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: 0**********
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


课题的提出、任务、技术特性
第二章机械手臂部机构设计








第三章联接板
第四章螺钉与液压缸壁厚的校核



第五章手臂液压系统原理设计及液压图


参考文献
致谢
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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。

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,维护和使用方便。此类机械手目前还不多,但有发展前途。
参考《工业机器人》表9-6和表9-7,按照设计要求,本机械手采用的驱动方式为液压驱动。其优点如下:液压技术比较成熟,具有动力大、力惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点,适用于承载能力大、惯量大以及在防爆环境中工作的机械手。
(3).控制系统
控制系统是机械手动作的指挥系统