【正文】 ....................................................................................................................30 電磁鐵動作順 ...................................................................................................................................30 器件分配 ............................................................................................................................................31 PLC 梯形 圖 PLC 指令表 .................................................................................................................32 PLC 指令表 ......................................................................................................................................33結(jié) 論 ...............................................................................................................................................................35致 謝 ...............................................................................................................................................................36參考文獻 ..........................................................................................................................................................37.. .. .. ..1 緒論 設(shè)計 背景機械手是在自動化生產(chǎn)過程中使用的一種具有抓取和移動工件功能的自動化裝置，它是在機械化、自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。搬運機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器，在本設(shè)計中，通過對機械手手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，臂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以及液壓系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)四自由度的運動，完成了搬運機械手的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。機械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機床、組合機床上使用更普遍。而目前我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。由于通用機械手能.. .. .. ..很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地擴大。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。90 年代以后，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。（2 ）液壓機械手液壓傳動機械手是以壓縮液體的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。 機械手的 應(yīng)用意義在機械工業(yè)中，機械手的應(yīng)用意義可以概括如下：（1 ）可以提高生產(chǎn)過程的自 動化程度應(yīng)用機械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。（3 ）可以減少人力，便于有 節(jié)奏地生產(chǎn)應(yīng)用機械手代替人手進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。 從 這里可看出，裝卸、搬 運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。（2 ）冷加工方面的應(yīng)用冷加工方面機械手主要用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。因此，國內(nèi)主要是逐步擴大機械手應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄鍛、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。同時要提高精度，減少沖擊，定位精確，以更好地發(fā)揮機械手的作用。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機械手本身的損壞。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機械手的裝配作業(yè)的能力將進一步提高。以其顯著的優(yōu)點在冶金、化工、交通、電力等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱之一。（2 ）PLC 的應(yīng)用概況PLC 的 應(yīng)用領(lǐng) 域非常廣， 并在迅速擴大，對于而今的 PLC 幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要 PLC，尤其近幾年來 PLC 的性價比不 斷提高已被廣泛應(yīng)用在冶金、機械、石油、化工、輕功、電力等各行業(yè)。例如機床的電氣控制、包裝機械的控制、自動電梯控制等。從而形成多層分布式控制系統(tǒng)或工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。因此，PLC 應(yīng)用范圍很廣。.. .. .. ..編程簡單、使用、維護方便。目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機床裝卸工件仍由人工完成，勞動強度大、生產(chǎn)效率低。本設(shè)計能夠應(yīng)用到加工工廠車間，滿足數(shù)控機床以及加工中心的加工過程安裝、卸載加工工件的要求，從而減輕工人勞動強度，節(jié)約加工輔助時間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。本著科學(xué)經(jīng)濟和滿足生產(chǎn)要求的設(shè)計原則，同時也考慮本次設(shè)計是畢業(yè)設(shè)計的特點，將大學(xué)期間所學(xué)的知識，如機械設(shè)計、機械原理、液壓、氣動、電氣傳動及控制、可編程控制器（PLC ） 、電子技術(shù)、自動控制、機械系統(tǒng)仿真等知識盡可能多的綜合運用到設(shè)計中，使得經(jīng)過本次設(shè)計對大學(xué)階段的知識得到鞏.. .. .. ..固和強化，同時也考慮個人能力水平和時間的客觀實際，充分發(fā)揮個人能動性，腳踏實地，實事求是的做好本次設(shè)計。而影響機械手動作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。平均伸縮速度為83mm/s。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。.. .. .. ..對搬運機械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性。 機械手的工作原理：機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。 執(zhí) 行機 構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。工業(yè)機械手的手臂通常由驅(qū)動手臂運動的部件(如油缸、液壓缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等)與驅(qū)動源(如液壓、液壓或電機等)相配合，以實現(xiàn) 手臂的各種運動。 驅(qū)動 系 統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。當(dāng)機械手的動作流程改變時，只需改變PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。其傳力機構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。.. .. .. ..（5 ）應(yīng)考慮被抓取對象的要求應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設(shè)計和確定手指的形狀。,021????yxFPFαcosα/1圖 31 滑槽杠桿式手部受力分析 銷軸對手指的作用力為 p1′。 α——工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角。查《工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)》中表 21 可知，V 形手指夾緊圓棒料時，握力的計 算公式 N=，綜合前面驅(qū)動力的計算方法，可求出驅(qū)動力的大小。,α=30176。當(dāng)手抓么有張開的時候，如圖 23（1）所示，根據(jù)機構(gòu)設(shè)計，它的最小夾持半徑 R1=25mm，當(dāng)張開 60 如圖 23（2）所示，最大夾持半徑 R2 計算如下： mR1230cos2530tan2 ??????所以機械手的夾持半徑從 。本章敘述手臂的伸縮運動，手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動設(shè)置在機身處，將在下一章敘述。手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。對于高速度運動的機械手，其最大移動速度設(shè)計在 ，最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在sm/150~內(nèi)，大部分平均移動速度為 ，平均回 轉(zhuǎn)角速度在 。減少回轉(zhuǎn)半徑 ，再安排機械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸縮） ，盡可?能在較小的前伸位置下進行回轉(zhuǎn)動作。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。（2 ）雙活塞桿液壓崗結(jié)構(gòu) 。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。上圖是機械手的手臂示意圖，本設(shè)計是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮崗兩側(cè)。39。39。?????????????????總摩 手臂慣 性力的計算本設(shè)計要求手臂平動是 ,在計算慣性力的時候,設(shè)置啟動時間 ，啟min/5?V ??動速度 ,sV/083.?? （43 ）GvFgt?總慣vt?總慣 ?? 密封裝置的摩擦阻力不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用 O 型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 10Mpa。由活塞桿 帶動套筒 3 做升降運動?！仙龝r為正，下降時為負。由于啟動過程一般不是等加速度運動，故最大驅(qū)動力矩要比理論平均值大一些，一般取平均值的 倍。2 ——回轉(zhuǎn)手臂的工作角速度（rad/s）。m).. .. .. ..對于活塞、導(dǎo)向套筒和油缸等的轉(zhuǎn)動慣量都要做詳細計算，因為這些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對總的計算結(jié)果影響也較大，對于小零件則可作為質(zhì)點計算其轉(zhuǎn)動慣量，對其質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量忽略不計。2/ a ——啟動過程中的平均加速度（ ） ，2/s而 ??tva??式中 △v ——速度變化量。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進入油缸，推動活塞桿運動，從而使手臂作伸縮、升降等運動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機械能。 液 壓系 統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：（1 ）油泵它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動整個液壓系統(tǒng)工作。的液動機，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸（或稱擺動油缸） 。 壓力控制回路（1 ）調(diào)壓回路 在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。（4 ）平衡與鎖緊回路 在機械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機構(gòu)的自重給以平衡。其作用有二：第一是保護油泵。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。本機械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。采用節(jié)流閥進行節(jié)流調(diào)速時，負荷的變化會引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。 方向控制回路在機械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達的運動方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達的油路換向，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和正反向轉(zhuǎn)動。交流電磁閥起動性能好，換向時間短，接線簡單，價廉，但是如吸不上時容易燒壞，可靠性差，換向時有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和