【正文】 12?? + p22?? + p32?? + p42?? =+1MPa+ = MPa 變量泵出口處的壓力 pp = pA pAcmF ???? 1122? = 1010 0 4 64 64 0 0 0 0 0 ??? ???? ?? = 4)快進時的壓力損失 1）進油路的壓力損失 快進時液壓缸為差動連接，自匯流點 A 至液壓缸進油口 C 之間的管路 AC中，流量為液壓缸出口的兩倍即 40 minL ,AC段管路的沿程壓力損失 p11??為 30 V1= ?dq24?scm5 9 404 102 3 ??? ?? 管道的雷諾數(shù) Re1為 Re1 = ?dV1 = 472 ?? ?Re1 2300，可見油液在管 道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) Re175?? = ? 進油管 AC的沿程壓力損失 p11??為 p11?? = 22vdl ?? = MP 2 ???? 同樣可求管道 AF段及 AD 段的沿程壓力損失 p21??和 p31?? V1= ?dq24?scm2 9 204 102 3 ??? ?? 管道的雷諾數(shù) Re1為 Re1 = ?dV1 = ?? ?Re1 2300，可見油液在管 道內(nèi)流態(tài)為層流，其沿程阻力系數(shù) Re175?? = ? p21?? = 22vdl ?? = MP 2 ???? p31?? = 22vdl ?? = MP 1 2 ???? 查的換向閥 34EMH10BTzz的壓力損失 p12??= 換向閥 22EB10CTZ 的壓力損失 p22??= 31 調(diào)速閥 2FRM6A70B25QMV的壓力損失 p32??= 泵的出口壓力為 pp?=2 p11??+ p21??+ p31??+ p12??+ p22??+ p32?? = M P ??????? 快退時壓力損失驗算從略。 〔 2 〕系統(tǒng)的溫升驗算 在整個工作循環(huán)中工進時所需的功率最大，為了簡化計算，主要考慮工進時的發(fā)熱量。 min4cmV ? m i i 22 LcmVq D ????? ?? 泵的效率 有 kwLP m i ????輸入 kwFVP 00 1010 32 ?????? ??輸出 ??P kwkwPP )( ????輸出輸入 當 min25 cmV ? 時， Lq ? ，總效率 ?? kwLP m i ????輸入 kwFVP 00 1010 32 ?????? ??輸出 ??P kwkwPP )( ????輸出輸入 可見在工進速度低時，功率損失為 ,發(fā)熱量最大。 假定系統(tǒng)散熱一般取 K=10 )( 02310 Ckw cm ?? ? 油箱的散熱面積 A為 A= 2V = m 23 2 0 0 ?? 系統(tǒng)的溫升為 CKAPt 03 ??????? ? 驗算表明系統(tǒng)的溫升在許 可范圍內(nèi)。 32 五 電器控制系統(tǒng)設計 PLC控制系統(tǒng)在機械手中的應用概述 可編程序控制器 (PLC)已在工業(yè)生產(chǎn)過程的自動控制中得到了廣泛的應用。它是以微處理器為核心 ,綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的自動控制裝置 ,它具有結構簡單、易于編程、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用和使用方便等一系列優(yōu)點 。氣動技術也是實現(xiàn)工業(yè)自動化的重要手段 ,并且已廣泛地應用于各工業(yè)部門 ,在機械產(chǎn)品自動化、工業(yè)自動化及企業(yè)技術改造方面占有重要的地位。 液壓傳動在 工程 上 容易實現(xiàn)。機械手在工業(yè)自動化生產(chǎn)中得到 了很好的利用 ,它可減少人的重復操作 ,并且它還可以完成人無法完成的操作 ,從而大大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率。 隨著 PLC技術的發(fā)展，早已在工業(yè)自動化領域中起到了舉足輕重的作用。由于 PLC的具有控制能力強，不僅能完成復雜的繼電器控制邏輯，而且能實現(xiàn)模擬量的控制，可靠性高抗干擾能力強、可編程、易于擴展、容易實現(xiàn)工藝聯(lián)鎖和可在線修改等優(yōu)點。故選取 PLC控制系統(tǒng)來控制機械手事合理的。 由于取工件和堆放工件都有定位精度要求，所以在機械手控制中，除了要對垂直手臂滑塊氣缸、氣爪等普通氣缸進行控制外，還要涉及到對水平手臂氣缸以及機械手 腰部回轉的伺服控制。 PLC控制系統(tǒng)的組成和控制原理 組成： PLC控制系統(tǒng)采用三菱 F1系列超小型 PLC對機械手進行動作控制。 控制原理：各動作由油泵電機（采用 ）液壓驅(qū)動，并由電磁閥控制。其中油泵電機及各電磁閥運行狀態(tài)均有指示燈顯示。動作順序及各動作時間的間隔采用按時間原則。在動作過程中，如果出現(xiàn)異常，設置 SK為急停按鈕，可直接切斷電源 機械手的 PLC控制設計 機械手的動作過程 機械手順序動作的 過程 是： 1) 按下起動按鈕 SB1時，機械手系統(tǒng)工作。首先 上升電磁閥通電，手臂上升，至上升限位開關動作； 2) 左轉電磁閥通電，手臂左轉，至左轉限位開關動作； 3) 下降電磁閥通電，手臂下降，至下降限位開關動作； 4) 機械手進行 抓緊 動作 ，至抓緊限位開關動作； 5) 手臂再次上升，至上升限位開關再次動作； 6) 右轉電磁閥通電，手臂右轉，至右轉限位開關動作； 7) 手臂再次下降，至下降限位開關再次動作； 8) 放松電磁閥通電，機械手松開手爪，經(jīng)延時 2秒后，完成一次搬運任務，然后重復循環(huán)以上過程。 9) 按下停止按鈕 SB2或斷電時，機械手停止在現(xiàn)行工步上，重新起動時 ，機械手按停止前的動作繼續(xù)工作。 機械手各個動作與相對應電磁閥的狀態(tài) SQ為行程開關， ST為定時器計時完成后觸發(fā)的元件 33 圖 1 機械手 動作時 序圖 圖 2 機械手動作流程圖 I/O端子接線圖及 I/O地址分配表 。 HL為指示燈（采用 AutoCAD2021繪制） . 34 運用 CXProgrammer軟件進行編程，繪制梯形圖 CXProgrammer 進行編程，所繪制梯型圖如下圖所示，可以達到控制要求，讓潛水 泵自動完成規(guī)定的動作。 35 PLC控制動作過程如下 ： 潛水泵試壓機械手處于原始位置 ：臂部不伸長，腰部不伸長。 按下起動按鈕 SB1，輸入點 0000為 ON,則作為互鎖條件的輔助繼電器 1000為 ON，互鎖指令 IL接通，IL與 ILC之間的線圈正常工作， “ 全部輸出禁止 ” 解除。若 (抓圖 1)常閉觸點都為 ON，保持繼電器 HR000接通，輸出點 0503使上升電磁閥得電，手臂上升。當手臂上升到位時，上升限位開關使輸入點 0005閉合，保持繼電器 HR001 接通， HR000復位，輸出點 0501使左轉電磁閥得電，手臂左轉。 ......以后每當一步動作到位，限位條件滿足時，狀態(tài)轉移，進行下一工步動作。當狀態(tài)轉移到 HR008為 ON時，輸出點0506使放松電磁閥得電，機械手放松，同時定時器 TIM00計時。當計時 2秒到，狀態(tài)又轉移到 HR000，程序又重新從第一工步開始循環(huán)。 停止時，按下停止按鈕 SB2， 0001斷開，輔助繼電器 1000為 OFF，互鎖指令斷開，全部輸出被禁止，但各保持繼電器的狀態(tài)是斷電保護的，機械手停在現(xiàn)行的工步上。當重新按起動按鈕時，互鎖指令接通，停止前的輸出被恢 復，機械手繼續(xù)在停止前某保持繼電器為 ON的工步動作。 36 六 機械手總體裝配 本小組將機械手實體設計分為四部分：手部，腕部，臂部，機身升降部分，機身旋轉部分，底座部分。各部分裝配如下列圖所示（小組統(tǒng)一采用 Pro/E ）： （ 1） 手部 （ 2） 腕部 37 （ 3）臂部 （ 4）機身升降部分 38 (5)機身回轉部分 （ 6）底座 39 總裝配 聯(lián)接各部分所需標準件 腰部與 臂部采用四個 M18 GB 7582的螺栓和 1型六角螺母固定聯(lián)接；臂部與腕部采用一個 M30 GB6170的螺母固定聯(lián)接，腕部與手部的連接，用 8個 M6 GB5782 的螺栓和 1型六角螺母固定聯(lián)接；各出螺栓與螺母的聯(lián)接采用輕型彈簧墊圈 （ 1）手臂部分 40 （ 2）手臂夾緊裝置 （ 3）腕部擺動液壓缸 （ 4）臂部伸縮液壓缸 41 （ 5）臂部支撐座 （ 6）機身升降液壓缸 42 （ 7）機身擺動液壓缸 （ 8）底座 液壓回路的連接 按 連接液壓回路 （ 1）管接頭在管路系統(tǒng)中，可分離的管接頭數(shù)量應保持最少，可用彎管代替彎頭 （ 2）管路安裝時，應使安裝應力減到最小，其布置應能防止可預見的危險，并且不妨礙對元件調(diào)整，將油管插入對應腰部、臂部、腕部、手部的油口中，保證連接緊固與密封；（注意：油管都在外面，安裝時需將其固定好，防止機械手動作過程中油管移動造成機械手卡死和油路不通） (3)推薦采用彈性密封件的硬管和軟管接頭，當適用時，所有金屬管接頭應符合 ISO 8384的第 1，第 2，第 2，第 3部分和 ISO 6162 或者 ISO 6164，所有軟管接頭應 符合 ISO12151 的第 1，第 2，第 3，第 4，或第 5部分 PLC控制回路的連接 按 PLC外部線路，將對應的控制端連到 PLC控制器的輸入端，并將 PLC輸出端一一對應連到 5個三位四通換向閥的 10個電磁閥上，保證無誤； 43 七 總結 經(jīng)過這幾周的課程設計，我們小組對本次設計課題進行了深入的分析，討論確定了整個精鍛機上料機械手的設計方案，然后由小組成員分工合作進行各子部分的設計與校核，最終經(jīng)過計算機軟件進行了整體的裝配，完成精鍛機上料機械手的設計。在本次課程設計過程中，我們了解到了如何去 結合生產(chǎn)實際分析解決機械工程問題的方法，理解和掌握了機械傳動裝置的設計過程和進行方式，綜合運用了機械設計學和機電學、液壓學等多專業(yè)學科的知識，密切結合生產(chǎn)實踐，使理論知識得到鞏固和發(fā)展，并通過它加強了自己的學習效果和實際的應用能力。 在這幾周的設計實驗過程中，我們收獲了很多。紙上得來終覺淺，決知此事要躬行。前期的很多設計在具體的組裝操作和實際檢驗中都發(fā)生了這樣或那樣的錯誤，在具體設計上有很多想法都不現(xiàn)實，這也讓我明白了，設計并不只是一個好的想法，更多的是在對大量機構有了比較清楚的認識上進行的自主創(chuàng)新，否則再 好的想法也不過只能成為一個空想。 經(jīng)過這次對精鍛機上料機械手的設計，我學會了很多，也明白了自己以后需要努力的方向，就是在掌握大量已有零件的各項基本參數(shù)及功能的基礎上，通過對各工件的分析掌握學習各種零件間的配合形式，為以后的產(chǎn)品設計做好知識和經(jīng)驗儲備，爭取做出更加實用、合格的作品。 八 參考文獻 （ 1）張利平，液壓傳動系統(tǒng)及設計，化學工業(yè)出版社， （ 2）陳立新，唐歆熙，機械設計（基礎）課程設計（第二版），中國電力出版社， （ 3）唐中燕，機電傳動控制，華北電力大學教參 （ 4）王承義，機械手及其應用，機械工業(yè)出版社， （ 5）黃誼，章宏甲，液壓傳動，機械工業(yè)出版社， （ 6）陸詳生，楊秀蓮，機械手理論及應用，中國鐵道出版社， 1983 （ 7） 游英杰，葉俊，機電一體化專業(yè)必備知識與技能手冊，華中科技大學出版社， （ 8） 左健民 . 液壓與氣壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 （ 9）毛智勇 . 液壓與氣動技術 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 （ 10）丁數(shù)模 . 液壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 （ 11）章宏甲 . 液壓與氣壓傳動 . 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 （ 12）姜佩東 . 液壓與氣動技術 . 北京：高等教育出版社 , 2021 （ 13）吳宗澤 . 機械零件設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社， 2021