【正文】 經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，我切實(shí)體會(huì)到作為一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員的艱難性。 液 動(dòng)機(jī)械手的工作流程 液 動(dòng)機(jī)械手的工作流程如 圖 71所示 ： 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 36 圖 71機(jī)械手自動(dòng)控制工作流程框圖 I/0分配 及原理接線圖 根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出點(diǎn)的數(shù)目，選用三菱公司的 FX2N系列 FX2N64MR 原理接線圖如圖 72所示。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 35 它具有四個(gè)自由度，即水平方向的前、后 。 （ 4）助記符機(jī)器程序 相當(dāng)于微機(jī)的助記符程序，是面向機(jī)器的 (即不同廠家的可編程序控制器，助記符指令形式不同 )，用簡(jiǎn)易編程器時(shí)， 應(yīng)將梯形圖轉(zhuǎn)化成助記符程序，才能將其輸入到可編程序控制器中 [22]。然后， CPU又返回執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)的掃描周期 [21]。 在處理輸入信號(hào)階段， CPU對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行掃描 ，將獲得的各個(gè)輸入端子的狀態(tài)信息送到 I/0狀態(tài)表中存放。 第一階段是初始化處理。如手臂伸縮 液壓缸在接近 液壓 缸處安裝兩個(gè)快速排 油閥，可加快啟動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程的速度。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 29 導(dǎo)向裝置 液壓 壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí) ，采用導(dǎo)向裝置。 2． 活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu) 活塞桿與活塞的常用連接形式分整體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。得 122198 N F N??， 2．缸筒壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮液壓油壓力，必須有一定厚度。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素 來(lái)確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。為防止活塞與缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量。 伸縮 液壓 壓缸的設(shè)計(jì) 液壓 缸主要尺寸的確定 1． 液壓 缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合末端執(zhí)行器的 尺寸，采用單活塞桿雙作用 液壓 缸，初定內(nèi)徑為 80? 。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。 （ 2） 腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 M摩 。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。 （ 3） 必須考 慮工作條件 對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。 (8).疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算。為保證夾緊效果，必須按計(jì)算行程多加 mm20~10 的行程余量 。 夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。這個(gè)偏移量稱為夾持誤差。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 9 2 機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 2． 1 手部結(jié)構(gòu) 四自由度液動(dòng)機(jī)械手采用夾持式手部結(jié)構(gòu)，由手抓和傳力機(jī)構(gòu)所組成。 技術(shù)方案（技術(shù)路線、技術(shù)措施） 運(yùn)用液壓傳動(dòng)來(lái)控制機(jī)械手的放松，伸縮，升降，回轉(zhuǎn)，橫移和抓緊等自由度，最后運(yùn)用 PLC來(lái)編程來(lái)實(shí)施各自由度的總控制 。工作時(shí) 機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過(guò)安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺(jué)作用，然后伸向前方，抓住工件。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按 照事先指定的作業(yè)程序來(lái)完成規(guī)定的操作。 (5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。s position and the classification, and the domestic and foreign development condition39。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 3 摘 要 在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，大大地改善了工人的勞動(dòng)條件，顯著 地 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快 了 實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。s understanding, has carried on the overall concept design to this topic duty. Had determined the manipulator uses four degreesoffreedom and the circular cylindrical coordinate pattern. Designed manipulator grippertype hand structure。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。 (1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 )，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91年的 97年的 。 目前工業(yè)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還是不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。 此外，國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。手的抓力大小通過(guò)裝在手指內(nèi)的敏感元件來(lái)控制，達(dá)到自動(dòng)調(diào)整握力的大小。 要解決的主要問(wèn)題和技術(shù)的關(guān)鍵 1） .機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、機(jī)械制圖等 2） .傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：液壓傳動(dòng) 3） .控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： PLC技術(shù) 可能遇到的困難及應(yīng)對(duì)措施 1） .結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不合理，應(yīng)對(duì)的措施：做完后腰及時(shí)給老師審核，然后進(jìn)行其他方面的設(shè)計(jì)。其傳力結(jié)構(gòu)形式多樣，有楔塊杠桿式、滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條平行連桿式、左右旋絲杠平移型 等，本設(shè)計(jì)采用滑槽杠桿式的傳力機(jī)構(gòu)。 平移型夾持器，工件直徑的變化不影響其軸心的位置，但其架構(gòu)復(fù)雜，體積大，制造精度要求高。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。 6 .1 2 0 2 6 .1l mm? ? ? （ ） 故 液壓 壓傳動(dòng) 手冊(cè)圓整為 mml 27? 零件氣缸手爪 mmmm ??? （ ） 其中 ： 手爪部分和活塞桿材料采用 45鋼，缸筒和端蓋連接材料采用鋁合金ZL106 查相關(guān)手冊(cè)， 45號(hào)鋼密度為 33 /10 mkg? ZL1060的密度為 33 /10 mkg? 手抓部分總質(zhì)量約為 m 0 . 0 3 1 4 1 . 2 6 7 . 2 3 1 4 k g? ? ? ? 選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。 對(duì)于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N? ，或者載荷變化幅度不上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 15 大時(shí)，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算）。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu) (1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 (4) 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 夾取棒料直徑 80mm，長(zhǎng)度 150mm，重量 6Kg， 當(dāng)手部回轉(zhuǎn) 230176。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部應(yīng)該具備 3個(gè)自由度才能 滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。 由 ??Dd ,可得活塞桿直徑 : (0 .2 ~ 0 .5 ) 1 6 ~ 4 0d D m m?? （ ） 圓整后，取活塞桿直徑 mmd 18? 由 液壓設(shè)計(jì)手冊(cè) ， 取 液壓 缸工作壓力 MPap ? ?? ?? 421 pDF （ ） ?? ??? 4 )( 222 pdDF （ ） 計(jì)入載荷率就能保證 液壓 缸工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性。 故行程查有關(guān)手冊(cè)圓整為 L=180mm。 導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中才用 單 導(dǎo)向桿來(lái)增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。一般 液壓 缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算 : 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 27 ][2/ ?? pDP? （ ） 液壓 缸缸筒材料采用為 :鋁合金 ZL1060,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? )(10 )1032/(65mm? ?????? 取 mm10?? ，則缸筒外徑為 : )(1202101001 mmD ???? 3．手部活塞桿行程長(zhǎng) l 確定 按設(shè)計(jì)要求 ，腰部上下運(yùn)行距離為 17cm，即 170mm。組合式結(jié)構(gòu)又分為螺紋連接、半環(huán)連接和錐銷連接。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來(lái)確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。 為簡(jiǎn)化 液 路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作 液壓 缸的緩沖均采用 液壓緩沖器 ，這樣可以省去電磁閥和切換節(jié)流閥或行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。 可編程序控制器的輸入端子不是直接與主機(jī)相連， CPU對(duì)輸入輸出狀態(tài)的詢問(wèn)是針對(duì)輸入輸出狀態(tài)暫存器而言的。在同一掃描周期內(nèi)，各個(gè)輸入點(diǎn)的狀態(tài)在 I/0狀態(tài)表中一直保持不變，不會(huì)受到各個(gè)輸入端子信號(hào)變化的影響，因此不能造成運(yùn)算結(jié)果混亂，保證了本周期內(nèi)用戶程序的正確執(zhí)行。 可編程序控制器的使用步驟 在可編程序控制器與被控對(duì)象 (機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程 )構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通常以七個(gè)步驟進(jìn)行 : （ 1）系統(tǒng)設(shè)計(jì) 即確定被控對(duì)象的工作原理，控制要求，動(dòng)作及動(dòng)作順序。 （ 5）編制程序 即檢查程序中每條語(yǔ)法錯(cuò)誤，若有則修改。豎直方向的上、下；手臂和手腕的順時(shí)針逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 37 圖 72 原理接線圖 梯形圖設(shè)計(jì) （ 1） 手動(dòng)程序 如圖 73 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 38 圖 73 手動(dòng)程序 （ 2）自動(dòng)回零程序 如圖 74 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 39 圖 74 自動(dòng)回零程序 （ 3）自動(dòng)程序 如圖 75 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 40 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) 41 上料液壓傳動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì)