基于PLC控制的工件搬运机械手设计毕业设计

本科毕业论文（设计）

基于PLC控制的自动生产线工件搬运机械手设计

学 院： 机械工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 08 级 学 号： 学生姓名：

贵州大学本科毕业论文（设计）

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贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 I 页

目 录

摘 要 ................................................................................................................................................ III Abstract ................................................................................................................................................ IV 第一章 绪 论 ................................................................................................................................ 5

1.1 选题背景 ............................................................................................................................... 5 1.2 设计目的 ............................................................................................................................... 5 1.3 国内外研究现状和趋势 ............................................................................................... 6 1.4 设计原则 ............................................................................................................................... 7

第二章 设计方案拟定和详细设计计算........................................................................... 8

2.1 本机械手设计参数列表 ............................................................................................... 8 2.2 机械手手部设计计算 ..................................................................................................... 9

2.2.1 手部设计基本要求 .................................................................................................... 9 2.2.2 手部力学分析 ............................................................................................................. 9 2.2.3 夹紧力及驱动力的计算 ......................................................................................... 10 2.2.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 ....................................................................... 12

2.3 机械手腕部设计计算 ................................................................................................. 13

2.3.1 腕部设计基本要求 .................................................................................................. 13 2.3.2 腕部结构的选择 ....................................................................................................... 14 2.3.3 腕部回转力矩的计算 .............................................................................................. 14

2.4 机械手臂部设计计算 ................................................................................................. 18

2.4.1 机械手臂部设计的基本要求 ................................................................................ 18 2.4.2 手臂的典型机构以及结构的选择 ....................................................................... 18 2.4.3 手臂伸缩驱动力计算 .............................................................................................. 19 2.4.4 手臂伸缩油缸结构的确定 .................................................................................... 21 2.4.5 油缸端盖的连接方式及强度计算 ....................................................................... 23

2.5 机身设计与计算 ............................................................................................................ 25

2.5.1 机身的整体设计 ....................................................................................................... 25 2.5.2 机身回转机构的设计计算 .................................................................................... 26

贵 贵州大学本科毕业论文（设计） 第 II 页

2.5.3 机身升降机构的设计计算 .................................................................................... 29

第三章 机械手液压系统设计 ............................................................................................ 33

3.1 液压驱动系统工况计算 ............................................................................................ 33

3.1.1 绘制液压系统的工况图 ......................................................................................... 33 3.1.2 计算和选择液压元件 .............................................................................................. 37

3.2 液压系统总体图设计 ................................................................................................. 39

3.2.1 此液压系统的特点 .................................................................................................. 40 3.2.2 液压系统的分析 ....................................................................................................... 40 3.2.3 液压系统工作原理 .................................................................................................. 42

第四章 机械手电气系统设计 ............................................................................................ 47

4.1 继电器-接触器控制线路的设计.......................................................................... 47 4.2 一些低压电器的选择 ................................................................................................. 50 4.3 机械手控制操作面板 ................................................................................................ 51

第五章 机械手PLC控制系统的设计 ........................................................................... 53

5.1 可编程控制器简介及应用 ....................................................................................... 53 5.2 可编程控制器控制系统设计的基本原则 ....................................................... 53 5.3 可编程控制器系统设计的步骤 ............................................................................ 54 5.4 梯形图控制程序 ............................................................................................................ 57

5.4.1 控制程序的结构框图 .............................................................................................. 57 5.4.2 手动控制程序 ........................................................................................................... 58 5.4.3 自动控制程序 ........................................................................................................... 59

总 结 .................................................................................................................................................. 61 参 考 文 献 ....................................................................................................................................... 62 致 谢 ............................................................................................................................................. 63

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基于PLC控制的自动生产线工件搬运机械手设计

摘 要

机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，并且生产速度大大延缓，所以采用机械手是很有效的。

本机械手主要用于金属工件的搬运工作，能够配合机床（如锻床、数控机床、组合机床）或装配线等进行重量不大于30公斤的圆柱形工件搬运。本机械手为液压驱动，采用圆柱坐标系结构，具有4个自由度。本设计首先对机械手的各个部分进行了详细设计计算，选定液压缸和末端执行机构后，对连接结构进行了详细设计和强度校核。其次对机械手的液压系统进行设计，在液压系统的基础上对电气控制系统进行了合理设计和布线，最后用三菱PLC编程控制电气系统的各执行元件从而控制液压系统电磁阀的动作。到达搬运机械手搬运工件的最终要求。。

关键词：机械手，搬运，液压，PLC。

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