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1、 姓姓 名：宋揚名：宋揚 專專 業(yè)：機械設計制造及其自動化業(yè)：機械設計制造及其自動化 指導老師：王義文指導老師：王義文 設計時間：設計時間：2012.4.12012.6.201蒼松課資目目 錄錄1 1、搬運機械手總體結構設計、搬運機械手總體結構設計2 2、搬運機械手機械結構設計、搬運機械手機械結構設計3 3、搬運機械手液壓系統(tǒng)設計、搬運機械手液壓系統(tǒng)設計4 4、搬運機械手控制系統(tǒng)設計、搬運機械手控制系統(tǒng)設計2蒼松課資(1)(1)該機械手采用圓柱坐標型，具有三個自由度，即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。手臂的伸長、縮短和整體旋轉。(2)(2)采用液壓驅(qū)動，其

2、具有體積小、質(zhì)量輕、結構緊采用液壓驅(qū)動，其具有體積小、質(zhì)量輕、結構緊湊、傳動平穩(wěn)、操作簡單、安全、經(jīng)濟、易于實湊、傳動平穩(wěn)、操作簡單、安全、經(jīng)濟、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)現(xiàn)過載保護且液壓元件能夠自行潤滑等一系列優(yōu)點。點。(3)(3)在控制方式選擇上，由于其功能只是在兩個工作在控制方式選擇上，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。此，采用點位控制方式。1 1、搬運機械手總體結構設計、搬運機械手總體結構設計3蒼松課資2 2、搬運機械手機械結構設計、搬運機械手機械結構設計 2.1 2.

3、1 手爪及夾緊液壓缸設計手爪及夾緊液壓缸設計2.2 2.2 伸縮液壓缸設計伸縮液壓缸設計2.3 2.3 升降液壓缸設計升降液壓缸設計2.4 2.4 旋轉液壓缸設計旋轉液壓缸設計 2.5 2.5 機械手整體機械結構設計機械手整體機械結構設計4蒼松課資 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：用彈簧復位式結構，其結構如下所示：1.1 1.1 手爪及夾緊液壓缸設計手爪及夾緊液壓缸設計5蒼松課資 伸縮缸可以使搬運機械手伸長或者縮短，其結構如下所示：伸縮缸可以使搬運機械手伸長或者縮短，其結構如下

4、所示：1.2 1.2 伸縮液壓缸設計伸縮液壓缸設計6蒼松課資1.3 1.3 升降液壓缸設計升降液壓缸設計 升降缸可以使搬運機械手上升或者下降，其結構如下所示：升降缸可以使搬運機械手上升或者下降，其結構如下所示：7蒼松課資1.4 1.4 旋轉液壓缸設計旋轉液壓缸設計 本機械手采用齒條液壓缸，它由兩個活塞和一套齒條齒輪傳動裝本機械手采用齒條液壓缸，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：整個機械手臂部的來回轉動。其結構如下所示：8蒼松課資1.5

5、1.5 機械手整體機械結構設計機械手整體機械結構設計 機機械械手手整整體體結結構構如如右右圖圖所所示示9蒼松課資3.1 3.1 夾緊液壓缸液壓回路設計夾緊液壓缸液壓回路設計3.2 3.2 伸縮液壓缸液壓回路設計伸縮液壓缸液壓回路設計3.3 3.3 升降液壓缸液壓回路設計升降液壓缸液壓回路設計 3.4 3.4 旋轉（齒條）液壓缸液壓回路設計旋轉（齒條）液壓缸液壓回路設計3.5 3.5 機械手整個液壓系統(tǒng)設計機械手整個液壓系統(tǒng)設計3 3、搬運機械手液壓系統(tǒng)設計、搬運機械手液壓系統(tǒng)設計10蒼松課資3.1 3.1 夾緊液壓缸液壓回路設計夾緊液壓缸液壓回路設計 夾緊液壓缸液壓回路夾緊液壓缸液壓回路設計如

6、右圖所示：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(diào)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。11蒼松課資3.2 3.2 伸縮液壓缸液壓回路設計伸縮液壓缸液壓回路設計 伸縮液壓缸液壓回路伸縮液壓缸液壓回路設計如右圖所示：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(diào)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。12蒼松課資3.3 3.3 升降液壓缸液壓回路設計升降液壓缸液壓回路設計 升降液壓缸液壓回路升降液壓缸液壓回路設計如右圖所示：設計如右圖所

7、示：原理分析：1、該液壓回路采用進油路節(jié)流閥調(diào)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。13蒼松課資3.4 3.4 旋轉（齒條）液壓缸液壓回路設計旋轉（齒條）液壓缸液壓回路設計 齒條液壓缸液壓回路齒條液壓缸液壓回路設計如右圖所示：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(diào)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。14蒼松課資3.5 3.5 機械手整個液壓系統(tǒng)設計機械手整個液壓系統(tǒng)設計15蒼松課資4.1 4.1 控制要求分析控制要求分析4.

8、2 4.2 操作面板設計操作面板設計 4.3 I/O 4.3 I/O點數(shù)確定及點數(shù)確定及PLCPLC選型選型 4.4 PLC 4.4 PLC外部接線圖設計外部接線圖設計 4.5 PLC 4.5 PLC控制程序設計控制程序設計4 4、搬運機械手控制系統(tǒng)設計、搬運機械手控制系統(tǒng)設計16蒼松課資4.1 4.1 控制要求分析控制要求分析（1 1）此搬運機械手是在兩個工作臺之間搬運工件，其動作）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。比較簡單，故選用限位開關進行定位。（2 2）此機械手應用于自動生產(chǎn)線上，因此，它應該能夠按）此機械手應用于自動生產(chǎn)線上，因此，它應該

9、能夠按照控制程序自動運行照控制程序自動運行,即具有自動運行模式。即具有自動運行模式。（3 3）該搬運機械手也具有手動運行模式，通過手動操作，）該搬運機械手也具有手動運行模式，通過手動操作，可以按照要求更改各限位開關的位置可以按照要求更改各限位開關的位置 ，從而改變搬運工，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。作的起始位置和終止位置，使其具有一定的靈活性。17蒼松課資4.2 4.2 操作面板設計操作面板設計 通過對機械手控制要求分析，其控制面板設計如下：通過對機械手控制要求分析，其控制面板設計如下：18蒼松課資4.3 I/O4.3 I/O點數(shù)確定及點數(shù)確定及PLCPLC選型

10、選型（1 1）根據(jù)控制要求，需要）根據(jù)控制要求，需要1818個輸入點，個輸入點，1111個輸出個輸出點。點。（2 2）由于此搬運機械手輸入點數(shù)不多，性能要求）由于此搬運機械手輸入點數(shù)不多，性能要求不高，因此選用歐姆龍的不高，因此選用歐姆龍的CPM2A-40CDR-ACPM2A-40CDR-A小型可小型可編程控制器，即可滿足要求。編程控制器，即可滿足要求。19蒼松課資4.4 PLC4.4 PLC外部接線圖設計外部接線圖設計20蒼松課資4.5 PLC4.5 PLC控制程序設計控制程序設計 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

11、程序。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。與否的程序，對液壓泵進行控制。21蒼松課資4.5.1 4.5.1 程序總體方案設計程序總體方案設計程序總體方案程序總體方案22蒼松課資4.5.2 4.5.2 液壓泵卸荷與否控制程序設計液壓泵卸荷與否控制程序設計 01000 010000100501005為輸出繼電器，為輸出繼電器，21002210022100621006為手為手爪夾緊或放松過程中

12、設置的輔助繼電器。爪夾緊或放松過程中設置的輔助繼電器。23蒼松課資4.5.3 4.5.3 復位程序設計復位程序設計24蒼松課資4.5.3 4.5.3 復位程序設計復位程序設計復位過程動畫仿真復位過程動畫仿真25蒼松課資4.5.4 4.5.4 手動程序設計手動程序設計26蒼松課資4.5.5 4.5.5 自動程序設計自動程序設計自動運行流程圖自動運行流程圖27蒼松課資自動運行動畫仿真自動運行動畫仿真4.5.5 4.5.5 自動程序設計自動程序設計28蒼松課資結論結論 搬運機械手可以代替人工在高溫和危險的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(diào)持久的作業(yè)，實現(xiàn)一些人工不作業(yè)區(qū)進行單調(diào)持久的

13、作業(yè)，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(chǎn)效率，已經(jīng)成為現(xiàn)代制造動環(huán)境，提高了生產(chǎn)效率，已經(jīng)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！運機械手的研究具有深刻而重要的意義！29蒼松課資結束語結束語 本次設計主要對搬運機械手的機械結構、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，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，謝謝見，給予指導，謝謝 ！30蒼松課資Thank you！31蒼松課資