【正文】 （殘余速度）三個(gè)參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個(gè)參數(shù)，然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下：1．選擇最大加速度通常，amax值按機(jī)械手類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速機(jī)械手，amax取5m/s2以下，對(duì)于輕載高速機(jī)械手，amax取5～10 m/s2。2．計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力水平運(yùn)動(dòng)時(shí)：F=PSAFf =103π=138N3．計(jì)算殘余速度 六、機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）機(jī)械手的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，它的氣源是空氣壓縮機(jī)（）通過(guò)快換街頭進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，經(jīng)分水過(guò)濾器、調(diào)壓閥、油霧器，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，控制氣缸和手部動(dòng)作并為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)速。凡是能采用排氣口節(jié)流方式的，都在電磁閥的排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘進(jìn)行調(diào)速，這種方法的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果好，如手臂伸縮氣缸在附近氣缸處安裝兩個(gè)快速排氣閥，可加快起動(dòng)速度，也可調(diào)節(jié)全程速度。升降氣缸采用進(jìn)氣節(jié)流的單向節(jié)流閥以調(diào)節(jié)手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其速度調(diào)節(jié)仍采用在電磁閥排氣口安裝節(jié)流阻尼螺釘來(lái)完成。氣液傳送器氣缸側(cè)的排氣節(jié)流，可用來(lái)調(diào)整回轉(zhuǎn)液壓緩沖器的背壓大小[21]。 機(jī)械手氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理圖為簡(jiǎn)化氣路，減少電磁閥的數(shù)量，各工作氣缸的緩沖均采用液壓緩沖器，這樣可以省去電磁閥和行程節(jié)流閥的氣路阻尼元件。電磁閥的通徑，是根據(jù)各工作氣缸的尺寸、行程、速度計(jì)算出所需壓縮空氣流量，與所選用電磁閥在壓力狀態(tài)下的公稱(chēng)使用流量相適應(yīng)來(lái)確定的。 氣路元件表 序 號(hào) 型 號(hào) 規(guī) 格 名 稱(chēng)數(shù) 量1QF44手動(dòng)截止閥12儲(chǔ)氣罐23QSL10S1分水濾氣器14QTY10S1減壓閥15QTY10S1油霧器16YJ1壓力繼電器17Q24DH10S1二位五通電磁滑閥18Q24D2H10S1二位五通電磁滑閥49Q24D3H10S1二位五通電磁滑閥110單向節(jié)流閥211LI25單向節(jié)流閥212快速排氣閥213氣液轉(zhuǎn)換器1（二）機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)本機(jī)械手電氣控制器是由繼電器和晶體管時(shí)間繼電器所組成的時(shí)序固定程序控制裝置。 機(jī)械手電氣控制方框圖1．環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器是按時(shí)序產(chǎn)生順序控制電位的裝置，它主要由九個(gè)直流電磁繼電器（JRXB—1型）和九個(gè)晶體管時(shí)間繼電器（BS—4型）等組成[2325]。該環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作要求而具有九個(gè)程序步，其動(dòng)作原理如下：當(dāng)控制器由手動(dòng)轉(zhuǎn)為自動(dòng)操作時(shí)，按下自動(dòng)按鈕，這時(shí)直流電磁繼電器J9通電，并通過(guò)本身觸電j9自鎖，使環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器處于原始位置。此時(shí)中間繼電器Z1也通電，其常開(kāi)觸點(diǎn)z1閉合，使地線(xiàn)接通。晶體管時(shí)間繼電器T9也通電，并經(jīng)過(guò)所調(diào)定的時(shí)限后其常開(kāi)觸點(diǎn)t9閉合，為啟動(dòng)時(shí)做好第1程序工作的準(zhǔn)備。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕1QA2時(shí)，J15通電，j15閉合，從而使JT1通過(guò)t9觸點(diǎn)通電，T1開(kāi)始計(jì)時(shí)，J1通過(guò)自身觸點(diǎn)j1自鎖，其常閉觸點(diǎn)j1斷開(kāi)，使JT9斷電，即結(jié)束第9程序步工作而轉(zhuǎn)為第1程序步工作。當(dāng)T1經(jīng)過(guò)所調(diào)定的時(shí)限后，JT2通過(guò)觸點(diǎn)t1通電，T2開(kāi)始計(jì)時(shí)，J2通過(guò)自身觸點(diǎn)j2自鎖，其常閉觸點(diǎn)j2斷開(kāi)，使JT1斷電，即結(jié)束第1程序步工作而開(kāi)始第2程序步工作。依此類(lèi)推，從J1到J9，又從J9回到J1，從此循環(huán)不停的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了環(huán)形時(shí)序步進(jìn)。圖中C2~C10電容器為使J1~J9產(chǎn)生延時(shí)釋放，避免掉步而設(shè)的。 J14的常閉觸點(diǎn)j14系作復(fù)位操作時(shí)保證機(jī)械手自動(dòng)停止在原始位置。當(dāng)沖床被啟動(dòng)時(shí)，J10的常閉觸點(diǎn)j10處于斷開(kāi)，使環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器保持在原始位置。待沖頭沖完一次在回程途中J10斷電，常閉觸點(diǎn)j10閉合，使環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器又開(kāi)始執(zhí)行新的動(dòng)作循環(huán)的第一程序步工作。因此，常閉觸點(diǎn)j10作為沖床對(duì)機(jī)械手的聯(lián)鎖觸點(diǎn)。 環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器2．二極管矩陣該控制器的矩陣網(wǎng)絡(luò)做成固定式，： 二極管矩陣線(xiàn)路圖當(dāng)自動(dòng)操作后，z1閉合，則二極管矩陣輸入端接地，線(xiàn)路開(kāi)始工作。圖中中間繼電器的觸點(diǎn)和二極管的連接是根據(jù)機(jī)械手動(dòng)作順序要求排列的，其九個(gè)程序步的動(dòng)作如： 機(jī)械手動(dòng)作順序程序順序程序步名稱(chēng)控制繼電器中間繼電器電磁鐵序號(hào)1手臂伸出J1Z65DT2手臂下降J2Z32DT3手指夾緊J3Z87DT吸盤(pán)吸料Z109DT4手臂上升J4Z21DT5手臂左移J5Z53DT送料機(jī)構(gòu)送料Z1211DT6手臂下降J6Z32DT7手指松開(kāi)J7Z98DT吸盤(pán)放料Z1110DT8手臂上升J8Z21DT手臂縮回Z76DT送料機(jī)構(gòu)復(fù)位Z1312DT9手臂上升J9Z21DT手臂縮回Z76DT手臂右移Z44DT手指松開(kāi)Z98DT吸盤(pán)放料Z1110DT注1）第九程序步給定手臂上升、縮回、右移、手指松開(kāi)、吸盤(pán)放料等動(dòng)作的目的，是保證機(jī)械手在啟動(dòng)前處于原始位置，同時(shí)保證在沖床被啟動(dòng)的始終，給予機(jī)械手以“縮回”的指令，從而避免機(jī)械手產(chǎn)生“伸出”的動(dòng)作。(1)啟動(dòng)、停止與復(fù)位當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕1QA2時(shí)，J15通電，并通過(guò)自身觸點(diǎn)j15自鎖，這時(shí)啟動(dòng)線(xiàn)便有+24V電壓通過(guò)，環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器被啟動(dòng)而工作。如果在運(yùn)行過(guò)程中，按下停止按鈕1TA2，J15即斷電，環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器將暫時(shí)停止在不程序步。如果再按下啟動(dòng)按鈕1QA2，啟動(dòng)線(xiàn)又有電壓通過(guò)，環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器將從所被停止的程序步繼續(xù)按順序步進(jìn)工作。如果在運(yùn)行過(guò)程中，按下復(fù)位按鈕1QA3，J14通電，并通過(guò)自身觸點(diǎn)j14自鎖，串聯(lián)在J16線(xiàn)路上的常閉觸點(diǎn)j14斷開(kāi)，等環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器動(dòng)作到第9程序步時(shí)（即原始位置）J9通電，常閉觸點(diǎn)j9斷開(kāi)使J15斷電，使環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器自動(dòng)停止。因此，復(fù)位操作能保證機(jī)械手自動(dòng)停止在原始位置。(2)沖床的驅(qū)動(dòng)路線(xiàn)當(dāng)聯(lián)機(jī)開(kāi)關(guān)K3撥到“開(kāi)”位置時(shí)，機(jī)械手與沖床聯(lián)合動(dòng)作。當(dāng)撥到“關(guān)”位置時(shí)，可以使機(jī)械手單獨(dú)動(dòng)作，以便調(diào)試。圖中XWK4XWK42是安裝在機(jī)械手上限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械手處于縮回位置時(shí)，XWK41被觸動(dòng)而閉；當(dāng)機(jī)械手處于右移位置時(shí)，XWK42被觸動(dòng)而閉合。當(dāng)機(jī)械手執(zhí)行第8程序步時(shí)，J8通電使常開(kāi)觸點(diǎn)j8閉合，J10通電并通過(guò)自身觸點(diǎn)j10自鎖。若機(jī)械手已回到原始位置，且XWK4XWK42被觸動(dòng)閉合，使中間繼電器Z14通電，常開(kāi)觸點(diǎn)z14閉合，從而啟動(dòng)沖床動(dòng)作。當(dāng)沖床的沖頭在回程動(dòng)作的中途，裝在曲柄上的凸輪觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)XWK1閉合，使J13通電，并通過(guò)自身觸點(diǎn)j13閉合自鎖，而常閉觸點(diǎn)j13斷開(kāi)，使JZ14斷電，停止對(duì)沖床發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)機(jī)械手動(dòng)作到第6程序步時(shí)J6通電，常閉觸點(diǎn)j6斷開(kāi)使J13斷電，常閉觸點(diǎn)j13閉合，為沖床再次啟動(dòng)做準(zhǔn)備。圖中常閉觸點(diǎn)j11是為了其余安全聯(lián)鎖措施而設(shè)置的。當(dāng)安全條件收到破壞時(shí)，J11通電，其常閉觸點(diǎn)j11斷開(kāi)，使J1J10和Z14斷電，機(jī)械手動(dòng)作停止、沖床停止工作。(3)其余安全措施圖中XWK2系由各個(gè)外夾型連桿杠桿式手部手指上的觸點(diǎn)串聯(lián)而成，當(dāng)所有手指都抓到工件時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)XWK2被接通；XWK21系雙片檢測(cè)器系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，當(dāng)吸盤(pán)送出雙片以上圓片料時(shí)，雙片檢測(cè)器系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；在沖頭位于上死點(diǎn)時(shí)XWK22被接通。當(dāng)機(jī)械手滿(mǎn)足以上三個(gè)安全條件時(shí)，J1通電，其常閉觸點(diǎn)j12斷開(kāi)，從而避免J11通電，機(jī)械手和沖床能進(jìn)行工作。如果以上三個(gè)安全條件之一得不到滿(mǎn)足，則J11就在第6程序步通電，使環(huán)形時(shí)序步進(jìn)器自動(dòng)停止，沖床不能被驅(qū)動(dòng)，同時(shí)報(bào)警。在第6程序步進(jìn)行檢測(cè)，是因?yàn)槿绻骋皇种肝醋サ焦ぜ娃D(zhuǎn)換工位，將產(chǎn)生兩個(gè)工件重疊的現(xiàn)象而損壞模具；沖頭不在上死點(diǎn)位置機(jī)械手就上升，可能發(fā)生碰撞等事故。在中間繼電器Z1回路上串接一個(gè)壓力繼電器常開(kāi)觸yj。當(dāng)氣源壓力為正常值時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn)yj閉合，為電氣控制系統(tǒng)的啟動(dòng)作好準(zhǔn)備。當(dāng)氣源壓力低于正常工作值時(shí),繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)yj不能閉合，電氣控制系統(tǒng)不能啟動(dòng)。結(jié) 論隨著社會(huì)的進(jìn)步，一些工業(yè)設(shè)備不足以滿(mǎn)足實(shí)際工作的需要，因此，對(duì)工業(yè)設(shè)備的改造勢(shì)在必行。本次設(shè)計(jì)的是多工位沖床專(zhuān)用機(jī)械手，相對(duì)于通用機(jī)械手，專(zhuān)用機(jī)械手的自由度不可變，控制程序不可調(diào)，因此只能在專(zhuān)屬的設(shè)備上使用。采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會(huì)污染環(huán)境，同時(shí)成本低廉。機(jī)械手采用繼電器程序控制，具有可靠性高、改變較方便等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過(guò)它來(lái)實(shí)現(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1] ：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1980.[2] (氣動(dòng)機(jī)械手)，1999，05.[3] Robert J Schilling. Fundamentals of Robotics. Analysis and Control [M]. New Jersey: Prentice Hall，1990.[4] ，2003.[5] :機(jī)械工業(yè)出版社，1990.[6] 宋錦春，姜繼海，高常識(shí). 液壓與氣壓傳動(dòng)[M], 北京：高等教育出版社，2007.[7] :機(jī)械工業(yè)出版社，1987.[8] :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995.[9] Jan Rosell, Xavier Sierra, Leopold Palomo et al. finding grasping configurations of a dexterous hand and an Industrial robot. 2005 IEEE International Conference on Robotics and ，：11781183.[10] 黃錫愷，:人民教育出版社，1981.[11] 黃雨華，董遇泰. 現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)理論及方法[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2001.[12] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[13] 蔡光起，原所先. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2006.[14] 關(guān)慧珍，馮辛安主編. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.[15] 張玉，劉平. 幾何公差與測(cè)量技術(shù)[M].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2006.[16] ：東北大學(xué)出版社，2000.[17] 孫志禮，冷聚興，：東北大學(xué)出版社，2009.[18] 毛昕，張秀艷. 畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2004.[19] :化學(xué)工業(yè)出版社，2000.[20] :機(jī)械工業(yè)出版社，1986.[21] ：冶金工業(yè)出版社，2003.[22] 張鐳，劉杰，趙春雨. 機(jī)電一體化[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2003.[23] ，2010，14.[24] ，2004，03.[25] ，2004，06. 致 謝在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)這這段時(shí)間里，我通過(guò)方案論證，理論設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，工程圖的繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，使個(gè)人理論水平和實(shí)際動(dòng)手能力有了一次飛躍，鍛煉了自己在設(shè)計(jì)、分析，動(dòng)手實(shí)踐等方面的能力，同時(shí)使所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)得到一次全面的鞏固和加強(qiáng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的指導(dǎo)老師給予我很多專(zhuān)業(yè)方面的幫助。在設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備時(shí)，老師就非常關(guān)注我的選題，指明選題方向，幫助分析題目的可行性和在實(shí)際中可能出現(xiàn)的問(wèn)題以及需要注意的事項(xiàng)；在進(jìn)行方案選擇時(shí)，為我指出所需要重點(diǎn)掌握的知識(shí)范圍，并幫助我分析相應(yīng)知識(shí)難點(diǎn)的原理，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利進(jìn)行。同時(shí)，我也要感謝大學(xué)四年所有教過(guò)和沒(méi)有教過(guò)但給我很多幫助的老師，是他們的教導(dǎo)讓我能在這里學(xué)到很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，給我以后學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是他們的諄諄教誨使我明白了更多為人處事的道理，給我今后的人生足跡烙下更深的印跡。此外，非常感謝我的同學(xué)們，他們很多想法和建議對(duì)我啟發(fā)很大，在此一并致謝！由于時(shí)間和個(gè)人知識(shí)及能力水平有限，論文中難免會(huì)有一些紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，不勝感謝！