【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 C控制比較項(xiàng)目計(jì)算機(jī)控制PLC工作目的計(jì)算、數(shù)據(jù)管理工業(yè)自動(dòng)控制環(huán)境要求高低控制方式中斷處理方式循環(huán)掃描特殊措施掉電保護(hù)（一般）多種抗干擾措施，自診斷、斷電保護(hù)編程語(yǔ)言匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言梯形圖、助記符、SFC等內(nèi)存容量大小操作要求專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)一般技術(shù)人員其他用于控制需自行設(shè)計(jì)模塊化、單元化，易于集成表三　計(jì)算機(jī)控制與PLC控制在的比較從以上比較可以看出，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)可靠性差，響應(yīng)速度慢，觸點(diǎn)多，需要進(jìn)行復(fù)雜大量的布線(xiàn)，故障多，維修困難；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)雖然控速度和精度都很高，但是適應(yīng)性差，對(duì)環(huán)境要求高，成本高，不適合大規(guī)模推廣；而可編程控制器則具有方便可靠，易學(xué)易用，控制精度和速度高，適應(yīng)性強(qiáng)，成本不是很高，非常適用現(xiàn)代大規(guī)模自動(dòng)化工業(yè)控制。綜合考慮繼電器控制、計(jì)算機(jī)控制和PLC控制的各自的特點(diǎn)，現(xiàn)決定選用PLC控制。 圖七 總體方案圖上圖所看到的方案是本人了解了各種資料和參考了機(jī)械實(shí)物所設(shè)計(jì)的初步方案。平衡臂機(jī)械手工作時(shí)要一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)且不需移動(dòng)，所以該地基設(shè)計(jì)為嵌入水泥地里，這樣的平衡性和穩(wěn)定性好。本次設(shè)計(jì)我們沒(méi)將伸縮油缸和回轉(zhuǎn)油缸放置在同一個(gè)立柱中，因?yàn)槿绻@樣放置，一個(gè)是裝配時(shí)十分不方便，二個(gè)是在機(jī)械手夾持工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)中心將更加遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)油缸的中心，那樣對(duì)支撐軸的扭矩將增大，且對(duì)立柱的彎曲應(yīng)力更大，機(jī)械手的壽命將縮短。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠(yuǎn)離工件的立柱的另側(cè)，這樣，當(dāng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)中心將比較靠近回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應(yīng)力，又可以使的機(jī)械手在裝配和設(shè)置油管路線(xiàn)時(shí)更加方便。橫向擴(kuò)展一下，本人聯(lián)想到深圳沙田海港的集裝箱的起吊手臂，它在空間運(yùn)行的時(shí)候，保證了集裝箱的水平放置，那樣手臂的設(shè)計(jì)將更加復(fù)雜。本人設(shè)計(jì)的機(jī)械手，在空間的運(yùn)動(dòng)位置是不定的，則在橫向伸縮的導(dǎo)桿中加入一個(gè)伸縮油缸，用來(lái)精確控制工件被夾取后在空間中的運(yùn)動(dòng)位置。第四章 平衡臂機(jī)械手總體設(shè)計(jì)及計(jì)算1. 查表得水泥地密度為3，水泥的承載壓強(qiáng)為40MPa。其安裝圖如下所示：圖八 地基基礎(chǔ)2. 初步取地基的直徑為660mm，高為60mm。半圓的中心為4r/3p。當(dāng)前端吊臂滿(mǎn)載時(shí)，其重心距主軸的距離S1=，質(zhì)量m1=100kg，力矩M1=S1m1g=1500Nm。在主軸另一側(cè)電動(dòng)機(jī)、液壓缸等器件的總重心距離主軸S2=，質(zhì)量m2=200kg，力矩M2=S2m2g=800Nm。地基一側(cè)的重心位置d=4r/3p=，能產(chǎn)生的最大力矩M3= =595Nm。水泥地厚度H==，考慮到其安全性，設(shè)其安全系數(shù)為2，則H=40mm。底部壓強(qiáng)為=≦40MPa。主軸部件是機(jī)床的重要部件之一。主軸部件通常是由主軸、主軸軸承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件組成。機(jī)床工作時(shí)，由主軸帶動(dòng)工件或刀具直接參加表面成形運(yùn)動(dòng)，所以主軸部件的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和機(jī)床生產(chǎn)率有著重要的影響。對(duì)主軸的基本要求有：①旋轉(zhuǎn)精度 主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度是指機(jī)床在裝配后，主軸前端機(jī)械手部分的徑向和軸向跳動(dòng)的大小。主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度決定于主軸部件的主要零件，如主軸、軸承等的制造和裝配精度。 ②剛度對(duì)主軸部件的剛度要求是指在外力的作用下，主軸部件應(yīng)具有一定的抵抗變形的能力。也就是在外力作用下，主軸應(yīng)仍能保持一定的工作精度。主軸部件的剛度大小通常以使主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí)，在位移方向上所需施加的作用力來(lái)表示。它綜合地反映了主軸和軸承的變形。如果主軸部件的剛度不足，將使主軸在切削力和傳動(dòng)力的作用下，產(chǎn)生較大的彈性變形，并且還容易引起振動(dòng)。這樣不僅會(huì)降低加工精度和表面粗糙度，還會(huì)使齒輪等傳動(dòng)件和軸承等因不能均勻受力而惡化工作條件。影響主軸部件剛度的因素較多，有主軸的結(jié)構(gòu)尺寸、軸承的類(lèi)型和配置方式，軸承間隙的大小，傳動(dòng)件的布置方式，主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等。③抗振性主軸部件的振動(dòng)會(huì)影響工作的質(zhì)量和主軸軸承的壽命，還會(huì)發(fā)生噪聲影響工作環(huán)境。主軸部件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)盡量減少振動(dòng)，這對(duì)高速和高精度的機(jī)床更為重要。④溫升 主軸部件在運(yùn)轉(zhuǎn)中溫升過(guò)高會(huì)引起兩方面的不良后果：一是主軸部件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)和機(jī)床其他部件的相對(duì)位置發(fā)生變化，直接影響定位精度；其次是軸承等元件會(huì)因溫升過(guò)高而改變已調(diào)好的間隙和破壞政正常的潤(rùn)滑條件，影響軸承的正常工作，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生“抱軸”。機(jī)標(biāo)JB227878規(guī)定，主軸在最高轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定溫度（溫升上升不超過(guò)每小時(shí)5176。C）時(shí)，滑動(dòng)軸承溫度不得超過(guò)60176。C，溫升不得超過(guò)30176。C；滾動(dòng)軸承溫度不得超過(guò)70176。C，溫升不得超過(guò)40176。C。⑤耐磨性 主軸部件必須有足夠的耐磨性，以便能長(zhǎng)期地保持精度。為了提高耐磨性，一般機(jī)床主軸的易磨損部件應(yīng)淬硬或經(jīng)氮化處理。1輸入軸的功率、轉(zhuǎn)速、彎矩和轉(zhuǎn)矩。初步設(shè)定器回轉(zhuǎn)速度為v=5r/min，從啟動(dòng)到加速至工作速度的時(shí)間為T(mén)=1s，平衡臂吊起最大重物時(shí)，其重心距主軸=，其總質(zhì)量大約為=200kg。在吊臂的另一側(cè)包括活塞、電機(jī)、油泵、油箱等零部件的總質(zhì)量大約為=200kg，其重心距主軸=。則，最大扭矩為=m其最大彎矩為150Nm根據(jù)第三強(qiáng)度理論，其相當(dāng)彎矩為159Nm2初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為35號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表153，?。?125（中間值），抗彎截面系數(shù)，許用應(yīng)力于是得=80mm3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 擬定軸上零件的裝配方案 其方案如圖所示圖九 主軸（2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1） 在12軸段右端為了減少摩擦，選擇滾動(dòng)軸承，故取12段的直徑=90mm；左端用定位螺釘定位，其距左端的距離=27mm。34段的長(zhǎng)度根據(jù)箱體的大小確定，其長(zhǎng)度=232mm。2） 因軸承即受有徑向力的作用還受軸向力的作用，故選用滾動(dòng)軸承和推力球軸承一起用。參照工作要求并根據(jù)=70mm，有軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的深溝球軸承6218，其尺寸為dDB=90mm135mm25mm，推力球軸承為0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的滾動(dòng)軸承51224，其尺寸為dDB=90mm140mm35mm 。左端采用軸肩定位，故=120mm，=。3） 該軸與回轉(zhuǎn)缸的連接為花鍵連接，其花鍵的大小為dDl=82mm88mm100mm。即=100mm，=88mm。花鍵距左端的距離為=21mm。4） 由于該軸所受的彎矩比較大，故軸=700mm，其直徑為花鍵的內(nèi)徑，=82mm。至此，已初步卻低昂了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。（3） 軸上零件的周向定位 回轉(zhuǎn)缸與軸的周向定位均采用花鍵連接。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為100mm，回轉(zhuǎn)缸與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考裝配圖，取軸端倒角為245186。，各軸肩處的圓角半徑按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度作軸的彎扭矩圖圖十 彎扭矩圖由上圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將算出的截面C處的各值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力F=1343N，=139N=，=彎矩M=69856Nmm=25406Nmm總彎矩M=74332 Nmm扭矩TT=47460 Nmm表四 截面C受力根據(jù)上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取α=，軸的計(jì)算應(yīng)力前已選定軸的材料為35鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得【】=80MPa。因此【】，故安全。按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核，載荷分配不均系數(shù)ψ=，花鍵的齒數(shù)z=6，齒的工作長(zhǎng)度L100mm，花鍵齒側(cè)面的工作高度h=2mm，d=30mm，許用應(yīng)力【P】=10MPa，轉(zhuǎn)矩T=m，其強(qiáng)度為=≦【P】故花鍵符合要求。第五章 大臂驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算驅(qū)動(dòng)平衡臂回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)例句必須克服平衡臂起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，平衡臂的轉(zhuǎn)