机械5

本课题是一个用于纸箱码垛机器人用气动夹具的设计。本设计主要任务是完成机械手的结构方面设计，以及气动回路的设计。在本章中对机械手的坐标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此，在机械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要任务。 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度。 为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。 考虑到机械手的通用性，同时由于被吸取的工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。 按照吸取的工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。 由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。 考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快捷。 机械手的最大吸取载荷是其规格的主参数，由于是采用气动方式驱动，因此考虑吸取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计吸取的工件质量为5公斤。 基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动速度设计为。最大回转速度设计为。平均移动速度为。平均回转速度为。机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为。手臂升降行程定为。定位精度也是基本参数之一。该机械手的定位精度为。 设计技术参数如下： 1、载重：5Kg (夹持式手部) 2、自由度数：4个自由度 3、坐标型式：圆柱坐标 4、最大工作半径：1400mm 5、机身最大中心高：1250mm 6、主要运动参数： 手臂伸缩行程：1200mm手臂伸缩速度：200mm/s 机身升降行程：120mm机身升降速度：100mm/s 机身回转范围：0- 180°机身回转速度：90°/s 摘要 气动机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序吸取的、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 本文主要进行了纸箱码垛机器人用气动夹具的总体结构设计和气动设计。机械手的机械结构由气缸、气爪和连接件组成，可按预定轨迹运动，实现对工件的吸取的、搬运和卸载。气动部分的设计主要是选择合适的控制阀，设计合理的气动控制回路，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。 关键词：气动机械手；气缸；气动回路；四自由度。 目录 摘要............................................................1 Abstract ........................................................1 第一章绪论........................................................3 1.1机械手简史........................................................3 1.2机械手分类........................................................5 1.3机械手的组成...................................................8 1.4应用机械手的意义..................................................10 第二章纸箱码垛机器人用气动夹具总体方桉设计..........................12 2.1机械手的坐标形式与自由度..........................................12 2.2机械手的结构方桉确定.........................................13 2.3、机械手的主要参数的确定.........................................14 2.4、机械手气路回路的设计.......................................15 第三章纸箱码垛机器人用气动夹具结构设计..................................16 3.1末端执行器（手部结构的设计）........................................ 16 3.1.2资料收集........................................................17 3.2机械手手腕的结构设计.....................................................22 3.2.1手腕转动时所需的驱动力矩...........................................23 3.2.2回转气缸的驱动力矩计算.............................................24 3.2.3手腕回转缸的设计计算.............................................25 3.3手臂伸缩、升降、旋转气缸的校核计算...................................26 第四章自动控制系统设计………………………………………………………29 4.1气动系统设计要求……………………………………………………29 4.2驱动系统设计方桉……………………………………………………29 第五章PLC控制系统设计…………………………………………………… …30 5.1PLC控制的优点………………………………………………………………31 5.2PLC的工作原理……………………………………………………………..32 5.3程序梯形图………………………………………………………………….33 5.4控制程序调试…………………………………………………………………34 结论........................................................32 致谢........................................................33 参考文献： ........................................................34