液压机械中机械手的手臂设计5.16.doc

继续教育学院 毕业设计（论文） 题 目： 液压传动技术在农业机械中的应用 专业名称： 机电一体化工程 学 号： 017115110017 学生姓名： 朱行强 指导教师：  摘要 机械手的组成和分类，机械手的自由度和座标型式，气动技术的特点，PLC控制的特点及国内外的发展状况。本文简要地介绍了工业机器人的概念， 本文对机械手进行了总体方案设计，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构，设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。 设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图和梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：工业机器人，机械手，气动，可编程序控制器(PLC) 目 录 第一章机械手设计任务书 1.1机械手的组成 1.2机械手的主要运动 1.3 课题的提出、任务、技术特性 第二章 机械手臂部机构设计 2.1臂部设计的的基本要求 2.2臂部的结构选择 2.3手臂偏重力矩的计算 2.4升降导向立柱不自锁条件 2.5手臂升降液压缸驱动力的计算 2.6手臂升降液压缸参数计算 2.7手臂回转液压缸驱动力矩计算 2.8手臂回转液压缸主要参数 第三章 联接板 第四章 螺钉与液压缸壁厚的校核 4.1手臂液压缸螺钉的校核 4.2动片与输出轴之间的联接螺钉校核 4.3手臂升降液压缸筒的壁厚校核 第五章手臂液压系统原理设计及液压图 5.1液压泵的选择 5.2液压系统的原理图如下 参考文献 致谢 · \ 第一章机械手设计任务书 工业机械手是能够模仿人手部的部分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置，在工业上生产中应用的工业机械手简称为“机械手”。在本设计的机械手主要是用来抓取工件，再把工件放到预定的位置，根据机械手的要求，该机械手可采用五自由度。主要是手臂的上下升降运动、回转运动、手腕的回转运动、左右伸缩运动、手部的夹紧和松开。这就是机械手的机械原理。 1．1机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统、及位置检测装置等组成。如图所示。 图 机械手组成及相互间关系 （1）．执行机构 执行机构包括手部、手腕、手臂等部件。 1）手部 是与物体接触的部件，主要起抓取和放置物件的作用。 2）手腕 是连接手部和手臂的部件，可以调整和改变工件方位。 3）手臂 是支撑手腕和手部的部件，用以改变工件的空间位置 （2）．驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的动力装置，常用的有液压、气压、电力和机械式驱动四种形式 1）．液压传动机械手: 是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主y要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 2）．气压传动机械手 是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 3)．机械传动机械手 即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。它常被用于工作主机的上、下料。 4)．电力传动机械手 即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维