【正文】 計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)附錄2 自動(dòng)回原點(diǎn)程序梯形圖：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第四篇：plc機(jī)械手控制拓展機(jī)械手論文專業(yè)：機(jī)電一體化學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：指 導(dǎo) 教 師：完 成 日 期： 目錄摘要??????????????????Ⅱ 1 2 3緒論????????????????????????????????1 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求???????????????????????????1 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案?????????????????????????1 機(jī)械手的組成??????????????????????????1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)??????????????????????????1 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)??????????????????????????2 控制機(jī)構(gòu)??????????????????????????2?????????????????????2 機(jī)械手的主要特點(diǎn)????????????????????????2??????????????????????3???????????????????3 機(jī)械手坐標(biāo)形式選擇?????????????????????3 機(jī)械手自由度選擇??????????????????????4 機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)?????????????????????4 機(jī)械手手部設(shè)計(jì)計(jì)算???????????????????????5 手部設(shè)計(jì)基本要求??????????????????????5 手部力學(xué)分析????????????????????????5 夾緊力與驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算????????????????????7 手抓夾持范圍計(jì)算??????????????????????9 手抓夾持精度的分析計(jì)算??????????????????10 機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)計(jì)算??????????????????????11 腕部設(shè)計(jì)基本要求?????????????????????11 腕部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????12 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算?????????????????????12 腕部工作壓力計(jì)算?????????????????????14 液壓缸蓋螺釘計(jì)算?????????????????????15 動(dòng)片和輸出軸聯(lián)接螺釘計(jì)算?????????????????16 機(jī)械手臂部設(shè)計(jì)計(jì)算??????????????????????17III 臂部設(shè)計(jì)的基本要求????????????????????17 臂部的結(jié)構(gòu)選擇??????????????????????17 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算????????????????????18 手臂伸縮液壓缸參數(shù)計(jì)算??????????????????19 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)計(jì)算???????????????????????21 手臂偏重力矩計(jì)算????????????????????21 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件?????????????????22 手臂升降驅(qū)動(dòng)力計(jì)算???????????????????23 手臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算?????????????????24 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)計(jì)算???????????????????????25 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算???????????????25 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸參數(shù)計(jì)算?????????????????26 液壓缸蓋螺釘計(jì)算????????????????????27 動(dòng)片和輸出軸聯(lián)接螺釘計(jì)算????????????????28 結(jié)論?????????????????????????????29 致謝??????????????????????????????30 參考文獻(xiàn)????????????????????????????31緒論機(jī)械手結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)摘 要在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用，從而大大的改善了工人的勞動(dòng)條件，顯 著的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐，本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)機(jī)械 手各主要組成部分（手部、手腕、手臂和機(jī)身等）分析，從而確定各主要組成部分的 結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從而確定裝配總圖。機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案3．1 機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。3．1．3 控制機(jī)構(gòu) 在機(jī)械手控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種，大多數(shù)用插銷板進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制，也有用 PLC 進(jìn)行控制，主要控制的是坐標(biāo)位置。（3）由于機(jī)械手的動(dòng)作準(zhǔn)確，因此可以穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)又可避免人 為的操作錯(cuò)誤。（2）能判斷對(duì)象的重量。圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（3）在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減 輕手臂負(fù)載。Vmax——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度； t 響——系統(tǒng)達(dá)支最高速度的時(shí)間，一般選取 ~； K3——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇； G——被抓取工件所受重力； 表 1 驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工件壓力關(guān)系圖作用在活塞上外力 F(N)50000 ~ ~ ~液壓缸工件壓力 MPa液壓缸工作壓力 MPa設(shè) a=40mm,b=80mm,α=30o,機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間 ,夾緊力 FN,驅(qū)動(dòng)力 F 和驅(qū)動(dòng) 液壓缸的尺寸。3．8 機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)計(jì)算3．8．1 腕部設(shè)計(jì)的基本要求（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)，顯然，腕部的 結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能，因此，在腕部設(shè) 計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。3．8．3 腕部回轉(zhuǎn)力的計(jì)算 腕部在回轉(zhuǎn)時(shí)一般需要克服以下三種阻力：（1）腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 M 摩 為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般取 M 摩= 總力矩（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 M 偏式中G1——夾持工件重量（N）。圓柱體重力 因?yàn)槭肿A持在工件中間位置，所以工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離為 0，即 e 等于 0，所以 M 偏=G1e=0。（5）活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂聯(lián)接 的齒輪做往復(fù)回轉(zhuǎn)而使手臂左右擺動(dòng)?！?dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面形狀有關(guān)。由力平衡條件得：所謂不自鎖條件為：即因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套長(zhǎng)度大于 391mm。所以（2）M 密與 M 回的計(jì)算 為了計(jì)算方便，密封處的摩擦阻力矩 M 密= 驅(qū)，由于回油背差一般非常的小，故 在這里忽略不計(jì)，即 M 回=0。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。本次課題設(shè)計(jì)的機(jī)械手就是通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。常用機(jī)械手傳動(dòng)系統(tǒng)分機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電力傳動(dòng)等幾種形式。PLC是由繼電器邏輯系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，主要應(yīng)用在工序控制上，初期主要是代替繼電器控制系統(tǒng)，側(cè)重于開(kāi)關(guān)量順序控。動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則要采用可編程控制器、微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制 機(jī)械手控制方式的選擇 控制方式的分類傳統(tǒng)的工業(yè)設(shè)備自動(dòng)控制主要由繼電器或分立的電子線路來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種控制方式投資相對(duì)少一些，目前僅在一些舊式的、簡(jiǎn)單的工業(yè)設(shè)備中還有一定市場(chǎng)，但該控制方式卻有以下致命缺陷：(1)僅適合于簡(jiǎn)單的邏輯控制；(2)僅適合特殊的工程項(xiàng)目，而沒(méi)有通用性；(3)沒(méi)有改動(dòng)和優(yōu)化的可能性。 機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由手、手腕、手臂、支柱組成。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。組態(tài)王是一套用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外都十分重視它的應(yīng)用和發(fā)展。3．11．4 動(dòng)片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘由得式中 f——被聯(lián)接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)銅取 f= D——?jiǎng)悠鈴?mm)d——?jiǎng)悠c輸出軸配合處直徑(mm)FQs——?jiǎng)悠洼敵鲚S間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力(N)b——?jiǎng)悠瑢挾?mm)P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(Pa)結(jié)論通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我了解了機(jī)械手的很多相關(guān)知識(shí)，使我了解了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外 在此方面的一些先進(jìn)生產(chǎn)和制造技術(shù)，了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，通過(guò)對(duì)機(jī)械手 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了系統(tǒng)的分析，掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，為以后的工作學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。G 總（1）F 摩的計(jì)算所以（2）F 慣的計(jì)算 經(jīng)計(jì)算 式中Δv——由靜止加速到常速的變化量(mm/s)。Δt——啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間（t），一般取 ~。3．9．3 手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 伸縮液壓缸活塞驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式為： F 驅(qū)=F 摩+F 密+F 回+F 慣 式中 F 摩——手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，為運(yùn)動(dòng)件表面間的摩擦阻力。表 3 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列（JB106867）液壓缸內(nèi)徑 20 鋼 P≤160MPa 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200168 146 180 194 219 245鋼 P≤200 MPa 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 由于實(shí)際回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩 M 總力矩，即：式中 M 總力矩——手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的總的阻力矩（）P——回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Mpa）R——缸體內(nèi)孔半徑（mm）r——輸出軸半徑（mm）b——?jiǎng)悠瑢挾龋╩m）所以 所以腕部回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為： 工作壓力 P 1MPa 缸體內(nèi)徑 R 110mm 輸出軸半徑 r 回轉(zhuǎn)力矩 M 動(dòng)片寬度 b 66mm3．8．5 液壓缸蓋螺釘計(jì)算 表 4 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系 工作壓力 P（MPa）~ ~ ~ ~ 螺釘?shù)拈g距 t(mm)直徑（mm）FQs180。（3）克服啟動(dòng)慣性所需的力矩 M 慣 啟動(dòng)過(guò)程近似等加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度ω及啟動(dòng)所需時(shí)間 t 啟，按下式計(jì) 算：或者根據(jù)腕部角速度ω及啟動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ啟計(jì)算：式中 J 工件——工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）。（3）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。（3）取 η=（4）確定液壓缸的直徑 D選取活塞直徑 d=,選擇液壓缸工作壓力 P=~根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列（JB82666）,選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=50mm 則活塞桿直徑為：d==5=：液壓缸內(nèi)徑 D 50mm 活塞桿直徑 d 25mm 工作壓力 p 驅(qū)動(dòng)力 F 手抓夾持范圍計(jì)算為了保證手抓張開(kāi)角為 120o，設(shè)手抓長(zhǎng)為 100mm，當(dāng)手抓沒(méi)有張開(kāi)角的時(shí)候，根 據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑 Rmin=40mm,當(dāng)張開(kāi)角為 120o 時(shí)，根據(jù)雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 手抓的誤差分析，取最大夾持半徑 Rmax=60mm。3．7．2 手部力學(xué)分析 通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置 采用常開(kāi)式夾緊裝置，它在彈簧的作用下手抓閉合，在壓力油作用下，彈簧被壓縮，從而手抓張開(kāi)。球坐標(biāo)式機(jī)械手，占用空間小，工作范圍大，慣性小，所需動(dòng)力小，能抓取底面物體。（4）抓空或抓力不足時(shí)能檢測(cè)出來(lái)。（5）采用機(jī)械手能明顯的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。3．2 機(jī)械手在生產(chǎn)中的作用機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用極為廣泛，可以歸納為以下幾個(gè)方面：（1）（2）建造旋轉(zhuǎn)體零件（軸類、盤類、環(huán)類）自動(dòng)線。傳力機(jī)構(gòu)形式也很多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠 螺母式、彈簧式、重力式。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，設(shè)計(jì)，手部，手腕，手臂，機(jī)身，結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)是機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)完技 術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課以后的一次綜合設(shè)計(jì)，通過(guò)這一環(huán)節(jié)把有關(guān)課程中所獲得的理 論知識(shí)在實(shí)際中綜合的加以應(yīng)用，使這此知識(shí)能夠得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識(shí)和 生產(chǎn)密切的結(jié)合起來(lái)，通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握機(jī) 械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，為自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。返回原點(diǎn)后，原點(diǎn)條件滿足，為進(jìn)入自動(dòng)工作方式作好準(zhǔn)備。單周期、連續(xù)和單步工作方式主要用“連續(xù)”“轉(zhuǎn)換允許”，~、夾緊、上升、右行、下降，松開(kāi)、上升、左行標(biāo)志。主程序梯形圖為：圖21 主程序梯形圖 公用程序設(shè)計(jì)公用程序用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。硬件電路設(shè)計(jì)及描述 操作方式設(shè)備的操作方式一般可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩大類，手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)整，自動(dòng)操作方式用于設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。手腕是連接手指與手臂的元件，可以進(jìn)行上下、左右和回轉(zhuǎn)動(dòng)作。電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。機(jī)械手能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、回原位、單步、單周期和連續(xù)等五種工作方式。工作環(huán)境適應(yīng)性好。自從機(jī)械手問(wèn)世以來(lái)，相應(yīng)的各種難題迎刃而解。第二篇：機(jī)械手PLC控制程序附錄3：：：：：：：：：:第三篇：plc機(jī)械手課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄 引言.................................................................5 2 設(shè)