数控机床上下料机械手设计

摘  要

通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，设计了一种圆柱坐标形式的数控机床上下料机械手。重点针对机械手的腰座、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了详细的设计。具体进行了机械手的总体设计，腰座结构的设计，机械手手臂结构的设计，机械手腕部的结构设计，末端执行器（手爪）的结构设计，机械手的机械传动机构的设计，机械手驱动系统的设计。同时对液压系统和控制系统进行了理论分析和计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计，通过对机械手作业的工艺过程和控制要求的分析，设计了控制系统的硬件电路，同时编制了机械手的控制程序。设计达到了设计的预期目标。

关键词：机械手；PLC；液压伺服定位；电液系统

Abstract

...

Keyways: Manipulator；PLC；Hydraulic servo control；Electrohydraulic system

目   录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 设计目的 1

1.3 国内外研究现状和趋势 2

1.4 设计原则 3

第2章 设计方案的论证 3

2.1机械手的总体设计 3

2.1.1 机械手总体结构的类型 3

2.1.2 设计具体采用方案 4

2.2机械手腰座结构的设计 5

2.2.1 机械手腰座结构的设计要求 5

2.2.2 设计具体采用方案 6

2.3机械手手臂结构的设计 7

2.3.1 机械手手臂的设计要求 7

2.3.2 设计具体采用方案 8

2.4工业机器人腕部的结构 9

2.4.1机器人手腕结构的设计要求 9

2.4.2设计具体采用方案 10

2.5机械手末端执行器（手爪）的结构设计 10

2.5.1机械手末端执行器的设计要求 11

2.5.2 机器人夹持器的运动和驱动方式 12

2.5.3机器人夹持器的典型结构 12

2.5.4设计具体采用方案 13

2.6机械手的机械传动机构的设计 13

2.6.1工业机器人传动机构设计应注意的问题 14

2.6.2工业机器人常用的传动机构形式 15

2.6.3 设计具体采用方案 18

2.7机械手驱动系统的设计 18

2.7.1机器人各类驱动系统的特点 18

2.7.2工业机器人驱动系统的选择原则 19

2.7.3机器人液压驱动系统 20

2.7.4机器人气动驱动系统 21

2.7.5 机器人电动驱动系统 23

2.7.6 设计具体采用方案 25

2.8机器人手臂的平衡机构设计 26

2.8.1 机器人平衡机构的形式 26

2.8.2 设计具体采用的方案 26

第3章 理论分析和设计计算 27

3.1液压传动系统设计计算 27

3.1.1 确定液压系统基本方案 27

3.1.2 拟定液压执行元件运动控制回路 28

3.1.3 液压源系统的设计 28

3.1.4 绘制液压系统图 29

3.1.5确定液压系统的主要参数 30

3.1.6 计算和选择液压元件 35

3.1.7 液压系统性能的验算 37

3.2电机选型有关参数计算 37

3.2.1  有关参数的计算 37

3.2.2  电机型号的选择 40

第4章 机械手控制系统的设计 41

4.1机械手控制系统硬件设计 41

4.1.1  机械手工艺过程与控制要求 41

4.1.2  机械手的作业流程 42

4.1.3  机械手操作面板布置 43

4.1.4  控制器的选型 45

4.1.5  控制系统原理分析 45

4.1.6  PLC外部接线设计 46

4.1.7  I/O地址分配 47

4.2机械手控制系统软件设计 49

4.2.1机械手控制主程序流程图 49

4.2.2机械手控制程序设计 49

技术经济分析 51

结论 52

专题部分 53

参考文献 64

附录1 66

附录2 71

附录3 78

致谢 94