1、 论文（设计）题目：论文（设计）题目： 多关节型自动焊接机械手多关节型自动焊接机械手设计设计 学学 院：院： 机械工程学院机械工程学院 专专 业：业：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级：级： 机自机自 10103 3 班班 2014 年 6 月 5 日 目 录 摘 要 . I Abstract I 第一章 前 言 1 1.1 机械手简介 1 1.2 机械手的分类. 1 1.3 研究背景、国内外现状及发展趋势 . 2 1.3.1 研究背景 2 1.3.2 研究的国内外现状 3 1.3.3 机械手的发展趋势 4 1.4 本设计的目的和意义 . 6 1.4.1 设计目的 6 1.
2、4.2 设计意义 6 1.5 本设计的内容和思路. 7 1.5.1 设计内容 7 1.5.2 设计思想 7 第二章 多关节型自动焊接机械手总体方案设计 9 2.1 概述 9 2.2 多关节型自动焊接机械手总体结构类型 9 2.3 多关节型自动焊接机械手主要组成 . 10 2.4 基本技术参数设计 . 13 第三章 多关节型自动焊接机械手机械结构设计 15 3.1 机座的设计 15 3.1.1 机座电动机的选择 15 3.1.2 机座谐波传动减速器的选择 17 3.2 立柱的设计 20 3.2.1 立柱的工作方式 20 3.2.2 立柱的材料选择 20 3.2.3 弯扭合成强度校核立柱的强度 2
3、1 3.2.4 立柱轴承的选择 21 3.3 大臂的设计 22 3.3.1 大臂的工作方式 22 3.3.2 大臂电动机的选择 23 3.3.3 大臂谐波传动减速器的选择 25 3.3.4 大臂轴承的选择 26 3.4 小臂的设计 27 3.4.1 小臂的工作方式 27 3.4.2 小臂电动机的选择 28 3.4.3 小臂上谐波传动减速器的设计 29 3.4.4 小臂轴承的选择 30 3.5 手部设计 31 第四章 多关节型自动焊接机械手驱动系统设计 33 4.1 步进电机介绍. 33 4.2 步进电动机驱动器 . 35 4.3 驱动器的选择. 35 第五章 多关节型自动焊接机械手控制系统设计
4、 38 5.1 机械手的工作流程分析 38 5.1.1 机械手的工作流程 38 5.1.2 机械手的工作方式 39 5.2 控制系统的选择 . 39 5.3 PLC 简介 40 5.3.1 PLC 概述 . 40 5.3.2 PLC 的特点 . 41 5.3.3 PLC 的分类 . 41 5.3.4 PLC 系统的组成与原理 . 42 5.3.5 PLC 的工作方式 . 43 5.4 PLC 的选择及 I/O 口分配 . 44 5.4.1 PLC 的选型方法 . 44 5.4.2 I/O 点数的确定 . 45 5.4.3 选择 PLC 45 5.4.4 I/O 口的分配 . 49 5.4.5
5、操作面板的设计 50 5.5 PLC 外部接线图 . 51 5.6 PLC 程序设计. 52 5.6.1 手动程序设计 52 5.6.2 自动程序设计 54 第六章 结 论 56 参考文献 57 致 谢 58 附 录 59 多关节型自动焊接机械手设计多关节型自动焊接机械手设计 摘 要 工业机械手是一种能模仿人手部和臂部的某些动作，按照固定程序抓取、搬运物 件或操作工具的自动操作装置，它可代替人的繁重劳动用来实现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，因此广泛应用于机械制造、焊接、电子、冶 金、轻工和原子能等部门。 本文所设计的机械手为多关节型自动焊接机械手，动作灵活多样，适用
6、于可变换 生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动生产线。它采用 PLC 控制，是 一种按照预先设定的程序进行工件焊接的自动化装置，可部分代替人在高温和危险的作 业区进行单调持久的作业，并可根据工件的变化要求随时更改相关控制参数。本设计主 要对焊接机械手的执行系统即机械结构、驱动系统和 PLC 控制系统三大部分进行设计。 机械结构部分主要包括机座、立柱、手臂和手部的设计，机械结构采用关节型，它具有 3 个自由度即立柱、大臂、小臂回转。其中含有电机、谐波减速器和轴承等的选择及校 核。驱动部分主要对驱动器进行选择。控制部分包括 PLC 的简介、特点、分类等的介绍， 根据实现要求确定输入输出点，选择合适的 PLC,设计工作流程、程序等，且安有相应的 安全保护措施即限位开关。本设计采用电力驱动，通过 PLC 对各个步进电机的方向、速 度进行精确控制从而达到控制焊接机械手在空间运动以及焊接工件的目的。通过对焊接 机械手各个部分详细的设计，可以对机械手有一个系统的认识，也为以后设计
