【導讀】上大多數(shù)的數(shù)控機床都配置有自動上下料裝置或機械手，以提高生產效率。過不同的編程以完成各種任務的設備。本設計可用于工業(yè)現(xiàn)場的龍門式自動上、下料機械手裝置。通過大量查閱資料確定設計總體方案；根據(jù)加工工件的特點，珠絲桿螺母副；同時完成對橫梁以及其上的傳動系統(tǒng)和其他零部件的設計任務。該設計可以實現(xiàn)微機控制。并可很方便地與數(shù)控機床組成車削柔性制造單元。掛部分、手爪部分等。PLC、可編程控制器等控制系統(tǒng)與基本理論知識。體等因素的危害，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。方面有步進電機、驅動模塊、傳感器、開關電源、電磁閥、等電子器件組成。電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機械手是由PLC輸出兩路脈沖，分。爪的張合，從而實現(xiàn)機械手精確運動的功能。手能更好地實現(xiàn)與機械化和自動化的有機結合。

　　

【正文】 ?32 8 1 63FF m a xao ＝＝939(N) C 和拉伸力 tF 的確定 C＝ 3u0 10Lt －????? 336 ????? －＝ ? m? 式中： C 行程補償值（ m? ）； t? 溫度變化值 C3C2 00 ～ ； uL 最大行程； 0? 膨脹系數(shù) 0? ＝ －? /度 E4dtF 22t ???? ??＝＝ ??? ＝ 4482(N) 式中： tF 行程內預拉伸力； E 彈性模量 E＝ ? (N/ 2mm )； 2d 為絲桿底徑。 44 滾珠絲杠 的校核 (1)絲桿剛度及其彈性變形量 2kw0s )L (165 －??R 2)2 0 0 0 0 (1 6 5 ??? － ＝ 53N/ m? s1RF ??? 535042? ? m? 21? 定位精度（即 ） 式中： sR 為絲桿剛度， wD 為球徑， ? 為彈性變形量。 (2)允許的軸向載荷 21LIEKP ????＝ 2425 ?? ???? d＝ ＝ 20978(N) 2k FPn?＝＝ 281620978 7 最大軸向載荷小于絲杠工作容許軸向載荷 ， 絲桿可以正常工作。 (3)臨界轉速及允許工作轉速 臨界轉速： 72112L 10Ldn ???＝ 72 102 0 0 03 8 . ??＝ ＝ 2100r/min 式中： 1d 為絲桿軸底徑， 2? 為安裝系數(shù)。 允許工作轉速： Lk ?? ＝ ? 2100＝ 1680r/min 1000max ?n /min 小于允許工作轉速 kn ，故絲桿可以正常工作。 型號的選擇及額定壽命的計算 直線導軌副型號 結構 廣東水利電力職業(yè)技術學院 45 滾動直線導軌副是由導軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當導軌與滑塊作相對運動時，鋼球就沿著導軌上的經過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進入返向孔后再進入滾道，鋼球就這樣周而復始地進行滾動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進入滑塊內部。 直線導軌副型號 特點 滾動直線導軌副是在滑塊與導軌之間放入適當?shù)匿撉?，使滑塊與導軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅動信號與機械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高 數(shù)控系統(tǒng)的響應速度和靈敏度。驅動功率大幅度下降，只相當于普通機械的十分之一。與 V 型十字交叉滾子導軌相比，摩擦阻力可下降約 40 倍。適應高速直線運動，其瞬時速度比滑動導軌提高約 10 倍。能實現(xiàn)高定位精度和重復定位精度。動摩擦，大大降低二者之間的運動摩擦阻力，從而獲得：能實現(xiàn)無間隙運動，提高機械系統(tǒng)的運動剛度。 成對使用導軌副時，具有 “ 誤差均化效應 ” ，從而降低基礎件（導軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎件的機械制造成本與難度。導軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提 高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。導軌采用表面硬化處理，使導軌具有良好的可校性；心部保持良好的機械性能。簡化了機械結構的設計和制造。 46 額定壽命及壽命時間的計算 （選擇導軌型號為 RHD30A） 額定壽命 3cwacthe PCf ffff50L ）（＝ ? ?????? 30 . 0 62816 29801 . 5 ）（＝ 44702Km 式中：除 cP 為計算載荷外，其他系數(shù)在上表和下表中找出。 壽命 時間60nL2 LL u eh ???＝ 60422 1023818 3??? ?＝ ＝ 46378(h)? 5(年 ) 廣東水利電力職業(yè)技術學院 47 步進電動機的型號的選擇 (1)脈沖當量、步距角的確定及傳動比的計算 脈沖當量： 一個脈沖使步進電動機驅動拖動的移動距離 ?P =步進電動機的步距角 ?b ＝ 03 /脈沖 ，其每轉的脈沖數(shù) S=003360 =120 p/r 步進電動機與滾珠絲桿間的傳動比 i ?i sL? = 12? =1 (2)等效轉動慣量 tJ 的計算 1．滾珠絲桿的轉動慣量 Js Js= 33440 )( ????????lpd? 2．聯(lián)軸器的轉動慣量LJ （查第四章聯(lián)軸器圖） 48 在下表中選出聯(lián)軸器的型號為： LK5－ C82－ 2840 其轉動慣量 LJ ＝ mkg?? ? 3．工作臺 、 機械手 及托板 的轉動慣量 wJ 3220 )( 62 1 5)L(J ????? ??gww 式中： w 為工作臺及機械手重量。 等效轉動慣量 tJ 的計算： wLst JJJJ ＋＋＝ ＝ mkg?? ? (3)等效負載轉矩 mM 的計算 1. 加速度力矩 aM = ）＋（ td JJ 2m a x ???tn = ）＋（ 33 ?? ?? ??? ＝ .27Nm0 式中 Ma 電機啟動加速力矩（ Nm) ， dJ 、 tJ 電機自身慣量 （在下表查得 與負載慣量 (Kg 2m? .) 。n電機所需達到的轉速（ r/min） ， T電機升速時間 為 1（ s） 。 2. 預加載荷而產生的轉矩 fM fM = iL????2 kF p0ao = i? ?? ?2 = 式中： pk 為 預緊螺母內的摩擦系數(shù)（ ～ ） 在此取 3. 由負載產生 的轉矩 ZM 廣東水利電力職業(yè)技術學院 49 ZM ＝ i?????2 LF 02a ＝i??? ? ??2 ＝ 式中： η為電機 傳遞效率 為 等效負載轉矩 mM mM = aM + fM ZM = 50 根據(jù)等效轉動慣量 tJ 以及等效負載轉矩 mM 的值，初選電機型號為 Y112M4 該電機的軸徑為mm28? ；轉動慣量為 23m ?? －＝ （在機械設計手冊 第五版第四卷） ； 最大靜轉矩egt n9550P＝M ＝ 150049550? ＝ 25Nm 步進電動機的校核 根據(jù)已選出的電機 Y112M4，其轉動慣量 23m ?? －＝ 以及最大靜轉矩 Nm25t＝M 。電機正常工作時負載慣量 tJ ＝ mkg?? ? ，負載轉矩 mM ＝ 。 在 2MMmt ?及 4JJmt ?時能使電機正常工作。 2 ?＝ 4 33mt ??? －－＝ 選擇電機 110 BYG2502 滿足此條件，電機能夠正常運轉。 廣東水利電力職業(yè)技術學院 51 第六章 控制方案設計 ： (1)電機 1 和電機 2 采用進給伺服系統(tǒng)控制 (2)行程控制 (3)面板管理 (4)其他功能：光電隔離、功率放大、報警急停、復位等。 電 機及控制原理框圖 ： 電機 1 和電機 2 的驅動器 電機 1 的驅動器 ： 52 電機 2 的驅動器 系統(tǒng)運行原理 電機控制系統(tǒng)的工作原理如下圖所示 ： IPC（工業(yè)控制計算機）是電機控制系統(tǒng)的主機，負責從鍵盤接收外部命令，通過串行口發(fā)送到單片機，然后接收單片機回送的相同數(shù)據(jù)進行比較，根據(jù)數(shù)據(jù)的情況控制電路。如果相同，表明單片機正確接收命令；如果不相同，則在屏幕上顯示錯誤信息。 IPC 的控制結束后，可做其他處理工作。 廣東水利電力職業(yè)技術學院 53 通過接口電路實現(xiàn) IPC串行口信號與單片機 TTL 信號之間的轉換，實現(xiàn) IPC 與單片機的正常通信。 單片機負責接收來自 IPC 的命令，并將其轉換成控制脈沖信號，從并行口輸出，去控制電機的運行；在脫離 IPC 控制時，還要保證系統(tǒng)能按一定的程序自動運行。 功率放大電路是就將單片機并行口輸出的控制脈沖信號進行電流和電壓放大，驅動電機，使電機隨著不同的控制脈沖信號做各種運轉。 電機是執(zhí)行動作的設備，當脈沖按一定順序輸入電機各個相時，它就能實現(xiàn)不同的運動狀態(tài)，從而帶動固定在其他的其他設備如攝像頭等做相應的運動。 控制電路 電機控制系統(tǒng)的電路原理如 下 圖 ： 54 廣東水利電力職業(yè)技術學院 55 參考文獻 《機械設計大師手 冊 》第五版第四卷 成大先主編 化學工業(yè)出版社 2021 年 4月 《袖珍機械設計大師手 冊 》 第二版 毛謙德 李振清主編 機械工業(yè)出版社 2021 年 1月 《機械設計實用手 冊 》第二版 吳宗澤主編 化學工業(yè)出版社 2021 年 1月 《機械設計實用手 冊 》機械設計實用手冊編委會 機械工業(yè)出版社 2021 年 4 月 《機械設計大師手 冊 》上冊 吳宗澤主編 機械工業(yè)出版社 2021 年 9月 《機械設計課程設計手 冊 》第二版 吳宗澤 羅圣國主編 高等教育出版社 1998 《機械制造裝備設計 》 馮辛安主編 機械工業(yè)出版社 1999 《機器人學 》 張鐵 謝存禧主編 機械工業(yè)出版社 2021 《機電一體化設計基礎 》 鄭提 唐可洪主編 機械工業(yè)出版社 1997 《數(shù)控機床》 吳祖育 秦鵬飛主編 上?？茖W技術出版社 2021 56 致 謝 本設計在 李冬梅 老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著 李 老師的心血和汗水 。 無論是在專業(yè)知識方面、專業(yè)技巧還是經驗，李 老師都給予了我很大的幫助； 在此向 李冬梅 老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于 小組的各位成員 的認真負責 的工作態(tài)度 ，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向 廣東水利電力職業(yè)技術學院 ， 機械系 的全體 老師表示由衷的謝意。感謝他們 三 年來的辛勤栽培。 在此， 將簡短的一句話送給我們和藹可親的老師：“老師 們 ，謝謝您 們 ，您 們 辛苦拉！”