基于PLC控制的气动机械手系统设计

1、济南大学毕业设计1 前言1.1 课题背景在世界工业发达国家的机械制造行业中，工业机械手已经得到了广泛的应用，有关机械手的理论研究也趋于成熟。工业机械手的普遍特点是能够按照事先编制的作业程序完成规定的动作，目前国外发达国家工业机械手的发展趋势是大力研制具有某些智能的机械手，使其拥有一定的传感能力，能够根据外界环境的变化，迅速、及时、准确地做出相应变更。国内工业机械手的发展，在最近几年也已经取得了巨大进步，在工业生产过程中，机械手已经代替了部分人体劳动，减轻了劳动强度，改善了作业条件，并且能够实现自动化管理，提高了生产效率。但相比较于国外，国内的机械手发展水平差距依然明显，相关理论的研究相对滞后，

2、工业生产过程中，很多情况是借鉴或直接应用国外已有的发展成果，这样虽然能够暂时保证生产过程的自动化，但长期忽略相关课题的自主研究，依然会限制自身的长远发展，所以， 有关机械手的制造、控制等方面的研究就显得十分必要。1.2 选题意义工业生产过程中，大宗工件的搬运工作既耗时又耗力，例如， 在铸造或锻造生产过程中， 对体积不大但数量庞大的铸锻件的搬运工作。为了能够提高工作效率，减轻人体的劳动，本课题所设计的机械手应能够在程序控制下，自动完成固定路径上的工件搬运动作。（ 1）通过设计，把有关课程（机械原理、机械设计、液压与气动技术、控制工程基础、 测试技术、可编程控制器原理等）中所获得的理论知识在实际中

3、综合的加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的结合起来。（ 2） 通过设计，培养独立的机械整机设计能力，树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤。（ 3）通过设计，学会应用有关参考资料、计算图表、手册、图册和规范；熟悉有关国家标准，培养在机械整体设计方面所必须具备的基本技能。1.3 设计内容和要求基于PLC控制的气动机械手系统设计应包括三部分：执行机构设计、气动驱动系统设计和PLC控制系统设计。其组成示意图如图1-1 所示。图 1-11.3.1 设计内容（ 1） 拟定整体方案，特别是传感、控制方式与机械本体的有机结合的设计方案。（ 2） 根据给定的自由

4、度和技术参数设计或选择合适的手部、臂部和机身的结构，使机械手能够完成升降、伸缩、旋转和抓放工件的动作。（ 3）对机械手各个部件进行设计计算，确定基本数据。（ 4）设计并绘制机械手的工作装配图和零件图。（ 5）实现气动控制元件的选型，为机械手提供动力装置，设计并绘制气动原理图。（ 6）实现以PLC为核心的控制系统设计，完成PLC的选型、I/O 点分配与程序设计，编制梯形图，绘制控制电路。- 50 -2 机械手规格参数和运动分析2.1 机械手规格数表 2-1 机械手的设计规格参数参数名称参数单位参数大小抓重N100自由度数个3最大工作半径mm1000手臂最大中心高mm680伸缩行程mm800伸缩速

5、度mm?s-1<100升降行程mm150升降速度mm?s-1<100回转范围度90回转速度度 /s30手指夹持范围mm?65? 852.2 机械手的运动分析为了能够达到表2-1 中机械手的工作要求，机械手的各组成机构应该包括：手部（抓取机构）、臂部（ 伸缩机构）、立柱或机身（升降机构和旋转机构）。各运动过程可以归纳为表2-2 。表 2-2 机械手运动过程初始位置初始步手臂上升工步一手臂伸出工步二抓紧工件工步三手臂缩回工步四顺时针旋转工步五手臂下降工步六手臂伸出工步七放松工件工步八手臂缩回工步九逆时针旋转工步十3 手部结构的设计和计算3.1 手部结构设计手部是用来直接握持工件的部件，

6、由于被握持的工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况的不同，所以机械手的手部结构是多种多样的，按其握持原理可以分为夹持和吸附两大类。其中夹持类常见的主要有夹钳式，夹钳式手部由手指、传动机构和驱动装置三部分组成，具有较大的适应性，可以抓取轴、盘、套类工件。夹钳式手部设计的基本要求为：（ 1）应该具有适当的夹紧力和驱动力；（ 2）手指应该具有一定的开闭范围，以便于抓取和退出工件；（ 3） 应保证工件在手指内的夹持精度，即保证工件在手指内部有准确的相对位置；（ 4）要求结构紧凑、重量轻、效率高。典型的手部结构包括回转型、移动型和平面平行移动型。本课题中可以选择回转型结构中的滑槽杠杆式结构，原理

7、图如图3-1 所示。图 3-1 手部工作原理3.2 手部的计算与分析3.2.1 夹紧力计算手指对工件的夹紧力可按下式计算：FNK1K2K3G式中 K1 - 安全系数，通常取1.2-2.0 ，此取K1=2.0;K2 - 工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。K2可近似按下式计算：K2 1g其中a- 运载时重力方向的最大上升加速度；g- 重力加速度，g 9.8m/s2；vmax - 运载工件时重力方向的最大上升速度，由表2-1 知 vmax=0.1 m/ s ;t响 - 系统达到最高速度的时间，一般取0.03-0.5s ，此处去t响 =0.4s；a v0 1m/sK 2 1 a 1vmax1. 2m

8、s1.026g g t响9.8m/s 0.4sK 3 - 方位系数根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，此处可取K3=0.5；G - 被抓取工件所受重力，由表2-1 知 G =100(N ) 。手指对工件的夹紧力FN 1.5 1.026 0.5 100N 230.85(N)3.2.2 确定夹紧缸驱动力对于如图3-1 所示的手部结构，由工业机械手设计表2-1 可以查得驱动力公式为：2b 2F计算cos FNa由表 2-1 中手指夹持范围6585可以取：a 50mm， b 100mm，300 ;2b 22 10020F计算cos2FNCOS2300 230.85N 692.55(N)a

9、50考虑手爪的机械效率，可取0.85，F实际F计算692.550.85814.76(N)3.2.3 确定气缸的内径D和活塞杆直径d22F实际( D d ) p4根据 机械设计手册， 活塞杆 d 可以根据气缸拉力预先估定，并且 d/D 0.16 0.4，选取活塞杆直径d 0.4D ；3.2取气缸工作压力：表 3.2 气压负载常用的工作压力负载F/N<50005000 1000010000 2000020000 3000030000 50000>50000工作压力 p/ MPa<0.811.5 22.5 33 44 5>5 7取气缸工作压力为0.7Mpa ，4 F实际4 8

10、14.76F实际实际 2620.042（m）p（ 1 -0.4 ）0.7 10 （ 1- 0.4 ）由机械设计手册表24.2-4 可以选择气缸内径为：D=50m，m则活塞杆直径为：d 50 0.4 20（mm）3.2.4 缸筒壁厚的计算由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比/ D 1 /10 ，所以通常可以按薄壁筒公式计算：Dpt2 式中- 缸筒壁厚，（m）D - 气缸内径，（ m）pt 1.5p（ Pa）pt - 气缸试验压力，一般取p - 气缸工作压力（ Pa） - 缸筒材料许用应力（Pa）本课题手爪夹紧气缸缸筒材料采用为: 铝合金 ZL3,=3 MPa则壁厚为 :Dpt 0.05 1.5 0.7

11、 106t68（mm）2 2 3 106由机械设计手册表24.2-7 可以选择气缸筒壁厚为：8mm3.2.5 夹紧缸行程计算夹紧缸的活塞杆位移量：L tan300 a tan300 50 29（mm）为保证加紧效果，可取活塞杆行程L=40mm。3.2.6 活塞杆校核活塞杆稳定性的校核：当活塞杆的长度L 较小时 （ L 10d） ， 可以只按强度条件校核计算活塞杆直径d 有 :05d （4F1/ ） 0.5（ 3.12）其中， 120MPa， F1 814.76N4 814.763mm则 :d120所以活塞杆满足实际设计要求。综合以上计算与分析，通过机械设计手册，可以选择夹紧缸为LG系列50气缸

12、。4 臂部和机身结构的设计和计算4.1 臂部结构设计手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑手部，并带动他们作空间运动。手臂的各种运动通常用驱动机构（如气缸）和各种传动机构来实现，从臂部受力情况分析，它在工作中既承受手部和工件的静动载荷，而且自身运动又较多，故受力复杂。4.1.1 臂部设计的基本要求：（ 1）臂部应承载能力大、刚度好、自重轻，所以应该根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸，提高支撑刚度和合理选择支撑间的距离；（ 2）臂部运动速度要高，惯性要小；（ 3）手臂动作要灵活；（ 4）位置精度要高。4.1.2 臂部运动机构双导向杆手臂伸缩机构如图4-1 所示， 导向杆在导向套内移

13、动，以防止手臂伸缩时转动； 手臂的伸缩气缸安装在两根导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单，传动平稳。图 4-1 手臂结构4.1.3 臂部的设计计算伸缩气缸活塞的驱动力计算：F拉F摩F密F惯式中F摩 - 摩擦阻力，运动件表面间的摩擦阻力；F密 - 密封装置处得摩擦阻力；F惯 - 气动或者制动时，活塞杆所受的平均惯性力。F摩 、F密 、F惯 的计算如下：1）F 摩 的计算双导向杆导向，导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩杆的两侧，如4-2 所示，图 4-2 计算如下：MA 0G总 LG总 L aFRbFRb总a又FY 0LaG总FRb FRaFRa G总（）a2

14、L aF摩'（FRa FRb）'G总（ 2L a）a式中 G总 - 参与运动的零部件的总重力，此处取G总 =300NL-手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前段的距离，此处取L=200mma-导向支承的长度，取a=80mm- 当量摩擦系数，由于导向支承的截面形状为圆形，4' ( )(1.27 1.57)2- 摩擦系数，对于钢与铸铁，取=0.18 0.3，此处可取0.2' 1.5 0.2 0.3'' 2L a(FRa FRb )G总()a2 200 800.3 300 ()N 540(N)802) F密 的计算由于O形密封圈密封可靠，结构简

15、单，摩擦阻力小，所以可以使用O形密封圈，则气缸密封处的总的摩擦力为：F杆封F塞封0.03F拉3) F惯 的计算G总F惯 gt式中G总 - 参与运动的零部件所受的总重力(包括工件)，此处取G总 =300( N) ；g - 重力加速度，取g 9.8(m/s2 ) ；- 又静止加速到常速的变化量，=0.1 (m/s)；t - 起动过程时间，t =0.4 (s)G总300 0.1F惯g总t390.80 00.41N 7.65(N)综上可得：F拉F摩F密F惯540 7.65 0.03F拉F拉564.69(N)4.1.4 臂部伸缩气缸的尺寸计算在有杆腔：即：( D 2 d2)F拉p44pF拉d2式中 p-

16、 气缸工作压力，可取p=0.7（ MPa） ；- 气缸的机械效率，取0.95 ；D - 气缸内径；d - 活塞杆直径，可以暂取d 0.4D4Fp (1 0.42)4 564.590.7 106 0.95 (1 0.42)0.027(m)24.2-4 可以选择气缸内径为：D=32（ mm） ，d 0.4D 0.4 32 13（mm）由机械设计手册表24.2-4 可以选择活塞杆直径为：d=14（ mm） 。4.1.5 缸筒壁厚的计算由于一般气缸缸筒壁厚与内径之比/ D 1 /10 ，所以通常可以按薄壁筒公式计Dpt2 式中- 缸筒壁厚，（ m）D - 气缸内径，（ m）pt- 气缸试验压力，一般取

17、pt 1.5p（ Pa）p - 气缸工作压力（ Pa） - 缸筒材料许用应力（Pa）本课题手爪夹紧气缸缸筒材料采用为: 铝合金ZL3,=3 MPa则壁厚为 :Dpt2 0.032 1.5 0.7 1062 3 1065.6(mm)由机械设计手册表24.2-7 可以选择气缸筒壁厚为：6mm4.1.6 手臂伸缩气缸行程：由表 2-1 知手臂的工作最大伸长量为800mm， 为了保证活塞不与气缸壁发生碰撞，所以可以取行程L=900mm。4.1.7 手臂伸缩气缸校核当活塞杆的长度L 10d 时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。活塞杆稳定性条件是：F pu F kpnkF pu - 气缸承受的轴向负载，

18、即气缸的理论输出推力Fk 气缸的压杆稳定极限力nk -气缸的压杆稳定性安全系数，一般取nk 2 6气缸的压杆稳定极限力与缸的安装形式、活塞杆直径及行程有关。当长细比L K 85 m 时， Fk m 2 / L2当长细比L 85 m 时， F k f 1KaL21 a ()2nKL 活塞杆计算长度(m)K 活塞杆横截面回转半径实心杆 K 1 d 4活塞杆断面惯性矩实心杆d 4 64d 0 空心活塞杆内孔直径(m)1 活塞杆截面积实心杆1 d 2 4m 系数，材料弹性模量，对钢取2.1 1011 paf 材料强度实验值，对钢取f 49 107 paa 系数，对钢取a 15000查阅机械手册气缸设计

19、由表得安装方式为固定-自由式 取 m 14实心杆 Kd 4 3.5L K 900 / 3.5 25785 m 85142.5Fkf149 10 70.014 24421257 250004258(N )Fk4258nk 6709.67 F pu F1564.69(N)所以该活塞杆满足稳定性条件。综合以上计算和分析，通过 机械设计手册， 可以选择水平伸缩缸为QM系列32 缸。4.2 机身结构设计4.2.1 升降运动机构臂部的升降运动由固定于底座上的气缸直接完成。为了防止手臂升降过程中的倾覆作用和手臂绕竖直方向的转的，在气缸两侧安装导向杆导向装置，结构如图4-3所示。4-34.2.2 升降气缸的驱

20、动力计算考虑手臂在上升过程中，气缸所需要提供的驱动力大于手臂在下降过程中所需要提供的驱动力，所以：F推F惯F摩F密G式中 F摩 - 摩擦阻力，运动件表面间的摩擦阻力；F密 - 密封装置处得摩擦阻力；F惯 - 气动或者制动时，活塞杆所受的平均惯性力；G - 零部件和工件所受的总重力。F惯 、F密 的计算与臂部伸缩气缸的计算方法相同，GF惯gt式中 G - 参与运动的零部件所受的总重力，因为加入了竖直方向的导向杆，所以可取 G =320N；g-重力加速度，g 9.8m/ s2- 由静止加速到常速的变化量，t- 起动过程时间，取t =0.4sGF惯gt=0.1m/s320 0.1 N 8.2N9.8

21、 0.4F密0.03F推图 4-4升降导向立柱不自锁条件：G F1 F2 2F1 2FR1 f考虑自锁的临界状态：G2F1F摩2F1 fF摩G f式中 取 f 0.16F摩G f =320 0.16=51.2 ( N)综上可得：F推F惯F摩F密G 51.2 320 8.2 0.03F推F推391.13(N)可求的：F摩 的计算：如图4-4 所示：4.2.3 升降运动气缸结构尺寸计算F推 pD2式中D- 气缸内径；p-气缸工作压力，取p=0.7Mpa;- 气缸的机械效率，取=0.95.D 4F推4 391.1360.035(m)0.7 106 0.95由 机 械 设 计 手 册 表24.2-4

22、可 以 选 择 气 缸 内 径 为 ： D=40mm活, 塞 杆 直 径d 0.4 40mm 16mm , 可以取 d=18mm。4.2.4 缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10 ，其壁厚可按薄壁筒公式计算:Dpt 2 气缸缸筒材料为: 铝合金 ZL3, =3MPa代入己知数据，则壁厚为:DPt/2 40 1.5 4 105/(2 3 106) 4(mm)4.2.5 升降 气缸活塞杆行程长l 确定按设计要求，腰部上下运行距离为150mm。为防止活塞与缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量，故行程查有关手册圆整为l 200mm4.2

23、.6 升降 气缸活塞杆稳定性校核当活塞杆的长度L 10d 时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。活塞杆稳定性条件公式：F pu Fk nkL K 85 m 时，Fk实心杆f11ma ( KL )2K实心杆1 d 2 4m 系数f 材料强度实验值，对钢取f 49 107 paa 系数，对钢取a 15000实心杆K d4 4.5LK 645 8 8085 m 854 170LK 85 mFka L21 m(K)249 10 70.04 2412180 250004312642 .3(N )所以该活塞杆满足稳定性条件。Fk 312642.352107.05 F u F1 684(N )n 6pu综合

24、以上计算分析，通过机械设计手册，升降气缸可以选择为LG系列40气缸。5 驱动气缸和基座的设计和计算5.1 旋转机构设计如图 5-1 所示，旋转机构由气缸直接驱动齿条，通过齿轮齿条传动带动支撑架，从而带动手臂转动。根据承受载荷及力方向，该支撑轴承选用推力球轴承和深沟球轴承配合使用。5.1.1 轴承的选取( 1)由于要承受轴向载荷，故可以选择推力球轴承，以限制轴向位移。根据机械设计课程设计手册滚动轴承中选择型号为51209(GB/T301-1995)，参数如表5.1 所示。表 5.1 推力球轴承型号轴承代号基本额定极限转速r/min动载荷Ca/KN静载荷Coa/KN脂润滑油润滑5120947.81

25、05220034002)选择深沟球轴承6003(GB/T276-1994)，作为辅助轴承，如表5.2。表 5-2 深沟球轴承型号轴承代号基本额定极限转速r/min动载荷Ca/KN静载荷Coa/KN脂润滑油润滑60036.003.2517000220005.1.2 齿轮轴的设计齿轮轴与上下移动的气缸的基座螺钉连接，轴与齿轮采用普通平键连接，选定轴的直径为40。根据轴的直径选定键为：b h l 10 8 25。驱动力为684N，由于轴的直径较大，不用校核可知满足要求。( 3)键的校核：T F L 684 0.04 27.36(N m)许用挤压应力、 许用压力连接工作方 式键或毂、轴的材料载荷性质静

26、载荷轻微冲击冲击 p静连接钢120-150100-12060-90铸铁70-8050-6030-45p动连接钢504030pkld0.5 10 2021.89(MPa )表 5.2 键的许用应力表键用钢作为材料可知满足连接强度。2T 10002 27.36 0.04 10005.1.3 齿轮齿条的计算与选择齿轮齿条都选用渐开线标准直齿（根据齿轮轴的直径选择齿轮内径为h a 1 c 0.25 ） 。40，分度圆直径为180，齿宽 D=33mm, 压力角 20 ，模数 m 4，齿数 z1 32，齿顶圆直径da1 （z1 2ha ） m 130mm，齿根 圆 直 径 hf1 (z1 2ha2c )

27、m 118mm ， 齿 槽 宽 e m/2 6.28mm ， 齿 厚s m/2 6.28mm 。齿条的选择齿条的长度250mm， 齿宽 D=33mm, 压力角20 ， 模数m=4， 齿数z1 36 。5.2 旋转机构计算5.2.1 气缸内径和活塞杆直径的计算综合机械手的臂部、手部和机身的设计，暂取气缸内径为D 63mm ，由d / D 0.16 0.4 , 可得活塞杆直径:d （0.16 0.4）D 6.4 16mm由机械设计手册表24.2-4 可以选择活塞杆直径为：d=16mm查液压传动与气压传动手册表气压负载常用工作压力，取气缸工作压力p 0.7MPa5.2.2 缸筒壁厚的计算缸筒直接承受

28、压缩空气压力，必须有一定厚度。由机械设计手册可知，气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:Dpt2 式中- 缸筒壁厚，（ m）D - 气缸内径，（ m）pt- 气缸试验压力，一般取pt 1.5p（ Pa）p - 气缸工作压力（ Pa） - 缸筒材料许用应力（Pa）选取气缸缸筒材料为: 铝合金 ZL3,=3 MPa则壁厚为 :Dpt2 0.063 1.5 0.7 106611(mm)2 3 105.2.3 气缸活塞杆行程长l 确定按设计要求，齿轮的直径是碰撞。所以气缸行程可取：180mm。活塞行程应该留出余量以防止活塞与缸壁L 220mm5.2.4 气缸活塞杆稳定性校

29、核由机械设计手册可知：当活塞杆的长度L 10d 时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。当气缸承受的轴向负载Fpu达到极限值Fk后， 极微小的干扰力都会使活塞杆产生弯曲变形，出现不稳定现象，导致气缸不能正常工作。活塞杆稳定性条件：FpuFk knkL K 85 m 时，Fkf11ma ( KL ) 2实心杆 K1 d 4实心杆1 d 2 4m 系数，由查表安装方式为固定- 固定式 得 m 4f 材料强度实验值，对钢取a 系数，对钢取a 15000代入公式得：实心杆f 49 107 paLKd44220554L K 85 mFkFk nkf11 a ( L )2mK168526 .2249 10

30、70.0634115525000 4330877 F pu F1876(N)所以该活塞杆满足稳定性条件。综合以上计算与分析，可以选择气缸为LG系列63气缸。6 气动系统设计为实现机械手的动作，结构中所用到的四个气缸都要实现往复运动，所以气动控制回路可以表示为图6-1 所示。6-1 气动回路7 PLC 控制系统设计7.1 设计功能流程图（ 1）划分工作阶段本课题中机械手有一个初始位置，即升降挡铁位于最低点SQ1 处，水平臂收缩于挡铁SQ3处，旋转挡铁位于SQ5处，将该初始位置时的状态作为初始步。工作阶段可以分为：上升 伸长 抓紧 缩回 正转九十度下降 伸出 放松缩回 反转九十度，一共十个工作步。

31、所以机械手的顺序控制过程一共有1 个初始步、10 个工作步。（ 2）确定转移和转移条件由机械手的工作过程可知，控制过程进行的顺序如图7-1 所示：图 7-1 机械手的工作过程3）确定负载机械手各工作阶段的负载如表7-1 所示：表 7-1 机械手的工作阶段及负载序号顺序工作阶段选定的状态继电器负载1初始位置，系统静止S0无负载2手臂上升S10YA33手臂伸出S11YA54抓紧工件S12YA75手臂缩回S13YA66顺时针旋转S14YA17手臂下降S15YA48手臂伸出S16YA59松开工件S17YA810手臂缩回S18YA611逆时针旋转S19YA24）根据步、转移、转移条件和负载可确定该机械手

32、的功能流程图，如图7-2 所示：7-2 功能流程图7.2 将功能流程图转换成状态转移图（ 1）选择可编程控制器设置一个启动按钮SB3，一个停机按钮SB4，一个复位按钮SB5和一个手动放松按钮SB6， 另外还有行程开关SQ1-SQ6共六个，一个光点检测开关TD， 所以一共需要7.3 个输入点。气泵电机的运转没有特殊要求，可以不由可编程控制器控制，利用启动按钮SB2、停止按钮SB1和接触器KM0单独控制即可，可以不占用PLC的输出点。PLC要控制8 个电磁铁（YA1-YA8），故需要八个输出点。综合以上，可以选用日本三菱公司的FX2N 32MR ES/UL 型可编程控制器。2）分配I/O 端子PL

33、C 的端子分配见表7-2：表 7-2 I/O 端子分配输入信号输入端子控制对象输出端子SB3X0YA1Y0SB4X1YA2Y1SB5X2YA3Y2SB6X3YA4Y3SQ1X4YA5Y4SQ2X5YA6Y5SQ3X6YA7Y6SQ4X7YA8Y7SQ5X10SQ6X11TDX12(3) 画状态转移图初始化状态继电器选用S0， 工作步状态继电器选用S10-S19， 它们所代表的工作步如表 7-1 所示，定时器选用T0和 T1。考虑到复位和启动操作，步中直接驱动辅助继电器，由辅助继电器驱动输出继电器，状态转移图如图7-3 所示。7-3 状态转移图4）画步进梯形图7-4 所示。根据图 7-3 ， 并

34、考虑启动、停机、 复位等操作，画出步进梯形图，8 结 论经过这次毕业设计，一方面使我完成了课题所要求的设计内容，虽然设计方法和设计结果都有很多的不足；另外一方面，设计过程中使用到了很多专业知识，对自己的专业知识的掌握起到了很大帮助。基于PLC控制的气动机械手系统设计的三部分内容：机械结构设计、气动驱动设计和PLC控制设计。其中，机械结构设计部分，应该首先明确机械手的应用范围，包括夹持工件重量大小、工件尺寸大小等，由此确定机械部分的尺寸和气缸形式等；其次，在完成气缸的选择以后，依据气缸的结构形式，确定气缸的安装形式，并相对应的设计辅助，如支撑类零件等。气动驱动设计部分，机械手为了能实现所要求的动

35、作一共需要四个驱动气缸，每一个气缸都要实现往复运动，所以至少需要四个与之对应的方向控制阀。为了实现电气控制，方向阀均采用电磁阀的形式。PLC控制设计部分：设计功能流程图，其中包括划分工作阶段、确定转移和转移条件、确定负载等；根据功能流程图确定状态转移图，包括PLC 的选型、分配I/O端子、绘制梯形图等。通过这次毕业设计，使我受益良多。其中很重要的一点是教会我如何充分利用现有的学习资源进行设计，同时也教会我如何去主动寻找学习资源。设计过程中不乏各种困惑，和老师同学的交流为我解决这些问题提供了巨大帮助。虽然我的设计结果中存在很多不足的地方，但在这一个学期的时间里，我学到了很多有用的知识，也积累了一

36、定的设计经验，这些对于我即将要走向社会工作岗位，将起到很重要的作用。参考文献1 李允文 . 工业机械手设计M. 北京 : 机械工业出版社,1994.8:9-542 吴宗泽 , 罗圣国 . 机械设计课程设计手册M. 北京 : 高等教育出版社,2006.4:44-823 机械设计手册编委会. 气压传动与控制M. 北京 : 机械工业出版社,2007.2:42-514 王庭有 , 可编程控制器原理及应用M. 北京 : 国防工业出版社,2005.7:84-945 张海英 , 刘胜明 . 基于 PLC 的气动吸盘式工业机械手设计J. 机械工程师, 2001(1):25-266王建军 . 气动搬运机械手的设

37、计与研究J. 机械管理开发, 2010(5):15-167 刘延俊 . 液压与气压传动M. 北京 : 机械工业出版社,2006.6:30-368邓星钟 . 机电传动控制M. 武汉 : 华中科技大学出版社,2000.6:172-1959 张玉芝 . PLC在机械手控制系统中的应用J. 山东纺织经济,2005(2):39-3910 汪志锋 . 可编程控制器原理与应用M. 西安 : 西安电子科技大学出版社,2004.:26-4211范金玲 . 基于 PLC的气动机械手控制系统设计J. 液压与气动, 2010 (7):35-3512吴秋华 , 江楠 , 朱君君 . 气动伺服机械手控制系统的设计J. 液

38、压与气动,2010(5):26-2713 杨后川 , 杨萍 , 陈勇 , 张学明 . 基于 FX_(2N) PLC 控制的实验用气动机械手设计J. 液压与气动 , 2009(12):27-2814 E. Ravina*. A pneumotronic unit for automatic manipulation of book materialJ. IFToMM World Congress, Besan?on (France), 2007(6):16-2715 Tell P. Benefits of point-of-use vacuumJ. Manufacturing Engineer,

39、 2005(12):48-481. 基于 C8051F 单片机 直流电动机 反馈控制系统的设计与研究2. 基于 单片机 的嵌入式Web 服务器的研究3. MOTOROLA 单片机 MC68HC （ 8） 05PV8/A 内嵌 EEPROM 的工艺和制程方法及对良率的影响研究4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机 温度控制系统的研制5. 基于 MCS-51 系列 单片机 的通用控制模块的研究6. 基于 单片机 实现的供暖系统最佳启停自校正（STR ）调节器7. 单片机 控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51 系列 单片机 的 TCP/IP 协议栈的实现9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统10

40、. 基于32 位嵌入式单片机 系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制14. 基于单片机的自动找平控制系统研究15. 基于 C8051F040 单片机 的嵌入式系统开发16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发17. 模糊 Smith 智能控制方法的研究及其单片机 实现18. 一种基于单片机 的轴快流CO ,2激光器的手持控制面板的研制19. 基于双 单片机 冲床数控系统的研究20. 基于 CYGNAL 单片机 的在线间歇式浊度仪的研制21. 基于单片机的喷

41、油泵试验台控制器的研制22. 基于单片机的软起动器的研究和设计23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究24. 基于单片机的 机 电产品控制系统开发25. 基于 PIC 单片机 的智能手机 充电器26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制29. 基于微型光谱仪的单片机 系统30. 单片机 系统软件构件开发的技术研究31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制33. 基于PIC 单片机的电能采集终端的设计和应用34. 基于单片机

42、的光纤光栅解调仪的研制35. 气压式线性摩擦焊机单片机 控制系统的研制36. 基于单片机的数字磁通门传感器37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究38. 基于单片机的光纤Bragg 光栅解调系统的研究39. 单片机 控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制40. 基于 C8051F020 单片机 的多生理信号检测仪41. 基于 单片机 的电 机 运动控制系统设计42. Pico 专用 单片机 核的可测性设计研究43. 基于 MCS-51 单片机 的热量计44. 基于双 单片机 的智能遥测微型气象站45. MCS-51 单片机 构建 机 器人的实践研究46. 基于单片机的轮轨力检测47. 基于

43、单片机的GPS 定位仪的研究与实现48. 基于单片机的电液伺服控制系统49. 用于单片机系统的 MMC 卡文件系统研制50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究52. 单片机 控制的后备式方波UPS53. 提升高职学生单片机 应用能力的探究54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究56. 基于单片机的多通道数据采集系统57. 基于 uPSD3234 单片机 的氚表面污染测量仪的研制58. 基于单片机的红外测油仪的研究59. 96 系列 单片机 仿真器研究与设计60. 基于单片机的单 晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造61. 基于单