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1、姓 名：宋扬专 业：机械设计制造及其自动化指导老师：王义文设计时间：,目 录,1、搬运机械手总体结构设计,2、搬运机械手机械结构设计,3、搬运机械手液压系统设计,4、搬运机械手控制系统设计,(1)该机械手采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短和整体旋转。(2)采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。(3)在控制方式选择上，由于其功能只是在两个工作台之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此，采用点位控制方式。,1、搬运机械手总体结构设计,2、搬运机械手机械结构设计,2.1 手爪及夹紧液压缸设计
2、2.2 伸缩液压缸设计2.3 升降液压缸设计2.4 旋转液压缸设计 2.5 机械手整体机械结构设计,本次设计的搬运机械手手爪采用滑槽杠杆式结构，夹紧缸采用单作用弹簧复位式结构，其结构如下所示：,1.1 手爪及夹紧液压缸设计,伸缩缸可以使搬运机械手伸长或者缩短，其结构如下所示：,1.2 伸缩液压缸设计,1.3 升降液压缸设计,升降缸可以使搬运机械手上升或者下降，其结构如下所示：,1.4 旋转液压缸设计,本机械手采用齿条液压缸，它由两个活塞和一套齿条齿轮传动装置组成。它将活塞的移动通过传动机构转换成齿轮的转动，从而带动整个机械手臂部的来回转动。其结构如下所示：,1.5 机械手整体机械结构设计,机械
3、手整体结构如右图所示,3.1 夹紧液压缸液压回路设计3.2 伸缩液压缸液压回路设计3.3 升降液压缸液压回路设计 3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计3.5 机械手整个液压系统设计,3、搬运机械手液压系统设计,3.1 夹紧液压缸液压回路设计,夹紧液压缸液压回路设计如右图所示：,原理分析：1、该液压回路采用液控单向阀保压和锁紧，以保证夹紧缸夹持工作的可靠性。2、该回路采用进油路节流阀调速。3、该回路采用两位三通电磁换向阀换向，从而实现手爪夹紧或放松的动作。,3.2 伸缩液压缸液压回路设计,伸缩液压缸液压回路设计如右图所示：,原理分析：1、该液压回路采用进油路节流阀调速。2、该回路采用三位四通电
4、磁换向阀换向，从而实现手臂伸长或缩短的动作。,3.3 升降液压缸液压回路设计,升降液压缸液压回路设计如右图所示：,原理分析：1、该液压回路采用进油路节流阀调速。2、该回路采用三位四通电磁换向阀换向，从而实现手臂上升或下降的动作。3、为防止升降液压缸因自重自由下滑，该回路设置了单向顺序阀来平衡。,3.4 旋转（齿条）液压缸液压回路设计,齿条液压缸液压回路设计如右图所示：,原理分析：1、该液压回路采用进油路节流阀调速。2、该回路采用三位四通电磁换向阀换向，从而实现手臂手臂顺时针旋转或逆时针旋转的动作。,3.5 机械手整个液压系统设计,4.1 控制要求分析4.2 操作面板设计 4.3 I/O点数确定
5、及PLC选型 4.4 PLC外部接线图设计 4.5 PLC控制程序设计,4、搬运机械手控制系统设计,4.1 控制要求分析,（1）此搬运机械手是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，故选用限位开关进行定位。（2）此机械手应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。（3）该搬运机械手也具有手动运行模式，通过手动操作，可以按照要求更改各限位开关的位置，从而改变搬运工作的起始位置和终止位置，使其具有一定的灵活性。,4.2 操作面板设计,通过对机械手控制要求分析，其控制面板设计如下：,4.3 I/O点数确定及PLC选型,（1）根据控制要求，需要18个输入点，11个输
6、出点。（2）由于此搬运机械手输入点数不多，性能要求不高，因此选用欧姆龙的CPM2A-40CDR-A小型可编程控制器，即可满足要求。,4.4 PLC外部接线图设计,4.5 PLC控制程序设计,通过分析控制要求，应该设计机械手复位程序、手动运行程序和自动运行程序。搬运机械手在暂停或者等待指令时，液压系统的液压泵一般要处于卸荷状态，因此，还要设计控制液压泵卸荷与否的程序，对液压泵进行控制。,4.5.1 程序总体方案设计,程序总体方案,4.5.2 液压泵卸荷与否控制程序设计,0100001005为输出继电器，2100221006为手爪夹紧或放松过程中设置的辅助继电器。,4.5.3 复位程序设计,4.5.3 复位程序设计,复位过程动画仿真,4.5.4 手动程序设计,4.5.5 自动程序设计,自动运行流程图,自动运行动画仿真,4.5.5 自动程序设计,结论 搬运机械手可以代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，降低了劳动强度，改善了劳动环境，提高了生产效率，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。因此，对搬运机械手的研究具有深刻而重要的意义！,结束语 本次设计主要对搬运机械手的机械结构、液压系统和控制系统进行设计，在设计过程中，难免存在一些问题，希望老师们提出宝贵的意见，给予指导，谢谢！,Thank you！,
