毕业设计(论文)-工业机械手液压及PLC控制系统设计

成都理工大学工程技术学院毕业论文工业机械手液压及PLC控制系统设计作者姓名：专业名称：机械工程及自动化指导教师： 成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明：1.本人已认真学习学位论文作假行为处理办法（中华人民共和国教育部第34号令）、成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）（成理工教发201330号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。2.本人已认真学习成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册，已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。3.本人所提交的学位论文（题目：工业机械手液压及PLC控制系统设计 ），是在指导教师指导下独立完成，本人对该论文的真实性、原创性负责。若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为，本人自行承担相应的后果。承诺人（学生签名）： 20 年 月 日 注：学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。1工业机械手液压及PLC控制系统设计摘要在当代工业的发展，各种自动化技术日益成熟，机械手是属于自动化技术中的一种，机械手也是当代的一项新课题。机械手是自动化生产中不可或缺的设备，他在工业中的应用越来越多。本论文为自动化生产线上设计一台PLC控制液压系统机械手。采用圆柱坐标的形式机构，通过PLC控制液压系统来完成。它工作一个来回需要用时45s，因为要保证机械手的运动精度，我们采用了导向杆导向和花键轴导向；还需要保证机械手的定位精度，我们采用行程开关来控制。本文主要叙述了机械手的设计计算过程 。首先，本文了介绍机械手的简介及运用和工业机械手的发展趋势，说明了机械手的位置检测和机械手圆柱座标的形式。其次再进行了机械手的总体方案设计，及机械手的各组成部分设计，主要写了各部分驱动力的计算。最后进行了液压系统及PLC控制系统的设计。文章中介绍了PLC控制系统液压传动机械手的设计理论与方法。简略的讨论了机械手的手部、腕部、手臂、液压系统、PLC控制系统等主要部件的结构设计。关键词：工业机械手 液压系统 PLCAbstractIn the development of modern industry, all kinds of automation technology matures, manipulator is one of the automation technology, and is a new subject of contemporary manipulator.Manipulator is indispensable in the production of automation equipment, his application in the industry more and more.In this paper for the automated production line design a manipulator PLC control hydraulic system.In the form of cylindrical coordinate mechanism, through the PLC control hydraulic system to accomplish.It work a need is 45 s back and forth, because to ensure the movement precision of the manipulator, we adopted the guide rod guide and spline shaft orientation;You also need to ensure the accuracy of the manipulator positioning, we travel switch is used to control.This paper mainly describes the design and calculation process of the manipulator. First, this paper introduces the introduction and application of the manipulator and the development trend of industrial robots, illustrates the position detection of the manipulator and the manipulator in the form of cylindrical coordinates.Then has carried on the overall design of manipulator, and each component of the manipulator is designed, mainly wrote driving force calculation of each part.Finally the design of hydraulic system and PLC control system. The article introduces the PLC control system design theory and method of hydraulic manipulator.A brief discussion of themanipulator hand, wrist, arm, hydraulicsystem.Keywords:manipulator,The hydraulic system,PLC目录摘要IAbstractII目录III前言11 绪论21.1 工业机械手的简介及应用21.1.1 工业机械手简介21.1.2 工业机械手应用31.2 工业机械手的发展趋势32 机械手的总体方案设计52.1 机械手基本形式的选择52.2 方案设计62.3 机械手的运动分析73 机械手手部的设计计算103.1 手部设计基本要求103.2 典型的手部结构103.3 选择手抓的类型及夹紧装置103.3.1 手抓的力学分析103.3.2 夹紧力及驱动力的计算123.4 机械手夹持精度的分析计算143.5 手指夹紧液压缸的尺寸参数的确定154 腕部的设计计算164.1 腕部设计的基本要求164.2 腕部的结构以及选择164.2.1 典型的腕部结构164.2.2 腕部结构和驱动机构的选择164.3 腕部的设计计算174.3.1 腕部设计考虑的参数174.3.2 腕部的驱动力矩计算174.3.3 腕部驱动力的计算185 臂部的设计及有关计算195.1 臂部设计的基本要求195.2 手臂的典型机构以及结构的选择195.2.1 手臂的典型运动机构195.2.2 手臂运动结构的选择205.3 手臂驱动力的计算205.3.1 手臂摩擦力的分析与计算205.3.2 手臂惯性力的计算225.3.3 密封装置的摩擦阻力225.4 液压缸工作压力和结构的确定225.5 液压缸的尺寸参数的确定246 机械手液压系统的设计266.1 液压传动的优缺点及发展趋势266.2 机械手液压系统的分析与计算266.2.1 双作用单杆活塞式液压缸276.2.2 无杆活塞式液压缸306.2.3 单叶片回转油缸316.2.4 油泵的选择326.2.5 确定油泵电动机功率N336.3 液压系统控制原理图设计337机械手的PLC控制系统设计377.1PLC的特点及应用概况377.1.1PLC的应用概况377.1.2PLC的特点377.2PLC型号的选择387.3PLC在机械手中控制程序387.4PLC在机械手中控制系统图397.4.1PLC自动控制图397.4.2 手动控制系统图397.4.3 机械手自动方式状态图40总结42参考文献43致谢44V前言本次设计的是工业机械手液压及PLC控制系统，工业机械手是1947年开始被人们逐渐设计和制造，在发达国家工业机械手的应用要较发展中国家早很多年，计算机参与机械行业是其快速发展的主要原因，在国际上有Siemens PLM Software这样的全球领先的软件和服务商，有IBM这样致力于智能芯片的开发商，都为工业的智能化做出来很大的贡献，当然工业机械手就是很好的实际应用。当然，在国内我们的工业机械手的发展还是可以。 在工业机器人行业中，工业机械手是应用最广泛的智能化设备，各式各样的机械手在各个领域被人们研发并投入使用，比如宝马车的点焊，就是用机械手自动操作完成的：又比如日本的近几年在推广工业机械手代人工的生产。劳动力成本低是工业机械手发展的契机，当然最大的原因是工业机器人的自动化，智能，精确制造。机械手在规定程序的加工中精度非常高，能在一般的环境和特殊的环境完成指令发出的任何任务，在带人工领域中有着很大的发展空间。1 绪论1.1 工业机械手的简介及应用1.1.1 工业机械手简介机械手有多个自由度，可以通过自动化控制程序来控制，也可以不同环境中进行工作。例如：在高温的环境下，你可以设计一个机械手来帮忙，在粉尘多的环境下，也可以用机械手来帮忙等等恶劣环境下，都可以用机械手来完成任务，所以机械手应用十分广泛。机械手在我国最近二十年的发展也很快。,取得了一些成就，受到国人对机械手在制造业应用的重视。机械手的结构设计很简单，实用性也强。 随着现代工业技术的发展，现在的机械手可以用自动化程序来控制实现指定的运动，并且可以重复不断的工作。机械手最早研制的国家是美国。那时候他是在机身上安装一个回转臂，在机身端部装有电磁铁的工件抓放机构。美国这个机械铸造公司和普鲁曼公司签订协议，一起来研究并生产工业机械手，达到工业机械手使用要求。他们研究机械手主要是提高机械手的结构稳定性，同时降低制造成本。工业机械手发展最快的国家是日本。从美国那里引进了二种典型的机械手，发现机械手的应用前景，投入了大量资金和人力，当时风靡日本整个国家，相应研究机械手的研究基地及学校大力兴起。很多机械手及机器人相继出现，应用于各种场合，其中工业中的应用非常广泛。日本就开始大力研究机械手。于1979年，日本生产的机械手之类的产品在全球比例占最多。汽车工业是使用机械手最多行业。预计到1990年将有60万机器人在工业工作。按照机械手的经历来分，第一代机械手精度低，成本高，而且需要人工来操作。第二代机械手它具有微型电子计算机控制系统，可以具有相当于人眼睛，耳朵，手，思维等能力。安装各种各样的传感器，把感觉到的信息进行系统反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经研制出具有触觉和视觉机械手，应用于多种行业中。第三代机械手也称为机器人，它完全可以相当于人，可以独立完成一些简单的工作任务。与自动化控制系统相结合。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufac