【正文】 限 啟動(dòng) 右限 1 2 5 6 7 3 左 右 4 工件 下限 延時(shí) 上限 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 圖 22 機(jī)械手工作流程圖 (2)橫梁在普通情況下，長度是固定的，如果工作臺(tái)不進(jìn)行調(diào)整，橫梁長度可永遠(yuǎn)不變。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。 2. 手部應(yīng)有一定的開閉范圍。 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)平動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，考慮到所要達(dá)到的原始參數(shù)：手抓張合角 ?? = 060 ，夾取重量為 3Kg。夾緊裝置選擇常開式夾緊裝置，它在彈簧的作用下機(jī)械手手抓閉合，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而機(jī)械手 手指張開。必須對大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算。 500FN? 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 （ 3）取 ?? F實(shí)際 = F計(jì)算 /η = （ 4）確定液壓缸的直徑 D ? ?224F D d p???實(shí) 際 選取活塞桿直徑 d=,選擇液壓缸壓力油工作壓力 P=, ? ? ? 524 4 1 6 2 1 0 . 5 8 70 . 8 1 0 0 . 7 51 0 . 5Fp ?? ???? ? ??實(shí) 際 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 液壓缸的內(nèi)徑系列（ JB82666）（ mm） 根據(jù)表（ JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為： D=63mm 則活塞桿內(nèi)徑為 : D=63?=，選取 d=32mm 手抓夾持范圍的計(jì)算 為了保證手抓張開角為 060 ，活塞桿運(yùn)動(dòng)長度為 34mm。 （ 1）功能性的要求 機(jī)械手伸縮臂安裝在大臂上，按控制系統(tǒng)的指令，完成工件的自動(dòng)換位工作。設(shè)計(jì)中要考慮采取減少摩擦和磨損的措施，如：選擇耐磨材料、采取潤滑措施、合理設(shè)計(jì)零件的形面等。在程序設(shè)計(jì)中要考慮因故障造成的突然工作中斷，如機(jī)構(gòu)卡死、工件不到位、突然斷電等情況，要設(shè)置報(bào)警裝置。 密F ——— 密封裝置處的摩擦阻力。 經(jīng)過以上分 析計(jì)算，液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為： ??????? 驅(qū)慣回密摩驅(qū) FFFFFF 所以手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力 NF 4102?驅(qū) 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計(jì)算 經(jīng)過上面計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F=4100，因此選擇液壓缸的工作壓力MPaP 1? 。 ? ?223 12zcJ m l R?? () 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長 1000mm，直徑為 60mm的圓柱體，質(zhì)量為 150Kg.設(shè)置起動(dòng)角度 ? =180，則起動(dòng)角速度 ? ? = rads ，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為 。當(dāng)手臂收縮，觸動(dòng)行程開關(guān) SQ3，手臂停止收縮。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。 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 72 所示如下 圖 72 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，列出 PLC 梯形圖 73 如下： 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 29 圖 73 指令表 LD M8002 SET S0 STL S0 LD X0 LD X3 OR X4 ANB SET S20 STL S20 OUT Y1 LD X1 SET S21 STL S21 OUT Y1 OUT Y4 LD X2 SET S22 STL S22 OUT Y1 OUT Y4 OUT Y3 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 OUT TO K300 LD TO SET S23 STL S23 OUT Y0 OUT Y4 OUT T1 K600 LD T1 AND X7 SET S24 STL S24 OUT Y1 LD X5 SET S25 STL S25 OUT Y2 LD X6 AND X3 SET S26 LD X6 AND X3 SET S26 LD X6 AND X4 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 31 SET S26 LD X6 AND X4 SET S27 STL S26 OUT Y5 LD Y4 OUT S0 RET STL S27 OUT Y6 LD X3 OUT S0 RET END 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 結(jié) 論 本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)說明書主要對于夾持器，伸縮臂，液壓 系統(tǒng)及 PLC控制編程進(jìn)行的 設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過程。鄔寶寅老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、不斷探索的科研作風(fēng)，敏銳深邃的學(xué)術(shù)洞察力，孜孜不倦的敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益良多。這就需要我們設(shè) 計(jì)者考慮問題是要仔細(xì)、周密，不能有絲毫的大意。 本工程耐火等級(jí)二級(jí)，屋面防水等級(jí)三級(jí)，地震防烈度為 8度，設(shè)計(jì)使用年限 50 年。外墻水泥砂漿抹面，外刷淺灰色墻漆。一、二、三、四層墻體采用 M10 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚；五層以上采用 混合砂漿砌筑 MU15 多孔磚。 施工順序 ⑴ 基礎(chǔ)工程 工程定位線（驗(yàn)線）→挖坑→釬探（驗(yàn)坑）→砂礫墊層的施工→基礎(chǔ)砼墊層→刷環(huán)保瀝青 →基礎(chǔ)放線（預(yù)檢）→砼條形基礎(chǔ)→刷環(huán)保瀝青 →毛石基礎(chǔ)的砌筑→構(gòu)造柱砼→地圈梁→地溝→回填工。 本工程設(shè)計(jì)給水管采用 PPR 塑料管，熱熔連接；排水管采用UPVC 硬聚氯乙烯管，粘接；給水管道安裝除立管及安裝 IC 卡水表的管段明設(shè)計(jì)外，其余均暗設(shè)。地面除衛(wèi)生間 200 200 防滑地磚，樓梯間 50 厚細(xì)石砼 1： 1 水泥砂漿壓光外，其余均采用 50 厚豆石砼毛地面。30樓 m2。再次像教育指導(dǎo)我的老師及同學(xué)表示誠摯的感謝！ 鑒于本人所學(xué)知識(shí)有限，經(jīng)驗(yàn)不足，又是初次研究這種復(fù)雜的設(shè)計(jì)，在此過程中難免存在一些錯(cuò)誤和不足之處，懇請各位老師給予批評和指正。在本文結(jié)束之際，特向我敬愛的導(dǎo)師致以最崇高的敬禮和深深的感謝！ 通過此次設(shè)計(jì)，一方面讓我認(rèn)識(shí)到自己的不足，發(fā)現(xiàn) 了學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤之處；另一方面又積累豐富的知識(shí)，吸取別人好的方法和經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)對復(fù)雜問題的解決能力，摸索出一套解決綜合問題的方法，為自己以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 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。 正是基于 PLC 這些特點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足該套機(jī)械手的要求。 整體結(jié)構(gòu)的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)過以上的計(jì)算 M驅(qū) =510 2Nms?? 回轉(zhuǎn)軸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)軸的靜片和動(dòng)片寬 b=60mm， d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè)d=50mm,則回轉(zhuǎn)軸的內(nèi)徑通過下列計(jì)算： 28MDd??驅(qū)bp () D=80mm 即：設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)軸的內(nèi)徑為 80mm。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 按強(qiáng)度條件決定活塞桿直徑 d 按拉壓強(qiáng)度計(jì)算： ][42 ??? ?? dF驅(qū) 設(shè)活塞桿材料為碳鋼，碳鋼 MPa12 0~10 0][ ?? ，取 MPa100][ ?? 即 mFd 41024][46 ?????? ?? 驅(qū) 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 40 45 50 55 60 63 65 70 75 80 85 90 95 活塞桿直徑系列（ JB82666） 根據(jù)活塞桿直徑系列（ JB82666）選取活塞桿直徑 mmd 50? 。 慣F ——— 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，活塞桿所受平均慣性力。 2） 雙層液壓缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 其特點(diǎn)是工作液壓缸容積小、運(yùn)動(dòng)速度快、外形整齊、活塞桿直徑大、增加手臂剛性。 （ 5）經(jīng)濟(jì)的要求 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性和使用的經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）適應(yīng)性的要求 為便于調(diào)整，適應(yīng)工件大小不同的要求，起止位置要方便調(diào)整，要求設(shè)置可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。 機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來決定），而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)。 手指對工件的夾緊力可按公式計(jì)算： 1 2 3NF K K K G? 式中 K1—— 安全系數(shù)，通常 ； K2—— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 αααα αα 圖 31 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析 1—— 手指 2—— 銷軸 3—— 杠桿 在杠桿 3 的作用下，銷軸 2 向上的拉力為 F，并通過銷軸中心 O 點(diǎn)，兩手指 1的滑槽對銷軸的反作用力為 F1 和 F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線 001 和 002并指向 0 點(diǎn)，交 F1 和 F2 的延長線于 A 及 B。吸附式常用于抓取工件表面平整、面積較大的板狀物體 ,不適合 用于本方案。 3. 應(yīng)能保證工件在手部準(zhǔn)確定位。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為 2400(應(yīng)大于 180否則需安裝多只手臂 )。 /s，平均移動(dòng)速度為 50mm/s，平均回轉(zhuǎn)速度為 45176。 (4)抓緊機(jī)構(gòu)也可選用氣動(dòng)執(zhí)行爪和執(zhí)行氣缸并用組成氣動(dòng)執(zhí)行模塊 根據(jù)以上分析，機(jī)械構(gòu)造方案基本固定。本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手采用上下升降加平面轉(zhuǎn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)，機(jī)械手的動(dòng)作由氣動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)缸由相應(yīng)的電磁閥來控制，電磁閥由 PLC 控制。 第二章 機(jī)械手總體方案的設(shè)計(jì) 對氣動(dòng)機(jī)械手的基本要求是能快速、準(zhǔn)確地拾一放和搬運(yùn)物件，這就要求它們具有高精度、快速反應(yīng)、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動(dòng)定位等特性。 3） 、 編程簡單、使用、維護(hù)方便 4） 、 組合方便、功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣 PLC 既可用于開關(guān)量的 控制又可用于模擬量的控制；既可用單片機(jī)控制，又可用于組成多級(jí)控制系統(tǒng)；既可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。用 PLC 取代繼電器控制和順序控制器控制。 現(xiàn)今機(jī)械手的發(fā)展更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。如位置發(fā)生稍些偏差時(shí)，即能更正，并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。 將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典 型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。 90 年代機(jī)械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。智能機(jī)器人涉及的知識(shí)內(nèi)容，不僅包括一般的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的新技術(shù)。 可以