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机电一体化大作业项目名称：工业物料搬运机械手姓名：许晓娇朱灵珂董冠极洪韬专业：机械设计制造及其自动化时间：2014年5月26日目录作品内容简介.......................................................................................................................................11作品背景及意义...............................................................................................................................11.1国内外产品现状......................................................................................................................11.2研究目的及意义......................................................................................................................22需求分析及方案设计.......................................................................................................................32.1整体分析..................................................................................................................................32.2方案设计..................................................................................................................................43机械手具体结构设计.......................................................................................................................63.1夹持式手部结构......................................................................................................................63.2手腕结构设计........................................................................................................................104机械手臂的尺寸设计与校核.........................................................................................................154.1手臂伸缩液压缸的尺寸设计与校核....................................................................................154.2手臂升降液压缸的尺寸设计与校核....................................................................................164.3手臂回转液压缸的尺寸设计与校核....................................................................................175电路硬件设计.................................................................................................................................195.1开关原理图与PLC外部接线图...........................................................................................195.2相关电气元件选型计算........................................................................................................196机械手的PLC控制系统设计.......................................................................................................206.1机械手的控制要求................................................................................................................206.2机械手总体电路方案............................................................................................................206.3绘制流程图或顺序功能图....................................................................................................246.4机械手程序设计....................................................................................................................247创新特色及应用前景.....................................................................................................................307.1创新特色................................................................................................................................307.2应用前景................................................................................................................................308小结.................................................................................................................................................31参考文献.............................................................................................................................................321工业物料搬运机械手设计说明书作品内容简介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。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，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。本机械手结构形式比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于机床的专用机械手。以液压形式来驱动执行机构运动，其主要特点是:使用方便，输出力小，液压动作迅速，结构简单，成本低。适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。采用工业ＰＬＣ进行控制，能很快地改变工作程序，适应性较强，可以在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。1作品背景及意义1.1国内外产品现状目前国内工业机械手主要用于机床加工，铸锻，热处理等方面，数量，品种，性能方面都不能满足生产发展的需要，因此，国内主要扩大机械手运用范围，重点发展铸锻，热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在运用专业机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手，计算机控制机械手和组合式机械手等。国内外对发展这一新技术都很重视，几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断的修改，品种在不断的增加，运用领域也在不断的扩大。在国外机械制造业中，工业机械手运用较多，发展较快。目前主要用于机床，摸锻压机的上下料，以及点焊，喷漆等作业中，它可按照事先制定的作业程序完成规定的操作，但是还不具备任何传感反馈能力，不能应付外界的变化。如2发生某些偏离时，就将引起零部件机械手本身的损害。为此，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能反馈外界的条件的变化，做出相应的变更。１.2研究目的及意义（１）研究目的及意义伴随着机电一体化在各个领域的应用，机械设备的自动控制成分显得越来越重要，由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度，甚至于危机生命。因此机械手就在这样诞生了,机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。其中的工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，它的发展是由于其积极作用正日益为人们所认识。它能部分地代替人工操作；能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；能制作必要的机具进行焊接和装配从而大大改善工人的劳动条件，显著地提高劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。它可在空间抓、放、搬运物体等,动作灵活多样,广泛应用在工业生产和其他领域内。应用PLC控制机械手能实现各种规定的工序动作,不仅可以提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本,有着十分重要的意义。32需求分析及方案设计图2-1机械手的系统工作原理框图机械手的工作原理：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。在PLC