【正文】 g cylinder parameter table 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工作壓力 緩沖角 重量 32MM 葉片驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)缸 1． 510bar 0． 9o1． 7o 手臂伸縮氣缸的選擇 缸徑的確定： 缸徑的計(jì)算公式 14 /( )D F P??? (29) 查《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得 式中： P—— 氣缸的工作壓力（ Pa） ,本氣缸選為 ?—— 氣缸總的機(jī)械效率，本氣缸估算為 D—— 氣缸的內(nèi)徑（ m）。 氣缸型號(hào)的選擇： 由以上參數(shù)的計(jì)算選 費(fèi)斯托 (festo)公司的 DNG32320PPVA 型氣缸 本氣缸活塞安裝有傳感裝置，活塞位置可以被行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)到，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸位置的控制。選用該氣缸的一個(gè)安裝附件，導(dǎo)向單元 FENG32320KF。所以導(dǎo)向單元的實(shí)際總負(fù)載 Gf==。而采用 PLC控制，則無(wú)需考慮上述問(wèn)題。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手采用ＰＬＣ控制。在運(yùn)動(dòng)中或在規(guī)定的某點(diǎn)位執(zhí)行作業(yè)規(guī)定的操作。這種連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)，可看成是若干密集軌跡曲線。 控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制系統(tǒng)的基本功能： 本機(jī)械手要具有回原點(diǎn)、手動(dòng) {點(diǎn)動(dòng) )和 自動(dòng) {單步、連續(xù) 1控制的操作方式； 手動(dòng)操作 用按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一種運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制； 回原點(diǎn)操作方式 按下回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手自動(dòng)返回原點(diǎn)位置。 為方便控制系統(tǒng)適應(yīng)各具體工作情況作小幅，整個(gè)控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，以方便指令中的 IST狀態(tài)初 始化指令來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。下圖 13為氣動(dòng)部分原理圖： 24 圖 13 氣動(dòng)原理 Fig13 Pneumatic principles 為了使機(jī)械手在作過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行及運(yùn)行的安全可靠，擺動(dòng)氣缸，手臂升降都選用限位開(kāi)關(guān)控制，以給相應(yīng)的電磁闌傳遞通、斷信息。此處對(duì)絲桿力矩較大。 把以上數(shù)據(jù)代入 1ddM LG? 得 : 0 .3 4 3 .6 2 3 1 3 .0 8 7dM N m? ? ? ? 由此得手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩為 gdM M M?? 代入得 : 2 0 . 9 6 1 3 . 0 8 7 7 . 8 3gdM M M N m? ? ? ? ? ? (32) 手臂對(duì)絲桿的力矩總終由底座來(lái)平衡 .底座通過(guò)螺栓安裝 .考慮最大負(fù)載情況，由單個(gè)螺栓承受此力矩時(shí)其受的拉力為 Fl=M/L2 式中： L2—— 螺栓到絲桿的力臂（ m），本設(shè)計(jì)為 ； M—— 手臂端蓋端與手臂工件端的合力矩 Nm? ，由前 計(jì)算得M=? 把以上數(shù)據(jù)代入 Fl=M/L2得 : Fl==底座選用的安裝螺栓為 M10 可得其最大工作條件下的應(yīng)力 1/FA?? 式中： A—— 螺栓的截面面積， 2 2 5 2/ 4 0 . 0 1 / 4 7 . 8 5 1 0A d m?? ?? ? ? ? ? (33) 代入 1/FA?? 得： 54 7 . 4 5 / 7 . 8 5 1 0 0 . 6 0 4 aMP? ?? ? ? 普通的螺栓的抗拉強(qiáng)度都大于 450 aMP ，可見(jiàn)螺栓能滿足要求。 也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書(shū)館，網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料，還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問(wèn)題。有很多東西還要慢慢學(xué)習(xí)。在老師的指導(dǎo)下，將其一一排除，增長(zhǎng)了知識(shí)，積累了經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].第 3 卷 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .20xx:5～ 8 [2] 張鐵 ,謝存禧 .機(jī)器人學(xué) ][M].廣州 :華南理工大學(xué)出版社 .20xx:15～ 24 [3] 陳統(tǒng)堅(jiān) .機(jī)械工程英語(yǔ) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .1996:78～ 98 [4] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .單行本 .氣壓傳動(dòng) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .20xx:11～ 41 [5] 馮辛安 .機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì) [M].北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 .20xx:89～ 123 [6] 成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .單行本 .常用工程材料 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .20xx:156～ 177 [7] 吳克堅(jiān) ,于曉紅 ,錢(qián)瑞明 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :高等教育出版社 .20xx:11～ 53 [8] 鄭堤 ,唐可紅 .機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 .20xx:22～ 65 [9] 陸一心 ,氣壓與氣動(dòng)技術(shù) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .20xx:29～ 44 [10] 秦曾煌 .電工學(xué)電子技術(shù) (第五版 ) [M]. 北京：高等教育出版社 .1999:32～ 69 [11] 吳宗澤 .機(jī)械 設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .20xx:234～ 278 [12] 吳振彪 .機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M].廣東海洋大學(xué) .20xx:21～ 56 [13] 馮開(kāi)平，左忠義 .畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖 [M].廣州 :華南理工大學(xué)出版社 .20xx:34～ 98 [14] Robert J. 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(30) 式中： Mg—— 手臂工件端對(duì)絲桿的力 矩（ Nm? ）； Gb—— 擺動(dòng)氣缸的重力（ N） ,本設(shè)計(jì)為 ； Gg—— 工件的重力（ N） , 本設(shè)計(jì)為 ； Gz—— 氣爪的重力（ N） , 本設(shè)計(jì)為 ； L—— 手臂氣爪端對(duì)絲桿的力矩（ m） , 本設(shè)計(jì)為 。將其傳感器的信息傳遞給 PLC，以實(shí)現(xiàn) PLC對(duì)其位置的控制。 本機(jī)械手中驅(qū)動(dòng)部分由電機(jī)與氣動(dòng)兩部分組成，其中電機(jī)部分由 PLC直接控制。操作前提是機(jī)械手須處在原點(diǎn)位置上； 1)單步操作 每按一次按鈕，機(jī)械手完成一步動(dòng)作后自動(dòng)停止； 2)連續(xù)運(yùn)行 系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，機(jī)械手的動(dòng)作將自動(dòng)地連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。 本設(shè)計(jì)機(jī)械手用于棒料的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)搬運(yùn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡沒(méi)太大要求。 1）點(diǎn)位控制方式（ PTP控制） 這種控制方式考慮到末端執(zhí)行器在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只在某些規(guī)定的點(diǎn)上進(jìn)行操作，因此只要求末端執(zhí)行器在目標(biāo)點(diǎn)處保證準(zhǔn)確的位姿以滿足作業(yè)質(zhì)量要求。這種多變量的控制系統(tǒng)，一般可用單片機(jī)， PLC，計(jì) 23 算機(jī)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手的速度、電機(jī)運(yùn)行所需的脈沖數(shù)都可以根據(jù)給定的要求給予置。 22 圖 12 導(dǎo)向單元與氣缸連接圖 Fig12 Guide unit with cylinder connection diagram 6 機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手控制器的選擇 工業(yè)機(jī)械于是一種模仿人手動(dòng)作．井按設(shè)定的程序軌跡和要求代替人手抓取、搬運(yùn)工件或操持工具進(jìn)行操作的機(jī)電一體化自動(dòng)化裝置。下圖為該導(dǎo)向單元外觀圖 10 圖 10 導(dǎo)元向單 Fig10 Guide element to a single 下圖 11 為最大工作負(fù)載與導(dǎo)桿投影距離之間的關(guān)系圖 圖 11 負(fù)載特性圖 Fig11 Load characteristic diagram 由上圖表可查得本設(shè)計(jì)選用的 FENG32氣缸在最大伸長(zhǎng)距離 320mm的情況下其最大負(fù)載為 55N。該氣缸的緩沖長(zhǎng)度為 19mm。本氣缸負(fù)載較小取為 10N 把以上數(shù)據(jù)代入 14 /( )D F P??? 得： (29) 64 5 / ( 0 . 6 3 0 . 4 1 0 )D ?? ? ? ? ? = 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 氣壓傳動(dòng)》表 22164 氣缸內(nèi)徑取標(biāo)準(zhǔn)為 32mm。轉(zhuǎn)動(dòng)葉片本身 不用于確定終端位置，既止動(dòng)杠桿和止動(dòng)裝置不能移動(dòng)。 把以上數(shù)據(jù)帶入 22(3 )12g mJ R l??得： 222 ( 3 0 .0 2 0 .0 5 )12gJ ? ? ? 10 kgm??? 加在擺動(dòng)氣缸工作上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： J=Jg+Jq=124X104+= k