機(jī)械手說(shuō)明書(shū)

1、二維機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)本文對(duì)二維機(jī)械手進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí)設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)，計(jì)算出了回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩。設(shè)計(jì)出了機(jī)械手的氣動(dòng)控制系統(tǒng)，為避免氣缸的旋轉(zhuǎn)，采用雙導(dǎo)桿氣缸，確定了氣缸的尺寸外形。采用步進(jìn)電機(jī)與諧波齒輪減速器實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)步進(jìn)電機(jī)和諧波齒輪減速器進(jìn)行了選型。采用壓力傳感器控制氣爪的夾持力，同時(shí)對(duì)壓力傳感器進(jìn)行了選型。利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的PLC型號(hào)，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫(huà)出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。第1章 緒論

2、1.1設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)是本門(mén)課程課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識(shí)與工程實(shí)踐之間的銜接。課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)對(duì)二維機(jī)械手機(jī)電控制裝置的設(shè)計(jì)，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、應(yīng)完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計(jì)方法。通過(guò)設(shè)計(jì)也有助于復(fù)習(xí)、鞏固以往所學(xué)的知識(shí)，達(dá)到靈活應(yīng)用的目的。設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，在此過(guò)程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 首先要設(shè)計(jì)出機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，并將機(jī)械手的原點(diǎn)（即原始狀態(tài)）定位右位，高位，伸出，放松狀態(tài)。在原始狀態(tài)下，機(jī)械手下降到低位，抓取工件，上升到高位，縮回，左旋到左位，伸出。在右工作臺(tái)上無(wú)工件時(shí)，機(jī)械手下降到低位，放松，然后上升到高位，縮

3、回，右轉(zhuǎn)，伸出到回原位。其動(dòng)作邏輯關(guān)系圖如下：原位 下降夾緊上升縮回左旋轉(zhuǎn)90度伸出下降放松上升縮回右旋轉(zhuǎn)90度伸出采用PLC變成實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作1.3設(shè)計(jì)要求(1) 設(shè)計(jì)并繪制硬件及接線圖(2) I/O表(3) PLC程序(4) 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手機(jī)械部分設(shè)計(jì)機(jī)械手工作范圍：旋轉(zhuǎn)動(dòng)作：旋轉(zhuǎn)角度范圍為360度 v=6r/min豎直移動(dòng)：豎直移動(dòng)范圍0到400mm v=100mm/s橫直移動(dòng)：橫直移動(dòng)范圍0到250mm v=100mm/s末端執(zhí)行結(jié)構(gòu)：氣動(dòng)的手爪，能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊和放松，能抓起重20公斤的重物自由度數(shù)：3個(gè)自由度坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)2.2控制部分設(shè)計(jì)2.2

4、1具體的技術(shù)要求如下：通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)物品的搬運(yùn)、傳輸?shù)裙δ?。功能上采用自?dòng)設(shè)計(jì)，由啟動(dòng)、停止、急停按鈕來(lái)控制。要求分清停止和急停的功能，停止時(shí)機(jī)械手執(zhí)行完此次任務(wù)后回到復(fù)位狀態(tài)而停止；急停時(shí)機(jī)械手無(wú)條件的立即停止，但是注意如果機(jī)械手爪上如有物體應(yīng)注意抓緊防止手爪松動(dòng)而使物體落下。要求有指示燈進(jìn)行功能指示，如：自動(dòng)指示燈、啟動(dòng)指示燈、停止指示燈2.22驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)該機(jī)械手的控制裝置采用PLC，通過(guò)PLC來(lái)控制步進(jìn)機(jī)電或電磁閥，使機(jī)械手能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上升、下降、旋轉(zhuǎn)、抓緊、松開(kāi)等動(dòng)作。步進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，氣動(dòng)控制豎軸移動(dòng)、橫軸移動(dòng)和手抓的抓放。 選用傳感器為壓力傳感器實(shí)現(xiàn)抓取力的檢測(cè)，行程開(kāi)關(guān)來(lái)

5、實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)2.23總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖： 第3章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1手爪的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足的要求：手爪所抓起物塊尺寸為直徑100mmX高度300mm,重量為20kg其行程為0275mm能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加緊和放松，主要設(shè)計(jì)在于其是否有足夠的力來(lái)抓起物塊。手爪的傳感器為壓電傳感器用來(lái)檢測(cè)是否抓起物塊。手爪的總重量為；G=40N2、手爪氣缸連接件的設(shè)計(jì)：材料45鋼 法蘭盤(pán) 3、設(shè)計(jì)與手爪氣缸相連接的鋼桿 材料選Q235鋼 直徑D=20mm4、桿與手爪氣缸連接件設(shè)計(jì)：材料45鋼 法蘭盤(pán)5、橫梁與手爪部分的連接件設(shè)計(jì)：材料45鋼，4孔連接件第4章驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1氣缸的設(shè)計(jì)4.11與手爪相連的氣缸的確定 F=4

6、D2-d2P F500N取d=0.5D,氣缸壓強(qiáng)取p=0.7MPa求得：氣缸的內(nèi)徑D=40mm活塞桿d=20mm材料 缸體：鋁合金 =2.7g/cm3 活塞桿：合金鋼 =7.9g/cm3 重量：G=20N缸體：53mm 4.12橫向移動(dòng)雙導(dǎo)桿氣壓缸的確定本缸主要承受懸臂、爪部以及物件等的重量?；钊麠U受壓縮和彎曲由氣動(dòng)手冊(cè)知：可選中小型氣缸 最大行程250mm 產(chǎn)品名稱(chēng)：導(dǎo)桿氣缸-FEC氣缸的內(nèi)徑：D=32mm活塞桿d=20mm適用壓力范圍：00.5MPa缸體材料：Q235 活塞桿材料：Q235 缸體：346mm 4.13確定Z軸的雙導(dǎo)桿氣壓缸產(chǎn)品名稱(chēng)：導(dǎo)桿氣缸-FEC由氣動(dòng)手冊(cè)得知：可選中小型

7、氣壓缸缸的內(nèi)徑：D=50mm活塞桿d=25mm適用壓力范圍：00.5MPa缸體材料：鋁合金 =2.7g/cm3活塞桿材料：合金鋼 =7.9g/cm3缸體：513mm 4.2空壓機(jī)及控制元件的選擇4.21耗氣量的計(jì)算取活塞的伸出速度v=0.1m/s,經(jīng)計(jì)算水平氣壓缸的壓縮空氣量為Q1=312mm3/s 豎直氣壓缸缸Q2=785mm3/s 4.22選擇控制元件由于工作壓力=0.5MPa 由以上計(jì)算可選：三位四通電磁換向閥：德國(guó)博世力士樂(lè)4WE6E62/EG24N9K4二位二通電磁換向閥：22D-10B行程閥：XQ250612 使用壓力：0.15-0.8MPa節(jié)流閥：優(yōu)勢(shì)力士樂(lè)單向節(jié)流閥SVLD54

8、6P20S 壓力范圍：1MPa 減壓閥：Y43H/Y型活塞式蒸汽減壓閥 出口壓力范圍：0.11.0MPa 最高進(jìn)口壓力：1.6MPa 油霧器：CAL20005000系列油霧器 最高使用壓力: 1.0MPa 空氣過(guò)濾器：臺(tái)灣氣立可CHELIC AFR-150 壓力范圍：0.5-8.5MPa (3.1m3/min)L18.5螺桿式空壓機(jī) 重 量：600 KG 驅(qū)動(dòng)方式:皮帶 冷卻方式:風(fēng)冷 排氣口徑: G1” 噪 音:631 電源 (V/ph/Hz): 380V-50HZ-3PH 外型尺寸：1150X885X1425mm 壓力：0.75-13Mpa功率：7.5-315KW4.3步進(jìn)電機(jī)的選擇計(jì)算轉(zhuǎn)

9、矩：T=G X L=(200+40+20+100+150) X0.3=150N.mP=T X生產(chǎn)廠家:上海森創(chuàng)電機(jī)電氣公司 型號(hào): 86BYG350AL-SAKSHL-0601 （3相）相數(shù)：3相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角：0.6/1.2 重量：2Kg 軸徑：12mm驅(qū)動(dòng)器 規(guī)格型號(hào)：SH-30806 額定功率：400W 額定電壓：?jiǎn)蜗?20VAV4.4諧波齒輪減速器的選用生產(chǎn)廠家：北京諧波傳動(dòng)技術(shù)研究所型號(hào):XB1機(jī)型：50 傳動(dòng)比：61d=10mm D=18mm外形尺寸：170X75X754.5壓力傳感器的選用美國(guó)kulite壓力傳感器 型號(hào):ISR超小型壓力傳感器-XCQ-093工作壓力：7bar 過(guò)載壓力：14bar 額定激勵(lì)電壓：10VDC/AC 輸入阻抗：1000 重量：0.4g參考文獻(xiàn)：【1】.李允文編著，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，廣東，機(jī)械工業(yè)出版社，1996【2】.天津大學(xué)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，天津，科學(xué)技術(shù)出版社，1980【3】.徐炳輝主編氣動(dòng)手冊(cè)，上海，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2005【4】.美國(guó)kulite 壓力傳感器設(shè)計(jì)手冊(cè)【5】.徐灝主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版，機(jī)械工業(yè)出版社【6】.諧波減速器的選用 【7】.雙導(dǎo)桿氣缸的選用 【8】.步進(jìn)電機(jī)的選用【9】壓力傳感器的選用 參考文獻(xiàn)：【1】.李允文編著，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，廣東，機(jī)械工業(yè)出版社，1996【2】