plc的气动真空吸盘机械手结构设计(附件)【字数：15793】
摘 要摘 要在现代化的制造业中,机械手的使用变得越加普遍 ，这主要是因为机械手可以大大地提高生产的效率和质量。为了能适应各种环境，机械手的材料基本都是耐腐蚀、抗高温的。随着科技的进步，市场上对于机械手的需求面越发广泛，主要体现在控制的灵活性和稳定性。当前，机械手的主要应用领域有搬运、喷漆、焊接。抓取、执行和控制机构组成了机械手。机械手采取PLC控制，可以使机械手在规定的指令下，将物体准确地送到指定位置，缩短工作时间。机械手可以通过电气、气动和液压三种传动方式，本设计采取气压传动，并采用PLC对吸盘机械手控制。设计的具体内容有对机械结构的设计，相应的组装后的三维装配图以及各零件的二维零件图的绘制，系统工作原理图、气动控制原理图和PLC梯形图及程序的绘制。关键词PLC；气动；机械手
目 录
第一章 绪论 1
1.1 机械手的发展 1
1.2 机械手的分类和组成 1
1.2.1 机械手的分类 2
1.2.2 机械手的组成 2
1.3 机械手的应用及趋势 4
1.3.1 机械手的应用 4
1.3.2 机械手的趋势 4
1.4 气动技术与气动机械手 5
1.4.1 气动技术的应用 5
1.4.2 气动技术的特点 5
1.4.3 气动机械手的现状 5
1.4.4 气动机械手的研究前景 6
1.4.5 气动机械手的意义 7
1.5 本课题主要研究内容 7
第二章 机械手的总体设计方案 8
2.1 坐标形式和自由度 8
2.2 主要技术参数 9
2.3 工作原理 9
2.4 机械手的控制要求 9
第三章 真空吸盘和发生器的选择及计算 10
3.1 真空吸盘的选择 10
3.2 真空发生器的选择 10
第四章 机械手臂部的设计及参数计算 12
4.1 机械手手臂的设计要求 12
4.2 机械手手臂的具体设计 12
第五章 伸缩、升降、回转气缸的尺寸校核 14
5.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
手臂伸缩气缸的尺寸校核 14
5.2 手臂升降气缸的尺寸校核 14
5.3 手臂回转气缸的尺寸校核 15
第六章 控制系统的分析设计 17
6.1 控制系统的简介 17
6.2控制系统的组成 18
6.3 PLC的控制原理及选择 18
6.3.1 PLC的组成及应用 18
6.3.2 PLC的控制原理 19
6.4 PLC控制系统的设计原则 19
6.5 PLC种类及型号选择 20
第七章 机械手气压传动系统设计 22
7.1 机械手的工作原理分析 22
7.2 气压传动系统工作原理图 22
7.3 机械手电气控制系统图 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 机械手的发展
机械手至今发展不过70多年，机械手的发展与自动化技术和计算机的发展紧密相连。自打计算机的出现那天起，计算机就不断的发展并且速度越来越快。批量生产的工业化需求极大地推动着工业自动化的发展。当时，美国核的相关研究也需要机械手来对含有放射性的物质进行进一步的处理。美国设计出了世界上的第一台机械手，主要用于实现对物体的抓取和移动，减少了工作量和时间。
之后，美国又设计出了一台机械手，在前面的基础上可以对机械手进行数控。取名为全自动。此机械手的执行过程模仿坦克的炮塔，采取液压驱动，可使机械手进行伸缩、升降、回转等一系列运动，操作灵活简便。之后的球坐标机械手在此基础上不断演变进化。与此同时，美国的机械设计公司也设计出了一台机械手，此机械手也采取液压驱动。这两种机械手是之后机械手发展的最初原型。在20世纪70年代末，美国的麻省理工学院和斯坦福大学，共同设计了一台机械手，采取当时最先进的计算机技术进行编程控制，主要应用于不同零件之间的装配。机械手的应用在提升产品质量和生产效率方面意义重大。同时，机械手还能减少工作量并改善工人的工作环境，优点多多。
我们国家对机械手的设计在70年代开始，最先从上海开始，后来全国各地都紧跟上海的步伐进行机械手的设计。各级政府也不断注重机械手的发展，并为机械手的研发投入了大量的费用。多方的努力最后使研发取得了显著地成果，一批又一批的机械手被设计制造了出来。有搬运机械手、焊接机械手、喷漆机械手。机械手的控制装置，完完全全是由中国自主研发的，并且机械手的主要零件也被设计了出来，有专门用于机械手的电机、轴承和传动机构。机械手的进一步发展得益于使用范围的不断扩大。机械手的运动形式也越来越灵活简便，回转机构、伸缩机构、升降机构可以更好地互相配合，实现对物体的搬运[1]。
现在，机械手更多地依赖于人的操作，才能运转。优化的部分主要在成本的降低和精确度的提升。未来，更先进的机械手上装有电脑控制组件，拥有感官感知能力，它的功能将变得日渐完善。在机械手上配置了多种传感器，把采集到的信息进行进一步处理，让机械手拥有强大的感知能力，进行优化执行运动。
1.2 机械手的分类和组成
1.2.1 机械手的分类
(1)驱动方式
电气机械手：电源易获得，反应快，可使用不同的方案进行控制。步进电机通常用做驱动电机，最常见的方式是直流电机。因为电机转速快，一般要对其进行减速控制。一些机械手采用无减速机构，这样简化了机构，又可以提高对精度的控制。
气动机械手：利用气源进行压缩控制，从而使机构运动，驱动机构一般由空气压缩机、气罐、气缸等构成，成本低、运动快速、结构简单。对速度的控制比较难，抓举力低。
液压机械手：一般情况下是油箱、液动机、油泵构成了驱动机构，对机械手控制使它运动。通常它有较大的抓举力，液压元件对密封性和精度的标准很高，如果漏油将会对环境造成污染。
机械机械手：机械驱动局限于操作单一的情况。通常用间歇机构来完成指定的动作。运动可靠，工作迅速，成本较低。
(2)运动坐标
目 录
第一章 绪论 1
1.1 机械手的发展 1
1.2 机械手的分类和组成 1
1.2.1 机械手的分类 2
1.2.2 机械手的组成 2
1.3 机械手的应用及趋势 4
1.3.1 机械手的应用 4
1.3.2 机械手的趋势 4
1.4 气动技术与气动机械手 5
1.4.1 气动技术的应用 5
1.4.2 气动技术的特点 5
1.4.3 气动机械手的现状 5
1.4.4 气动机械手的研究前景 6
1.4.5 气动机械手的意义 7
1.5 本课题主要研究内容 7
第二章 机械手的总体设计方案 8
2.1 坐标形式和自由度 8
2.2 主要技术参数 9
2.3 工作原理 9
2.4 机械手的控制要求 9
第三章 真空吸盘和发生器的选择及计算 10
3.1 真空吸盘的选择 10
3.2 真空发生器的选择 10
第四章 机械手臂部的设计及参数计算 12
4.1 机械手手臂的设计要求 12
4.2 机械手手臂的具体设计 12
第五章 伸缩、升降、回转气缸的尺寸校核 14
5.1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
手臂伸缩气缸的尺寸校核 14
5.2 手臂升降气缸的尺寸校核 14
5.3 手臂回转气缸的尺寸校核 15
第六章 控制系统的分析设计 17
6.1 控制系统的简介 17
6.2控制系统的组成 18
6.3 PLC的控制原理及选择 18
6.3.1 PLC的组成及应用 18
6.3.2 PLC的控制原理 19
6.4 PLC控制系统的设计原则 19
6.5 PLC种类及型号选择 20
第七章 机械手气压传动系统设计 22
7.1 机械手的工作原理分析 22
7.2 气压传动系统工作原理图 22
7.3 机械手电气控制系统图 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 机械手的发展
机械手至今发展不过70多年，机械手的发展与自动化技术和计算机的发展紧密相连。自打计算机的出现那天起，计算机就不断的发展并且速度越来越快。批量生产的工业化需求极大地推动着工业自动化的发展。当时，美国核的相关研究也需要机械手来对含有放射性的物质进行进一步的处理。美国设计出了世界上的第一台机械手，主要用于实现对物体的抓取和移动，减少了工作量和时间。
之后，美国又设计出了一台机械手，在前面的基础上可以对机械手进行数控。取名为全自动。此机械手的执行过程模仿坦克的炮塔，采取液压驱动，可使机械手进行伸缩、升降、回转等一系列运动，操作灵活简便。之后的球坐标机械手在此基础上不断演变进化。与此同时，美国的机械设计公司也设计出了一台机械手，此机械手也采取液压驱动。这两种机械手是之后机械手发展的最初原型。在20世纪70年代末，美国的麻省理工学院和斯坦福大学，共同设计了一台机械手，采取当时最先进的计算机技术进行编程控制，主要应用于不同零件之间的装配。机械手的应用在提升产品质量和生产效率方面意义重大。同时，机械手还能减少工作量并改善工人的工作环境，优点多多。
我们国家对机械手的设计在70年代开始，最先从上海开始，后来全国各地都紧跟上海的步伐进行机械手的设计。各级政府也不断注重机械手的发展，并为机械手的研发投入了大量的费用。多方的努力最后使研发取得了显著地成果，一批又一批的机械手被设计制造了出来。有搬运机械手、焊接机械手、喷漆机械手。机械手的控制装置，完完全全是由中国自主研发的，并且机械手的主要零件也被设计了出来，有专门用于机械手的电机、轴承和传动机构。机械手的进一步发展得益于使用范围的不断扩大。机械手的运动形式也越来越灵活简便，回转机构、伸缩机构、升降机构可以更好地互相配合，实现对物体的搬运[1]。
现在，机械手更多地依赖于人的操作，才能运转。优化的部分主要在成本的降低和精确度的提升。未来，更先进的机械手上装有电脑控制组件，拥有感官感知能力，它的功能将变得日渐完善。在机械手上配置了多种传感器，把采集到的信息进行进一步处理，让机械手拥有强大的感知能力，进行优化执行运动。
1.2 机械手的分类和组成
1.2.1 机械手的分类
(1)驱动方式
电气机械手：电源易获得，反应快，可使用不同的方案进行控制。步进电机通常用做驱动电机，最常见的方式是直流电机。因为电机转速快，一般要对其进行减速控制。一些机械手采用无减速机构，这样简化了机构，又可以提高对精度的控制。
气动机械手：利用气源进行压缩控制，从而使机构运动，驱动机构一般由空气压缩机、气罐、气缸等构成，成本低、运动快速、结构简单。对速度的控制比较难，抓举力低。
液压机械手：一般情况下是油箱、液动机、油泵构成了驱动机构，对机械手控制使它运动。通常它有较大的抓举力，液压元件对密封性和精度的标准很高，如果漏油将会对环境造成污染。
机械机械手：机械驱动局限于操作单一的情况。通常用间歇机构来完成指定的动作。运动可靠，工作迅速，成本较低。
(2)运动坐标
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