阀-30

6.4 电磁铁动作顺序-31

6.5 可编程控制器的选择-31

6.6 绘制PLC电路接线图-32

6.7 控制程序的设计-33

致谢-38

参考文献-39