【正文】 .[3]［M］.化學(xué)工業(yè)出版社。弗雷里奇斯。 朱君。 張翼。 沈大喬。 李宇林。 王珍明 特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥集 成式機(jī)械液壓控制裝置 武漢國測三聯(lián)水電設(shè)備有限公司 【中國專利】武漢國測三聯(lián)水電設(shè)備有限公司 20100804 [18] 張英嬋 一種蓄能器進(jìn)回油的液壓控制系統(tǒng) 太原重工股份有限公司 【中國專利】太原重工股份有限公司 20101013 [19]T必要時可以更換手抓，抓取其它形狀零件。它要求我們綜合所學(xué)知識嚴(yán)格按照設(shè)計流程設(shè)計出符合設(shè)計要求的機(jī)械成品來構(gòu)思出自己的設(shè)計理念，并將詳細(xì)設(shè)計過程用文字及圖紙表現(xiàn)出來?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 由于計算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點(diǎn)至少選8K存儲器選擇。對輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時間較長等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場合，但價格較貴，過載能力較差?？删幊绦蚩刂破骺偟捻憫?yīng)延遲時間一般只有幾十ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。當(dāng)用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。在執(zhí)行指令時，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的0/1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在可編程序控制器的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。除了執(zhí)行用戶程序之外，在每次循環(huán)過程中，可如上圖編程序控制器還要完成，內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個階段?？删幊绦蚩刂破鲀?nèi)部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內(nèi)的元件提供直流電壓。D．常用的I/O分類常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。一個開關(guān)量I/O占用存儲單元中的一個位（bit）, 一個模擬量I/O占用存儲單元中的一個字（16個bit)。PLC存儲空間的分配：雖然大、中、小型 PLC的CPU的最大可尋址存儲空間各不相同，但是根據(jù)PLC的工作原理， 其存儲空間一般包括以下三個區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲區(qū)，系統(tǒng)RAM存儲區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）和用戶程序存儲區(qū)。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能，接受并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能檢查用戶程序的語法錯誤。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。不同型號的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動控制等功能。手臂升降電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失；手腕回轉(zhuǎn)電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失為；手指夾緊電磁換向閥的額定流量為，調(diào)速閥的額定流量為，實(shí)際流量為，額定壓力損失為。我國在液壓系統(tǒng)中大量采用汽輪機(jī)油，其氧化要定性好，使用壽命長，與水混合后能迅速分離，純凈度高。（4）經(jīng)濟(jì)性方面的考慮 1）價格及使用壽命。（2）系統(tǒng)工作條件方面1)壓力范圍（潤滑性、承載能力）。選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量來確定，本系統(tǒng)工作壓力較小，流量也較小，所以選擇低壓低流量的閥。 油箱的設(shè)計油箱的功用主要是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中熱量（在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量）、釋放處混在油液中的氣體、沉淀在油液中污染物等作用。對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速閥的系統(tǒng)還必須加上溢流閥的最小流量，一般取。機(jī)械手整體受力載荷圖如下： （3）手臂Z方向升降運(yùn)動液壓缸的選用由以上計算結(jié)果查參考文獻(xiàn)［3］選用HSGK－90dE型液壓缸。手臂垂直伸縮直線運(yùn)動時需要克服摩擦力和慣性力及機(jī)械手手部總重力，其驅(qū)動力可按下式計算： (17)式中——機(jī)械手手部總重量——摩擦阻力包括導(dǎo)軌間的摩擦阻力；活塞與缸壁及密封處的摩擦阻力——起動過程的慣性力；其大小按下式估算 (18)式中 ——機(jī)械手升降運(yùn)動部分總重量 ——重力加速度 ——手臂運(yùn)動速度 ——起動時所需的時間 ， 一般可?。?）手臂Z方向升降運(yùn)動摩擦力的分析計算1）手臂摩擦力受力分析摩擦力的計算 不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。其結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式、抓取重量和運(yùn)動行程等因素來確定。180度 回轉(zhuǎn)時間：3秒 機(jī)械手腕部驅(qū)動裝置的設(shè)計計算及選用 （1）驅(qū)動腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩的計算 查機(jī)械設(shè)計手冊知驅(qū)動腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩可由下式計算出 (13)～——液壓缸密封摩擦損失系數(shù)Mm——腕部轉(zhuǎn)動支承處摩擦阻力矩 (14)f——軸承摩擦系數(shù)，滾動軸承取f＝，滑動軸承取f＝、軸承直徑、軸承處支反力代入數(shù)據(jù)解得 (15)式中Mp——克服工件重心偏置的力矩 G——手部重量e——偏心矩代入數(shù)據(jù)解得 (16)式中Mg——腕部起動的慣性力矩J——手部轉(zhuǎn)動慣量，將機(jī)械手手部及工件近似看作圓柱體，其半徑R＝120mm，保守估取手部及工件總質(zhì)量m＝80kg，則該部分轉(zhuǎn)動慣量 ω——腕部回轉(zhuǎn)角速度，ω＝t——啟動所需時間，t＝代入數(shù)據(jù)解得 代入數(shù)據(jù)解得驅(qū)動腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動力矩 （2）擺動液壓缸的選擇查參考文獻(xiàn)［2］中表3－87選用UBFZD40－P03型擺動液壓缸，擺動速度為48度每秒，由此可估算出所需流量以上數(shù)據(jù)留備后用。 3）齒距 4）齒頂高系數(shù) 5）頂隙系數(shù) 6）齒輪基圓直徑 7）變位系數(shù) 8）齒厚 9）齒頂高 10）齒根高 11）齒頂圓直徑 12）齒根圓直徑 (5)、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 由以上計算知大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm，故做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝，則 4）、計算載荷系數(shù)。 8）、計算接觸許用應(yīng)力。運(yùn)輸機(jī)工作載荷平穩(wěn)，速度不高，選用7級精度。液壓缸工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻(xiàn)中表9－3取p2＝。 機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)及驅(qū)動的設(shè)計計算本設(shè)計選擇二指式回轉(zhuǎn)型手部，在液壓缸的液壓推力作用下通過采用齒輪齒條傳動來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手指張合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對工件的抓放。 典型的手部結(jié)構(gòu)手部主要有以下幾類：手指式、吸盤式、磁吸式及其他形式。根據(jù)驅(qū)動方式的不同, 工業(yè)機(jī)械手大致可分為液壓式、氣動式、電動式和機(jī)械式驅(qū)動。s Coordinates type該機(jī)械手具有3個自由度，即：手指張合；手腕回轉(zhuǎn)；手臂升降3個主要運(yùn)動。 控制系統(tǒng)分類在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動控制和連續(xù)控制兩種方式。臂部運(yùn)動的目的：把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。（2）腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對象。基于液壓控制的移置機(jī)械手的設(shè)計有以下幾個主要內(nèi)容： 1)設(shè)計計算各非標(biāo)準(zhǔn)零部件及選用標(biāo)準(zhǔn)件 2)測繪各零部件圖 3)設(shè)計并繪制PLC和液壓系統(tǒng)控制圖 4)編寫機(jī)械手的設(shè)計計算說明書 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 機(jī)械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展階段可分為三代：第一代機(jī)器人就是現(xiàn)在工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計算機(jī)工程、自動化控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國高科技跟蹤國際發(fā)展的重要方面。運(yùn)動機(jī)構(gòu)一般由液壓﹑氣動﹑電氣裝置驅(qū)動。為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動作要求，該設(shè)計采用兩個活塞式液壓缸和一個擺動液壓缸，活塞式液壓缸一個用來驅(qū)動齒條式機(jī)械手的張合來抓住物體，一個用來實(shí)現(xiàn)物體的移動；擺動式液壓缸用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)，并采用PLC控制液壓電磁閥工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動動作。 Manipulator1 緒論 前言在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)對象或作工具的自動作裝置。最近聯(lián)合國組織標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序來完成各種工作，主要應(yīng)用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。它具有尋力覺、嗅覺、視覺等進(jìn)行反饋能力。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)械手的性能。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動驅(qū)動手部搬運(yùn)工件。手臂的各種運(yùn)動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運(yùn)動較為多，受力復(fù)雜。2 總體布局設(shè)計方案 機(jī)械手座標(biāo)形式的確定常用工業(yè)機(jī)械手按驅(qū)動方式分:直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式、多關(guān)節(jié)式幾種類型。（2腕部 采用一個擺動液壓缸來實(shí)現(xiàn)手部及工件的回轉(zhuǎn)。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表表一 機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)Table1 The main technical parameters of Manipulator 項(xiàng)目 主要數(shù)據(jù)參數(shù)手臂運(yùn)動型式 直角座標(biāo)式抓取重量 自由度數(shù) 3個手臂升降行程 手臂升降時間 5秒手腕回轉(zhuǎn)行程 180度手腕回轉(zhuǎn)時間 3秒手指張合角度 30度手指張合時間 2秒定位方式和定位精度 機(jī)械擋塊，控制方式 PLC控制驅(qū)動方式 液壓驅(qū)動3 機(jī)械手手部的設(shè)計計算 手部設(shè)計時應(yīng)注意的問題1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。但平移式手指結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，要求加工精度高。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。（4）確定液壓缸行程L由預(yù)計設(shè)計參數(shù)手指張合30度及齒輪齒條傳動中確定的齒輪分度圓直徑d＝140mm可計算 (5) 查參考文獻(xiàn)［3］＝40mm。ο（2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 (7)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）、試選載荷系數(shù)Kt=。 (10) 11）計算齒寬b及模數(shù)mnt.b=φdd1t=12）計算齒寬與齒