年日本从美国引进了该项新技术，很快就研制出了日本第台。年，西德和法国也相继研制出了自己的第台。中国从年开始研制，年应用于工业生产。限于当时的元器件条件和计算技术的发展水平，早期的主要由分立元件和小规模集成电路组成。年是的初创时期。在这个时期，从有触点不可编程的硬接线顺序控制器发展成为小型机的无触点可编程逻辑控制器，可靠性比以往的继电器控制系统有较大提高，灵活性也有所增强。其主要功能限于逻辑运算计时计数和顺序控制，由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。年是的发展中期。在这个时期，由于位单片和集成存储器芯片的出现，得到了迅速发展和完善，并逐步趋向系列化和实用化，普遍应用于工业生产过程控制。除了原有功能外，又增加了数值运算数据的传递和比较模拟量的处理和控制等功能，可靠性进步提高，开始具备自诊断功能。年，进入成熟阶段。这个时期，微型计算机行业已出现了位，系列单片机也由公司推出，使也开始朝着大规模高速度和高性能方向发展，的生产量在国际上每年以的递增量迅速增长。在结构上，除了采用微处理器及等电路外，还向多微处理器发展，使的功能和处理速度大大提高的功能又增加了浮点运算平方三角函数相关数查表列表脉宽调制变换等，初步形成了分布式可编程控制器的网络系统，具有通讯功能和远程处理能力，编程语言较规范和标准化。此外自诊断功能及容错技术发展迅速，使系统的可靠性得到了进步提高。年后，的规模更大，存储器的容量又提高了个数量级最高可达，有的已采用了位微处理器，多台可与大系统起连成整体的分布式控制系统，在软件方面有的已与通用计算机系统兼容。编程语言除了传统的梯形图流程图语句表外，还有用于算术的语言用于机床控制的数控语言等。在人机接口方面，采用了现实信息等更多直观的，完全代替了原来的仪表盘，使用户的编程和操作更加方便灵活。的模块方面发展自带微处理器的智能模块，另方面也注意增大点数，以适应控制范围的增大和在系统中使用，通讯及其他特殊功能模件的需要。同时，各生产厂家还注意提高的密集度，生产高密度的模块，以节省空间，降低系统的成本。二的应用领域目前在国内外已广泛应用于钢铁石油化工电力建材机械制造汽车轻纺交通运输环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。开关量逻辑控制这是最基本最广泛的应用领域，他取代传统的继电器电路，可实现逻辑控制顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机印刷机订书机械组合机床磨床包装生产线和电镀流水线等。二模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度压力流量液位和速度等。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的转换和转换。厂家都生产配套了和转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。三运动控制可以用于圆周运动和直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量模块连接荡器的振荡及停振这二种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。下面为详细介绍通用型接近传感器的工作原理图振荡电路中的线圈如图产生个高频磁场。当目标物接近磁场时，由于电磁感应在目标物中产生个感应电流涡电流。随着目标物接近传感器，感应电流增强，引起振荡电路中的负载加大。然后，振荡减弱直至停止。传感器利用振幅检测电路检测到振荡状态的变化，并输出检测信号。振幅变化的程度随目标物金属种类的不同而不同，因此检测距离也随目标物金属的种类不同而不同。所有金属型传感器的工作原理所有金属型传感器基本上属于高频振荡型。和普通型样，它也有个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率。目标物接近传感器时，不论目标物金属种类如何，振荡频率都会提高。传感器检测到这个变化并输出检测信号。有色金属型传感器工作原理有色金属传感器基本上属于高频振荡型。它有个振荡电路，电路中因感应电流在目标物内流动引起的能量损失影响到振荡频率的变化。当铝或铜之类的有色金属目标物接近传感器时，振荡频率增高当铁类的黑色金属目标物接近传感器时，振荡频率降低。如果振荡频率高于参考频率，传感器输出信号。二主要技术参数二接近开关的选型目前市场上的主要产品有以下几中在本设计中我们选用短圆圆柱电感式接近开关。第二节限位开关的工作原理及选型行程开关又称限位开关，用于控制机械设备的行程及限位保护。在实际生产中，将行程开关安装在预先安排的位置，当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关广泛用于各类机床和起重机械，用以控制其行程进行终端限位保护。在电梯的控制电路中，还利用行程开关来控制开关轿门的速度自动开关门的限位，轿厢的上下限位保护。目前市场上的主要产品及安装尺寸如下在本设计中伸缩机构限位开关我们选用交叉滚轮柱塞型接近开关，提升机构限位开关我们选用滚轮连杆型限位开关。第六章机械手控制系统设计第节的基本概念可编程控制器，简称，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。年国际电工委员会颁布的标准草案中对做了如下定义“是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算顺序运算计时计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”产生和发展过程现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应，生产出小批量多品种多规格低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这要求，迫使人们去寻找种新的控制装置取而代之。年，美国通用汽车公司为适应汽车型号的不断翻新，想寻找种能减少重新设计控制系统和接线降低成本缩短时间的措施，并设想把计算机功能的完备灵活通用和继电器控制系统的简单易懂操作方便价格便宜等优点结合起来，制成种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向控制过程面向用户的“自然语言”编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。并联使用。。二驱动控制系统组成步进电机的运行要有电子装置进行驱动,这种装置就是步进电机驱动器,它是把控制系统发出的脉冲信号,加以放大以驱动步进电机。步进电机的转速与脉冲信号的频率成正比，控制步进脉冲信号的频率，可以对电机精确调速控制步进脉冲的个数，可以对电机精确定位。典型的步进电机驱动控制系统主要由三部分组成.步进控制器，由单片机实现。．驱动器，把单片机输出的脉冲加以放大，以驱动步进电机。．步进电机。现以三相六拍为例步序控制位控制模型以上为步进电机正转时的控制顺序及数学模型。因此，步进驱动控制器实际上就是按上述的控制方式所规定的顺序送脉冲序列，即可实现驱动步进电机三相六拍方式的转动。输入顺序脉冲序列的速率就是步进电机的速率。使用控制步进电机必须由环形脉冲，功率放大等组成的控制系统功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在定转速下的转矩取决于它的动态平均电流而非静态电流而样本上的电流均为静态电流。平均电流越大电激励矩越大，要达到平均电流大这就需要驱动系统尽量克服电机的反电势。因而不同的场合采取不同的的驱动方式，到目前为止，驱动方式般有以下几种恒压恒压串电阻高低压驱动恒流细分数等。第二节步进电机的计算及选型提升机构步进电机的计算及选型等效转动惯量计算计算简图见图。传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式进行计算式中步进电机转子转动惯量，齿轮，的转动惯量滚珠丝杠转动惯量参考数控机床，初选反应式步进电机，该步进电机转子的转动惯量代入上式考虑步进电机与传动系统惯量匹配问题。满足惯量匹配的要求。二电机力矩的计算机械手在不同的工况下，所需转动力矩不同，下面分别按各阶段进行计算。快速空载起动力矩。在快速空载起动阶段，加速力矩占的比例较大，具体计算公式如下上式中传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量电机最大角加速度电机最大转速运动部件最大快进速度脉冲当量步进电机步距角运动部件从停止起动加速到最大速度所需时间起动加速时间摩擦力矩上式中导轨的摩擦力导轨摩擦系数运动部件总重量齿轮降速比，按计算传动链总效率，般取折算到电机上的摩擦力矩附加摩擦力矩式中滚珠丝杠预加负载，般取，为进给率引力滚珠丝杠导程滚珠丝杠未预紧时的传动效率，般取折算到电机轴上的轴向负载力矩式中进给方向的最大抗力上述三项合计快速起动所需力矩最大负载所需力矩从上面计算可以看出，三钟工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。从数控机床课程设计指导书表查出，当步进电机为五相十拍时最大静力矩按此静力矩从表查出，最大静转距为，大于所需最大静转矩，可作为选定型号。二伸缩机构步进电机的计算及选型等效转动惯量计算计算简图见图。传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式进行计算式中步进电机转子转动惯量，齿轮，的转动惯量滚珠丝杠转动惯量参考数控机床，初选反自由度,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸三自由度机械手设计摘要在工业上，自动控制系统有着广泛的应用，如工业自动化机床控制，计算机系统，机器人等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正开始改变现代化工业面貌。机械手是机器人的操作机，是机器人完成各种任务的执行机构。本文主要针对生产线上的自动化设计了个三自由度搬运机械手，实现生产的自动化。减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。该机械手采用电机驱动，实现了伸缩升降旋转等动作。为了现实这些动作，采用部件设计，分别实现这些动作。比如了为实现伸缩这个动作，设计了个水平伸缩机构。把各个部件的独立运动协调起来，形成了个有规则运动系统。各个部件的联接，先铸造出个合格的机械本体，把各个部件安装在机械本体上，形成个机器。控制系统采用控制。关键词三自由度四传动效率的计算五刚度验算第三章齿轮传动比的设计计算第节提升机构齿轮箱传动比计算第二节伸缩机构齿轮箱传动比计算第三节涡轮蜗杆传动的设计计算面接触疲劳强度设计二涡轮蜗杆的主要参数和几何尺寸设计三齿根弯曲疲劳强度的校核四精度等级公差和表面粗糙度的确定第四章电机的计算和选型第节步进电机概述感应子式步进电机特点二驱动控制系统组成第二节步进电机的计算及选型提升机构步进电机的计算及选型二伸缩机构步进电机的计算及选型第三节涡轮蜗杆电机的计算及选型电机的计算及选型二联轴器的计算及选型第五章接近开关及限位开关的选型第节接近开关的