液压机械手的设计(附件)
中文中文当今社会的发展，在工业过程中运用机械手变得越来越普遍。通过把其加入机械生产中，可以有效地促进工业生产，实现利益最大化。本文通过设计液压系统机械手展开研究与创新。在机械手结构设计中，在机械手手部，通过比较、分析，选用通过液压杆控制弹簧的弹性势能推动楔块的前进、后退使机械手产生张合；在机械手的臂部，为达到机械手的伸缩、升降、回转，采用多种液压缸进行驱动。机械手的伸缩、升降部分采用单杆双作用液压缸。机械手的臂部回转采用齿轮回转液压缸。在液压系统图中，本文主要采用油泵从液压缸提取液压油传至各个液压缸的系统结构图，此中采用溢流阀，调速阀来更好地控制整个液压系统。在回路部分的控制，运用PLC对整个操作回路进行控制。关键词：机械手手部设计；机械手腕部设计；机械手臂部设计；液压系统图设计；控制回路目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内机械手设计现状 1
1.3相关领域的研究进展 2
1.4本文主要研究内容 2
第二章 液压机械手的总体设计 3
2.1用途分析 3
2.2夹持器设计的基本要求： 3
2.3机械手的框架 4
第三章 结构设计 7
3.1机械手的结构设计及选取 7
3.2机械手手部设计 10
3.2.1驱动力计算： 11
3.2.2液压缸驱动力计算： 11
3.2.3 机械手手部钳分析 12
3.3腕部设计的基本要求 13
3.3.1腕部回转力矩的计算 14
3.3.2单叶片回转油缸 15
3.4臂部设计 17
3.4.1臂水平伸缩系统设计 18
3.4.2臂垂直升降系统设计 21
3.4.3臂部回转系统设计 22
第四章 驱动系统 26
4.1驱动系统设计要求 26
4.2机械手液压系统 27
4.2.1液压控制回路 27
4.2.2速度控制回路 28
4.2.3机械手的液压传动系统 29
4.3 PLC控制回路的设计 29
臂垂直升降系统设计 21
3.4.3臂部回转系统设计 22
第四章 驱动系统 26
4.1驱动系统设计要求 26
4.2机械手液压系统 27
4.2.1液压控制回路 27
4.2.2速度控制回路 28
4.2.3机械手的液压传动系统 29
4.3 PLC控制回路的设计 29
4.3.1电磁铁动作顺序 30
4.3.2 PLC内部接线结构与现场器件的实际连接图 33
4.3.3指令程序 33
第五章 全文总结 38
5.1论文总结 38
5.2论文尚存在的不足之处 38
致谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
设计本次课题主要是基于液压机械手的设计。在现代工业发展的今天，为了代替人类在某些苛刻的场合从事生产，或用于流水作业，机械手在工业化进程中已经运用的相当普遍。广泛使用机械手可以促进生产，提高产品的产量，也优化了人类的生产工作环境，促使工业化进程的飞速发展。改造与创新更加优越的机械手操作方式是本文的重要课题。对于以前的多种机械手，比如滑槽式机械手、滑杆是机械手、楔块式机械手（这些控制机械手的方式会因为长期滑动，造成部分的磨损，所欲并不十分利有生产作业），这次我所设计的机械手是通过弹簧推动楔块来控制机械手的张合（弹簧控制楔块可以减少楔块直接接触机械手而产生的摩擦）。现在工业生产作业中，基本都是对大工件进行加工，所以我采用的是液压系统来控制机械手。
1.2国内机械手设计现状
（1）简单的机械手机构：对于简单、规则的物体较为容易夹持，应用范围却是有限的。因为在结构方面，比较简洁、成本需求低，所以现在被广泛使用。
（2）多机械手系统：对于不同种类、形状差异变化较大的物体，通过选用多夹持机械手可以比较便捷地抓取。机器人的动作可以用不同的选择为不同的目标来固定，消除了该设施在终端设备的改变和替换机器人麻烦。
（3）柔性机械手机构：对于夹持外观形状变化较大的物体，通过选用柔性夹持器机构可以比较轻易抓取。因为他在操作过程中会随着机械手的手部夹持方式改变而改变夹持的中心。但是不能精准地抓拿物体是它的缺陷，因此不适于设备操作的机器人，只能有限制地在实际生活中运用。
（4）模拟人形手部机械手：对于机械结构方面而言，它与人手构造比较十分类同，拥有很多可以自我改变的手部关节，改变手部部件形成不同的抓取方式作能十分轻易地使被拿物体在空间中做出不同的位移变化。对于生产中，细致地调整范围移动，能极大地增加了机器人控制的精准度。因此仿人手型夹持器在市场上的应用还较为罕见，一部分原因是由于它复杂的结构和控制系统，另一部分原因是它的应用还不足够 熟练，仍然处于研究阶段，实际使用非常罕见。
（5）爪型机械手：。对于夹持不同外形的工件而言，变化爪数来更方便地夹持物体。抓取过程中，保持手指中心点不变，指尖在半径方向上做伸缩运动。特点：一、可以确保工件中心、方位等偏差降到最低。二、在开启和关闭之间有足够的距离。三、夹紧力十分充足。四、它可以通过力反馈到系统装置，从而控制电机，来产生合理的夹紧力。五、它的布局结构简便，质量较小，减轻了臂部载重的压力。六、它能在不同工件下选用不同的夹持方式，更优越地对物体进行夹持。
1.3相关领域的研究进展
机械手的运用与创新在国外起步相当早，他们具有较为先进的生产技术和管理经验，对于我们国内运用机械手的行业来说是非常宝贵学习和借鉴的。对发达国家而言，许多生产机械手的企业将卓越技术运用其中，进行推动和发展。机械手具有人类手部结构的相似特性，能在人类生活中帮助人类完成所需完成的部分事务。具体方面有：（1）可以显著提高产品生产加工的自动化；（2）可以改善生产作业环境、避免人类危险伤亡事故；（3）可以减少人力，便于有节奏地生产；（4）可以提升产品的精度；（5）可以扩大生产，提高生产率；（7）可以优化工艺的管理系统和标准化程度。机械手的未来发展趋势更倾向于智能、安全、低成本、柔性等多方面进行加工与发展。
1.4本文主要研究内容
本文研究了机械手夹持机构设计的各种方案后，对比以上研究背景，对机械手结构部件，与动力源进行了设计。本论文的主要工作有：分析了机械手手部所选用方案的比较与选择，进行了机械手关键部位及液压系统的分析与完善。
在机械手手部推动结构中采用弹簧推动楔块对机械手进行推动。采用弹簧推动楔块可以有效地减小摩擦阻力，可以更好地保护机械手的使用。
在机械手动力源方面采用的是用液压缸控制（因为工业生产都以大工件为主，液压系统控制能产生较大的推动力，能有效地进行运动）。
运用PLC控制来运行整个液压系统，让整个机械手合理、完整地运作。
机械手的臂部中，伸缩系统和升降系统采用双作用单杆液压缸、臂部回转液压缸采用无杆活塞液压缸。
第二章 液压机械手的总体设计
2.1用途分析
在当前的时代，机械手的优越性正渐渐地被人们所关注，促使它迎来了飞速进步发展。第一，它能代替人类，进行一些简单的操作；第二，它能按照正常的生产作业要求，准确地参照规定的要求
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内机械手设计现状 1
1.3相关领域的研究进展 2
1.4本文主要研究内容 2
第二章 液压机械手的总体设计 3
2.1用途分析 3
2.2夹持器设计的基本要求： 3
2.3机械手的框架 4
第三章 结构设计 7
3.1机械手的结构设计及选取 7
3.2机械手手部设计 10
3.2.1驱动力计算： 11
3.2.2液压缸驱动力计算： 11
3.2.3 机械手手部钳分析 12
3.3腕部设计的基本要求 13
3.3.1腕部回转力矩的计算 14
3.3.2单叶片回转油缸 15
3.4臂部设计 17
3.4.1臂水平伸缩系统设计 18
3.4.2臂垂直升降系统设计 21
3.4.3臂部回转系统设计 22
第四章 驱动系统 26
4.1驱动系统设计要求 26
4.2机械手液压系统 27
4.2.1液压控制回路 27
4.2.2速度控制回路 28
4.2.3机械手的液压传动系统 29
4.3 PLC控制回路的设计 29
臂垂直升降系统设计 21
3.4.3臂部回转系统设计 22
第四章 驱动系统 26
4.1驱动系统设计要求 26
4.2机械手液压系统 27
4.2.1液压控制回路 27
4.2.2速度控制回路 28
4.2.3机械手的液压传动系统 29
4.3 PLC控制回路的设计 29
4.3.1电磁铁动作顺序 30
4.3.2 PLC内部接线结构与现场器件的实际连接图 33
4.3.3指令程序 33
第五章 全文总结 38
5.1论文总结 38
5.2论文尚存在的不足之处 38
致谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
设计本次课题主要是基于液压机械手的设计。在现代工业发展的今天，为了代替人类在某些苛刻的场合从事生产，或用于流水作业，机械手在工业化进程中已经运用的相当普遍。广泛使用机械手可以促进生产，提高产品的产量，也优化了人类的生产工作环境，促使工业化进程的飞速发展。改造与创新更加优越的机械手操作方式是本文的重要课题。对于以前的多种机械手，比如滑槽式机械手、滑杆是机械手、楔块式机械手（这些控制机械手的方式会因为长期滑动，造成部分的磨损，所欲并不十分利有生产作业），这次我所设计的机械手是通过弹簧推动楔块来控制机械手的张合（弹簧控制楔块可以减少楔块直接接触机械手而产生的摩擦）。现在工业生产作业中，基本都是对大工件进行加工，所以我采用的是液压系统来控制机械手。
1.2国内机械手设计现状
（1）简单的机械手机构：对于简单、规则的物体较为容易夹持，应用范围却是有限的。因为在结构方面，比较简洁、成本需求低，所以现在被广泛使用。
（2）多机械手系统：对于不同种类、形状差异变化较大的物体，通过选用多夹持机械手可以比较便捷地抓取。机器人的动作可以用不同的选择为不同的目标来固定，消除了该设施在终端设备的改变和替换机器人麻烦。
（3）柔性机械手机构：对于夹持外观形状变化较大的物体，通过选用柔性夹持器机构可以比较轻易抓取。因为他在操作过程中会随着机械手的手部夹持方式改变而改变夹持的中心。但是不能精准地抓拿物体是它的缺陷，因此不适于设备操作的机器人，只能有限制地在实际生活中运用。
（4）模拟人形手部机械手：对于机械结构方面而言，它与人手构造比较十分类同，拥有很多可以自我改变的手部关节，改变手部部件形成不同的抓取方式作能十分轻易地使被拿物体在空间中做出不同的位移变化。对于生产中，细致地调整范围移动，能极大地增加了机器人控制的精准度。因此仿人手型夹持器在市场上的应用还较为罕见，一部分原因是由于它复杂的结构和控制系统，另一部分原因是它的应用还不足够 熟练，仍然处于研究阶段，实际使用非常罕见。
（5）爪型机械手：。对于夹持不同外形的工件而言，变化爪数来更方便地夹持物体。抓取过程中，保持手指中心点不变，指尖在半径方向上做伸缩运动。特点：一、可以确保工件中心、方位等偏差降到最低。二、在开启和关闭之间有足够的距离。三、夹紧力十分充足。四、它可以通过力反馈到系统装置，从而控制电机，来产生合理的夹紧力。五、它的布局结构简便，质量较小，减轻了臂部载重的压力。六、它能在不同工件下选用不同的夹持方式，更优越地对物体进行夹持。
1.3相关领域的研究进展
机械手的运用与创新在国外起步相当早，他们具有较为先进的生产技术和管理经验，对于我们国内运用机械手的行业来说是非常宝贵学习和借鉴的。对发达国家而言，许多生产机械手的企业将卓越技术运用其中，进行推动和发展。机械手具有人类手部结构的相似特性，能在人类生活中帮助人类完成所需完成的部分事务。具体方面有：（1）可以显著提高产品生产加工的自动化；（2）可以改善生产作业环境、避免人类危险伤亡事故；（3）可以减少人力，便于有节奏地生产；（4）可以提升产品的精度；（5）可以扩大生产，提高生产率；（7）可以优化工艺的管理系统和标准化程度。机械手的未来发展趋势更倾向于智能、安全、低成本、柔性等多方面进行加工与发展。
1.4本文主要研究内容
本文研究了机械手夹持机构设计的各种方案后，对比以上研究背景，对机械手结构部件，与动力源进行了设计。本论文的主要工作有：分析了机械手手部所选用方案的比较与选择，进行了机械手关键部位及液压系统的分析与完善。
在机械手手部推动结构中采用弹簧推动楔块对机械手进行推动。采用弹簧推动楔块可以有效地减小摩擦阻力，可以更好地保护机械手的使用。
在机械手动力源方面采用的是用液压缸控制（因为工业生产都以大工件为主，液压系统控制能产生较大的推动力，能有效地进行运动）。
运用PLC控制来运行整个液压系统，让整个机械手合理、完整地运作。
机械手的臂部中，伸缩系统和升降系统采用双作用单杆液压缸、臂部回转液压缸采用无杆活塞液压缸。
第二章 液压机械手的总体设计
2.1用途分析
在当前的时代，机械手的优越性正渐渐地被人们所关注，促使它迎来了飞速进步发展。第一，它能代替人类，进行一些简单的操作；第二，它能按照正常的生产作业要求，准确地参照规定的要求
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