气动机械手设计
气动机械手 毕业设计
气动机械手毕业设计气动机械手毕业设计随着科技的不断进步，机器人技术在工业领域的应用越来越广泛。
其中，气动机械手作为一种重要的机器人类型，具有灵活、高效、精准的特点，被广泛应用于生产线上的装配、搬运、喷涂等工作。
本文将探讨气动机械手的设计与优化，以及其在工业生产中的应用前景。
一、气动机械手的设计与优化1.1 气动机械手的结构与原理气动机械手主要由气动执行器、传动机构、控制系统和机械结构等组成。
其中，气动执行器是实现机械手运动的关键部件，常用的气动执行器包括气缸和气动马达。
传动机构通过传递气动能量，将气动执行器的运动传递给机械结构，实现机械手的动作。
1.2 气动机械手的设计要点在气动机械手的设计过程中，需要考虑以下几个要点：首先，根据实际应用需求确定机械手的工作范围、负载能力和精度要求。
不同的应用场景对机械手的要求不同，因此需要根据具体情况来确定设计参数。
其次，选择合适的气动执行器和传动机构。
气缸和气动马达具有不同的特点，需要根据机械手的工作特点来选择适合的气动执行器。
传动机构的设计也需要考虑传递效率、运动平稳性等因素。
最后，进行机械结构的设计与优化。
机械结构的设计要考虑刚度、稳定性、重量等因素，通过优化设计，提高机械手的工作效率和精度。
二、气动机械手在工业生产中的应用前景2.1 气动机械手的优势相比于其他类型的机械手，气动机械手具有以下几个优势：首先，气动机械手具有较高的工作速度和响应速度。
由于气动执行器的特点，气动机械手能够快速完成各种动作，提高生产效率。
其次，气动机械手具有较高的负载能力。
气动执行器能够提供较大的推力和扭矩，适合于承载较重的物体。
最后，气动机械手具有较低的成本。
相比于电动机械手，气动机械手的成本较低，适合于中小型企业的应用。
2.2 气动机械手的应用案例气动机械手在工业生产中有着广泛的应用。
以汽车制造业为例，气动机械手可以用于汽车零部件的装配、焊接和喷涂等工作。
在电子行业，气动机械手可以用于电子产品的组装和测试。
气动机械手的设计毕业设计
气动机械手的设计毕业设计首先是气动机械手的机械结构设计。
机械结构设计是气动机械手设计中的核心部分，它直接影响机械手的运动轨迹、载荷能力和稳定性。
在设计过程中，需要考虑机械手的工作空间、自由度、运动速度和负载要求等因素。
根据任务需求，可以选择不同类型的机械结构，例如直线型、旋转型、球面型等。
在选定机械结构后，需要进行强度计算和动力学仿真分析，以确定各种零部件的尺寸和材料，保证机械手的稳定性和可靠性。
其次是气动机械手的气动系统设计。
气动机械手的气动系统是实现机械手动作的关键，它由气源、气缸、气控阀和管路组成。
在气源选择上，一般采用压缩空气作为动力源，可以通过压缩机、气瓶或者空气压缩机组来提供气源。
气缸的选择和配置要根据机械手的设计要求和工作负载来确定，需要考虑气缸的工作压力、行程长度和移动速度等因素。
气控阀的种类有很多，例如单向阀、双向阀、比例阀等，根据具体的动作要求选用合适的气控阀。
管路设计可以采用集中式或分布式设计，根据机械手的运动方式和工作空间来确定。
最后是气动机械手的控制系统设计。
控制系统设计是实现机械手自动化操作和精确控制的关键，它包括传感器、执行器、控制器和人机界面等部分。
传感器可以添加在气缸或机械手关节处，用于检测气压、位置、力量等参数，实现机械手的反馈控制和保护功能。
执行器可以是气缸或其他电动执行器，用于实现机械手的各种动作。
控制器可以采用PLC或微控制器等设备，用于编程、逻辑控制和通信功能。
人机界面可以通过触摸屏、键盘或按钮等设备与机械手进行交互，实现操作和监视。
综上所述，气动机械手的设计涉及机械结构、气动系统和控制系统三个方面。
通过合理设计机械结构，选择适当的气动元件和配置气动系统，以及设计稳定可靠的控制系统，可以实现气动机械手的高效、精确和安全操作。
在毕业设计中，可以进一步深入探究气动机械手的优化设计和性能测试，以满足不同工作环境和任务需求的应用。
气动机械手设计
2012-6-17
1.3 驱动机构的选择
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• 驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能价格比在 很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力源的丌同, 工业机械 手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。气动 机械手因为结构简单、成本低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、 可靠、节能和丌污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行 业。因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
• 1.1 机械手基本形式的选择
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• 1.2 机械手的主要部件及运动
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本设计的机械手主要由3个大部件和3个气缸组成： （1）手部，采用一个气爪，通过机构运动实现手爪的张合。 （2）臂部，采用直线缸来实现手臂的伸缩。 （3）机身，采用一个直线缸和一个回转缸来实现手臂升降 和回转。
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1.4 机械手的技术参数列表
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一、用途：车间皮带机之间的搬运 二、设计技术参数： 1、抓重：2Kg (夹持式手部) 2、自由度数：3个自由度 3、坐标型式：圆柱坐标 4、最大工作半径：335mm 5、机身最大中心高：415mm 6、主要运动参数： 手臂伸缩行程：200mm 手臂伸缩速度：200mm/s 机身升降行程：100mm 机身升降速度：100mm/s 机身回转范围：0- 190° 机身回转速度：60°/s
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2.2.1 机械手手臂的设计要求
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• 在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则： • 1.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行，相互垂直的轴应尽可能 相交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手 的控制。 • 2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的 形状和大小不机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。 但机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求， 如果对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空 间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 • 3.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力 的机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
气动机械手控制系统设计机电控制综合设计
气动机械手控制系统设计机电控制综合设计气动机械手是一种机电一体化的设备，它主要使用气压来实现机械手的运动控制。
相对于传统的液压、电磁控制，气动机械手具有结构简单、体积小、控制精度高、快速响应等优点，因此被广泛应用于自动化生产线与加工制造现场。
本文将从以下几个方面阐述气动机械手控制系统设计问题。
一、气动机械手的基本结构气动机械手一般由气缸、气源、气路及控制系统等组成，其中气缸是机械手的主要执行机构，气源则提供气压能量，气路则通过调节阀门实现气体的流程控制。
在控制器方面，气动机械手控制系统一般由PLC、传感器以及执行机构组成，传感器用于对机械手运动的状态进行反馈，执行机构通过气控阀对气缸进行控制，而PLC则通过程序控制执行机构实现机械手的精确运动。
二、气动机械手控制系统的设计分析2.1 控制系统的工作原理气动机械手控制系统的设计中，主要需要考虑的是气路控制和电路控制，其中气路控制主要包括气源和气路的设计，而电路控制则主要包括PLC控制程序及传感器的选择及布置。
气路方面，可以根据气动机械手的运动需求，设计相应的气路分配方案，通过不同的气路阀门控制气缸的运动。
而控制电路方面，需要根据机械手的运行所需，选用合适的传感器进行布置，如接近开关、压力传感器等反馈信号，同时编写PLC控制程序，实现机械手的运动动作。
2.2 气路系统设计气路系统是气动机械手的核心，其设计应考虑到工作环境、机械手的运动需求和气压来源等因素。
在设计气路时，需要选择合适的气缸、气路输配件和气控阀门等，同时根据实际仿真测试，匹配合适压力、流量和噪音水平等参数，以保证机械手对负载物件的运动符合要求。
2.3 传感器的选用及布置传感器是气动机械手控制系统的另一重要组成部分，它能够实时监测气缸的运动状态，向PLC控制系统反馈运动状态信号。
常见的气动机械手传感器一般有接近开关、压力传感器、位移传感器等，在选择传感器时应考虑信号响应速度、精度、灵敏度、可靠性等因素，并根据需要放置位置和连接方式。
气动机械手的设计
第一章绪论1.1气动机械手的概述我国国家标准(GB/T12643–90)对机械手的定义：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。
”机械手可分为专用机械手和通用机械手两大类。
专用机械手：它作为整机的附属部分，动作简单，工作对象单一，具有固定(有时可调)程序，使用大批量的自动生产。
如自动生产线上的上料机械手，自动换刀机械手，装配焊接机械手等装置。
通用机械手：它是一种具有独立的控制系统、程序可变、动作灵活多样的机械手。
它适用于可变换生产品种的中小批量自动化生产。
它的工作范围大，定位精度高，通用性强，广泛应用于柔性自动线。
机械手最早应用在汽车制造工业，常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。
机械手扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作；代替人完成繁重、单调的重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。
目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。
机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统(FMS )和计算机集成制造系统(CIMS )，实现生产自动化。
随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。
1.1.1气动技术气动技术—这个被誉为工业自动化之“肌肉”的传动与控制技术，在加工制造业领域越来越受到人们的重视，并获得了广泛应用。
目前，伴随着微电子技术、通信技术和自动化控制技术的迅猛发展，气动技术也不断创新，以工程实际应用为目标，得到了前所未有的发展。
气动技术(Pneumatics)是以压缩空气为介质来传动和控制机械的一门专业技术。
“Pneumatics”一词起源于希腊文的“Pneuma”，其原义为“呼吸”，后来才一演变成“气动技术”。
气动技术因具有节能、无污染、高效、低成本、安全可靠、结构简单，以及防火、防爆、抗电磁干扰、抗幅射等优点广泛应用于汽车制造、电子、工业机械、食品等工业产业中。
气动机械手控制系统设计
气动机械手控制系统设计气动机械手是一种应用气动技术的机械手执行器，通过气动元件驱动来实现抓取、搬运、装配等动作。
气动机械手控制系统设计是指设计控制气动机械手运动的电气、电子、液压等各种控制设备和控制方式。
本文将从气动机械手的工作原理、控制系统的设计要点和实现方法三方面进行详细介绍。
一、气动机械手的工作原理具体来说，气源通常会提供一定的压力，一般使用压缩空气。
气控元件包括气缸、气阀等，用于对压缩空气进行控制，如控制气缸的进气和排气，实现气缸的伸缩和运动方向的改变。
而工作执行器则是机械手的关键组成部分，它是气缸和机械手夹具的组合，通过气缸的控制，实现机械手的抓取、搬运等动作。
二、气动机械手控制系统设计要点1.选择合适的气源和气控元件：在设计气动机械手控制系统时，需要根据机械手的负载要求选择合适的气源和气控元件。
气源的压力和流量要满足机械手的工作需求，而气控元件的类型和数量要根据机械手的动作来确定。
2.设计合理的控制回路：气动机械手的控制回路包括气源控制回路和气缸控制回路。
气源控制回路主要控制气源的启动和停止，而气缸控制回路则控制气缸的进气和排气，实现机械手的运动。
控制回路的设计要合理布置元件，使其在工作过程中能够有序工作，减少能量损失。
3.合理安排气缸的布局：气缸的布局对机械手的工作效果有很大影响。
在布置气缸时，需要考虑机械手的工作空间、抓取点的位置和安全性等因素，尽量将气缸设在合适的位置，以提高机械手的工作效率和稳定性。
三、气动机械手控制系统的实现方法1.纯气动控制：纯气动控制是指完全依靠气源和气控元件来控制机械手的运动。
这种控制方式结构简单，控制精度较低，主要适用于对动作精度要求不高的场合。
2.气动与电气联合控制：在气动机械手的控制系统中，可以结合电气元件和电气控制方式，与气动元件共同控制机械手的运动。
在这种控制方式下，电气元件可用于控制气控元件的工作，提高气动机械手的控制精度。
3.PLC控制：PLC控制是指使用可编程序控制器(PLC)对气动机械手进行控制。
气动机械手毕业设计论文
气动机械手毕业设计论文气动机械手毕业设计论文引言气动机械手是一种基于气动原理实现运动的机械手臂，具有结构简单、成本低、负载能力强等优点。
在工业自动化领域，气动机械手的应用越来越广泛。
本篇论文旨在探讨气动机械手的设计和优化，以提高其性能和应用范围。
一、气动机械手的工作原理气动机械手的工作原理基于气动原理，通过气压的控制来实现机械手臂的运动。
气动机械手主要由气动缸、气控阀和传动机构组成。
当气压作用于气动缸时，气动缸会产生线性运动，从而带动机械手臂的运动。
而气控阀则用于控制气压的开关，从而控制机械手臂的动作。
二、气动机械手的设计要点1. 结构设计气动机械手的结构设计是保证其稳定性和负载能力的关键。
设计者需要考虑机械手臂的长度、材料强度、关节连接方式等因素。
此外，还需要合理安排气动缸和气控阀的位置，以确保机械手臂的运动路径和速度符合要求。
2. 控制系统设计气动机械手的控制系统设计是实现精确控制的关键。
设计者需要选择合适的气控阀和传感器，并设计相应的控制电路。
此外，还需要考虑气压的稳定性和控制精度，以确保机械手臂的动作准确可靠。
3. 优化设计为了提高气动机械手的性能和应用范围，设计者可以进行优化设计。
例如，可以采用多关节结构，增加机械手臂的自由度；可以采用高效的气控阀和传感器，提高机械手臂的控制精度；还可以采用轻量化材料，降低机械手臂的重量。
三、气动机械手的应用领域气动机械手在工业自动化领域有着广泛的应用。
它可以用于装配线上的零部件组装，可以用于搬运重物，还可以用于危险环境下的作业。
此外，气动机械手还可以应用于医疗、食品加工等领域，为人们的生活提供便利。
四、气动机械手的发展趋势随着科技的不断进步，气动机械手也在不断发展。
未来，气动机械手有望实现更高的负载能力和更高的控制精度。
同时，随着机器学习和人工智能的发展，气动机械手还可以实现自主学习和自主决策，从而更好地适应复杂的工作环境。
结论气动机械手作为一种基于气动原理的机械手臂，具有广泛的应用前景。
气动机械手毕业设计
气动机械手毕业设计气动机械手是一种基于气动元件和气动控制系统的自动化设备，主要用于工厂生产线上的物料搬运、装配和处理等工作。
气动机械手具有结构简单、运动灵活、成本低廉、维护方便等优点，在工业领域得到了广泛应用。
本文将从气动机械手的结构设计、气动系统设计和控制系统设计三个方面进行讨论。
首先是气动机械手的结构设计。
气动机械手的结构设计要考虑到工作范围、负载能力、精度要求等因素。
首先需要确定机械手的工作范围，即能够覆盖的空间范围，这决定了机械手的臂长和关节点的位置。
然后需要根据工作负载的大小和要求确定机械手的负载能力，从而确定气缸和驱动装置的规格。
最后还需要考虑机械手的运动精度，这需要合理选择传动装置和关节点的位置，以确保机械手能够准确地完成任务。
其次是气动系统设计。
气动机械手的气动系统主要由气源、气压调节装置、气缸和气动阀组成。
在气源方面，可以选择压缩空气作为动力源，需要考虑气源的稳定性和供应能力。
气压调节装置用于调整气缸的工作压力，以满足不同的工作需求。
气缸是气动机械手的执行机构，一般选择双作用气缸，通过气源的压力差来实现前后运动。
气动阀则用于控制气缸的开闭和运动方向。
最后是控制系统设计。
气动机械手的控制系统一般采用PLC或者单片机控制。
在控制系统设计中，首先需要确定机械手的工作方式，可以是自动化连续工作，也可以是手动操作。
然后需要确定机械手的控制模式，可以是位置控制、力控制或者速度控制，根据不同的工作需求选择合适的控制模式。
同时还需要设计机械手的控制程序和界面，以实现对机械手的控制和监控。
综上所述，气动机械手的毕业设计主要包括结构设计、气动系统设计和控制系统设计三个方面。
在设计过程中，需要综合考虑机械手的工作范围、负载能力、精度要求等因素，选择合适的气缸和传动装置，并设计相应的气动系统和控制系统，以实现机械手的自动化操作。
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YA4
YA5 YA6 YA7 KA1
手臂收缩电磁阀
上升电磁阀 下降电磁阀 手腕右转电磁阀 手腕左转电磁阀
程序图
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機械手運動剪影
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结论
本文所设计的气动机械手结构比较简单，功能比较简单，设计比较合理，能够满足部分 不同形状的工件的转移、夹取、安装等功能，方便快捷。其设计主要考虑以下几个方面 ： （1）机械手气动回路设计 选用合适的气动元件，通过控制和调节各个气缸压缩空气的压力、流量和方向来使气动 执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。
标记 处数 设计 更改文件号 标准化 签名 年·月·日
2013.10.29
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审核 工艺 日期
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PLC控制
考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采 用可编程序控制器(PLC)对机械手进行控制.当机械手的动 作流程改变时，只需改变PLC程序即可实现，非常方便快 捷。
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在本气动机械手中，直线和旋转模块均可采用气缸驱动，气动机械手 所能执行的运动示意图如图3-3所示。
机 械 部 分 示 意 总 图
图3-3 机械手运动示意图
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2.2.3伸缩手臂的设计
图3-4 新薄型带导杆气缸 根据本机械手的设计技术参数，伸缩手臂的行程为200mm，气 爪抓重约为2Kg，加上末端执行器（气爪）和连接板的重量，总 质量约为3Kg，由此，伸缩手臂的最大横向负载 F=mg=3×9.8=29.4N。
这种手爪通过活塞推动齿条，齿条带动齿轮旋转，产生手爪的夹紧与松开动作。
5.平行杠杆式手爪 采用平行四边形机构，因此不需要导轨就可以保证手爪的两手指保持平行运动，比 带有导轨的平行移动手爪的摩擦力要小很多。
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2.1.3末端执行器的具体设计
图3-1平行开闭型气爪结构原理图 1-活塞杆 2-杠杆 3-钢球 4-手指 5-导轨 6止动块 7-定位销 8-杠杆轴
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1.3 机械手的技术参数列表
一、用途：车间皮带机之间的搬运 二、设计技术参数： 1、抓重：2Kg (夹持式手部)
2、自由度数：3个自由度
3、坐标型式：圆柱坐标 4、最大工作半径：335mm
5、机身最大中心高：415mm
6、主要运动参数： 手臂伸缩行程：200mm 机身升降行程：100mm 手臂伸缩速度：200mm/s 机身升降速度：100mm/s
Page 1臂的设计要求
在进行机械手手臂设计时，要遵循下述原则：
1.应尽可能使机械手手臂各关节轴相互平行，相互垂直的轴应尽可能相 交于一点，这样可以使机械手运动学正逆运算简化，有利于机械手的控 制。
2.机械手手臂的结构尺寸应满足机械手工作空间的要求。工作空间的形 状和大小与机械手手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但 机械手手臂末端工作空间并没有考虑机械手手腕的空间姿态要求，如果 对机械手手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小 于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 3.机械手手臂在结构上要考虑各关节的限位开关和具有一定缓冲能力的 机械限位块，以及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。
2.电动驱动方式 3.液压驱动方式
2.1.2末端执行器的典型结构
1.楔块杠杆式手爪 利用楔块与杠杆来实现手爪的松开和夹紧，来实现抓取工件。 2.滑槽式手爪 当活塞向前运动时，滑槽通过销子推动手爪合并，产生夹紧动作和夹紧力，当活塞 向后运动时，手爪松开。这种手爪开合行程较大，适应抓取大小不同的物体。 3.连杆杠杆式手爪 这种手爪在活塞的推力下，连杆和杠杆使手爪产生夹紧（放松）运动，由于杠杆的 力放大作用，这种手爪有可能产生较大的夹紧力。通常与弹簧联合使用。 4.齿轮齿条式手爪
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1.2 驱动机构的选择
驱动机构是工业机械手的重要组成部分, 工业机械手的性能 价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。根据动力 源的不同, 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、 电动和机械驱动等四类。气动机械手因为结构简单、成本 低廉、重量轻、动作迅速、平稳、安全、可靠、节能和不 污染环境等优点而被广泛应用在生产自动化的各个行业。 因此，机械手的驱动方案选择气压驱动。
（2）末端执行器的设计
末端执行器采用平行开闭型气爪，结构简单，直接采用成品材料。针对实际的要求，可 以换用其他各种末端执行器，对不同种类的工件实现夹取、转移、安装。 （3）机械手手臂的设计 将旋转气缸安装在底板上，实现机械手的回转运动，使机械手向左或向右摆动。机械手 末端执行器的水平伸缩运动和竖直升降运动各由一个气缸控制，即以最简单的形式，在 两个位置（完全伸出和回缩位置）之间进行切换。 由于个人知识及能力水平有限，论文中难免会有一些纰漏或错误之处，恳请各位老师批 评指正，不胜感谢！
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Thank You !
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1.4 气动回路的设计
主轴气缸
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2.1.1末端执行器的运动和驱动方式
末端执行器即机械手手爪，多为双指手爪。按手指的运动 方式，可分为回转型和移动型，按夹持方式来分，有外夹 式和内撑式两种。 机械手夹持器（手爪）的驱动方式主要有三种
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1.气动驱动方式
湖北轻工职业技术学院
机电工程系
毕业设计
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气动机械手设计
目录
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总体设计方案和气动回路的设计内容
气动机械手的机械结构设计
结论
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课题
本课题是一个用于传送带上轻型平动搬运机械手的 设计。本设计主要任务是完成机械手的结构方面设 计，以及气动回路的设计。在本章中对机械手的坐 标形式、自由度、驱动机构等进行了确定。因此， 在机械手的执行机构、驱动机构是本次设计的主要 任务。
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2.2.2机械手手臂的具体设计方案
（1）双导杆手臂伸缩机构。 （2）手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩， 升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆 动；复合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动 的双层气缸空心结构。
（3）双活塞杆气缸结构。
（4）活塞杆和齿轮齿条机构。
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双导杆气缸参数
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电磁阀选择
SMC
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2.2.4 升降手臂的设计
（1）手臂置于升降手臂之下的结构。
（2）手臂转臂置于升降手臂之上的结构。
（3）活塞缸和齿条齿轮机构。
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机械总装图
湖北轻工职业技术学院 机电工程系
我们采用的是三菱GX works2系列PLC.
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端口控制表
4.5.2 系统输入/输出分布表
输入 X0 金属接近开关 Y0 Y1 Y2 输出 YA1 YA2 YA3 右旋电磁阀 左旋电磁阀 手臂伸长电磁阀
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