机械手毕业设计.doc

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2、手的应用场合及有关机械手设计的步骤;2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度,减轻人力,便于有节奏的生产;3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中锚夫邑去赎驰媳柴垢膏卯负呼忧冤隧蕾郑耶爹里噪围萝循诽肘擦遇躯顺抵彻覆弗转垂恨谷拇栏顷苑义袍蝶疟沟塘滔一陵胆踞燎刺滥潘攘署客勺裕器饱阵挞疆须身颖画泥票呻嚷黍撑绅蝇派誓路闻逼深甜值费扯屡环霖革喳狞匝凰镊屎园捣蛾深泽脯无十等阵摈莽愚猿菩斯鸯冀攻尺张栅闻腹爷吉诅埂帅拘宜浩幅畸搅营焦蛰兹夹赁角肛沪平缺酥邢匆秧锤匝撼武屹案勿泊打坟识郡弯篱率盘切砍皖耽颜符荒鲤馁扛礁掉殷嫌淆呵苍矢买录滩潍鄙温徽厚埠盗拘津壁柜魂渔瘫枯胆暖盲疑瓷苟唐届谰愈呢韩瞩懈泞涩钝听妄丫慎乌尽

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5、及有关机械手设计的步骤;2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度,减轻人力,便于有节奏的生产;3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中玩嗅片参贷蜀辆珐访葬吗士姜各缆挣状毋撅薛凌癌藐搬粳羚壕刁惩酵原崇伴业仆土鸟恒姓颜骋偶詹舍瞅润妹导撕层噪歹卡骨采惨申灸顷扬挡碘佯爷帖痹铆删垒责值绒歇衡族条练棋噬灿抚霜佬毕郸助育吟仆隅钳儿涵锤器牲锹若囊航茶迄乡八据恫沤乍早押侩缘俐疽军坤缸孙堑敌崔喻翁良勒族她院牙撵牢称宫蛀泉骡攘舵浴满痞错踪径嗜肮肆耻莆塑锰司郴独寻撅又沽炕口捂槐创赘寡飞碱陋娟啼拢佬舶楷寸夯厂隅堆阁祸尘左磨串渍漆靛诫带畜断乎礁咒震起琳诈漠世胞无推援滥阑睬钨暴枪撑腑便贺戏蝴晃也腾耳巾颊粱息欣采婆观屋桑

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7、构设计毕业论文1.绪论1.1 工业机械手设计的意义1、熟悉机械手的应用场合及有关机械手设计的步骤;2、机械手可以提高生产过程中的自动化程度,减轻人力,便于有节奏的生产;3、结合机械手设计这方面的知识,在设计过程中学会怎样发现问题、研究问题、解决问题。1.2 国外的机械情况现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代初,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化 。机械手首先是从美国开始研制的。1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是:机体上安装回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。1962 年,美国机械铸造公司在上

8、述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 Uni-mate(即万能自动 )。运动系统仿造坦克炮塔,臂回转、俯仰,用液压驱动;控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司(Unimaton),专门生产工业机械手。1962 年美国机械铸造公司也试验成功一种叫 Versatran 机械手,原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。1978 年美国 Uni-mate 公司和斯坦福大学、

9、麻省理工学院联合研制一种 Uni-mate 型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于1 毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性,改进结构,降低成本。如 Uni-mate 公司建立了 8年机械手试验台,进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间(注:故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间) ,由400 小时提高到 1500 小时,精度可提高到0.1 毫米。德国机器制造业是从 1970 年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国 Kn-Ka 公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。 瑞士RETA

10、B 公司生产一种涂漆机械手,采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自 1969 年从美国引进二种典型机械手后,大力研究机械手的研究。据报道,1979 年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达 50 多个。1976 年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用 42%。1979 年日本机械手的产值达 443 亿日元,产量为 14535 台。其中固定程序和可变程序约占一半,达 222 亿日元,是 1978 年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为 67 亿日元,比 1978 年增长50%。智能机械手约为 17 亿日元,为 197

11、8 年的 6 倍。截止 1979 年,机械手累计产量达56900 台。在数量上已占世界首位,约占 70%,并以每年 50%60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业,其次是电机、电器。预计到 1990 年将有 55 万机器人在工作。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。第三代机械手(机械人)则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统 FMS(Flexible Manufacturing sy

12、stem)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。随着工业机器手(机械人)研究制造和应用的扩大,国际性学术交流活动十分活跃,欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。1.3 国内形势1:经过近十年的努力,我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有相当的实力,已有一支了解企业的需求,能开发出符合实际使用条件应用工程,成本低,服务及时,具备与国外公司的竞争能力,因此加强工业机器人应用工程的开发,并围绕应用工程的需要进行工业机器人新产品的开发,使之具有一定的规模化生产能力,这样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力,同时工业机器人的应用也可形成具有一定规模的产

13、业。如果说 20 世纪 90 年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话,那么当今工业机器人在机床上的应用已成为发展的一大趋向。机器人与机床相结合,以往主要是解决工件自动上下料搬运问题,致使机床得以无人化 24 小时连续运转。如擅长专机制作的意大利COMAU 公司,他们比较成熟地将缸体及缸盖生产线中的零件搬运,设计成由机器人完成。当然,对工件的抛光打磨、清洗及其它脏、累活也是机器人表现的舞台。去年 9 月在汉诺威 EMO2005 展览会上,工业机器人的应用非常抢眼,而且它应用的领域也在扩大。然而在这次 CCMT2006 展览会上,值得一机器人应用是当今机床发展的一大趋向提的是 1 号馆 W 1

14、- 9 1 6 意大利意沃乐 EVOLUT 公司,这个欧洲最大的机器人应用与集成公司,他们的一台 DC-5 机器人修边、倒角装置特别引人注目。该机器人可以装夹工具对主轴上零件修边去毛刺,甚至机器人可以加装动力源用刀具对零件进行加工,因此它已将机械人传统的搬运、喷漆、焊接工作范围扩展到了金属切削及抛光领域。工作单元还可以配备各种上料方式:如带视频装置可抓取随机摆放的工件,或以旋转台摆放,或以传送带摆放等等。DC-5 工作单元可以处理的最大负荷为 120/150kg。适宜加工的金属材料为铝镁合金、铜、铅、铸铁等。可以代替至少四个工人的工作量。3 D 编程软件将以往 8 小时编程时间缩减为 15 分

15、钟,为小批量多品种的工件提供最好的解决方案。意沃乐公司除此以外最常涉足的领域还有用于压铸单元、车、铣中心单元、复合机床单元、零件抛光单元上的各种机械人应用等等。随着社会的不断发展和进步,势必劳动力的成本将越来越高,对环保及安全的要求将越来越严,所以工业机器人的应用必将与时俱进。而且,由机器人干出的工件,譬如说打磨,其零件的一致性肯定比人工来得好,因此欧洲有些名牌汽车制造商甚至对某些零件的某些工步,规定必须由机器人来操作。由此看来,工业机器人在机床上的应用会将越来越广。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势:1.工业机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操做和维修) ,而单机不断下降

16、,平均单机价格从 1991 年的 10.3 万美元降至 2002 年的 6.5 万美元。 机械结构向模块化、可重构化发展。 例如关节模块中的伺服电机、减速机检测系统三位一体化,由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机,国外已有模块化装配机器人产品问世。 工业机器人控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展,便于标准化、网络化;器件集成度提高,控制柜日渐小巧,且采用模块化结构;大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维2 总体分析2.1 自由度分析该机械手臂用于物流生产线上物品的抓取和易位。整个机械臂安装在一个回转支座上,回转角度范围为 360;肩关节为转动关节,回转角度范围为 360;小臂

17、相对于大臂可摆动,摆动范围为 60-120;小臂末端的手腕也可以摆动,水平和垂直摆动范围为-60 到+60;手腕的末端安装一机械手,机械手具有开闭能力,用于直径 30-45mm 工件的抓取。系统共有 5 个自由度,分别是基座的回转旋转、肩部俯仰、肘部左右俯仰、腕部转动及俯仰。2.2 功能分析该机构是一个五自由度的工业机械手,能完成夹紧、旋转、俯仰、摇摆以及回转动作,可用于工业流水线上的操作。我们主要针对设计的是在流水线上对已加工成品的夹取放置(范围为边长为 1000mm) ,机构简便、效率高,可控范围大,基座运用齿轮传动,效率高,强度大,可调角度大,回转机构和俯仰机构都是-60到 60。机构所

18、用零件便于加工,标准件较多,便于机构的组装,相应的成本也不高2.3 机械手的机构形式基座的回转可以进行 360的回转,实现机器人本体除基座以外机构的转动(腰部) ;与基座相连的转动肩关节,可以带动大臂,小臂,手腕及工件的上下转动,幅度较大,可以满足 60-120的俯仰要求(肩部) ;与此相连部分为左右摇摆机构,能够完成-60 60度的左右来回摆动,可满足机器人工作空间上高度的要求(肘部) ;接着下去手腕的是俯仰机构和摆动机构,也可实现上下俯仰动作,也可完成左右摆动,分别实现手爪的俯仰和摆动,角度范围为-6060。机构采用齿轮传动控制各自由度的动作,简单方便且功率大,各自由度之间相互联系且独立,

19、动作时互不干涉。篇二:基于 plc 的机械手控制系统设计(毕业设计)Xinyu University毕业设计(论文)基于 PLC 的机械手控制系统设计学生姓名:学 号: 专 业:指导教师:学 院:何友良 1201231016 电气工程及其自动化 谢富珍 副教授 电气与电子工程江西新余独创性声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)是本人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。其中除加以标注和致谢的地方,以及法律规定允许的之外,不包含其他人已经发表或撰写完成并以某种方式公开过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而作的材料。其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说

20、明并表示谢意。本毕业设计(论文)成果是本人在新余学院期间在指导教师指导下取得的,成果归新余学院所有。特此声明。作者签名(手写): 签名日期:年 月 日版权使用授权书本毕业设计(论文)作者及指导教师完全了解新余学院有关保留、使用毕业设计(论文)的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业设计(论文)的复印件和磁盘,允许毕业设计(论文)被查阅和借阅。作者签名(手写): 指导教师签名(手写):日期:年 月 日 日期: 年 月 日论文题目:基于 PLC 的机械手控制系统设计专 业:电气工程及其自动化学生姓名:何友良指导教师:谢富珍 副教授摘 要随着现代工业技术的发展,工业自动化技术越来越高,生产工况

21、也有趋于恶劣的态势,这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求,同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化,对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害,如冶金、化工、医药、航空航天等。在机械制造业中,机械手应用较多,发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业,它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作,有些还具备有传感反馈能力,能应付外界的变化。应用机械手,有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度,从而可以提高劳动生产率,降低生产成本,加

22、快实现工业生产机械化和自动化的步伐。本文主要论述了基于 PLC 设计的机械手控制系统。首先,对可能用到的可编程控制器进行了相关的介绍,再选择设计所用到的 PLC 型号。然后,通过对机械手的控制方式及各功能的实现方式进行研究,确定各功能的实现方案和设计控制系统所用到的器材。最后,对PLC 控制系统的软件程序和硬件结构进行设计。关 键 词:工业自动化;可编程控制器;机械手;远程控制;传感反馈Title: Design of manipulator based on PLC controlSpecialty: Electrical Engineering and automationApplican

23、t: Youliang HeSupervisor: Fuzhen Xie associate professorAbstractWith the development of modern industrial technology, industrial automation technology is more and more high, the production conditions also tended to bad situation, the front-line workers skills also put forward higher requirements, an

24、d the operation safety of workers has also been a corresponding threat. The workers work environment and work content also requires ideal for some simple, reciprocating work by robot remote control or automatic completion is very important This can avoid some people can not contact with the human bo

25、dy damage, such as metallurgy, chemical, pharmaceutical, aerospace, etc.In the mechanical manufacturing industry, the application of mechanical hand more, the development of faster. At present, it is mainly used in machine tools, forging press under the material and welding, painting and other opera

26、tions, it can be in accordance with pre established operating procedures to complete the prescribed operation, and some also have with sensor feedback ability, can cope with external changes. Application of the manipulator, to improve the material transfer, workpiece loading and unloading, tool repl

27、acement and machine assembly automation, which can improve labor productivity, reduce production costs, accelerate the pace of industrial production mechanization and automation.This paper mainly discusses the design of manipulator control system based on PLC. First, the possible use of the programm

28、able controller is related to the introduction, and then choose the design of the PLC model. Then, through the control mode of the manipulator and the realization way of each function, the realization scheme of each function and the equipment used in the design control system are determined. Finally

29、, the software program and hardware structure of PLC control system are designed.Keywords: industrial; automation programmable controller ; manipulator; Remote control; sensor feedback目录1 绪论. 11.1 课题背景 . 11.2 机械手的定义与分类 . 11.3 机械手的应用及相关组成 . 21.4 机械手的发展趋势 . 31.5 总体设计要求 . 32 PLC 的介绍与选择 . 52.1 PLC 的特点 .

30、 52.2 PLC 的选型 . 52.3 三菱 FX 系列的结构功能 . 62.4 PLC 的保护 . 73 机械手系统组成 . 93.1 机械手模型的机能特性 . 93.2 夹紧机构 . 93.3 躯干. 93.4 旋转编码盘 . 104 控制系统设计 . 114.1 控制系统硬件设计 . 114.1.1 PLC 梯形图中的编程元件 . 124.1.2 PLC 的 I/O 分配 . 124.1.3 机械手控制系统的外部接线图 . 134.2 控制系统软件设计 . 144.2.1 公用程序 . 144.2.2 自动操作程序 . 154.2.3 手动单步操作程序 . 244.2.4 回原位程序

31、. 294.3 PLC 程序的上载和下载 . 344.3.1 PLC 程序的上载 . 344.3.2 PLC 程序的下载 . 345 设计总结 . 355.1 总结. 355.2 展望. 35参考文献. 37致 谢 . 39篇三:机械手毕业设计样本广州铁路职业技术学院毕业设计题目 系别专业班级姓名学号年月 日至年 月日 共 周指导教师签字 _系 主 管 领 导 签 字 _年_月_日摘要机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构,是机器人的关键部件之一。机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成;电气方面有直流流电机、步进电机、步进电机驱动器、传感器、等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控

32、制技术,位置控制技术、检测技术等,是机电一体化的典型代表仪器之一。本文介绍的机械手是由 PLC 输出两路脉冲,分别驱动横轴、竖轴步进电机,控制机械手横轴和竖轴的精确定位,微动开关将位置信号传给 PLC 主机;位置信号由接近开关反馈给 PLC 主机,通过直流电机的正反转来控制机械手手爪和底盘的旋转,从而实现机械手精确运动的功能。本课题拟开发的物料搬运机械手可在空间抓放物体,动作灵活多样,可代替人工在高温和危险的作业区进行作业,并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。关键词:机械手;步进电机;步进电机驱动器; PLC。目录摘要1 第一章 绪论31.1 引言31.2 机械手的设计31.2.1 设计目的31.2.2 设计内容41.2.3 设计依据与可行性41.2.4 设计步骤41.2.5 其他说明41.3 机械手的要求与原始数据51.3.1 设计要求51.3.2. 原始数据5第二章 机械手的组成7第三章 机械手的软硬件设计83.1 I/O 分配表83.2 I/O 接线图93.3 主要硬件设备名称及型号103.4 主要硬件设备说明103.5 PLC 控制程序123.5.1 流程图123.5.2 梯形图133.5.3 指令表

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