毕业设计-电磁吸取式气动机械手的设计bfjs.docx

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1、63本科毕业业设计（论论文）资资料第一部分分 毕毕业设计计本科毕业业设计（论论文）摘 要要机械手是是工业自自动控制制领域中中经常遇遇到的一一种控制制对象。机机械手可可以完成成许多工工作，如如搬物、装装配、切切割、喷喷然等等等，应用用非常广广泛。在在现代化化工业中中，生产产过中的的自动化化已成为为突出的的主题。各各行各业业的自动动化水平平越来越越高，现现代化加加工车间间常配有有机械手手，以提提高生产产效率，或或者完成成工人难难以完成成的工作作。据资资料介绍绍，美国国生产的的全部零零件中，有有75%是小批批量生产产。金属属加工批批量中有有四分之之三在五五十件以以下，零零件真正正在机床床上加工工的时

2、间间仅占零零件生产产时间的的5%。从从这里可可以看出出，装卸卸、搬运运等工序序机械化化得迫切切性，工工业机械械手就是是为实现现这些工工序的自自动化而而产生的的。目前在我我国机械械手常用用于完成成的工作作有：注注塑工业业中从模模具中快快速抓取取制品并并将制品品传送到到下一个个生产工工序；机机械手加加工行业业中用于于取料、送送料；浇浇铸行业业中用于于提取高高温溶液液等等。本本文以能能够实现现这类工工作的搬搬运机械械手为研研究对象象，熟悉悉搬运机机械手的的运动原原理。在在此基础础上，确确定了搬搬运机械械手的基基本系统统结构，完完成了机机械手的的设计工工作，包包括自动动控制系系统、气气动系统统、手部部

3、、腕部部、手臂臂以及机机身等主主要部件件的结构构设计。关键词：搬运机机械手，控控制系统统，气动动ABSTTRACCTManiipullatoor iis iinduustrriall auutommatiic cconttroll fiieldd frrequuenttly enccounnterred in a cconttroll obbjecct.maanippulaatorr caan ddo mmanyy woork, suuch as movvingg obbjeccts, asssemmbliing, cuuttiing, spprayy hoowevver, ettc, whi

4、ich is widdelyy apppliied. inn mooderrn iinduustrry, thee prroduuctiion of auttomaatioon hhas beccomee ouutsttanddingg thhemee.In aall wallks of liffe ,auttomaatioon mmoree annd mmoree hiigh, mooderrn pproccesssingg woorksshopp offtenn eqquipppedd wiith mannipuulattor to impprovve pprodducttionn eff

5、ficcienncy, orr coomplletee woorkeers commpleetedd woork harrd.mmetaal pproccesssingg inn baatchh off thhreee quuartterss inn 500 piiecees, parrts bellow on thee maachiine proocesssinng iin rreall tiime acccounntedd foor oonlyy 5% off paartss prroduuctiion timme.FFromm heere cann seee, loaadinng aan

6、d unlloaddingg, hhanddlinng, carrryiing thee prroceess succh aas iinduustrriall roobotts hhavee urrgenncy, meechaanizzed forr reealiizinng tthesse pproccessses is auttomaatedd annd oof ggeneerattionn.In oour couuntrry aat ppressentt iss offtenn ussed in thee fiinisshedd woork of mannipuulattor aree:

7、 iinjeectiion inddusttry froom tthe molld tto ggrabb prroduuctss annd ffastt teelepportt too thhe nnextt wiill prooducct pprodducttionn prroceessees; Mannipuulattor proocesssinng iinduustrry ffor picckinng, feeedinng; Casstinng iinduustrry uusedd too exxtraact higgh-ttempperaaturre ssoluutioon, etcc

8、.Wee caan aachiievee thhis kinnd oof jjob of carrryiing mannipuulattor as thee reeseaarchh obbjecct, fammiliiar witth tthe kinnemaaticc prrincciplle oof ccarrryinng mmaniipullatoor.OOn tthiss baasiss, iit ddeteermiiness thhe bbasiic ssysttem strructturee caarryyingg maanippulaatorr off thhe mmaniipu

9、llatoor, commpleetedd thhe ddesiign, inncluudinng tthe auttomaaticc coontrrol sysstemm, ppneuumattic sysstemms, hannd aand wriist, arrm aand fusselaage etcc., thee maain commponnentts oof tthe strructturee deesiggn.Keywwordds：carrryiing mannipuulattor, coontrrol sysstemm, ppneuumattic目录一 绪绪论1 （一一） 机

10、机械手的的应用现现状和发发展方向向1 （二二） 机机械手的的分类1 1 简史 2 2 应用简简况3 3 发展趋趋势 3 （三三）在机机械工业业中应用用机械手手的意义义 6二 机机械手的的总体方方案设计计8 （一一）主要要技术参参数 8 （二二）工作作要求 8 （三三）系统统组成 8 （四四）总体体技术方方案 9 1 回回转缸9 2 升升降缸和和伸缩缸缸9 3 执执行部件件9 4 总总体动作作分析9三 机械械手的执执行部件件的设计计110 （一一）电磁磁吸盘的的类型选选择110 （二二）电磁磁吸盘的的选用要要素111 1 足足够的电电磁吸力力 11 2 根根据被吸吸附的对对象来确确定电磁磁吸盘的

11、的形状 11 （三三）电磁磁吸力的的计算112 1 确确定电磁磁吸盘的的吸力 14 2 计计算磁感感应强度度或磁通通量 15 3 初初算总安安匝数 16 4 线线圈尺寸寸的计算算117 55 核算算线圈的的温升188四 传动动系统设设计20 （一一）臂部部的设计计及有关关计算220 1臂部部设计的的基本要要求220 2手臂臂的典型型机构以以及结构构的选择择221 3手臂臂直线运运动的驱驱动力计计算221 4气压压缸工作作压力和和结构的的设计223 5气压压缸的尺尺寸参数数的确定定225 （二二）机身身升降机机构的设设计计算算226 1手臂臂偏重力力矩的计计算266 2升降降不自锁锁条件分分析计

12、算算228 3升降降运动气气缸驱动动力的计计算299 （三三）机身身回转机机构的设设计计算算330 1 回回转缸驱驱动力的的计算30 2 回回转缸尺尺寸的初初步确定定31 3 汽汽缸盖螺螺钉的计计算31 4 动动片和输输出轴螺螺钉计算算32 5 轴轴承的选选择分析析33 6 机机身与手手臂连接接处的螺螺栓直径径的确定定33五 机械械手气动动系统设设计 366 （一一）机械械手的工工作原理理分析 36 （二二）液压压系统控控制原理理图设计计 36 1气动动传动系系统原理理图336 2各缸缸运动过过程分析析337六 机械械手电气气控制系系统的分分析设计计338 （一一）机械械手电气气控制系系统的概

13、概述388 1可编编程序控控制器的的选择338 2 输输入输出出点地址址编号及及硬件接接线38 （二二）机械械手电气气控制程程序 38 （三三）机械械手电气气控制系系统图 39七 结 论442参考文献献 433致 谢谢444图纸清单单455一 绪绪论 (一)机机械手的的应用现现状和发发展方向向机械工业业是国民民的装备备部，是是为国民民经济提提供装备备和为人人民生活活提供耐耐用消费费品的产产业。不不论是传传统产业业，还是是新兴产产业，都都离不开开各种各各样的机机械装备备，机械械工业所所提供装装备的性性能、质质量和成成本，对对国民经经济各部部门技术术进步和和经济效效益有很很大的和和直接的的影响。机

14、机械工业业的规模模和技术术水平是是衡量国国家经济济实力和和科学技技术水平平的重要要标志。因因此，世世界各国国都把发发展机械械工业作作为发展展本国经经济的战战略重点点之一。工业业机械手手是近几几十年发发展起来来的一种种高科技技自动化化生产设设备。工工业机械械手的是是工业机机器人的的一个重重要分支支。它的的特点是是可通过过编程来来完成各各种预期期的作业业任务，在在构造和和性能上上兼有人人和机器器各自的的优点，尤尤其体现现了人的的智能和和适应性性。机械械手作业业的准确确性和各各种环境境中完成成作业的的能力，在在国民经经济各领领域有着着广阔的的发展前前景。机械械手是在在机械化化，自动动化生产产过程中中

15、发展起起来的一一种新型型装置。在在现代生生产过程程中，机机械手被被广泛的的运用于于自动生生产线中中，机械械人的研研制和生生产已成成为高技技术邻域域内，迅迅速发殿殿起来的的一门新新兴的技技术，它它更加促促进了机机械手的的发展，使使得机械械手能更更好地实实现与机机械化和和自动化化的有机机结合。机机械手虽虽然目前前还不如如人手那那样灵活活，但它它具有能能不断重重复工作作和劳动动，不知知疲劳，不不怕危险险，抓举举重物的的力量比比人手力力大的特特点，因因此，机机械手已已受到许许多部门门的重视视，并越越来越广广泛地得得到了应应用。机械械手技术术涉及到到力学、机机械学、电电气液压压技术、自自动控制制技术、传

16、传感器技技术和计计算机技技术等科科学领域域，是一一门跨学学科综合合技术。机械械手是一一种能自自动化定定位控制制并可重重新编程程序以变变动的多多功能机机器，它它有多个个自由度度，可用用来搬运运物体以以完成在在各个不不同环境境中工作作。（二） 机械手手的分类类机械械手一般般分为三三类：第第一类是是不需要要人工操操作的通通用机械械手。它它是一种种独立的的不附属属于某一一主机的的装置。它它可以根根据任务务的需要要编制程程序，以以完成各各项规定定的操作作。它的的特点是是具备普普通机械械的性能能之外，还还具备通通用机械械、记忆忆智能的的三元机机械。第第二类是是需要人人工才做做的，称称为操作作机。它它起源于

17、于原子、军军事工业业，先是是通过操操作机来来完成特特定的作作业，后后来发展展到用无无线电讯讯号操作作机来进进行探测测月球等等。工业业中采用用的锻造造操作机机也属于于这一范范畴。第第三类是是用专用用机械手手，主要要附属于于自动机机床或自自动线上上，用以以解决机机床上下下料和工工件送。这这种机械械手在国国外称为为“Mecchannicaal HHandd”，它是是为主机机服务的的，由主主机驱动动；除少少数以外外，工作作程序一一般是固固定的，因因此是专专用的。在国国外，目目前主要要是搞第第一类通通用机械械手，国国外称为为机器人人。本课课题所做做的机械械手是属属于第三三类机械械手。1 简简史机械械手首

18、先先是从美美国开始始研制的的。19958年年美国联联合控制制公司研研制出第第一台机机械手。它它的结构构是：机机体上安安装一个个回转长长臂，顶顶部装有有电磁块块的工件件抓放机机构，控控制系统统是示教教形的。19962年年，美国国联合控控制公司司在上述述方案的的基础上上又试制制成一台台数控示示教再现现型机械械手。商商名为UUnimmatee（即万万能自动动）。运运动系统统仿照坦坦克炮塔塔，臂可可以回转转、俯仰仰、伸缩缩、用液液压驱动动；控制制系统用用磁鼓作作为存储储装置。不不少球坐坐标通用用机械手手就是在在这个基基础上发发展起来来的。同同年该公公司和普普鲁曼公公司合并并成立万万能自动动公司,专门生

19、生产工业业机械手手。19962年年美国机机械制造造公司也也实验成成功一种种叫Veewrssatrran机机械手。该该机械手手的中央央立柱可可以回转转、升降降采用液液压驱动动控制系系统也是是示教再再现型。虽虽然这两两种机械械手出现现在六十十年代初初，但都都是国外外工业机机械手发发展的基基础。19978年年美国UUnimmatee公司和和斯坦福福大学，麻麻省理工工学院联联合研制制一种UUnimmatee-Viicarrm型工工业机械械手，装装有小型型电子计计算机进进行控制制，用于于装配作作业，定定位误差差小于1毫米米。联邦邦德国机机械制造造业是从从19770年开开始应用用机械手手，主要要用于起起重

20、运输输、焊接接和设备备的上下下料等作作业。联邦邦德国KKnKaa公司还还生产一一种点焊焊机械手手，采用用关节式式结构和和程序控控制。日本本是工业业机械手手发展最最快、应应用最多多的国家家。自119699年从美美国引进进两种机机械手后后大力从从事机械械手的研研究。前苏苏联自六六十年代代开始发发展应用用机械手手，至119777年底，其其中一半半是国产产，一半半是进口口。目前前，工业业机械手手大部分分还属于于第一代代，主要要依靠工工人进行行控制；改进的的方向主主要是降降低成本本和提高高精度。第二二代机械械手正在在加紧研研制。它它设有微微型电子子计算控控制系统统，具有有视觉、触触觉能力力，甚至至听、想

21、想的能力力。研究究安装各各种传感感器，把把感觉到到的信息息反馈，是是机械手手具有感感觉机能能。第三三代机械械手则能能独立完完成工作作中过程程中的任任务。它它与电子子计算机机和电视视设备保保持联系系，并逐逐步发展展成为柔柔性制造造系统FFMS和和柔性制制造单元元FMCC中的重重要一环环。2 应应用简况况现代代工业中中，生产产过程的的机械化化，自动动化已成成为突出出的主题题。化工工等连续续性生产产过程的的自动化化已基本本得到解解决。但但在机械械工业中中，加工工、装配配等生产产是不连连续的。因因此，装装卸、搬搬运等工工序机械械化的迫迫切性，工工业机械械手就是是为实现现这些工工序的自自动化而而产生的的

22、。有资资料统计计：美国国偏重于于毛坯生生产，日日本偏重重于机械械加工。随随着机械械手技术术的发展展，应用用的对象象还会有有所改变变。机械械手在锻锻造工业业中的应应用能进进一步发发展锻造造设备的的生产能能力，改改善热、累累等劳动动条件。国内内机械手手工业、铁铁路工业业中首先先在单机机、专机机上采用用机械手手上下料料，减轻轻工人的的劳动强强度。国外外铁路工工业中应应用机械械手以加加工铁路路车轴、轮轮等大、中中批零件件。并和和机床共共同组成成一个综综合的数数控加工工系统。采用用机械手手进行装装配更始始目前研研究的重重点，国国外已研研究采用用摄象机机和力传传感装置置和微型型计算机机连在一一起，能能确定

23、零零件的方方位达到到镶装的的目的。3 发发展趋势势目前前工业机机械手主主要用于于机床加加工、铸铸造、热热处理等等方面，无无论数量量、品种种和性能能方面还还是不能能满足工工业发展展的需要要。在国国内主要要是逐步步扩大应应用范围围，重点点发展铸铸造、热热处理方方面的机机械手，以以减轻劳劳动强度度，改善善作业条条件，在在应用专专用机械械手的同同时，相相应的发发展通用用机械手手，有条条件的还还要研制制示教式式机械手手、计算算机控制制机械手手和组合合机械手手等。将将机械手手各运动动构件，如如伸缩、摆摆动、升升降、横横移、俯俯仰等机机构以及及根据不不同类型型的加紧紧机构，设设计成典典型的通通用机构构，所以

24、以便根据据不同的的作业要要求选择择不同类类型的基基加紧机机构，即即可组成成不同用用途的机机械手。既既便于设设计制造造，有便便于更换换工件，扩扩大应用用范围。同同时要提提高速度度，减少少冲击，正正确定位位，以便便更好的的发挥机机械手的的作用。此外外还应大大力研究究伺服型型、记忆忆再现型型，以及及具有触触觉、视视觉等性性能的机机械手，并并考虑与与计算机机连用，逐逐步成为为整个机机械制造造系统中中的一个个基本单单元。在国国外机械械制造业业中工业业机械手手应用较较多，发发展较快快。目前前主要用用于机床床、横锻锻压力机机的上下下料，以以及点焊焊、喷漆漆等作业业，它可可按照事事先指定定的作业业程序来来完成

25、规规定的操操作。此外外，国外外机械手手的发展展趋势是是大力研研制具有有某种智智能的机机械手。使使它具有有一定的的传感能能力，能能反馈外外界条件件的变化化，作相相应的变变更。如如位置发发生稍许许偏差时时，即能能更正并并自行检检测，重重点是研研究视觉觉功能和和触觉功功能。目目前已经经取得一一定成绩绩。视觉觉功能即即在机械械手上安安装有电电视照相相机和光光学测距距仪（即即距离传传感器）以以及微型型计算机机。工作作是电视视照相机机将物体体形象变变成视频频信号，然然后送给给计算机机，以便便分析物物体的种种类、大大小、颜颜色和位位置，并并发出指指令控制制机械手手进行工工作。触觉觉功能即即是在机机械手上上安

26、装有有触觉反反馈控制制装置。工工作时机机械手首首先伸出出手指寻寻找工作作，通过过安装在在手指内内的压力力敏感元元件产生生触觉作作用，然然后伸向向前方，抓抓住工件件。手的的抓力大大小通过过装在手手指内的的敏感元元件来控控制，达达到自动动调整握握力的大大小。总总之，随随着传感感技术的的发展机机械手装装配作业业的能力力也将进进一步提提高。更重重要的是是将机械械手、柔柔性制造造系统和和柔性制制造单元元相结合合，从而而根本改改变目前前机械制制造系统统的人工工操作状状态。（1）机机械手的的组成机械械手主要要由执行行机构、驱驱动机构构和控制制系统三三大部分分组成。其其组成及及相互关关系如下下图： 执执行机构

27、构如图11.2-1所示示 图11.11. 手手部手部部安装在在手臂的的前端。手手臂的内内孔装有有转动轴轴，可把把动作传传给手腕腕，以转转动、伸伸屈手腕腕，开闭闭手指。本课课所指的的机械手手仅需开开闭手指指。机械械手手部部的机构构系模仿仿人的手手指，分分为无关关节，固固定关节节和自由由关节三三种。手手指的数数量又可可以分为为二指、三三指和四四指等，其其中以二二指用的的最多。可可以根据据夹持对对象的形形状和大大小配备备多种形形状和尺尺寸的夹夹头，以以适应操操作需要要。但是是现在的的手部发发展不仅仅仅只有有用模仿仿人的手手指夹物物件了，可可以用真真空吸盘盘吸住物物件，但但是这个个方法只只能用于于不重

28、且且有光滑滑表面的的物件。另另外还可可以用电电磁吸盘盘吸住物物件，但但是只能能用于能能被磁化化的物件件，这重重方式可可以吸起起较重的的物件，对对物件表表面没有有过多的的要求。本本次设计计的方案案就是用用采用电电磁吸盘盘。2. 手手臂手臂臂有无关关节和有有关节手手臂之分分本课课所做的的机械手手的手臂臂采用无无关节臂臂手臂臂的作用用是引导导手指准准确的抓抓住工件件，并运运送到所所需要的的位置上上。为了了使机械械手能够够正确的的工作，手手臂的三三个自由由度都需需要精确确的定位位。本课课题所做做的机械械手在手手臂的上上升、下下降、前前伸、后后退、左左转、右右转三个个方向的的定位均均采用行行程开关关控制

29、，以以保证定定位的精精度。总括括机械手手的运动动离不开开直线移移动和转转动二种种，因此此，它采采用的执执行机构构主要是是直线油油缸、摆摆动油缸缸、电液液脉冲马马达、伺伺服油马马达、直直流伺服服马达和和步进马马达等。躯干干是安装装手臂、动动力源和和执行机机构的支支架。 驱动动机构驱动动机构主主要有四四种：液液压驱动动、气压压驱动、电电气驱动动和机械械驱动。其其中以液液压气动动用的最最多，占占90%以上，电电动、机机械驱动动用的较较少。液压压驱动主主要是通通过油缸缸、阀、油油泵和油油箱等实实现传动动。它利利用油缸缸、马达达加上齿齿轮、齿齿条实现现直线运运动；利利用摆动动油缸、马马达与减减速器、油油

30、缸与齿齿条、齿齿轮或链链条、链链轮等实实现回转转运动。液液压驱动动的优点点是压力力高、体体积小、出出力大、运运动平缓缓，可无无级变速速，自锁锁方便，并并能在中中间位置置停止。缺缺点是需需要配备备压力源源，系统统复杂成成本较高高。气压压驱动所所采用的的元件为为气压缸缸、气压压马达、气气阀等。一一般采用用4-66个大气气压，个个别的达达到8-10个个大气压压。它的的优点是是气源方方便，维维护简单单，成本本低。缺缺点是出出力小，体体积大。由由于空气气的可压压缩性大大，很难难实现中中间位置置的停止止，只能能用于点点位控制制，而且且润滑性性较差，气气压系统统容易生生锈。为了了减少停停机时产产生的冲冲击，

31、气气压系统统装有速速度控制制机构或或缓冲机机构。电气气驱动采采用的不不多。现现在都用用三相感感应电动动机作为为动力，用用大减速速比减速速器来驱驱动执行行机构；直线运运动则用用电动机机带动丝丝杠螺母母机构；有的采采用直线线电动机机。通用用机械手手则考虑虑用步进进电机、直直流或交交流的伺伺服电机机、变速速箱等。电气气驱动的的优点是是动力源源简单，维维护，使使用方便便。驱动动机构和和控制系系统可以以采用统统一形式式的动力力，出力力比较大大；缺点点是控制制响应速速度比较较慢。机械械驱动只只用于固固定的场场合。一一般用凸凸轮连杆杆机构实实现规定定的动作作。它的的优点是是动作确确实可靠靠，速度度高，成成本

32、低；缺点是是不易调调整。本课课题所做做的机械械手采用用电动机机带动丝丝杠螺母母机构来来实现手手臂的上上升、下下降方面面。采用用手臂的的左转、右右转、手手臂的夹夹紧、放放松方面面。 控制制系统机械械手控制制系统的的要素，包包括工作作顺序、到到达位置置、动作作时间和和加速度度等。控制制系统可可根据动动作的要要求，设设计采用用数字顺顺序控制制。它首首先要编编制程序序加以存存储，然然后再根根据规定定的程序序，控制制机械手手进行工工作。 （三）在在机械工工业中应应用机械械手的意意义随着科学学技术的的发展，机机械手也也越来越越多的地地被应用用。在机机械工业业中，铸铸、焊、铆铆、冲、压压、热处处理、机机械加

33、工工、装配配、检验验、喷漆漆、电镀镀等工种种都有应应用的实实理。其其他部门门，如轻轻工业、建建筑业、国国防工业业等工作作中也均均有所应应用。（1）以以提高生生产过程程中的自自动化程程度应用用机械手手有利于于实现材材料的传传送、工工件的装装卸、刀刀具的更更换以及及机器的的装配等等的自动动化的程程度，从从而可以以提高劳劳动生产产率和降降低生产产成本。（2）以以改善劳劳动条件件，避免免人身事事故在高高温、高高压、低低温、低低压、有有灰尘、噪噪声、臭臭味、有有放射性性或有其其他毒性性污染以以及工作作空间狭狭窄的场场合中，用用人手直直接操作作是有危危险或根根本不可可能的，而而应用机机械手即即可部分分或全

34、部部代替人人安全的的完成作作业，使使劳动条条件得以以改善。在一一些简单单、重复复，特别别是较笨笨重的操操作中，以以机械手手代替人人进行工工作，可可以避免免由于操操作疲劳劳或疏忽忽而造成成的人身身事故。（3）可可以减轻轻人力，并并便于有有节奏的的生产应用用机械手手代替人人进行工工作，这这是直接接减少人人力的一一个侧面面，同时时由于应应用机械械手可以以连续的的工作，这这是减少少人力的的另一个个侧面。因因此，在在自动化化机床的的综合加加工自动动线上，目目前几乎乎都没有有机械手手，以减减少人力力和更准准确的控控制生产产的节拍拍，便于于有节奏奏的进行行工作生生产。综上上所述，有有效的应应用机械械手，是是

35、发展机机械工业业的必然然趋势。二 机机械手的的总体方方案设计计 （一一）主要要技术参参数根据机械械手应用用要求，有有如下技技术参数数：如表表2.11吸取力10KGG自由度3运动形式式圆柱形坐坐标伸缩行程程范围03300mmm手臂升降降范围02200mmm回转行程程0定位方式式定位块控制方式式点位式，PPLC驱动方式式气压传动动方式表2.11（二）工工作要求求机械手的的工作流流程：电电磁吸取取工件大臂上上升大臂回回转手臂延延伸放松工工件手臂收收缩大臂反反转大臂下下降。能能完成这这个过程程的循环环，功能能原理先先进，动动作可靠靠，结构构合理，安安全经济济，满足足生产要要求。（三）系系统组成成本基械

36、手手系统由由机体，动动力源和和控制装装置三部部分组成成。其中中机体由由上升手手臂，旋旋转手臂臂，伸缩缩手臂，执执行部件件等部分分组成；传送机机构主要要由伸缩缩臂及抓抓紧机构构所组成成；动力力源由气气压驱动动和电磁磁吸取两两种形式式构成；控制装装置主要要由自动动控制和和手动控控制两部部分组成成。 (四) 总体技技术方案案 根据应应用条件件，确定定总体技技术方案案。1 回转转缸鉴于工作作条件的的回转范范围为001880度，直直接采用用单叶片片回转缸缸。2 升降降缸和伸伸缩缸 在完成成升降和和伸缩动动作的过过程都是是直行的的，因此此可方便便采用直直行气缸缸完成这这两个动动作，对对于气缸缸的选择择，在

37、后后面分析析中再做做具体的的选择。3 执行行部件执行部件件采用电电磁吸盘盘。4 总体体动作分分析确定了总总体结构构，现在在做下总总体动作作分析。机机械手开开机启动动，从初初始位置置开始第第一个动动作，电电磁吸盘盘通电，吸吸取物件件；然后后到地二二个动作作，大臂臂气缸开开始工作作，大臂臂上升；在大臂臂到了预预定位置置，保持持不变高高度，回回转副的的直行汽汽缸工作作，齿条条带动齿齿轮，机机械手做做预定的的回转；回转到到预定角角度，气气缸保持持不动，伸伸缩缸工工作，把把物件送送到预定定位置；电磁铁铁失点，放放下物件件；伸缩缩缸回到到初始位位置；回回转副汽汽缸回到到初始位位置；大大臂汽缸缸回到初初始位

38、置置，一个个循环的的动作完完成。三 机械械手的执执行部件件的设计计 （一一） 电电磁吸盘盘的类型型选择电磁吸盘盘是安装装在机械械手最前前端，通通过电磁磁力把工工件吸住住。其工工作原理理如图33.1所所示，当当线圈11通如电电流后，在在铁芯22内外激激起磁场场，由线线圈出来来的磁力力经过铁铁芯，空空气隙和和被磁化化的衔铁铁3而形形成闭合合回路。在在通电的的情况下下，衔铁铁（工件件）被磁磁化，其其磁性与与铁芯线线圈产生生的磁场场极性相相反，根根据异性性相吸的的特性，衔衔铁受到到电磁力力F的作作用，吸吸向铁芯芯。若切切断电源源，铁芯芯内外磁磁场随即即消失，铁铁芯放下下。电磁磁吸盘可可以根据据工作条条

39、件选择择直流点点和交流流电，这这里所设设计的机机械手工工作的条条件为工工厂，一一般使用用交流电电，为了了简化设设备，我我们就采采用交流流电作为为吸盘的的电源。图3.11 电电磁铁工工作原理理图3.2 电磁铁铁形式电磁铁主主要由铁铁芯、绕绕在铁芯芯上的线线圈及原原来不显显磁性的的铁磁物物质制成成的衔铁铁所组成成，其结结构型式式如图33.2所所示。 图(aa)为螺螺管式的的电磁铁铁，在交交流和直直流电路路上均有有应用，这这种电磁磁铁的气气隙全部部在激磁磁线圈中中间，吸吸力较大大。如带带有电磁磁铁的挤挤压气吸吸式吸盘盘即属于于此类型型。图(b)为盘式式电磁铁铁，其整整个磁路路结构像像一个圆圆盘，磁磁

40、通经过过一个几几乎密合合的气隙隙，能产产生很大大的吸力力，它的的结构简简单，动动作快，控控制功率率小，在在自动控控制中得得到广泛泛的应用用。图33.3为为盘式电电磁吸盘盘的结构构图，铁铁芯l和和磁盘33之间用用黄铜焊焊料焊接接并构成成隔磁环环2，既既焊为一一体又将将铁芯和和磁盘分分隔，这这样使铁铁芯1成成为内磁磁极，磁磁盘3成成为外磁磁极。其其磁路由由壳体66的外圈圈，经磁磁盘3、工工件和铁铁芯1，再再到壳体体内圈形形成闭合合回路，以以此吸附附工件。铁铁芯、磁磁盘和壳壳体均采采用810号号低碳钢钢制成，可可减少剩剩磁，并并在断电电时不吸吸或少吸吸铁屑。盖盖5为隔隔磁材料料用黄铜铜或铝板板制成，用用以压住住线圈111防止止工作过过程中线线圈的活活动。挡挡板7、88用以调调整铁芯芯与壳体体的轴向向间隙，即即磁路气气隙，在在保证铁铁芯正常常转动情情况下，气气隙越小小越好，气气隙越大大电磁吸吸力会显显著地减减小，因因此，一一般取毫毫米。在在机械手手手臂上上连接着着螺钉112，螺螺钉122的端部部与壳体体6上的的键槽相相配合，使使壳体在在手臂的的孔内可可做轴向向微量的的移动但但不能转转动。铁铁芯l和和磁盘33一起装装在轴承承上，用用以满足足在不停停车的情情况下自自动上下下科。图3.33 盘盘式