【正文】 臂升降液壓缸這一系統(tǒng)的管路壓力損失，管內(nèi)徑為 mm25 ，流量為 s/ L ，即sm / 34?? ， 設(shè)管長為 m4 ，選用 20 機械油，正常運行向右的運動粘度smV / 25??? ，油的密度 3/918 mkg?? 。 在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴峻，不但壓力大、轉(zhuǎn)速高和溫度高，而且油液在被泵吸入和 由泵壓出時要受到剪切作用，所以一般根據(jù)泵的要求來確定液壓油液的粘度。 3）過濾性能、吸斥水性能、吸 氣情況、抗水解能力、防銹防腐蝕能力。選擇液壓油需考慮以下幾方面的因素： （ 1）系統(tǒng)工作環(huán)境方面 1)是否抗燃（閃點、燃點）。 液壓元件的選擇 閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實際通過閥的流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。根據(jù)表 3 數(shù)值當油液在油管中流速取 s/1m ，算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為： 夾緊缸： ? ? mmVQd ?????? ?? 查《機械設(shè)計手冊》表 20－ 8－ 2 選用油管公稱通徑為 mm12 ，外 徑為 mm81 的無縫鋼管。 本設(shè)計因無對所夾持工作的水平位移要求，故不作設(shè)計，只簡略選用一個支 座底架并用螺栓連接固定即可。因采用差動連接，手指張合速度相等，預設(shè)手指張合所需時間為 5s且為勻速，則： m m / s100m m / s5500L ＝? 手臂下降所需流量 L / s4 3 9 3 9 0 04 dDVAq 3322221 ＝＝）－（＝）－（＝ ??? ? 手臂上升所需流量 L / s1 9 6 2 0 0]4 []V4 dD4D[VAAq 322222212 ?????? ）－（）－（－＝）－（ ??（ 2）活塞桿的計算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強 度要求。 ? 39。 ? 20 Na aLGF m 39。 GLa 圖 6 手臂受力示意圖 Figure 6 Schematic diagram of the arm forces 2） 手臂所受 摩擦力的計算 由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。 2) 手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉(zhuǎn)運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉(zhuǎn)運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運動形式。為保證對工作的定位夾緊，手指采用 120 度的 V 形指尖。 查參考文獻［ 2］中表 10－ 5得 YFa=。 mmdt 3 221 ??? ????? (9) 10）、計算圓周速度 。選齒輪齒數(shù) Z＝ 100。 查參考文獻［ 3］中表 選活塞桿直徑為 :d＝ 70mm。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。手指式又可分為： 1）平移式手指 當手指夾持的工件直徑變化時并不影響工件中心位置的改變，即定位誤差為零。因此，此機械手的驅(qū)動方式選擇液壓驅(qū)動。 （ 1)手部 采用一個直線液壓缸，預計通過齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)手指的張合。主要控制的是坐標位置，并注意其加速度特性。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運動。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。 機械手的組成 要機械手像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機構(gòu) —— 執(zhí)行機構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運動的驅(qū)動－傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。 第二代機器人是帶感覺的機器人。 目前，機器人的定義，世界各位尚未統(tǒng)一，分類也不近相同。機械手廣泛用于機械制造﹑冶金﹑輕工和原子能等部門。 flip。 關(guān)鍵詞 ： PLC 控制； 液壓驅(qū)動；翻轉(zhuǎn)；機械手 The Design Of Turning Manipulator Based On PLC Control Student:Chen Bin Tutor:Zhou Guangyong (College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract: Robot manipulator is the operator who directs the robot in pleting various tasks. This article focuses on the automation of the production line designed generic flip of a threedesignoffreedom robot. Actions requirements for achieveing the manipulator. The design uses two piston hydraulic cylinders and a rotary actuator. Piston hydraulic cylinder is used to drive a rack robot sheets together to grasp objects, one for the movement of objiect. The swining hydraulic cylinder used to acheve the robotic flip. And hydraulic solenoid valve is controlled by PLC automatic action of the robot. Key words:PLC control ； hydraulic drive。機械手可獨立地實現(xiàn)伸縮﹑旋轉(zhuǎn)和升降等運動﹐一般有 2～ 3個自由度。工業(yè)機器人的研究、制造和應用水平，是一個國家科技發(fā)展和經(jīng)濟實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。它的控制方 式比較簡單，應用在線編程，即通過示教存儲信息，工作是讀取這些信息，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。機械手可以完成許多工作，如搬 運 、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應用。手腕有獨立的自由度。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。大多數(shù)用插銷板進行點位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。 該機械手各運動可由 3個液壓缸實現(xiàn)。采用液壓機 構(gòu)驅(qū)動機械手 ,操作力大，體積小，動作平穩(wěn)等優(yōu)點。本設(shè)計抓取的零件為盤類零件，故選擇二指式來實現(xiàn)對工件的抓放。 手指夾緊力及液壓缸驅(qū)動力的計算液壓缸的選用 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。 由夾緊時所需推力計算液壓缸直徑 ? ?m22m12221 D44FF ???? ppdDF －＝－實際 ?? (4) 即 ? ? 8 8 5 222 ?????? ?? －dD 解得 D＝ ，則 d＝ ? ＝ 根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑系列查參考文獻［ 3］中表 選取液壓缸內(nèi)徑為： D＝ 100mm。選擇小齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為 240HBS。 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝ ，由參考文獻［ 2］中得 MPaSK HNH ][ 2l i m22 ???? ?? (8) 9）代入數(shù)據(jù)計算齒輪分度圓直徑，代入［σ H］中的較小值。 ?????? ?FFavA KKKKK 5）查取齒形系數(shù)，應力校正系數(shù)。 手指指部的設(shè)計計算 手指選用 45﹟ 鋼，查機械設(shè)計手冊知其彎曲許用應力 ? ? Mpa100＝? ，手指指腹采用長方形橫截面，寬度為齒輪寬度 b＝ 70mm，取安全系數(shù)為 ， 則手指的彎曲強度條件為 ? ??? ? m a xm a x＝ 式中 maxM —— 最大彎曲力矩，其值為 mm1 1 8 7 7 6 NmmN2 0 9 3LNM m a x ???? ＝＝＝ 16 W —— 抗彎截面系數(shù) 6bhW 2＝ 代入數(shù)據(jù)解得 ? 為保證一定的工作強度和使用壽命，取 h＝ 15mm。 5 機械手臂部的設(shè)計及有關(guān)計算 臂部是支承手部和腕部的結(jié)構(gòu)，主要用來改變工件位置的部件。 手臂的典型結(jié) 構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 （ 1）手臂的典型運動機構(gòu) 常見的手臂伸縮機構(gòu)有以下幾種： 1) 雙導桿手臂伸縮機構(gòu)。圖 是機械手的手臂受力示意圖，本設(shè)計是雙導向桿，導向桿對稱配置在伸縮桿兩側(cè)。39。39。 根據(jù)以上所計算的液壓缸的內(nèi)徑參數(shù)查參考文獻［ 3］中表 選取液壓缸內(nèi)徑為： D＝ 90mm； 查參考文獻［ 3］中表 選活塞桿直徑為 :d＝ 50mm。 （ 3）結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝配修理。油管的內(nèi)徑按公式 VQd ?/4? 計算。 此液壓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，取 4?? ，又已知 ? ?min/35 LqP ? ，則： LqV P 140354 ???? ? 25 根據(jù)國際標準 JBT79381995 選用 200L 的油箱。選擇的液壓元件型號及規(guī)格如下表 ： 表二 液壓元件型號及規(guī)格 Table2 The type and specifications of Hydraytic ponents 元件名稱 估計流量 型號 規(guī)格 調(diào)定壓力 齒輪泵 HY01－ 35 ? 25 ； 35L/min 手臂液壓缸 － 90dE 擺動液壓缸 － P03 夾緊液壓缸 － 100dE 溢流閥 35L/min DBD－ H6P 5Mpa； 50L/min 三位四通電磁換向閥 － 63B ； 63L/min 三位四通電磁換向閥 － 10B ； 10L/min 三位四通電磁換向閥 － 10B ； 10L/min 單向調(diào)速閥 － 63B ； ～ 63L/min 單向調(diào)速閥 12L/min QC11－ 63B ； ～ 63L/min 單向調(diào)速閥 － 10 ； 0～ 6L/min 單向調(diào)速閥 － 10 ； 0～ 6L/min 單向調(diào)速閥 － 10 ； 0～ 6L/min 26 元件名稱 估計流量 型號 規(guī)格 調(diào)定壓力 單向調(diào)速閥 － 10 ； 0～ 6L/min 單向調(diào)速閥 － 10 ； 0～ 6L/min 壓力繼電器 DP－ 63B ～ 壓力繼電器 DP－ 63B ～ 液控單向閥 ； 63L/min 液控單向閥 ； 25L/min 單向閥 35L/min I63 ； 63L/min 油箱 200L 過濾器 WU63－ 180 63L/min 壓力表 L710612 0～ 6MPa 液壓油的選用 正確而合理的選擇液壓油，對液壓系統(tǒng)適應各種工作環(huán)境，延長液壓元件使用壽命，提高系統(tǒng)工作的可靠性有著重要的意義。 2)對金屬和密封件的相容性。因此應選擇使系統(tǒng)能正高效和可靠工作的油液粘度。液體在流動時產(chǎn)生的壓力損失包括兩部分，一部分是沿程壓力損失，另一部分是局部壓力損失。油液溫 升 ? ?CT? 的計算式可以用單位時間內(nèi)輸入熱量 ? ?kwHi 和油箱有效容積 ??LV 近似地表示成： 2211 AKAKPT hr??? (28) 液壓系統(tǒng)工作時，除開執(zhí)行元件驅(qū)動外載荷輸出有效功率外，其余功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，使油溫升高。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 P