【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(zhǎng)為 m4 ，選用 20 機(jī)械油，正常運(yùn)行向右的運(yùn)動(dòng)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(yán)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(shí)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(diǎn)、燃點(diǎn)）。 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(shí)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(dāng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jì)因無對(duì)所夾持工作的水平位移要求，故不作設(shè)計(jì)，只簡(jiǎn)略選用一個(gè)支 座底架并用螺栓連接固定即可。因采用差動(dòng)連接，手指張合速度相等，預(yù)設(shè)手指張合所需時(shí)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(jì)算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng) 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(jì)算 由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。 2) 手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。手部在空間的活動(dòng)范圍主要取決于臂部的運(yùn)動(dòng)形式。為保證對(duì)工作的定位夾緊，手指采用 120 度的 V 形指尖。 查參考文獻(xiàn)［ 2］中表 10－ 5得 YFa=。 mmdt 3 221 ??? ????? (9) 10）、計(jì)算圓周速度 。選齒輪齒數(shù) Z＝ 100。 查參考文獻(xiàn)［ 3］中表 選活塞桿直徑為 :d＝ 70mm。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。手指式又可分為： 1）平移式手指 當(dāng)手指夾持的工件直徑變化時(shí)并不影響工件中心位置的改變，即定位誤差為零。因此，此機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式選擇液壓驅(qū)動(dòng)。 （ 1)手部 采用一個(gè)直線液壓缸，預(yù)計(jì)通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手指的張合。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。因此，一般來說臂部具有三個(gè)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(yùn)動(dòng)。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。 機(jī)械手的組成 要機(jī)械手像人一樣拿取東西，最簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)構(gòu) —— 執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)－傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。 第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。 目前，機(jī)器人的定義，世界各位尚未統(tǒng)一，分類也不近相同。機(jī)械手廣泛用于機(jī)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(dòng)；翻轉(zhuǎn)；機(jī)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(jī)械手可獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)伸縮﹑旋轉(zhuǎn)和升降等運(yùn)動(dòng)﹐一般有 2～ 3個(gè)自由度。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國家科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)實(shí)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(jiǎn)單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存儲(chǔ)信息，工作是讀取這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬 運(yùn) 、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。下面具體說明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。手腕有獨(dú)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(shí)現(xiàn)。大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。 該機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)可由 3個(gè)液壓缸實(shí)現(xiàn)。采用液壓機(jī) 構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 ,操作力大，體積小，動(dòng)作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)抓取的零件為盤類零件，故選擇二指式來實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的抓放。 手指夾緊力及液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算液壓缸的選用 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。 由夾緊時(shí)所需推力計(jì)算液壓缸直徑 ? ?m22m12221 D44FF ???? ppdDF －＝－實(shí)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(xiàn)［ 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(xiàn)［ 2］中得 MPaSK HNH ][ 2l i m22 ???? ?? (8) 9）代入數(shù)據(jù)計(jì)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(yīng)力校正系數(shù)。 手指指部的設(shè)計(jì)計(jì)算 手指選用 45﹟ 鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知其彎曲許用應(yīng)力 ? ? Mpa100＝? ，手指指腹采用長(zhǎng)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(qiáng)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(qiáng)度和使用壽命，取 h＝ 15mm。 5 機(jī)械手臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： 1) 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。圖 是機(jī)械手的手臂受力示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對(duì)稱配置在伸縮桿兩側(cè)。39。39。 根據(jù)以上所計(jì)算的液壓缸的內(nèi)徑參數(shù)查參考文獻(xiàn)［ 3］中表 選取液壓缸內(nèi)徑為： D＝ 90mm； 查參考文獻(xiàn)［ 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(jì)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(biāo)準(zhǔn) JBT79381995 選用 200L 的油箱。選擇的液壓元件型號(hào)及規(guī)格如下表 ： 表二 液壓元件型號(hào)及規(guī)格 Table2 The type and specifications of Hydraytic ponents 元件名稱 估計(jì)流量 型號(hào) 規(guī)格 調(diào)定壓力 齒輪泵 HY01－ 35 ? 25 ； 35L/min 手臂液壓缸 － 90dE 擺動(dòng)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(jì)流量 型號(hào) 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(duì)液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種工作環(huán)境，延長(zhǎng)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(duì)金屬和密封件的相容性。因此應(yīng)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(dòng)時(shí)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(jì)算式可以用單位時(shí)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(shí)，除開執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)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(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 P