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1、姓 名：宋揚專 業(yè)：機械設計制造及其自動化指導老師：王義文設計時間：2012.4.12012.6.20 目 錄1、 搬 運 機 械 手 總 體 結 構 設 計2、 搬 運 機 械 手 機 械 結 構 設 計3、 搬 運 機 械 手 液 壓 系 統(tǒng) 設 計4、 搬 運 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設 計 (1)該 機 械 手 采 用 圓 柱 坐 標 型 ， 具 有 三 個 自 由 度 ， 即手 臂 的 伸 長 、 縮 短 和 整 體 旋 轉 。(2)采 用 液 壓 驅 動 ， 其 具 有 體 積 小 、 質 量 輕 、 結 構 緊湊 、 傳 動 平 穩(wěn) 、 操 作 簡 單 、 安 全 、 經 濟

2、 、 易 于 實現(xiàn) 過 載 保 護 且 液 壓 元 件 能 夠 自 行 潤 滑 等 一 系 列 優(yōu)點 。(3)在 控 制 方 式 選 擇 上 ， 由 于 其 功 能 只 是 在 兩 個 工 作臺 之 間 搬 移 工 件 ， 運 動 簡 單 ， 控 制 要 求 不 高 ， 因此 ， 采 用 點 位 控 制 方 式 。1、 搬 運 機 械 手 總 體 結 構 設 計 2、 搬 運 機 械 手 機 械 結 構 設 計 2.1 手 爪 及 夾 緊 液 壓 缸 設 計2.2 伸 縮 液 壓 缸 設 計2.3 升 降 液 壓 缸 設 計2.4 旋 轉 液 壓 缸 設 計 2.5 機 械 手 整 體 機 械

3、 結 構 設 計 本 次 設 計 的 搬 運 機 械 手 手 爪 采 用 滑 槽 杠 桿 式 結 構 ， 夾 緊 缸 采 用 單 作用 彈 簧 復 位 式 結 構 ， 其 結 構 如 下 所 示 ：1.1 手 爪 及 夾 緊 液 壓 缸 設 計 伸 縮 缸 可 以 使 搬 運 機 械 手 伸 長 或 者 縮 短 ， 其 結 構 如 下 所 示 ：1. 2 伸 縮 液 壓 缸 設 計 1.3 升 降 液 壓 缸 設 計 升 降 缸 可 以 使 搬 運 機 械 手 上 升 或 者 下 降 ， 其 結 構 如 下 所 示 ： 1.4 旋 轉 液 壓 缸 設 計 本 機 械 手 采 用 齒 條 液 壓

4、 缸 ， 它 由 兩 個 活 塞 和 一 套 齒 條 齒 輪 傳 動 裝置 組 成 。 它 將 活 塞 的 移 動 通 過 傳 動 機 構 轉 換 成 齒 輪 的 轉 動 ， 從 而 帶 動整 個 機 械 手 臂 部 的 來 回 轉 動 。 其 結 構 如 下 所 示 ： 1.5 機 械 手 整 體 機 械 結 構 設 計 機械手整體結構如右圖所 示 3.1 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計3.2 伸 縮 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計3.3 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計 3.4 旋 轉 （ 齒 條 ） 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計3.5 機 械 手 整 個

5、液 壓 系 統(tǒng) 設 計3、 搬 運 機 械 手 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 3.1 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計 夾 緊 液 壓 缸 液 壓 回 路設 計 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 液控 單 向 閥 保 壓 和 鎖 緊 ，以 保 證 夾 緊 缸 夾 持 工 作的 可 靠 性 。2、 該 回 路 采 用 進 油 路節(jié) 流 閥 調 速 。3、 該 回 路 采 用 兩 位 三 通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實 現(xiàn) 手 爪 夾 緊 或 放 松的 動 作 。 3.2 伸 縮 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計 伸 縮 液 壓 缸 液

6、壓 回 路設 計 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進油 路 節(jié) 流 閥 調 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實 現(xiàn) 手 臂 伸 長 或 縮 短的 動 作 。 3.3 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計 升 降 液 壓 缸 液 壓 回 路設 計 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進油 路 節(jié) 流 閥 調 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實 現(xiàn) 手 臂 上 升 或 下 降的 動 作 。3、 為 防 止 升

7、降 液 壓 缸 因 自 重 自 由 下 滑 ， 該 回路 設 置 了 單 向 順 序 閥 來平 衡 。 3.4 旋 轉 （ 齒 條 ） 液 壓 缸 液 壓 回 路 設 計 齒 條 液 壓 缸 液 壓 回 路設 計 如 右 圖 所 示 ：原 理 分 析 ：1、 該 液 壓 回 路 采 用 進油 路 節(jié) 流 閥 調 速 。2、 該 回 路 采 用 三 位 四通 電 磁 換 向 閥 換 向 ， 從而 實 現(xiàn) 手 臂 手 臂 順 時 針旋 轉 或 逆 時 針 旋 轉 的 動作 。 3.5 機 械 手 整 個 液 壓 系 統(tǒng) 設 計 4.1 控 制 要 求 分 析4.2 操 作 面 板 設 計 4.3

8、I/O點 數(shù) 確 定 及 PLC選 型 4.4 PLC外 部 接 線 圖 設 計 4.5 PLC控 制 程 序 設 計4、 搬 運 機 械 手 控 制 系 統(tǒng) 設 計 4.1 控 制 要 求 分 析（ 1） 此 搬 運 機 械 手 是 在 兩 個 工 作 臺 之 間 搬 運 工 件 ， 其 動 作比 較 簡 單 ， 故 選 用 限 位 開 關 進 行 定 位 。（ 2） 此 機 械 手 應 用 于 自 動 生 產 線 上 ， 因 此 ， 它 應 該 能 夠 按照 控 制 程 序 自 動 運 行 ,即 具 有 自 動 運 行 模 式 。（ 3） 該 搬 運 機 械 手 也 具 有 手 動 運 行

9、 模 式 ， 通 過 手 動 操 作 ，可 以 按 照 要 求 更 改 各 限 位 開 關 的 位 置 ， 從 而 改 變 搬 運 工作 的 起 始 位 置 和 終 止 位 置 ， 使 其 具 有 一 定 的 靈 活 性 。 4.2 操 作 面 板 設 計 通 過 對 機 械 手 控 制 要 求 分 析 ， 其 控 制 面 板 設 計 如 下 ： 4.3 I/O點 數(shù) 確 定 及 PLC選 型（ 1） 根 據(jù) 控 制 要 求 ， 需 要 18個 輸 入 點 ， 11個 輸 出點 。（ 2） 由 于 此 搬 運 機 械 手 輸 入 點 數(shù) 不 多 ， 性 能 要 求不 高 ， 因 此 選 用 歐

10、 姆 龍 的 CPM2A-40CDR-A小 型 可編 程 控 制 器 ， 即 可 滿 足 要 求 。 4.4 PLC外 部 接 線 圖 設 計 4.5 PLC控 制 程 序 設 計 通 過 分 析 控 制 要 求 ， 應 該 設 計 機 械 手 復 位 程 序 、 手 動運 行 程 序 和 自 動 運 行 程 序 。 搬 運 機 械 手 在 暫 停 或 者 等 待 指 令 時 ， 液 壓 系 統(tǒng) 的 液 壓泵 一 般 要 處 于 卸 荷 狀 態(tài) ， 因 此 ， 還 要 設 計 控 制 液 壓 泵 卸 荷與 否 的 程 序 ， 對 液 壓 泵 進 行 控 制 。 4.5.1 程 序 總 體 方

11、案 設 計程 序 總 體 方 案 4.5.2 液 壓 泵 卸 荷 與 否 控 制 程 序 設 計 01000 01005為 輸 出 繼 電 器 ， 21002 21006為 手爪 夾 緊 或 放 松 過 程 中 設 置 的 輔 助 繼 電 器 。 4.5.3 復 位 程 序 設 計 4.5.3 復 位 程 序 設 計復位過程動畫仿真 4.5.4 手 動 程 序 設 計 4.5.5 自 動 程 序 設 計自動運行流程圖 自動運行動畫仿真 4.5.5 自 動 程 序 設 計 結 論 搬 運 機 械 手 可 以 代 替 人 工 在 高 溫 和 危 險 的作 業(yè) 區(qū) 進 行 單 調 持 久 的 作 業(yè)

12、 ， 實 現(xiàn) 一 些 人 工 不可 能 完 成 的 工 作 ， 降 低 了 勞 動 強 度 ， 改 善 了 勞動 環(huán) 境 ， 提 高 了 生 產 效 率 ， 已 經 成 為 現(xiàn) 代 制 造業(yè) 中 不 可 或 缺 的 一 種 自 動 化 裝 置 。 因 此 ， 對 搬運 機 械 手 的 研 究 具 有 深 刻 而 重 要 的 意 義 ！ 結 束 語 本 次 設 計 主 要 對 搬 運 機 械 手 的 機 械 結 構 、液 壓 系 統(tǒng) 和 控 制 系 統(tǒng) 進 行 設 計 ， 在 設 計 過 程 中 ，難 免 存 在 一 些 問 題 ， 希 望 老 師 們 提 出 寶 貴 的 意見 ， 給 予 指 導 ， 謝 謝 ！ Thank you！