【正文】 擦系數(shù)，一般取= d為螺紋直徑 為螺紋內(nèi)徑 Z為螺栓個(gè)數(shù)，Z=4帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得= []許=150Mpa故螺釘滿足強(qiáng)度要求 本章小結(jié)在這一章里主要對(duì)手部、腕部、臂部和機(jī)身等各個(gè)具體部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核，確定出各個(gè)液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑等各部分尺寸，為裝配線機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)做了初步計(jì)算。中型機(jī)具有開關(guān)量和模擬量控制功能，同時(shí)具有數(shù)字計(jì)算能力；一般具有8位和12位A/D轉(zhuǎn)換器和多路D/A轉(zhuǎn)換器；指令豐富，在已固化程序內(nèi)，具有比例、積分、微分調(diào)節(jié)、整數(shù)/浮點(diǎn)運(yùn)算、二進(jìn)制/BCD碼轉(zhuǎn)換等功能模塊；適用于有溫度控制和開關(guān)動(dòng)作要求的復(fù)雜機(jī)械及連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的控制場(chǎng)合。這是因?yàn)樗鼞?yīng)用較為廣泛，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較典型的一個(gè)例子。尤其感謝我的指導(dǎo)老師張建輝老師，感謝他在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)監(jiān)督，老師辛勤的指導(dǎo)是我這次設(shè)計(jì)順利完成的重要因素。 正是基于PLC這些特點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足該套工業(yè)機(jī)械手的要求。早期的可編程序控制器－PLC：在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller ），－PC（或工業(yè)PC）：除具有早期的邏輯控制外，同時(shí)還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、模擬量控制。 運(yùn)動(dòng)要靈活，一般要有導(dǎo)向長(zhǎng)度，且導(dǎo)向長(zhǎng)度不宜過(guò)短，以免產(chǎn)生卡死現(xiàn)象?；钊麠U既承受壓力又承受拉力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取50mm.所以d==50=25mm 因?yàn)楣ぷ鲏毫^小，缸壁選用鑄鐵，壁厚取t=10mm 重要部分的校核 活塞桿的校核(1) 按強(qiáng)度條件校核 === []許=170Mpa所以強(qiáng)度條件滿足(2) 按剛度條件校核由于桿長(zhǎng)L=442mm ,桿直徑d=25mm，而L15d,所以要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，取安全系數(shù)為6截面最小慣性半徑為 i===故壓桿柔度：====60 柔度的壓桿稱為短桿會(huì)活小柔度桿，短桿的破壞可以認(rèn)為是由于強(qiáng)度不足引起的。 所以液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為：D=式中：為液壓缸工作壓力，取=1Mpa為液壓缸回油腔壓力，取=由于活塞桿主要承受壓力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取40mm.所以d==40=12mm 手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 液壓缸壁厚的確定壁厚應(yīng)滿足要求≥，式中為實(shí)驗(yàn)壓力，～，[]為缸筒材料的許用應(yīng)力，其值為110Mpa.所以== mm,考慮到結(jié)構(gòu)性要求取=12 mm 活塞工作行程的確定當(dāng)工件被夾緊時(shí)=30176。 腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)此處采用單葉片式回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，可獲得無(wú)級(jí)變速的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但是回轉(zhuǎn)角度小于360176。 自由度數(shù)：6個(gè)（1） 腕部回轉(zhuǎn) （2） 小臂伸縮 （3） 小臂俯仰（4） 腰部回轉(zhuǎn) （5）大臂升降 （6）縱向移動(dòng) 抓取重量：最大為5kg 動(dòng)作范圍及速度（） 各自由度的動(dòng)作范圍及速度 運(yùn)動(dòng)自由度 動(dòng)作范圍運(yùn)動(dòng)速度腕部回轉(zhuǎn)90176。例如，轎車零件裝配線機(jī)械手﹑發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線機(jī)械手﹑電子產(chǎn)品裝配線機(jī)械手等。 腕部：是機(jī)械手中連接手部和臂部用來(lái)確定手部工作時(shí)位置并擴(kuò)大臂部動(dòng)作范圍的部件，用來(lái)調(diào)整被抓取物體的方位及姿態(tài)。 臀部：是支撐被抓取工件、手部、腕部的重要部件，帶動(dòng)手部和腕部去抓取工件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定位置。其中應(yīng)用最多的是應(yīng)用制造領(lǐng)域的裝配線機(jī)械手，包括飛機(jī)制造﹑汽車制造﹑電機(jī)制造﹑金屬加工﹑通用機(jī)械制造等制造領(lǐng)域?！?90176。且要求密封性良好。=60176。對(duì)于塑性材料制成的短桿，若在形式上仍當(dāng)穩(wěn)定性問(wèn)題來(lái)處理，則應(yīng)用屈服極限作為這類短桿的臨界應(yīng)力，即==306Mpa,則實(shí)際安全系數(shù)： n====2656故活塞桿的剛度滿足要求 導(dǎo)向桿的強(qiáng)度校核如果導(dǎo)向桿完全伸出時(shí)強(qiáng)度足夠，那么導(dǎo)向桿就能滿足強(qiáng)度要求，,此時(shí)重心L=132+400+300=832mm, 支承長(zhǎng)度a=80mm 導(dǎo)向桿受力簡(jiǎn)圖列受力方程得 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，= =： 所以危險(xiǎn)截面在B處，其最大值= 由強(qiáng)度校核條件，得==式中： =d/D=d為導(dǎo)向桿的內(nèi)徑D為導(dǎo)向桿的外徑帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=98Mpa 許=170Mpa所以導(dǎo)向桿的強(qiáng)度是足夠的 導(dǎo)向桿受力彎矩圖 俯仰缸的設(shè)計(jì)計(jì)算俯仰缸的主要作用就是使機(jī)械手能夠上仰下俯，擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍。 結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝修 手臂升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算根據(jù)油缸驅(qū)動(dòng)時(shí)需要克服的運(yùn)動(dòng)部件的總重量、摩擦力和啟動(dòng)慣性力等幾個(gè)方面的阻力，所以油缸的驅(qū)動(dòng)力為=式中 為各支承處和密封處摩擦力 為啟動(dòng)時(shí)的慣性力 W為運(yùn)動(dòng)部件（包括手部、腕部和工件）的總重量 W的計(jì)算將腰部回轉(zhuǎn)缸、回轉(zhuǎn)軸，及其附件等效為一個(gè)直徑為200mm，長(zhǎng)度為300mm的圓柱體，其質(zhì)量===㎏所以W=（++）== 的計(jì)算為啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，活塞受的慣性力，其計(jì)算公式為=式中 W為參與運(yùn)動(dòng)的零部件總重量 g為重力加速度為由靜止加速到常速的變化量，=30mm/s為啟動(dòng)時(shí)間, =帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=的計(jì)算 為摩擦力，這里主要為密封處摩擦力，≈帶入數(shù)據(jù)得，=++計(jì)算得= 驅(qū)動(dòng)油缸內(nèi)徑的計(jì)算 驅(qū)動(dòng)油缸內(nèi)徑的計(jì)算公式為D=式中 為驅(qū)動(dòng)力 為工作壓力，=1Mpa D為油缸外徑 d為液壓缸內(nèi)徑，d=48mm帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，D=,但從結(jié)構(gòu)上考慮，取D=154mm 重要部分的校核端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核當(dāng)缸筒與缸蓋采用法蘭連接時(shí)，校核連接螺栓強(qiáng)度時(shí)按拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力的合成應(yīng)力來(lái)進(jìn)行， 即 = =≈=≈式中： P為液壓缸負(fù)載 K為螺紋擰緊系數(shù)，K=～ 為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取= d為螺紋直徑 為螺紋內(nèi)徑 Z為螺栓個(gè)數(shù)，Z=6帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得= []許=150Mpa故螺釘滿足強(qiáng)度要求 花鍵連接強(qiáng)度校核 在靜連接中花鍵的主要實(shí)效形式是工作面被壓潰，因此應(yīng)按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，其校核公式為=式中 為載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)有關(guān)，一般取=～,這里取=；z為花鍵的齒數(shù),z=8；l為齒的工作長(zhǎng)度,l=230mm；h為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵h=，此處D為外花鍵大徑，d為內(nèi)花鍵小徑，C為倒角尺寸,h=；為花鍵的平均直徑，矩形花鍵=,=44mm。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）于1985年1月對(duì)可編程序控制作了如下的定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手控制工藝流程為：原位→小臂下降→小臂伸出→夾緊工件→小臂收縮→縱向移動(dòng)→大臂上升→小臂上升→大臂回轉(zhuǎn)→腕部回轉(zhuǎn)→小臂伸出→松開工件→小臂收回→腕部回轉(zhuǎn)→大臂回轉(zhuǎn)→大臂下降→小臂下降→縱向移動(dòng)→原位 PLC產(chǎn)品選擇選用OMRON CPM2A ，CPM2A具有其他PLC所具有的一切功能，如:邏輯運(yùn)算、定時(shí)器功能、移位、加減運(yùn)算、條件判別、分支、跳轉(zhuǎn)、暫存、譯碼、編碼、BCD數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，還增加了其他低檔PLC所不具有的功能。(2) 中斷功能(3) 可進(jìn)行分散控制和模擬量控制(4) 通過(guò)脈沖輸出可實(shí)現(xiàn)基本的位置控制（晶體管輸出）(5) 具有終端顯示功能 (6) 具有日歷/時(shí)鐘單元 ： CPM2A型的主機(jī)面板 PLC程序結(jié) 論大學(xué)四年馬上就要過(guò)去了，在最后一次設(shè)計(jì)中，我選擇了六自由度裝配線機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。小型機(jī)一般以開關(guān)量控制為主（有些帶有模擬量控制功能）；輸入/輸出點(diǎn)數(shù)適合于接觸器、繼電器控制場(chǎng)合，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥等執(zhí)行元件；內(nèi)部具有多個(gè)輔助繼電器，具有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、寄存器等功能；價(jià)格低、體積小，適合于控制單臺(tái)機(jī)設(shè)備?；钊麠U既承受壓力又承受拉力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取32mm但從結(jié)構(gòu)方面考慮取D=63mm所以d==63=因?yàn)楣ぷ鲏毫^小，缸壁選用鑄鐵，壁厚取t=10mm 重要部分的校核 活塞桿的校核（1） 按強(qiáng)度條件校核 === []許=170Mpa（2） 按剛度條件校核由于桿