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基于plc控制的面粉码垛机设计学士学位论文.doc
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基于plc控制的面粉码垛机设计学士学位论文.doc
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面粉码垛机器人
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毕 业 设 计 说 明 书
设计题目: 基于 PLC 控制的面粉码垛机设计
学生姓名
学 号
专业班级
指导教师
面粉码垛机器人
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目录
摘要................................................................4
第 1 章 绪论.........................................................5
1.1 课题的意义...................................................5
1.2 课题的主要内容...............................................6
1.3 任务分析及其要求:...........................................6
1.4 设计进度安排:...............................................7
1.5 设计方案的确定:.............................................7
1.6 本设计主要研究的内容:.......................................10
第 2 章 面粉码垛机的总体设计........................................11
2.1 码垛机器人的组成及各部分关系概述:..........................11
2.2 码垛机械手的设计分析:......................................12
第 3 章 码垛机抓取结构的设计分析....................................15
3.1 末端操作器的设计分析:......................................15
3.2 码垛机手腕的设计分析:......................................16
3.3 手臂的设计分析:............................................16
3.4 机身和机座的设计分析:......................................19
第 4 章 机械手各部件的载荷计算......................................20
4.1 设计要求分析: .............................................20
4.2 手指夹紧机构的设计: ........................................20
4.3 手臂伸缩机构载荷的计算: ...................................21
4.4 手臂俯仰机构载荷的计算: ...................................22
4.5 机身摆动机构载荷力矩的计算: ...............................23
4.6 初选系统工作压力: .........................................24
第 5 章 机械手各部件结构尺寸计算及校核..............................26
5.1 手腕油缸尺寸的确定: .......................................26
5.2 手臂伸缩机构结构尺寸的确定: ...............................29
5.3 手臂俯仰机构结构尺寸的确定: ...............................29
5.4 机身摆动机构的确定: .......................................29
5.5 强度校核: .................................................29
5.6 弯曲稳定性校核 .............................................30
第 6 章 液压系统的设计..............................................32
6.1 制定基本方案:..............................................32
6.2 液压元件的选择:.....................................................................................................33
第 7 章控制系统的设计...............................................39
7.1 控制系统方式选择 ...........................................39
7.2 PLC 概述....................................................39
7.3 PLC 选型及硬件配备..........................................40
7.4 输入输出地址分配 ...........................................40
面粉码垛机器人
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摘要
随着现代科学技术的发展,机器人技术越来越受到广泛关注,在工业生产日
益现代化的今天,机器人的使用变得越来越普及。因此,对于机器人技术的研究
也变得越来越迫切,尤其是工业机器人方面。本论文作者针对这一领域,设计了
一款液压机械机械手,该机器人拥有五个自由度。首先,作者针对该机器人的设
计要求,对结构设计选择了一个最优方案,对关键零件设计并进行校核。
本课题是一个机械、液压紧密的实用性项目,文中对机械手机械结构的设计、
液压系统的设计讨。最后,总结了全文,指出了机械手的改进措施、应用前景和
发展方向。
关键字:码垛,液压,自由度
Abstract
With the development of modern science and technology, the robot technology
has been paid more and more attention, in an increasingly modernized industrial
production, the use of robots is becoming more and more popular. Therefore, the
research of robot technology becomes more and more urgent, especially industrial
robots. The author of this thesis in this field, design of a hydraulic mechanical
manipulator, the robot has five degrees of freedom. First of all, the author according
to the requirement of the design of this robot, an optimal scheme of the structure
design of the selection, the design of key parts and checked.
This topic is a mechanical, hydraulic close practical project, design of
mechanical design, mechanical structure of the hydraulic system of the mobile phone
in. Finally, summarized the full text, points out the improvement measures,
manipulator application prospect and development direction.
面粉码垛机器人
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第 1 章 绪论
1.1 课题的意义
随着工业自动化的飞速发展,工业机械手在当今社会的工业生产应用中越来
越重要。机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,它能模仿人手的部分
动作,按给定的程序,轨迹和要求实现自动抓取,搬运或者操作的自动机械装置。
在工业生产和其他制造领域内,由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有
毒气体等因素的危害,增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。自从机械手问
世以来,实现了生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,
因此被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。它可以部分甚
至全部代替人类来完成一些工作为抓取任意位置的物品,机械手一般需要六个自
由度,自由度越多,机械手灵活性越大,通用性越广。机械手的出现不是孤立的,
它是许多科学技术发展的结晶,是社会生产发展到一定阶段的必然要求。
而且近年来 PLC 采用微处理器作为中央处理单元,不仅有逻辑控制功能,
还有算术运算功能,模拟量处理甚至通用联网功能。该系统的运行可靠度高,故
障率低,维修方便,取得良好地工作效果。使学生通过这次的毕业设计培养学生
对于专业知识的学习和机械手基本结构的设计,培养学生对于机械设计、机电一
体化设计、控制技术设计等方面的专业能力。
方便面粉的生产,提高面粉行业的生产效率,更加方便人们的生活。采用全
自动的面粉袋码垛机使面粉袋码垛方式的调整十分方便、简单。堆垛效率高,可
大大节省人力资源,降低工人的劳动强度。自动化程度高,能够大大的提高生产
效率。
该课题研究的内容对码垛机器人的研究是一项有益的扩展,也可以用于机
器人的示教活动。使学生通过毕业设计,能掌握机械设计的方法和思路,将学到
的理论知识应用于实践,将本科四年所学的知识进行综合理解和利用,从而培养
学生独立学习、研究的能力。强化学生查阅英文资料的能力和绘图以及三维建模
的能力。
1.2 课题的主要内容
本次课题主要是要让码垛机装运面粉袋,主要是完成面粉袋的的码垛效果,
需要设计机械结构来实现码垛几的操作。
需要整机机械结构的设计,完成总装配图,零件图。
整体由电机带动齿轮转动让机器整体旋转,电机带动滚珠丝杆运动使机器上
下,前后移动。
手抓部分由手臂水平移动,通过导轨,丝杆螺母,或者齿轮齿条来完成此次
运动。
面粉袋再货架上放置,码垛他们放置。
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