XXX大学毕业设计 （论
文）
题目： 工业机械手设计计算书
专业：13级机械设计制造及其自动化
年 级： 2013 学生姓名： 指导教师：
2015年5月2日
目 录
摘要 …………………………………………………………………………………1 1绪论 …………………………………………………………………………………… 1 1.1 研究目的及意义…………………………………………………………………1 1.2 本课题研究内容 ……………………………………………………………… 2 2机械手的总体设计 ……………………………………………………… 3 2.1 工业机械手的组成 …………………………………………………………… 3 2.1.1 执行机构 …………………………………………………………………… 3 2.1.2 驱动机构 …………………………………………………………………… 4 2.1.3 控制系统 …………………………………………………………………… 4 2.2 关节型机械手的主要技术参数 ………………………………………… 4 2.3 圆柱坐标式机械手运动简图………………………………………………5 3关节型机械手机械系统设计 ……………………………………………6 3.1 手部 ………………………………………………………………………6 3.1.1 夹紧力的计算 ……………………………………………………6 3.1.2 夹紧缸驱动力计算 ………………………………………………7 3.1.3 两支点回转型手指的夹持误差分析与计算 ……………………8 3.1.4 夹紧缸的计算 ……………………………………………………10 3.2 腕部 ………………………………………………………………………11 3.2.1 腕部设计的基本要求 ……………………………………………11 3.2.2 腕部回转力矩的计算 ……………………………………………12 3.2.3 手腕回转缸的设计计算 …………………………………………14 3.3 臂部 ………………………………………………………………………15 3.3.1 手臂伸缩液压缸 …………………………………………………15 3.3.2 手臂回转液压缸 …………………………………………………23 4机械手的液压驱动系统 …………………………………………………27 4.1 程序控制机械手的液压系统 ……………………………………………27 4.2 液压系统 …………………………………………………………………27 4.2.1 各液压缸的换压回路 ……………………………………………27 4.2.2 调速方案 …………………………………………………………28 4.2.3 减速缓冲回路 ……………………………………………………29 4.3 液压系统的合成 …………………………………………………………29 5机械手的可编程控制 ……………………………………………………31 5.1 输入输出触点的分配 ……………………………………………………31 5.1.1 行程开关的分配 …………………………………………………31 5.1.2 手动按钮的分配 …………………………………………………31
5.1.3 输入输出继电器的分配 …………………………………………32 5.2 外部接线图 ………………………………………………………………32 5.3 控制面板设计 ……………………………………………………………33 5.4 状态控制图 ………………………………………………………………34 5.5 梯形图 ……………………………………………………………………35 结论 …………………………………………………………………………………… 37 致谢 …………………………………………………………………………………38 参考文献 ……………………………………………………………………………39
摘要：本文设计的机械手采用圆柱坐标式，能完成上料、翻转等功能。此机械手主
要由手爪、手腕、手臂和机身等部分组成，具有手腕回转、手臂伸缩、手臂升降和手臂回转4个自由度，能够满足一般的工业要求。该机械手由电位器定位，实行点位控制，控制系统采用PLC可编程控制，具有良好的通用性和灵活性。该机械手为液压驱动，4个自由度和手爪的夹紧都由液压驱动，该设计实现机械手各种规定动作的控制，有利于简化线路，节省成本，提高劳动效率，提高生产率，同时在油路的布置和规划中结合机械制造的基础，不断使油路符合制造的可行性，而且将油路布置成空间结构，使机械手的结构更加简洁和紧凑。
关键字：机械手 圆柱坐标 液压缸 PLC 自由度
本课题研究内容
要求本设计能较鲜明地体现机电一体化的设计构思。所谓机电一体化，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。尽管机电一体化的产品名目繁多，并由于它们的功能不同而有不同的形式和复杂程度，但做功的机械本体部分（包括动力装置）和微点自控制部分（包括信息处理）是最基本的、必不可少的要素。
本设计要求完成以下工作：
1、 拟定整体方案，特别是控制方式与机械本体的有机结合的设计方案。 2、 根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部和臂部的结构。 3、 各部件的设计计算。
4、 机械手工作装配图的设计与绘制。 5、 液压系统图的设计与绘制。 6、 编写设计计算说明书。
工业机械手的主要技术参数
1.抓重： 250N 2.自由度： 4个 3.坐标形式：圆柱坐标 4.手臂运动参数
运动名称 伸
缩
符
X Z ψ 号
行程范围 500mm 330mm 0°~210°
速
度
小于300mm/s 小于80mm/s 小于70 (°)/s
升 降 回
5.手腕参数
运动名称 回
转
符ω
转
号 行程范围 0°~180°
速度
小于90 (°)/s
6.手指夹持范围：棒料，直径65~85mm。 7.定位方式：点位控制
8.驱动方式：液压（中、低压系统） 9.定位精度：±3mm 10.控制方式：PLC控制
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XXX大学毕业设计 （论
文）
题目： 工业机械手设计计算书
专业：13级机械设计制造及其自动化
年 级： 2013 学生姓名： 指导教师：
2015年5月2日
目 录
摘要 …………………………………………………………………………………1 1绪论 …………………………………………………………………………………… 1 1.1 研究目的及意义…………………………………………………………………1 1.2 本课题研究内容 ……………………………………………………………… 2 2机械手的总体设计 ……………………………………………………… 3 2.1 工业机械手的组成 …………………………………………………………… 3 2.1.1 执行机构 …………………………………………………………………… 3 2.1.2 驱动机构 …………………………………………………………………… 4 2.1.3 控制系统 …………………………………………………………………… 4 2.2 关节型机械手的主要技术参数 ………………………………………… 4 2.3 圆柱坐标式机械手运动简图………………………………………………5 3关节型机械手机械系统设计 ……………………………………………6 3.1 手部 ………………………………………………………………………6 3.1.1 夹紧力的计算 ……………………………………………………6 3.1.2 夹紧缸驱动力计算 ………………………………………………7 3.1.3 两支点回转型手指的夹持误差分析与计算 ……………………8 3.1.4 夹紧缸的计算 ……………………………………………………10 3.2 腕部 ………………………………………………………………………11 3.2.1 腕部设计的基本要求 ……………………………………………11 3.2.2 腕部回转力矩的计算 ……………………………………………12 3.2.3 手腕回转缸的设计计算 …………………………………………14 3.3 臂部 ………………………………………………………………………15 3.3.1 手臂伸缩液压缸 …………………………………………………15 3.3.2 手臂回转液压缸 …………………………………………………23 4机械手的液压驱动系统 …………………………………………………27 4.1 程序控制机械手的液压系统 ……………………………………………27 4.2 液压系统 …………………………………………………………………27 4.2.1 各液压缸的换压回路 ……………………………………………27 4.2.2 调速方案 …………………………………………………………28 4.2.3 减速缓冲回路 ……………………………………………………29 4.3 液压系统的合成 …………………………………………………………29 5机械手的可编程控制 ……………………………………………………31 5.1 输入输出触点的分配 ……………………………………………………31 5.1.1 行程开关的分配 …………………………………………………31 5.1.2 手动按钮的分配 …………………………………………………31
5.1.3 输入输出继电器的分配 …………………………………………32 5.2 外部接线图 ………………………………………………………………32 5.3 控制面板设计 ……………………………………………………………33 5.4 状态控制图 ………………………………………………………………34 5.5 梯形图 ……………………………………………………………………35 结论 …………………………………………………………………………………… 37 致谢 …………………………………………………………………………………38 参考文献 ……………………………………………………………………………39
摘要：本文设计的机械手采用圆柱坐标式，能完成上料、翻转等功能。此机械手主
要由手爪、手腕、手臂和机身等部分组成，具有手腕回转、手臂伸缩、手臂升降和手臂回转4个自由度，能够满足一般的工业要求。该机械手由电位器定位，实行点位控制，控制系统采用PLC可编程控制，具有良好的通用性和灵活性。该机械手为液压驱动，4个自由度和手爪的夹紧都由液压驱动，该设计实现机械手各种规定动作的控制，有利于简化线路，节省成本，提高劳动效率，提高生产率，同时在油路的布置和规划中结合机械制造的基础，不断使油路符合制造的可行性，而且将油路布置成空间结构，使机械手的结构更加简洁和紧凑。
关键字：机械手 圆柱坐标 液压缸 PLC 自由度
本课题研究内容
要求本设计能较鲜明地体现机电一体化的设计构思。所谓机电一体化，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。尽管机电一体化的产品名目繁多，并由于它们的功能不同而有不同的形式和复杂程度，但做功的机械本体部分（包括动力装置）和微点自控制部分（包括信息处理）是最基本的、必不可少的要素。
本设计要求完成以下工作：
1、 拟定整体方案，特别是控制方式与机械本体的有机结合的设计方案。 2、 根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部和臂部的结构。 3、 各部件的设计计算。
4、 机械手工作装配图的设计与绘制。 5、 液压系统图的设计与绘制。 6、 编写设计计算说明书。
工业机械手的主要技术参数
1.抓重： 250N 2.自由度： 4个 3.坐标形式：圆柱坐标 4.手臂运动参数
运动名称 伸
缩
符
X Z ψ 号
行程范围 500mm 330mm 0°~210°
速
度
小于300mm/s 小于80mm/s 小于70 (°)/s
升 降 回
5.手腕参数
运动名称 回
转
符ω
转
号 行程范围 0°~180°
速度
小于90 (°)/s
6.手指夹持范围：棒料，直径65~85mm。 7.定位方式：点位控制
8.驱动方式：液压（中、低压系统） 9.定位精度：±3mm 10.控制方式：PLC控制
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