【正文】 .......................................................................................17 選擇液壓元件 ................................................................................................................19 ...................................................................................................19 選擇液壓控制閥和輔助元件 .................................................................................19 ..............................................................................20 ...........................................................................................................................21 確定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，畫出接口端子分配圖 ...................................................................21 畫出梯形圖 ....................................................................................................................21 按梯形圖編寫指令語句 ..................................................................................................23 6. 總結(jié) .......................................................................................................................................24 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................25 致謝 ............................................................................................................................................26 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 抓件液壓機(jī)械手設(shè)計(jì) 摘要 機(jī)械手是在自動(dòng)化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置。目前液壓機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。機(jī)械部分是在力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括手部﹑手臂和機(jī)身。 關(guān)鍵詞 液壓機(jī)械手； 液壓系統(tǒng) ； 設(shè)計(jì)； PLC Abstract Manipulator is a sort of automation device which has the function of grasp and transfer workpieces during the automated production. Today hydraulic manipulator is widely used in industry field. It can make the produce process automated and liberate the people from heavy physical labor. It can promote the quality of production and decrease the cost of production. In this design, we should use the knowledge of hydraulic, mechanism and electric control prehensively to plete the design of hydraulic manipulator, including machine system, hydraulic and PLC control system. The mechanical part is designed on the basis of mechanics putation foundation after the structure analysis, including hand, arm and fuselage. Generally the manipulator’s hand should have four merits: pact structure, light weight, good universal property and high catch precision. Well, the arm should have merits that are good rigidity, light weight, high movement velocity, small inertia and flexible motion. The hydraulic system design including the hydraulic system putation and the selection of hydraulic ponents。 PLC 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 前言 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。 機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，這主要是因?yàn)樗哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)：對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)有害的工作；持久耐勞，動(dòng)作準(zhǔn)確，可穩(wěn)定和提高 產(chǎn)品 生產(chǎn)質(zhì)量，避免人為操作錯(cuò)誤；通用性好，動(dòng)作靈活，能較好地適應(yīng)產(chǎn)品品種的變化；可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本 （張軍 ， 2021） 。 工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成的。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，有較高的重復(fù)定位精度，但臂力一般在 50 牛頓以下。懂得如何將學(xué)過的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去。 這次設(shè)計(jì)使得我們對(duì)以往所學(xué)知識(shí)得到了鞏固和加深，熟悉了有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 小于 90（176。 控制方式： PLC（可編程序控制） 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 定位精度：177。 手臂的伸縮采用雙作用液壓缸３驅(qū)動(dòng)，伸縮過程采用雙導(dǎo)管導(dǎo)向，在導(dǎo)向的同時(shí)，亦起到了一定的支撐作用，大大減少活塞桿的受力。常用的手部，按其握持工件的原理， 大致可分成夾持式和吸附式兩大類。本設(shè)計(jì)中的工件是棒料，所以選擇較簡(jiǎn)單的兩指結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)指出，由于機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力比不同，在一定的夾持力條件下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需驅(qū)動(dòng)力的大小是不同的。 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 手部受力分析 經(jīng)分析，手部受力圖如圖 22所示 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 22 機(jī)械手手部受力分析圖 由圖可知，手部結(jié)構(gòu)對(duì)稱，則 12FF? 由 0yF ?? 得 39。NF ＝ NF 由幾何關(guān)系有 h＝ ?cosc 由上述等式可得： FN＝ Fbc 2)cos1(2 ? 即 F= 22 cosNb Fc ? 式中 b — 手指回轉(zhuǎn)中心到夾緊力作用點(diǎn)之間的距離 ； C — 手指回轉(zhuǎn)中心到滑槽支點(diǎn)之間的距離 ； ? — 工件被夾緊時(shí)手指滑槽方向與回轉(zhuǎn)中心在水平方向的夾角 。 手指對(duì)工件的夾緊力可按下式計(jì)算 （李允文， 1994） ： 1 2 3NF K K K G? ＝ 4 98=593N 取 FN =600N 式中： K1— 安全系數(shù)，取 K1＝ ； 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 K2— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。在機(jī)械加工中，通常情況要求手抓的夾持誤差不超過177。β = 計(jì)算 0 sin c o s 0 sin 6 0 c o s 5 4 4 4 5 0ABRL ?? ??? ? ? ? ? ? ?Mmm max 0 minR R R?? 則定位誤差 為 1? 和 2? 中的較大者。 ∴ F=2647+462=3109N5000N 查表 工作壓力取 1 aMP ，考慮到為使液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)單緊湊，取工作壓力為2 aMP 。 22 6 2 21 221() 0 . 3 5 3 4 0 1 0 ( 0 . 0 6 0 . 0 5 )0 . 3 5 3 6 . 3 60 . 0 6sNDDP M P aD? ? ? ? ?? ? ? ? 式中： D— 缸筒內(nèi)徑（ m）； D1— 缸筒外徑（ m） ； σ s— 缸筒材料的屈服點(diǎn)，（ 45 號(hào)鋼為 340MPa ）。 計(jì)算可得： plP ? aMP 0 .3 5 6 1 .9 2 2 1 .6 7NaP M P? ? ? 已知實(shí)際工作壓力 PN＝ 2MPa ,故安全。 ??? — 缸底材料的許用應(yīng)力（ MPa ），材料為 45 號(hào)鋼， b? ＝ 600MPa 。 （ 3）缸筒端部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 缸筒端部與手指是用螺釘聯(lián)接，聯(lián)接圖如下： 圖 24 螺釘聯(lián)接圖 螺紋處的拉應(yīng)力： 662213 47010 10 6( 413 4) 444KF M PadZ? ?????? ? ? ? ?? 螺紋處的剪應(yīng)力 ： 6610331 0 . 1 2 3 4 7 0 0 . 0 0 51 0 1 0 1 5 . 3 80 . 2 0 . 2 ( 0 . 0 0 4 1 3 4 ) 4K K F d M P adZ? ??? ? ?? ? ? ? ??? 則合成應(yīng)力： ? ?223 3 7 .4 1 2 0n M P a M P a? ? ? ?? ? ? ? ? 則知螺紋連接處安全可靠。 （ 2）缸筒內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 10或 11級(jí)精度選取，圓柱度公差值可按 8級(jí)精度選取 (下為缸筒機(jī)加工圖 ) 圖 25 缸筒機(jī)加工圖 （ 3）缸筒端面 T 的垂直度公差值按 7級(jí)精度選取 （ 4）為了防止腐蝕和提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為 30~40 m? 的鉻層，鍍后進(jìn)行拋光 （李柱， 2021） ?；钊Y(jié)構(gòu)如下： 圖 26 活塞結(jié)構(gòu)圖 對(duì)于無導(dǎo)向環(huán)活塞的材料，一般選用高強(qiáng)度鑄鐵 HT200 或球墨鑄鐵 (陳大先， 2021)，這里我們選用 HT200。 驗(yàn)算活塞桿的強(qiáng)度 取活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度為 150mm，活塞桿已知 32mm 則 150 1032ld ??， 屬于短行程活塞桿，主要驗(yàn)算抗拉強(qiáng)度。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng) 范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。 （李允文， 1994） 臂部設(shè)計(jì)基本要求 臂部設(shè)計(jì)首先要實(shí)現(xiàn)所旭要求的運(yùn)動(dòng)，為此， 要滿足下列幾項(xiàng)要求： （ 1） 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕； （ 2） 臂部運(yùn)動(dòng) 速度要高，慣性要??； （ 3） 手臂動(dòng)作應(yīng)靈活； （ 4） 位置精度要高。 （ 2） 手臂的水平回轉(zhuǎn)采用液壓擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)。 F摩 的計(jì)算： 由于導(dǎo)向桿對(duì)稱布置，導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算 。 則： 208 188F F F? ? ? ?理 理 理 得出 F 理 ＝ 408N 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 24 0