自动装配生产线机械手毕业设计说明书

毕业设计外文摘要

目次

1 绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 装配线机械手的定义及组成 (1)

1.3 装配线机械手在生产中的应用 (2)

1.4 装配线机械手的发展方向 (3)

1.5 本章小结 (3)

2 总体方案设计与论证 (3)

2.1 设计背景 (3)

2.2 基本参数 (4)

2.3 自由度的布置 (4)

2.4 运动范围 (5)

2.5 驱动方式和传动方式的选择 (5)

2.6 各个自由度的实现 (6)

2.7 本章小结 (7)

3 各部分结构设计和尺寸确定及校核 (7)

3.1 手部设计 (7)

3.2 腕部回转油缸设计 (7)

3.3 小臂伸缩油缸设计 (14)

3.4 俯仰缸的设计计算 (19)

3.5 大臂回转缸的设计计算 (23)

3.6 大臂升降缸的设计计算 (27)

3.7 纵向移动油缸的设计计算 (30)

3.8 本章小结 (32)

4 液压控制系统的设计 (32)

4.1 换向回路的确定 (32)

4.2 调速方案的确定 (33)

4.3 减速缓冲回路的确定 (33)

4.4 系统的安全可靠性 (33)

4.5 本章小结 (35)

5 PLC控制系统 (35)

5.1 PLC的构成及工作原理 (35)

5.2 PLC产品选择 (37)

5.3 PLC部分程序 (42)

结论 (44)

参考文献 (45)

致谢 (46)

1 引言

1．1 概述

随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，机械手在生产中得到广泛应用，促进了工业生产的自动化。由于工作条件的原因，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，甚至于危及生命,为了解决这些问题机械手就诞生了。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。

1.2 装配线机械手的定义及组成

装配线机械手一般可以理解为：在工业生产的装配生产领域中应用的一种能代替人完成装配的﹑能自动控制的﹑多功能的﹑多自由度的工业机器人。它的整个结构由执行机构﹑驱动部分﹑控制系统等组成。

1.2.1 执行机构

执行机构是完成各种动作部件的总称，具体包括以下几部分：

1、手部：直接与工件接触的部分，根据设计要求，本机械手手部设计成快换式，可根据不同装配要求更换不同手爪，来完成不同形状工件的装配任务。

2、腕部：是机械手中连接手部和臂部用来确定手部工作时位置并扩大臂部动作范围的部件，用来调整被抓取物体的方位及姿态。

3、臀部：是支撑被抓取工件、手部、腕部的重要部件，带动手部和腕部去抓取工件，并按预定要求将其搬运到指定位置。

4、腰部：即机身，是支撑机械手所以部件的部位，并安装驱动装置及其它装置

的部件，是整个机械手的基础。

在装配线机械手的整个执行机构中臂部和腕部是最基本的部件，它一般由旋转运动和往复直线运动的结构组成，其结构形式多种多样，一般有3～6个自由度，就能适合多场合的作业。

装配线机械手所握持的装配件在空间的位置是由臂部﹑腕部以至整机等各自独立运动的合成来确定的。它的运动范围是指机械手在平面或空间的运动图形及其大小。是机械手的主要技术参数之一。机械手所具有的活动度的数目及其组合不同，则其工作空间也不同。其活动度的变化量（即直线运动的距离和回转角度的大小）即工作空间的大小。

1.2.2 驱动部分

驱动部分是为执行机构各部件提供动力的装置，根据动力源不同，驱动系统可分为气动﹑液动﹑电动﹑机械式四种形式。根据设计要求和各自优缺点，本装配线机械手采用液压驱动来实现各个自由度的运动。

1.2.3 控制系统

控制系统是通过对驱动系统的控制使执行部分按照规定的要求进行工作，并通过位置检测的反馈来检测装配工作的位置精度，从而保证能准确实现装配线机械手运动的迅速﹑准确。

1.3 装配线机械手在生产中的应用

自从1985年美国联合控制公司研制出第一台工业机械手到现在已经历了三十几年发展，由于机械手技术水平的不断提高和相关学科的发展，装配线机械手得到了完善，这使装配线机械手的应用越来越广泛。

装配线机械手延伸和扩大了人类的活动，它能代替人类在危险环境（有毒﹑高温﹑高压﹑放射性）中完成装配工作，减少了人类从事装配的危险性，同时也提高了生产效率和产品质量。由于机械手具有很多普通机器人和人所不具有的特性，因而它的应用和发展对人类社会和工业生产产生重大影响。

到目前为止，世界各国已研制出应用于不同装配线的机械手近百种。例如，轿车

零件装配线机械手﹑发动机装配线机械手﹑电子产品装配线机械手等。其中应用最多的是应用制造领域的装配线机械手，包括飞机制造﹑汽车制造﹑电机制造﹑金属加工﹑通用机械制造等制造领域。

1.4 装配线机械手的发展方向

装配线机械手技术是以机械﹑液压和自动控制等学科领域的技术为基础而融合的一种系统技术，可以说是一门知识技术密集的多学科交叉的综合技术。随着工业生产的发展和这些学科技术的进步，装配线机械手技术将不断被完善，它的发展趋势可概括如下几方面：

1、提高运动速度和精度，减轻重量和减少安装占用空间，继续推广机械手标准化和模块化，以降低制造成本和提高可靠性。

2、改善装配线机械手的工作性能，提高它工作的稳定性和可靠性。

3、研究开发新型手部，例如开发新型微动手部；开发类似人手指的手部等，以扩大装配线机械手的应用范围；

4、大力开发装配线机械手仿真技术和计算机软件系统作业任务，采取计算机语言以“离线编程”方式进行；采用计算机仿真技术校核机械手在完成某个操作过程的可行性。

1.5 本章小结

本章主要是从整体上介绍装配线机械手，包括装配线机械手的定义、组成、应用、以及未来的发展方向，明确本次设计的目的，为下面章节机械手结构设计提供理论上的依据。

2 总体方案设计与论证

在科学技术突飞猛进的今天，装配线机械手的设计思想主要是通过对以前及现有的最具有代表性的装配线机械手进行分析研究，吸收它们的优点，将各个优点结合起来，将不同结构进行组合变化，使之达到较理想的方案。从而达到较好的运动精度和工作稳定性，进而使之在市场上更具有竞争力。本次设计就是在分析、研究以往优秀的装配线机械手的基础上加以改进而成的。