設計是學生完成本專業教學計畫的最後乙個極為重要的實踐性教學環節，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業範圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業的開拓都具有一定意義。
主要目的：
一、培養學生綜合分析和解決本專業的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
二、培養學生樹立正確的設計思想，設計構思和創新思維，掌握工程設計的一般程式規範和方法。
三、培養學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，資料處理，編寫技術檔案等方面的工作能力。
四、培養學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態度，工作作風和工作方法。
目錄1 械手設計任務書 2
1.1 設計目的 2
1.2 本課題的內容和要求 3
1.3 工業機械手簡圖 4
2 臂部液壓缸設計 4
2.1 臂部受力計算 5
2.2 臂部油缸驅動力計算 5
2.3 臂部活塞桿的穩定性校核 6
2.4 臂部缸體的螺栓鏈結計算 7
3 臂部液壓傳動與控制系統計設 8
3.1 臂部伸縮油缸 8
3.2 液壓元件的計算和選擇 10
3.3 臂部液壓原件及工作原理 11
4 plc控制系統設計 13
4.1 機械手可程式設計順序控制 13
4.2 機械手plc控制梯形圖 17
5 參考文獻 19
6 總結 19
設計是學生完成本專業教學計畫的最後乙個極為重要的實踐性教學環節，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業範圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關技術工作和未來事業的開拓都具有一定意義。
主要目的：
一、培養學生綜合分析和解決本專業的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。
二、培養學生樹立正確的設計思想，設計構思和創新思維，掌握工程設計的一般程式規範和方法。
三、培養學生樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，資料處理，編寫技術檔案等方面的工作能力。
四、培養學生進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態度，工作作風和工作方法。
原始資料及技術要求：
表1 臂部運動引數
表2 腕部運動引數
其它主要引數：
抓重:150n
自由度：4個
手指夾持範圍：棒料，， 長度
定位方式：電位器（或接近開關等）設定，點位控制
定位精度：
控制方式：plc控制
設計要求：
a、資料一定要用圓柱座標系；
b、乙個裝配圖和兩個零件圖；
c、設計計算說明書（乙份）
工業機械手的動作簡圖如下圖：
本任務設計的是機械手手臂伸縮部分，設計部分如下簡圖：
臂部是機械手的主要執行部件。它的作用是支承腕部和手部，並帶動它們作空間運動。
臂部的運動的目的是把手部送到空間運動範圍內的任意一點。如要改變手部的姿態則由腕部的自由度實現。因而機械手的臂部一般有三個自由度才能滿足基本的要求：
手臂的伸縮，左右迴轉和公升降運動。
臂部的各種運動通常採用驅動機構和各種傳動機構來實現，從臂部的受力情況來看，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜，動載荷，而且自身運動又較多，因而它的結構，工作範圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機械手的工作效能。
手臂的行程為400mm.速度為200mm/s,起動和制動的時間為0.2s
水平伸縮直線運動油缸驅動力p的計算
為了提高伸縮杆的穩定性，採用圓柱面雙導杆。導桿對稱配置在油缸兩側的水平伸縮缸，起動時，導向裝置處的摩擦阻力較大，由於導向杆對稱配置，兩導向杆的受力均衡，可按乙個導向杆計算。根據受力平衡有：
g參與運動的零部件的總重量（包括工件）400n
當量摩擦係數0.18
導向杆的摩擦阻力
分別為a,b杆的摩擦阻力
ra，rb 分別為導向套左右端的受力
a 導向套的長度200mm
l工件重心距離導向套的長度100mm
水平移動油缸受力狀態
活塞桿，缸蓋，缸壁，伸縮油管之間的摩擦阻力0.05p
密封裝置處的摩擦阻力0.05p
油缸回油腔低壓油造成的阻力，取為0.05p
臂部起動或制動時活塞桿上受到的平均慣性力
從靜止加速到工作速度的速度變化量
起動的時間取為0.2s
油缸驅動力444n
油缸的尺寸：
當油進入無桿腔有：
（工作壓力），取
根據標準油缸外徑(jb1068-67)取,所以壁厚為
活塞桿的計算
計算得臂的伸縮行程為,根據其它零部件的安裝所需間隙，總長取活塞桿。
因為l>15d，所以活塞桿需要穩定性校核
油缸安裝屬於兩端固定，長度折算係數
彈性模量
特定柔度值
活塞桿橫截面的慣性半徑
安全係數
活塞桿的面積
活塞桿的計算柔度屬於大柔度杆其臨界力
,活塞桿穩定性符合要求
確定油缸缸筒與缸蓋採用螺栓連線，此種方式能夠使液壓缸緊湊牢固。在這種鏈結中，每個螺栓在危險剖面上承受的拉力為工作載荷q和剩餘預緊力之和，即：
q：工作載荷（n）
p：缸蓋受到的合成液壓力，即驅動力（n）
z：螺栓數目
：剩餘預緊力，
則螺栓取螺栓公稱直徑為6 數目4 安全係數2 k=1.8
所以，滿足強度條件。
缸內徑，活塞桿直徑，驅動力，運動速度，加速和制動的時間分別為：
起動驅動力
勻速驅動力
減速驅動力
無桿腔進油時：
圖4 伸縮油缸工況圖（伸出過程）
有桿腔進油時：
圖5 伸縮油缸工況圖（縮回過程）
液壓幫浦的計算和選擇
幫浦的工作壓力
油缸的最大工作油壓=1.31mpa
管道和各類閥的全部油壓損失
液壓幫浦的流量
油壓系統採用單幫浦供油,故
臂部迴轉油缸供油幫浦
洩漏折算係數4
除臂部迴轉油缸處,其它幾個部分中的最大流量
選擇液壓幫浦的規格
因為葉片幫浦有結構緊湊外形尺寸小,流量均勻,噪音小,壽命長,所以根據《液壓傳動手冊》選yb1-40(yb1型低壓單級中片幫浦).
額定轉速
額定排量
額定壓力
電機選用
取幫浦的總效率,則
選電機:y100l-4,n=2.2kw,n=1430r/min
選擇液壓控制閥和輔助元件
過濾器過濾精度在左右的線式過濾器
油管與管接頭：
管接頭聯接螺紋管子壁厚1mm (用於)
管子壁厚1mm (用於)
油管以滿足最大壓力為要求選用價低,安裝方便的尼龍管
油箱容積：
溢流閥和減壓閥的壓力調整：
溢流閥減壓閥因為夾緊運動時的壓力為所以選取yjf3-10b
調壓範圍為
根據工況圖q-t選元件的額定流量,根據p=7l/min選擇元件的額定壓力
表1械手所用液壓元件表
液壓工作原理圖
表2 液壓系統動作迴圈及電磁鐵動作順序表
控制系統是機械手的重要組成部分。在某種意義上講，控制系統起著與人腦相似的作用。機械手的手部、腕部、臂部等的動作以及相關機械的協調動作都是通過控制系統來實現的。
主要控制內容有動作的順序，動作的位置與路徑、動作的時間。
工業機械手設計說明書
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