【正文】 設(shè)計(jì)要求在保證其原有性能的前提下，盡可能地提高其特色即性能價(jià)格比。根據(jù)所選的PLCF140系列的內(nèi)部元件及輸入輸出的相關(guān)元件、設(shè)備，編制出I/O分配圖62所示如下圖62根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，可以采用移位寄存指令或步進(jìn)指令進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。到位后碰撞行程開(kāi)關(guān)，使5DT斷電。于是底座回轉(zhuǎn)90度，回轉(zhuǎn)速度由閥19調(diào)節(jié)。下降速度由閥23調(diào)節(jié)。使閥芯移動(dòng)速度過(guò)慢，使電磁鐵的線圖長(zhǎng)期通過(guò)大電流，會(huì)造成發(fā)熱、燒傷。因此須根據(jù)壓力降重新調(diào)整元件的工作壓力，以保證快速運(yùn)動(dòng)的要求。（5）伸縮臂進(jìn)油路設(shè)置蓄能保壓回路，伸出完全后，進(jìn)油路壓力升高，壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)導(dǎo)致?lián)Q向閥通電，泵卸荷，單向閥自動(dòng)關(guān)閉，由蓄能器保壓。順序閥的設(shè)置在夾持器松開(kāi)回油過(guò)程中起到緩沖作用。（2）調(diào)速方案整個(gè)液壓系統(tǒng)只用單泵工作，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵的全流量是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求的。設(shè)計(jì)要求（1）滿足工業(yè)機(jī)械手動(dòng)作順序要求。伸縮臂伸縮范圍控制靠行程開(kāi)關(guān)與活動(dòng)擋塊，這里特別解釋如下：設(shè)備附件活動(dòng)擋塊，它用在當(dāng)設(shè)備安裝好后，可以靠它在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)臂的伸長(zhǎng)量，此活動(dòng)擋塊可套裝在導(dǎo)向桿上，a處可以壓住行程開(kāi)關(guān)壓柱，從而壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān)使行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。(1)導(dǎo)軌的彎曲應(yīng)力 [] 符合要求?；钊c缸體之間靠O型密封圈密封。由于液壓缸的工作負(fù)載較小，所以選定液壓缸的工作壓力為低壓。 D:油缸內(nèi)徑[cm]。 查時(shí)極限力的計(jì)算圖，可由且查得（其中，：活塞桿頭部至油缸A點(diǎn)處的距離（cm）:缸體尾部至油缸A點(diǎn)處的距離（cm））。(1)的確定① 工件的質(zhì)量m= (kg) ②夾持器的質(zhì)量 15kg(已知)③伸縮臂的質(zhì)量 50kg(估計(jì))④其他部件的質(zhì)量 15kg(估計(jì))工作機(jī)構(gòu)荷重： Ri=(+15+50+15)*10=859(N) 取Ri=860N(2) 的確定 Rm= (N) (3) 的確定 Rg=(N) 式中：為啟動(dòng)時(shí)間，～= , =總負(fù)載 R=Ri+Rg+Rm=860+172+172=1204(N) 取實(shí)際負(fù)載為 =1200 D= 式中：R=1000 5000 , ～, =取液壓缸缸筒內(nèi)徑為40mm。 d：導(dǎo)向桿可采用直線導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軸。由于伸縮臂做間歇式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有較大的沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮緩沖措施，可從液壓回路設(shè)計(jì)上考慮，也可從液壓件結(jié)構(gòu)上考慮。機(jī)械產(chǎn)品的制造成本構(gòu)成中材料費(fèi)、加工費(fèi)占有很大的比重，設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分注意。為了控制慣性力，減少運(yùn)動(dòng)沖擊，動(dòng)力的大小要能與負(fù)載大小相適應(yīng)，如步進(jìn)電機(jī)通過(guò)程序設(shè)計(jì)改變運(yùn)動(dòng)速度，力矩電機(jī)通過(guò)調(diào)整工作電壓，改變堵力矩的大小，達(dá)到工作平穩(wěn)、動(dòng)作快捷、定位準(zhǔn)確的要求。右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓，全螺紋，,需用4個(gè)。兩處均選用深溝球軸承。手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高為200mm，直徑90mm，其重力估算： ,取98N.等效圓柱體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，已知圓柱體工件， , 取平均角速度，即=，代入得： 解可得： =回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a, b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)的目的。圖示手部的開(kāi)閉動(dòng)作采用單作用液壓缸，只需一個(gè)油管。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。已知，可得，有圖關(guān)系：可知：楔塊下邊為60mm，支點(diǎn)O距中心線30mm，且有，解得：斜楔傳動(dòng)比可由下式表示：可知一定時(shí)，愈大，愈大，且杠桿手指的轉(zhuǎn)角在范圍內(nèi)增大時(shí)，傳動(dòng)比減小，即斜楔等速前進(jìn)，杠桿手指轉(zhuǎn)速逐漸減小，則由分配距離為：。分別代入得：，所以，夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。在機(jī)械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過(guò)，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補(bǔ)償能力。. 手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對(duì)其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來(lái)說(shuō)，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。圖 工件直徑為80mm，尺寸偏差，則。由以上各值可得：取值為。由前式得：，取。（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。通向手部驅(qū)動(dòng)液壓缸的油管是從回轉(zhuǎn)中心通過(guò)，腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，油路認(rèn)可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉(zhuǎn)。，作用在動(dòng)片上的合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩?，F(xiàn)校核較小軸徑處軸承。為定位作用，軸左側(cè)增加一個(gè)套筒，材料為HT200，尺寸如下：動(dòng)片與輸出軸連接選用六角頭螺栓 全螺紋， ， 需用2個(gè)。（3）可靠性的要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在預(yù)定使用壽命期內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。將機(jī)械設(shè)計(jì)課程中學(xué)到的基本設(shè)計(jì)思想貫穿到設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)及要求：① 電磁閥流量：要滿足伸縮速度的要求。直線導(dǎo)軌可選用外購(gòu)件，直接從生產(chǎn)廠家的有關(guān)資料中獲得所需參數(shù)（網(wǎng)上查詢直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軸）。(1)活塞桿材料：選擇45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，其抗拉強(qiáng)度=570(2)活塞桿的直徑：查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，當(dāng)壓力小于10Mpa時(shí)，速比=。所以：。 ：螺紋直徑[cm]；：螺紋內(nèi)徑，當(dāng)采用普通螺紋時(shí)（GB19663）時(shí)，可近似按下式（t螺距[cm]）。液壓缸的基本形式如下圖所示：圖 整個(gè)油缸安裝在下部伸縮臂基座上。（4）活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式及尺寸端部結(jié)構(gòu)形式有：外螺紋的，內(nèi)螺紋的，光滑的，球形，耳環(huán)等等。因?yàn)橹挥?jì)算了一邊得矩形導(dǎo)軌，由結(jié)構(gòu)可知還有另外一邊得導(dǎo)軌支撐，故滿足條件。此外除上述調(diào)節(jié)外，還可以調(diào)節(jié)連接件的旋入導(dǎo)向桿和液壓活塞桿的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)伸長(zhǎng)度的微調(diào)。動(dòng)作順序的各個(gè)動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號(hào)控制相應(yīng)的電磁鐵，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，用以保證液壓缸的平穩(wěn)運(yùn)行。（2）底座回轉(zhuǎn)采用擺動(dòng)液壓缸，正反方向均采用單向調(diào)速閥調(diào)速。（6）單泵供油，采用先導(dǎo)型溢流閥卸荷，設(shè)置二位二通換向閥。（3）油溫的允許值不同機(jī)械，因工作條件的不同，允許的高油溫應(yīng)有區(qū)別本系統(tǒng)中正常工作溫度30176。②在滑閥完全關(guān)閉前，減慢液體的流速。單向順序閥22防止自重下滑起支撐平衡作用?；剞D(zhuǎn)缸在其油路上安裝有行程節(jié)流閥進(jìn)行減速緩沖。⑻縮臂伸出：待加工完畢后，發(fā)出信號(hào)，使4DT通電，壓力油經(jīng)閥14左位進(jìn)入油缸16左腔，右腔油液經(jīng)閥15，閥14左位回油箱。它使用可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶設(shè)計(jì)的程序指令，這些指令用來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算和通過(guò)數(shù)字或模擬輸入/輸出來(lái)控制各種機(jī)電一體化，程序可變、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、耗電低，特別是易于、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。1） 模塊化設(shè)計(jì)公共程序模塊，手動(dòng)程序模塊，自動(dòng)程序模塊，遠(yuǎn)位模塊。并且要求該機(jī)械手具有較小的體積，簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和低廉的價(jià)格，以及造型美觀的外形，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要方便人體接近方便工具的使用。題目的綜合訓(xùn)練比較強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣，重點(diǎn)在于培養(yǎng)工程思想及意識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高初步設(shè)計(jì)能力。最大I/O點(diǎn)數(shù)為120，一般指令的條數(shù)為I/O點(diǎn)數(shù)的1012倍左右，PLC的容量不得小于此要求。表52電磁鐵動(dòng)作順序元件工步1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT原位+升降臂下降+夾持器夾緊+升降臂上升+底座快速回轉(zhuǎn)+底座慢進(jìn)+手腕旋轉(zhuǎn)+伸縮臂伸出+夾持器松開(kāi)+伸縮臂縮回+伸縮臂伸出+夾持器夾緊+伸縮臂縮回+底座快退縮+底座慢退+手腕回轉(zhuǎn)+升降臂下降+夾持器松開(kāi)+升降臂上升+原位循環(huán)+ 第6章 PLC控制系統(tǒng) PLC的構(gòu)成及工作原理可編程邏輯控制器（PLC）又稱可編程控制器。壓力油使油缸19快速縮回。使的7DT斷電8DT通電，閥17處于左位，壓力油經(jīng)閥17左位，閥18單向閥進(jìn)入回轉(zhuǎn)缸上腔，下腔油液經(jīng)閥19，閥17左位回油箱。⑴降臂下降：使6DT通電閥21位于左位，壓力油經(jīng)閥24單向閥，進(jìn)入油缸25上腔，回油經(jīng)油缸下腔，單向調(diào)速閥23，閥22的順序閥，閥21左位回油箱。電磁換向閥，可考慮帶阻尼器或設(shè)計(jì)成正開(kāi)口的滑閥結(jié)構(gòu)。管路壓力損失太大，在定量泵系統(tǒng)中，快速時(shí)系統(tǒng)壓力將超過(guò)溢流閥或卸荷閥的調(diào)整壓力，致使閥有溢流；在變量泵或雙泵系統(tǒng)中，快速對(duì)系統(tǒng)壓力將超過(guò)轉(zhuǎn)換壓力，使進(jìn)入缸的流量減少，缸的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)不到預(yù)期的效果。因?yàn)樯蹈诪榱⑹?，在其液壓缸下腔油路中安裝單向順序閥，避免因整個(gè)手臂運(yùn)動(dòng)部分的自重而下降，起支撐平衡作用。（1）夾持器采用單出桿雙作用缸，保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不使工件下掉，夾持器夾緊工件后，鎖緊回路由先導(dǎo)型順序閥和單向閥組成。液壓機(jī)械手采用單泵供油，手臂伸縮，手腕回轉(zhuǎn)，夾持動(dòng)作采用并聯(lián)供油，這樣可有效降低系統(tǒng)的供油壓力，此時(shí)為了保證多缸運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)互不干擾，實(shí)現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動(dòng)，換向閥采用中位“O”型換向閥。各部分均用液壓缸或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)與控制。其上有4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱頭螺釘?；酆駷?0mm.。.其基本形式如下： 圖 圖中：1即為O型密封圈，2則為活塞。（2）缸筒與缸底的焊接強(qiáng)度計(jì)算P:油缸推力[kgf]:焊縫效率，可?。剑汉笚l材料得抗拉強(qiáng)度[]n:安全系數(shù)，