二〇一一年六月
1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求
1）、设计内容：
机械手结构设计，PLC控制系统设计，装配图1～2张（A0），零件图8张，电气原理图，设计说明书1份（40页以上）。
2）、设计要求： （1）、规格参数： 抓重:3公斤；自由度数:3个；座标型式:直角座标；手臂运动参数：前后移动，1800毫米；上下升降，350毫米；横移，最大50毫米；驱动方式:液压 （2）、全部设计图纸用AutoCAD绘制； 2．指定查阅的主要参考文献及说明 （1）机械零件设计手册 （2）工业机械手图册 （3）机械设计手册 （4）液压与气压传动
（5）PLC控制相关书籍（西门子或松下） （6）其他相关参考资料 3．进度安排 1 2 3 4 5 设计（论文）各阶段名称 查阅相关参考资料，完成开题报告 机械手结构设计，PLC控制系统设计 完成AutoCAD零件图、装配图 编写设计说明书 毕业设计（论文）的修改、答辩的准备 起 止 日 期 2011.03.1—2011.03.15 2011.03.16—2011.04.15 2011.04.16—2011.05.15 2011.05.16—2011.05.25 2011.05.26—2011.06.1 注：本表在学生接受任务时下达
摘 要
随着工业自动化的发展，工业机械手的应用越来越普遍，已被广泛地应用于各行各业中。本文主要针对用于油泵凸轮轴自动线上，在相邻工位间搬运工件的机械手即油泵凸轮轴加工自动线送料机械手进行设计。
首先，简要介绍了机械手的基本概念、机械手的组成和分类，以及工业机械手的简史和发展趋势。其次，本文通过油泵凸轮轴加工自动线送料机械手的动作分析，确定了机械手的坐标形式、自由度和驱动机构，确定了机械手的主要技术参数；完成了油泵凸轮轴自动线送料机械手的总体方案设计。再次，完成了机械手的手部、臂部和机身的结构设计。最后，通过对机械手的动作行程分析，完成了机械手的液压缸设计和液压元件的选择；设计了可满足机械手循环动作要求的液压系统原理图和电气控制图。本设计采用西门子公司的可编程控制器S7-200来控制机械手的移动。
关键字：机械手，凸轮轴，液压系统 ，可编程控制器（PLC）
I
Abstract
With the development of industrial automation,the industrial manipulators are used widely. They are applied in kinds of industry. The main idea of this article is the design of manipulator to moving workpieces between adjacent working position,that is the design of automatic production line for camshaft pump feeding robot.
Firstly,it introduced briefly the basic concept of the robot, the composition and classification of robot,the development history of industrial robots and development trends of industrial robots.Secondly,to analyzing the process of automatic production line for camshaft pump feeding robot,I have determined the coordinates form，the number of freedom and drive mechanismthe of manipulator, identified the main technical parameters of mechanical hand,completed the overall design of automatic line feed pump camshaft mechanical hand. Thirdly,I have completed the structure design of hand, arm and body . Finally, through analysing the movement of mechanical hand,I have completed the design of hydraulic cylinders and the choice of hydraulic components ;I have designed schematic diagram of hydraulic system and the diagram of electrical control to meet the requirements of manipulator's loop movement.This project adopt S7-200，made by Siemens，to control the movement of manipulator。
Keywords: Manipulator ，Camshaft ，Hydraulic system， Programmable Logic Controller (PLC)
II
目 录
摘要 .............................................................. Ⅰ Abstract ........................................................... Ⅱ 第1章 绪论 ....................................................... 1 1.1 前言 ................................................. 1
1.2 工业机械手的简史 ........................................ 1
1.3 机械手的组成和分类....................................... 2 1.3.1 机械手的组成 ......................................... 2 1.3.2 机械手的分类 ........................................ 2 1.4 工业机械手的发展趋势 ..................................... 4 第2章 机械手总体设计方案 ......................................... 6
2.1 机械手基本形式的选择 .................................... 6
2.2 机械手的主要部件及运动 ................................... 6
2.3 驱动装置的选择 ......................................... 6 2.4 机械手的技术参数 ....................................... 6
第3章 手部、臂部的结构设计 ....................................... 7 3.1 手部结构设计 .......................................... 7
3.1.1 手部设计的基本要求 .................................... 7 3.1.2 手抓类型及夹紧装置的选择 ............................... 8 3.1.3 手部夹紧力的计算 .................................... 9 3.2 臂部结构设计 ......................................... 10 3.2.1 臂部设计原则 ....................................... 10 3.2.2 臂部具体设计方案及计算 ................................ 11
第4章 驱动控制系统设计 ........................................... 17
4.1 各种驱动类型的特点 ...................................... 17 4.2 机械手驱动系统的选择原则 ................................. 17 4.3 液压系统简介 .......................................... 18 4.3.1 液压系统的工作原理 .................................. 18 4.3.2 液压传动的工作特性 ......................................... 18 4.3.3 液压系统的组成 ..................................... 18 4.3.4 液压系统的优、缺点 .................................. 19 4.4 拟定液压系统原理图 ..................................... 19 4.5 压缸主要参数的确定 .................................... 22 4.6 液压元件的选择 ........................................ 24
III