【正文】 險剖面上承受的拉力FQ0為工作載荷FQ和預(yù)緊力FQs ′之和： FQ0＝FQ+F′Qs式中 FQ＝ =ZDp42?F——驅(qū)動力（N） Z——螺釘數(shù)目 p——工作壓力（Pa） FQs′——預(yù)緊力FQs′＝K FQ K=～ D——危險剖面直徑（m）。 螺釘?shù)膹姸葪l件為 ＝ ＝ ≤［ ］合??21jQ?d1 jQF?式中 FQ0— —計算載荷（N）； FQj＝ F Q0抗拉許用應(yīng)力（單位為MPa）［ ］＝ n＝ ～?sd1——螺紋內(nèi)徑（mm）——螺釘材料屈服極限（見表4－9）。s?設(shè)螺釘?shù)牟牧蠟?5號鋼 查得 ＝360MPas?經(jīng)過計算得 d1 ，為使螺釘整體相統(tǒng)一，在滿足以上所有條件下，選擇M8型號的螺釘。? 動片與軸用鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)見圖34。由于結(jié)構(gòu)的限制，即為適應(yīng)軸配油，必須將動片與軸相對固定又不在軸上打徑向的螺釘孔（軸內(nèi)部有油道），這里為了解決這一矛盾將動片的根部做成圓環(huán)將軸包住而且用鍵定位，動片的結(jié)構(gòu)見圖35。當油腔通高壓油時，動片受油壓作用，產(chǎn)生一個合成油壓力矩，克服軸上所受的外載荷力矩。 這里要進行的計算是對鍵的強度進行校核： 依動片所受力矩的平衡條件，有： M 驅(qū)＝ 8rpb2）（ ?R鍵的剪切力形成的力矩為 M剪 ＝Fr要得到結(jié)論為M剪≥M驅(qū)式中 F——鍵所能承受的剪切力（N）； b——動片的寬度（m）。 p——回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力（Pa）。 D——動片外徑（m）； d——動片與輸出軸配合處直徑（m）； r——軸的半徑（m）。 由設(shè)計結(jié)構(gòu)可知鍵的尺寸為： 5054（mm）由鍵的強度條件強度可知 F= A?抗剪許用應(yīng)力（單位為MPa）［ ］＝ n＝～式中 A——剪切截面積（m 2） ——鍵材料的屈服極限。s?查表得 ＝300MPa所以 F= A＝15010 6 =37500NM剪 ＝F r=37500m＝150 Nm顯然M剪＞M驅(qū)，所以鍵的尺寸合理。4 凸輪軸磨床上下料機械手的液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 液壓系統(tǒng)自60年代初到現(xiàn)在，已自機械手中獲得廣泛應(yīng)用。目前，雖然在中等負載以下的機械手中有采用電機驅(qū)動系統(tǒng)，但在簡易經(jīng)濟型，重型的工業(yè)機械手和噴涂機械手中采用液壓系統(tǒng)的仍然占有較大比例。它的優(yōu)點是：動力大、力（或力矩）慣性比大、快速響應(yīng)高、易于實現(xiàn)直接驅(qū)動等。 液壓系統(tǒng)在機械手中所起的作用是通過電—液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進行功率放大，對液壓動力機構(gòu)進行方向、位置和速度的控制，進而控制機械手的手臂按給定的運動規(guī)律動作。液壓動力機構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動液壓缸。用于實現(xiàn)手臂的伸縮升降以及手腕、手臂的回轉(zhuǎn)。 程序控制機械手的液壓系統(tǒng) 這類機械手屬于非伺服控制機械手，在只有簡單搬運動作業(yè)功能的機械手中，常常采用簡單的邏輯控制裝置或編程控制，對機械手實現(xiàn)有限位的控制。這類機械手的液壓系統(tǒng)設(shè)計與其它液壓機械設(shè)計所考慮的問題大致相同，只是在以下方面須加以重視。 1）液壓缸設(shè)計：在確保密封性的前提下，盡量選用橡膠與氟化塑料組合的密封件，以減少摩擦阻力，提高液壓缸的壽命。 2）定位點的緩沖與制動：因機械手手臂的運動慣量較大，在定位點前要加緩沖與制動機構(gòu)或鎖緊裝置。 3）對慣性較大的運動軸和接近機械手末端的腕部運動軸的液壓缸兩側(cè)，最好加設(shè)安全保護裝置，防止因碰撞過載損壞機械結(jié)構(gòu)。 液壓系統(tǒng)傳動方案的確定 各液壓缸的換向回路 為便于機械手的自動控制，如采用可編程序控制器或微機進行控制，從總體方案設(shè)計中可知系統(tǒng)系統(tǒng)的壓力和流量都不高，因此一般都選用電磁換向閥回路，以獲得較好的自動化程度和經(jīng)濟效益。 液壓機械手一般采用單泵或雙泵供油，手臂伸縮、手臂俯仰、手臂旋轉(zhuǎn)等機構(gòu)采用并聯(lián)供油，這樣可有效降低系統(tǒng)的供油壓力，此時為了保證多缸運動的系統(tǒng)互不干擾，實現(xiàn)同步或非同步運動，換向閥需采用中位“O” 型換向閥。 綜上所述并結(jié)合本設(shè)計方案，夾緊缸換向選用二位二通電磁閥，其它缸全部選用O型三位四通電磁換向閥。選電磁閥便于自動化控制，選中位為O型使定位準確，如圖41。 圖41 調(diào)速方案 整個液壓系統(tǒng)只用單泵或雙泵工作，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵的全流量工作是無法滿足設(shè)計要求的。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進行節(jié)流調(diào)速，用以保證液壓缸的平穩(wěn)運行。各缸可選擇進油路或回油路節(jié)流調(diào)速，因為系統(tǒng)為中低壓系統(tǒng)，一般適宜選用節(jié)流閥調(diào)速。 在一般情況下，機械手的各個部位是分別動作的，手臂回轉(zhuǎn)缸、手腕回轉(zhuǎn)缸和夾緊缸所需的流量較為接近，手臂伸縮缸的流量較大，這兩組缸所需的流量相差較大，這樣可以選擇如圖42所示的單泵供油系統(tǒng)。 單泵供油系統(tǒng)要以所有液壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。優(yōu)點是系統(tǒng)較為簡單，所需的元件較少，經(jīng)濟性好。缺點是當所需流量較少的液壓缸（如手腕回轉(zhuǎn)缸，夾緊缸等）動作時，系統(tǒng)的溢流損失較大，能源利用率低?？紤]到本設(shè)計的動作簡單，為使系統(tǒng)簡潔，減少成本，故選用但泵供油系統(tǒng)?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 　　　圖42 減速緩沖回路 在液壓缸的起動和停止的過程中都需要緩沖。如圖43所示采用一個二位二通電磁換向閥和一個節(jié)流閥形成緩沖回路。當液壓缸運動到希望點時，由位置檢測裝置發(fā)信號給主機，然后主機控制電磁閥1YA通電切斷二位二通的通路，液壓缸的回路改經(jīng)節(jié)流閥回油箱，增大的回油路的阻力，使液壓缸速度減慢，防止沖擊達到緩沖目的。也可以在油路中設(shè)置單向行程節(jié)流閥進行緩沖，它有可靠性好，定位精度高的特點，但在自動化程度和通用性方面不如上述方案。綜合以上考慮，選用上述緩沖回路。 　　　　　　　 圖43 液壓系統(tǒng)的合成和完善 在上述主要液壓回路選好后，再加上其它功用的輔助油路（如卸荷、測壓等油路），就可以進行合并，完善為完整的液壓系統(tǒng)，并編制液壓系統(tǒng)動作循環(huán)及電磁鐵動作順序表。完整的液壓原理圖如圖44所示，電磁鐵動作順序表如表41所示。 圖44　　　　　　　　　　　　表４１5 凸輪軸磨床上下料機械手的 PLC 控制設(shè)計 工業(yè)機械手的電器控制系統(tǒng)相當于人的大腦，它指揮機械手的動作，并協(xié)調(diào)機械手與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的關(guān)系。機械手的工作順序、應(yīng)達到的位置，如手臂上下移動、伸縮、回轉(zhuǎn)及擺動、手腕上下、左右擺動和回轉(zhuǎn)、手指的開閉動作，以及各個動作的時間、速度等，都是在控制系統(tǒng)的指揮下，通過每一運動部件沿各坐標軸的動作按照預(yù)先整定好的程序來實現(xiàn)的。 不論自動電氣控制裝置復(fù)雜程度如何，對于生產(chǎn)線及各種功能的機械手來說，一般都要求電氣控制系統(tǒng)按照預(yù)先規(guī)定的動作程序進行順序控制。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展以及工業(yè)機械手技術(shù)的不斷成熟，可編程控制器被廣泛應(yīng)用，它的優(yōu)點是運行穩(wěn)定、編程方法簡單易學、功能強，性能價格比高、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強、無觸點面配線，可靠性高，抗干擾能力強、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少、維修工作量小，維修方便，體積小，能耗低。所以該機械手采用PLC控制。 輸入輸出接口端子分配圖 根據(jù)液壓原理圖上的電磁閥順序表和機械手上應(yīng)具有的行程開關(guān)和一些手動操作功能，其分配圖如圖51所示。 圖51 狀態(tài)流程圖 該機械手為通用機械手，它的路線可以隨程序的改變而改變，在此舉一個典型的例子加以說明。在兩個機床之間安裝此機械手，將工件從一個機床搬到另一個機床，流程圖如圖52所示。圖 52 控制面板圖 此面板提供了一個人機交互的界面，當該機械手需要調(diào)試和維修的時候就會用到它。當然，當生產(chǎn)線有暫停的時候，也需要人為的停止和起動?？刂泼姘鍒D如圖53所示。 圖53 控制梯形圖 為了實現(xiàn)該機械手的功能多樣化，其程序就要有相對應(yīng)的模塊。使用步進梯形指令編程方式編寫的梯形圖如圖54所示。大體上該梯形圖分四個功能模塊：１）初始化程序2） 手動程序；3） 自動返回原點程序； 4） 自動程序。　　 　結(jié)束語 經(jīng)過了四個多月的學習和工作，在鄭智老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下，我終于完成了《凸輪軸磨床上下料機械手設(shè)計》的論文。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計，每一步對我來說無疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也成就了我在大學期間獨立完成的最大的項目。記得在剛接到這個課題時，由于對機械手以及相關(guān)知識不是很了解，我都有些茫然不知所措。于是我給自己提出了第一個問題：設(shè)計好一個機械手需要什么具體的專業(yè)知識？帶著這個疑問我開始了獨立地學習和實驗：去圖書館查閱相關(guān)資料、上網(wǎng)去了解機械手的最新動向、甚至在參觀實習的時候?qū)ｉT找具有機械手模型的機構(gòu)仔細的研究。實習回來后，我把自己在工廠里看到的實物和圖書館查閱的理論知識結(jié)合起來，并在鄭老師的指點下，對總體的模型和布局有了初步的規(guī)劃。有了最初的規(guī)劃后，我開始一步一步的從最基本的入手，一點點的分析和總結(jié)。中途我在夾緊液壓缸的設(shè)計方面出現(xiàn)了一些疑惑，在一個小問題上停滯不前，鄭智老師仔細的給我舉例，講解，在他的指導(dǎo)下我走出了這個誤區(qū)，重新端正了自己設(shè)計研究的方向。在具體設(shè)計的過程中，我遇到了更大的困難。我不斷地給自己提出新的問題，然后去論證、推翻，再接著提出新的問題。在這個循環(huán)往復(fù)的過程中，我這篇稚嫩的設(shè)計日臻完善。每一次改進我都收獲良多，每一次修改后的成功我都能興奮好長一段時間。雖然我的設(shè)計作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多不足之處，但我仍然心里有一種莫大的幸福感，因為我實實在在地走過了一個完整的設(shè)計所應(yīng)該走的每一個過程，并且享受了每一個過程，更重要的是這個設(shè)計中我加入了自己鮮活的思想。就此做結(jié)。參考文獻[1][M].北京:機械工業(yè)出版社，1997 [2]工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)[M].天津:天津科學技術(shù)出版社，1985 [3][M].北京:國防工業(yè)出版社，1982 [4][M]．北京:機械工業(yè)出版社，2022年． [5]李建新．可編程序控制器及其應(yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2022年． [6][M].北京：機械工業(yè)出版社，1985 [7][M].北京:北京理工大學出版社，1987 [8][M].武漢：華中科技大學出版社，1996 [9][M].武漢：華中科技大學出版社，2022 [10][M].北京：機械工業(yè)出版社，2022 [11][M].武漢：華中理工大學，2022 [12][M].武漢：華中科技大學出版社，2022 [13][M].北京：清華大學出版社，2022 [14]液壓轉(zhuǎn)動設(shè)計手冊[M].上海：上海人民出版社，1976 [15][M].武漢：華中科技大學出版社，2022 [16][M].北京：北京航空航天大學出版社，1991 [16][M].重慶：重慶大學出版社，20