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基于PLC的双向机械手的设计

基于PLC的双向机械手的设计

本设计通过对机械设计制造及一体化专业的所学知识进行整合,完成一个特定功能、特殊要求的数控机床上下料机械手的设计,能够比较好地体现机械设计制造及一体化专业毕业生的理论研究水平,实践动手能力以及专业精神和态度,具有较强的针对性和明确的实施目标,

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详细描述

基于PLC的双向机械手的设计
摘  要
通过对机械设计制造及机电一体化专业大学三年的所学知识进行整合,对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析,设计了一种基于PLC 的自动双向上下料机械手。重点针对机械手的立柱、手臂、手爪等各部分机械结构以及机械手控制系统进行了的设计。同时对液压系统和控制系统进行了简单的理论分析和计算。基于PLC对机械手的控制系统进行了深入细致的设计,通过对机械手作业的过程和控制要求的分析,设计了控制系统的硬件电路和软件系统,同时编制了机械手的控制程序。设计达到了的预期目标。
关键词:机械手 PLC 机械 液压系统
毕业设计调研报告
我实习的地点是丹阳市佳美特种设备安装有限公司,实习期间,我深切地感受到,制造部是一个团结、上进、充满活力的集体。在那里我受到了许多人的帮助,最重要的当属于徐班长,
其中电器的修理以及设备的维修是我实习期间的主要内容,在师傅们的带领下我飞快的进步着,对于机械和机电的知识更是日益加深,这些知识对于今天的设计起到了很大的作用。
本课题的研究内容是机械手,及一种用于工厂上下料的工业机器人。工业机器人系统由三大部分六个子系统组成。
 三大部分是:机械部分,传感部分,控制部分。六个子系统是:驱动系统,机械结构系统,感受系统,机器人—环境交互系统,人机交互系统,控制系等等。
该机械手为机床上下料机械手,要求能够完成上下料于一体。
动作顺序:加工等候--机械手臂下降--手爪收拢夹紧已加工好的工件--手臂上升--手臂回转至卸料工位--手臂下降--(手腕回转)手爪松开工件--手臂上升--回转至加工工位--手臂下降--手爪松开工件--手臂上升至等待工位等候。机械手的动作全部采用液压驱动,PLC控制。
PLC控制可以实现机械手的自动化运转,能够避免工人重复单调而又烦躁的工作
机械手结构设计:
机械结构是物料抓取机械手最终的执行机构,是机器人赖以实现各种运动的实体,机械结构的布局、类型、传动方式以及驱动系统的设计直接关系着机器人的工作性能。
机械结构按坐标形式主要有直角坐标型、球坐标型、圆柱坐标型、SCARA型和关节型等。
机械手能代替人类完成危险、重复无聊的工作,减轻人类劳动强度,提高劳动生产效率。机械手得到了广泛的应用,在机械行业中它可用于零部件组装 ,加工工件的搬运、装卸,特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前,机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。
针对该上下料机械手,为了使它具有一定的操作灵活性和较好的使用性能,在结构设计上采用圆柱坐标型。整个机器人系统设计为四个自由度。 
手部的结构设计:
手部就是与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。为了使机械手的通用性更强,把机械手的手部结构设计成可更换结构,当被夹持工件是圆柱刀柄时,使用夹持式手部;当该机械手做其他用途,被夹持工件是板料时,可使用气流负压式吸盘。
本设计涉及到了许多的专业知识,从中我能够将大学学习到的知识充分的应用,一些不熟练或者不懂的知识也随着设计的深入而变得熟练。
机械手的设计更系统的说可以是机器人的设计,无论是操作方还是设计方法,其中都和机器人一般,而我设计的机械手也应用了许多的机器人知识。
关于机械手的设计在国内外有许多,其中很多的工厂也应用了大批的机械手用于工作,而机械手的规格和用途更是不一,此次设计主要是将机械手的功能更大化,价格更低化。
其发展就是两个方向:一是机器人的智能化,多传感器、多控制器,先进的控制算法,复杂的机电控制系统;其二是与生产加工相联系,满足相对具体的任务的工业机器人,在满足工作要求的基础上,追求系统的经济、简洁、可靠,大量采用工业控制器,模块化市场化的元件。
在这一段时间里,我不仅很好地运用了大学期间的专业知识,更是学到了很多在学校学不到的人际处理方式,阔大了知识面,也丰富了社会阅历,为我即将踏入社会奠定了良好的基础。
实践期间的机械维修大大的提高了我的动手能力和单独思考能力,在设计的时候我能够独立完成任务有很多帮助都来源于此。
通过实践,我知道自己还有很多不足需要改进,很多东西需要学习。 

目录
目录 I
毕 业 设 计 任 务 书 III
毕业设计调研报告 IV
摘  要 VI
Abstract VI
第一章 引言 1
1.1 机械手设计的目的和意义 1
1.2 机械手的概述 1
1.3 机械手的发展及历史趋势 2
1.4 课题设计具体内容 2
第二章 机械手简介 4
2.1机械手介绍 4
2.2机械手机构形式 4
第三章 机械手设计 6
3.1坐标设计选择 6
3.2腰部设计 6
3.3手臂设计 7
3.4腕部设计 7
3.5手抓执行器设计 8
3.6机械传动设计 9
3.7手臂的平衡设计 12
第四章 各部件计算 13
4.1液压传动系统设计计算 13
4.2液压元件的选择及计算 16
4.3 电机选型及参数计算 16
第五章 控制系统的设计 18
5.1控制系统硬件设计 18
5.2操作面板设计 18
5.3控制器的选型 19
5.4机械手原理分析 20
5.5控制系统软件设计 21
第六章 机械手设计分析 28
结  论 29
致  谢 30
参考文献 31
 
 参考文献
1 唐镇宝、常建蛾.机械设计课程设计.2006,华中科技大学出版社
2 邓星钟.机电传动控制.2001,华中科技大学出版社
3第一工业机械部编.机床液压元件样本,1972
4 左建民.液压与气压传动,2006.机械工业出版社
5付永领, 王岩, 裴忠才. 基于CAN总线液压喷漆机器人控制系统设计与实现. 机床与液压. 2003
6 刘剑雄, 韩建华. 物流自动化搬运机械手机电系统研究. 机床与液压. 2003
与液压. 2003
7 胡学林. 可编程控制器(基础篇). 北京: 电子工业出版社, 2003.
8 孙兵, 赵斌, 施永康. 基于PLC的机械手混合驱动控制. 液压与气动. 2005
9孙兵, 赵斌, 施永康. 物料搬运机械手的研制. 机电一体化. 2005
10 李建勇. 机电一体化技术. 北京: 科学出版社, 2004.
11 张启玲, 何玉安. PLC在气动控制称量包装装置中的应用. 液压与气动.  2005
12赵文. 数字控制技术在龙门刨床电控系统中的应用. 电气传动. 2005  
13 王宪军, 赵存友. 液压传动. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2002.
14 张利平. 现代液压技术应用220例. 化学工业出版社, 2004.
15 李春波, 王大明, 李哲, 王祖温. PLC控制的气动上下料机械手. 液压气动与密封, 1999
16 尹自荣, 熊晓红, 骆际焕, 王建坤. 数控上下料机械手的研究及应用. 锻压机械. 1994
17 侯沂, 刘涛. 装卸机械手设计研究. 机械. 2004
18 刘新一. 多工位自动冲床机械手控制器设计. 广州大学学报(综合版). 2000



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