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基于plc控制的氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧

2025-09-03 00:45 本頁面


【正文】 程序的自動(dòng)搬運(yùn)或操作設(shè)備,操作頻繁的生產(chǎn)場(chǎng)合。在發(fā)出指令協(xié)調(diào)各有關(guān)驅(qū)動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)的同時(shí),還要完成編程、示教 /再現(xiàn)以及其他環(huán)境狀況(傳感器信息)、工藝要求、外部相關(guān)設(shè)備之間的信息傳遞和協(xié)調(diào)工作,使各關(guān)節(jié)能按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng) 。 關(guān)鍵詞 : 機(jī)械手 PCL 氣動(dòng) Ⅰ 1 基于 PLC控制的氣動(dòng)機(jī)械手的設(shè)計(jì) 一、 機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 (一) 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng),把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu),當(dāng)工件是棒料時(shí),使用夾持式手部 。當(dāng)工件是板料時(shí),使用氣流負(fù)壓式吸盤。 (二) 機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)由于被抓取工件是水平放置,因此手腕必須設(shè)有 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此,手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 (三) 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 按照抓取工件的要求,本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度,即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降 (或俯仰 )運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的,立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由氣缸來實(shí)現(xiàn)。 (四) 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速,反應(yīng)靈敏,阻力損失和泄漏較小,成本低廉因此本機(jī)械手采用氣壓傳動(dòng)方式。 (五) 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì) 考慮到機(jī)械手的通用性,同時(shí)使用點(diǎn)位控制,因此我 們采用可編程序控制器 (PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí),只需改變 PLC程序即可實(shí)現(xiàn),非常方便快捷。 (六) 機(jī)械手的主要參數(shù) 機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù),由于是采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng),因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重,查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù),結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況,本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為 5公斤 基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求,設(shè)計(jì)速度過低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為 sm/ 。最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為 s/90? 。平均移動(dòng)速度為 sm/ 。平均回轉(zhuǎn)速度為 s/60? 。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過程的加、減速度存在,用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面,因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān),故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外,手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過大的 伸縮行程和工作半徑,必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較,該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為 600mm, 2 最大工作半徑約為 mm1400 。手臂升降行程定為 mm120 。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為 mm1? 。 (七) 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 用途 : 用于自動(dòng)輸送線的上下料。 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) : ( 1) 抓重 : kg5 ( 2) 自由度數(shù) :4個(gè)自由度 ( 3) 坐標(biāo)型式 :圓柱坐標(biāo) ( 4) 最大工作半徑 : mm1400 ( 5) 手臂最大中心高 : mm1250 ( 6) 手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) : 伸縮行程 mm1200 伸縮速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? ( 7) 手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) : 回轉(zhuǎn)范圍 ?? 1800 ? 回轉(zhuǎn)速度 s/90? ( 8) 手指夾持范圍 :棒料 : mmmm 15080 ?? ? ( 9) 定位方式 :行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等 ( 10) 定位精度 : mm1? ( 11) 驅(qū)動(dòng)方式 :氣壓傳動(dòng) ( 12) 控制方式 : 點(diǎn)位程序控制 (采用 PLC) 二 、 機(jī)械手手部設(shè)計(jì) (一) 夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指 (或手爪 )和 傳力機(jī)構(gòu)所組成。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多,如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 手指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種,其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動(dòng)作,手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型,二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型 (或稱直進(jìn)型 ),其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支 3 點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無窮小時(shí),就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指 。同理,當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時(shí),就成為移動(dòng)型?;剞D(zhuǎn)型手指開閉角較小, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,應(yīng)用廣泛。移動(dòng)型應(yīng)用較少,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大,當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置,能適應(yīng)不同直徑的工件。 設(shè)計(jì)時(shí)注意的問題 (1)具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時(shí),除考慮工件重量外,還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng),以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。 (2)手指間應(yīng)具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開,若夾持不同直徑的工件,應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開 閉幅度的要求。 (3)保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置,必須根據(jù)被抓取工件的形狀,選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指,以便自動(dòng)定心。 (4)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外,還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響,要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形,當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,自重輕,并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上,以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。 ( 5)考慮被抓取對(duì)象的要求 根據(jù)機(jī)械手的工作需要,通過比較,我們采用的機(jī)械手的手 部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn)兩指回轉(zhuǎn)型,由于工件多為圓柱形,故手指形狀設(shè)計(jì)成 V型。 (二) 升降缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核和伸縮缸的選擇 氣缸的分類 普通氣缸的結(jié)構(gòu)組成見圖 31。主要由前蓋、后蓋 活塞 活塞桿 缸筒 5 其他一些零件組成。 圖 31普通氣缸的結(jié)構(gòu)
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