液压传动机械手的设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：液压传动机械手的设计含论文，CAD图纸5张，任务书，开题报告，plc程序

摘 要

本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、PLC控制系统原理图。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；在PLC控制回路中，采用的PLC类型为FX2N，当按下连续启动后，PLC按指定的程序，通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。

本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。

关键词 机械手、液压、控制回路、PLC

The design of the hydraulic manipulator

Machine Design & Manufacture and Automation

Abstract

The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ， use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using telescopic tank ，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ，the column takes the horizontal movement of tanks ；The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for commencement ，PLC in accordance with the prescribed procedures ，through the control of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle ，after press the row stop button , the manipulator complete a cycle of action to stop after the hole campaign.

The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects ，flexible and varied movements ，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，and can grasp the larger workpieces .

Keywords  Manipulator 、Hydraulic、Control Loop 、PLC

目   录

1 前言

1.1 工业机器人简介-------------------（1）

1.2 世界机器人的发展-------------------（1）

1.3 我国工业机器人的发展----------------（2）

1.4 我要设计的机械手--------------------（2）

1.4.1 臂力的确定------------------------（2）

1.4.2工作范围的确定---------------------（2）

1.4.3 确定运动速度----------------------（3）

1.4.4 手臂的配置形式---------------------（3）

1.4.5 位置检测装置的选择-------------------（4）

1.4.6 驱动与控制方式的选择--------------4）

2 手部结构-----------------------------------（5）

2.1概述---------------------------------------（5）

2.2 设计时应考虑的几个问题--------------------（5）

2.3 驱动力的计算 ------------------------------（5）

2.4 两支点回转式钳爪的定位误差的分析-----------（8）

3 腕部的结构--------------------------------------（9）

3.1 概述------------------------------------（9）

3.2 腕部的结构形式-------------------------------（9）

3.3手腕驱动力矩的计算---------------------------（10）

4 臂部的结构-----------------------------------（13）

4.1 概述--------------------------------------（13）

4.2手臂直线运动机构----------------------------（13）

4.2.1手臂伸缩运动--------------------------------（14）

4.2.2  导向装置----------------------------------（14）

4.2.3 手臂的升降运动-----------------------15）

4.3 手臂回转运动----------------------------（16）

4.4 手臂的横向移动-----------------------------（16）

4.5 臂部运动驱动力计算------------------------------（17）

4.5.1 臂水平伸缩运动驱动力的计算--------------------------（17）

4.5.2 臂垂直升降运动驱动力的计算------------------------（18）

4.5.3 臂部回转运动驱动力矩的计算-------------------------（18）

5 液压系统的设计-----------------------------------------（20）

5.1液压系统简介-------------------------------------------（20）

5.2液压系统的组成--------------------------------------------（20）

5.3机械手液压系统的控制回路-----------------------------------（20）

5.3.1  压力控制回路----------------------------------------（20）

5.3.2  速度控制回路------------------------------------------（21）

5.3.3 方向控制回路---------------------------------------------（21）

5.4 机械手的液压传动系统---------------------------------------（21）

5.4.1 上料机械手的动作顺序-----------------------------------（22）

5.4.2 自动上料机械手液压系统原理介绍---------------------------（22）

5.5机械手液压系统的简单计算---------------------------------------（24）

5.5.1 双作用单杆活塞油缸--------------------------------------（25）

5.5.2 无杆活塞油缸（亦称齿条活塞油缸）-------------------------（27）

5.5.3 单叶片回转油缸 -------------------------------------------（29）

5.5.4 油泵的选择--------------------------------------------------（30）

5.5.5 确定油泵电动机功率N ---------------------------------------（31）

6 PLC控制回路的设计----------------------------------------------（32）

6.1 电磁铁动作顺序------------------------------------------------（32）

6.2 现场器件与PLC内部等效继电器地址编号的对照表---------------------（33）

6.3  PLC与现场器件的实际连接图------------------------------------（34）

6.4 梯形图------------------------------------------------------（35）

6.5 指令程序------------------------------------------------------（36）

7 结束语 ---------------------------------------------------------（41）

8参考文献-----------------------------------------------------（42）

9致 谢 -----------------------------------------------------（43）

 前言

   1.1 工业机器人简介

几千年前人类就渴望制造一种像人一样的机器，以便将人类从繁重的劳动中解脱出来。如古希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯（Taloas)，犹太传说中的泥土巨人等等，这些美丽的神话时刻激励着人们一定要把美丽的神话变为现实，早在两千年前就开始出现了自动木人和一些简单的机械偶人。

到了近代 ，机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人问世之后，不同功能的机器人也相继出现并且活跃在不同的领域，从天上到地下，从工业拓广到 农业、林、牧、渔，甚至进入寻常百姓家。机器人的种类之多，应用之广，影响之深，是我们始料未及的。

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备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2世界机器人的发展

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6．5万美元。

（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；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。

（3）．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

（4）．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

（5）．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

（6）．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用

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