【正文】 這些問題有時使得我束手無措，不過在指導老師幫助和自己的努力下，終于使得我順利完成了設計。 在這次畢業(yè)設計中，我有很多收獲，首先把我?guī)啄陙硭鶎W的知識做了一次系統(tǒng)的復習，更深一步了解了所學的知識，培養(yǎng)了我綜合運用所學知 識，獨立分析問題和解決問題的能力，也使我學會怎樣更好的利用圖書館，網絡查找資料和運用資料，還使我學會如何與同學共同討論問題。使我也了解了當前國內外在此方面的一些先進生產和制造技術，了解了機械手設計的一般過程，通過對機械手的結構設計作了系統(tǒng)的設計，掌握了一定的機械設計方面的 基礎，也學會了使用 ADAMS軟件創(chuàng)建模型，并使用 PLC軟件對機械手進行簡單的控制 。 （ 2）單動 工作方式 從原點開始，按照自動工作循環(huán)的步序，每按下一次起動按鈕，機械手完成一 步的工作后，自動停止。另外，除抓放外，其余八個動作末端均放置一限位開關，以檢測動作是否到位，如果某動作沒有到位，則出錯指示燈亮。 （ 7）保存程序 調試通過的程序，可以固化在 EPROM中或保存在磁盤上備用。這項工作在編程器上進行。如果使用圖形編程器 (LCD或 CRT)，則畫出梯形圖相當于編制出了程序，可將梯形圖直接送入可編程序控制器。 （ 2） I/0分配 即確定哪些信號是送到可編程序控制器的，并分配給相應的輸入端號；哪些信號是由可編程序控制器 送到被控對象的，并分配相應的輸出端號。 CPU對用戶程序已掃描處理完畢， 并將運算結果寫入到 I/0狀態(tài)表狀態(tài)暫存器中。 第三階段是程序處理階段。當確認其硬件工作正常后，進入下一階段。輸入輸出狀態(tài)暫存器也稱為 I/0狀態(tài)表 .該表是一個專門存放輸入輸出狀態(tài)信息的存儲區(qū)。為此采用了循環(huán) 掃描的工作方式。 上料液壓傳動機械手設計 33 7 機械手的 PLC控制系統(tǒng)設計 考慮到機械手的通用性，同時使用點位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC對機械手進行控制 .當機械手的動作流程改變時，只需改變 PLC程序即可實現(xiàn)，非常方便快捷。它 由液壓油 通過 過濾器，液壓泵，溢流閥，壓力繼電器 ，進入各并聯(lián) 液 路上的電磁閥，以控制 液壓 缸和手部動作。 在本設計中才用雙導向桿來增加腰部的剛性和導向性。 4．液壓 缸的安裝連接結構 根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有法蘭式、腳架式、支座式、鉸軸式。 該 液壓 缸選擇螺紋連接，結構簡單，裝卸方便，應用較多。 液壓 缸結構設計 查閱機械手冊，選擇拉桿式螺栓連接。為防止活塞與缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量。若 液壓 缸動態(tài)參數(shù)要求較高；且工作頻率高，其載荷率一般取 ~?? ，速度高時取小值，速度低時取大值。 上料液壓傳動機械手設計 26 5 機械手腰部和基座結構設計及計算 結構設計 通過安裝在 機 座上的 旋轉液壓缸 轉動，從而實現(xiàn)機器人的旋轉運動，通過安裝在轉動 殼體 上的 液壓 缸實現(xiàn)手臂的上下移動。 5． 驅動力校核 測定手爪與手爪 液壓 缸質量為 ，估算為 8kg，設計加速度 a=1m/s，則慣性力： maF ?慣 （ ） =81=8N 考慮活塞等的摩擦力，設定摩擦系數(shù) ?k , 慣FkFm .? （ ） = 8= 總受力 mFFF ?? 慣0 （ ） =+6= 10 FF? 所以該 液壓 缸的尺寸符合實際使用驅動力要求。 4． 活塞桿穩(wěn)定性的計算： 當活塞桿的長度 dL10? 時，一般按壓桿穩(wěn)定性來計算活塞桿直徑。一般 液壓 缸缸筒壁厚與內徑之比小于或等于 1/10，其壁厚按薄壁筒公式 （ 49） 計算 : ][2/ ?? pDP? （ ） 設計的伸縮 液壓 缸缸筒材料為 :鋁合金 ZL106, [? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? 568 0 1 .5 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )7 ( )mm? ? ? ? ? ?? 取 mm7?? ，則缸筒外徑為 : )(6427501 mmD ???? 。若 液壓 缸動態(tài)參數(shù)要求較上料液壓傳動機械手設計 22 高；且工作頻率高，其載荷率一般取 ~?? ，速度高時取小值，速度低時取大值。 （ 3）手臂動作靈活。手臂的各種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。本章敘述手臂的伸縮運動，手臂的回轉和升降運動設置在機身處，將在下一章敘述。 ? ?2282Qb p dD d M F Z f? ? ?摩 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? （ ） D—— 動片的外徑； f—— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取 f= 螺釘?shù)膹姸葪l件為 上料液壓傳動機械手設計 20 ? ?214QFd??? ?合 （ ） 或 ? ?14 QFd ??? （ ） 帶入有關數(shù)據(jù)，得 22()2Q bp D dF Zfd??= 6 220. 06 6 10 ( 0. 11 0. 04 5 )4 4 0. 15 0. 04 5? ?? ? ? =6157N （ ） 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） （ ） 螺釘?shù)闹睆? 04 1 .3 0 .0 0 7 1 4QFdm????? （ ） 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M8的開槽盤頭螺釘。sQ Q QF F F?? （ ） 工作壓力 P（ Mpa） 螺釘?shù)拈g距 t(mm) 小于 150 小于 120 小于 100 小 于 80 上料液壓傳動機械手設計 19 計算： 液壓缸工作壓強為 P=1Mpa,所以螺釘間距 t小于 150mm,試選擇 4個螺釘，4D? =3 .1 4 0 .1 1 / 4 8 6 .3 5??＜ 150, 所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=4個 危險截面 222 2 1 45 07 90 88 754S R r m? ? ? ?? ? ? ? （ ） Q PSF Z?所 以 ， （ ） 610 08 20204Q PSFNZ ?? ? ? SF KF? ? （ ） 1 .5 2 0 0 0 3 0 0 0sF K F N? ? ? ? 所以 0 39。時，計算力矩： （ 1） 手抓、手抓驅動液壓缸及回轉液壓缸轉動件等效為一個圓柱體，高為 220mm，直 徑 120mm， 其重力估算 230 . 0 6 0 . 2 2 7 8 0 0 9 . 8 1 9 0G Kg m N Kg N?? ? ? ? ? ? （ 2） 擦力矩 ?摩。 115176。 腕部結構和驅動機構的選擇 本設計要求手腕回轉 115176。這種結構外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。它具有結構緊湊、靈活等優(yōu)點而被廣腕部回轉，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。 現(xiàn)在由于本設計是在恒定載荷情況下，所以只進行靜應力強度驗算。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長細比 0 74 2 .4 730Hb D? ? ?，本設計彈簧是2端自由，根據(jù)下列選取： 當兩端固定時， ? ,當一端固定；一端自由時， ? ；當兩端自由轉動時， ? 。如圖 ，計算 過程 如下。一般 液壓 缸缸筒壁厚與內徑之比小于或等于 1/10， 其壁厚可按薄壁筒公式計算 : ][2/ ?? pDP? （ ） 式中 ， ? 缸筒壁厚， mm D 液壓 缸內徑， mm pP 液壓 缸試驗壓力，一般取 pPp ? （ Pa） p 液壓 缸工作壓力 （ Pa） ][? 缸筒材料許用應力（ Pa） 本設計 手爪夾緊 液壓 缸缸筒材料采用為 :鋁合金 ZL1060,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? 3 6 64 0 1 0 1 . 5 0 . 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )4 ( )mm?? ? ? ? ? ? ?? 取 4mm?? ，則缸筒外徑為 : 1 40 4 2 48 ( )D m m? ? ? ? L計算 上料液壓傳動機械手設計 13 活塞桿的位移量 1 0 tg3 5 1 0 tg 5 6 .1 2 7 mm??? ? ? （ ） 液壓 缸 的活塞 行程與其使用場合及工作機構的行程比有關。一般來說，需要克服工件重力所產生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 上料液壓傳動機械手設計 10 αααα αα 圖 滑槽杠桿式手部結構、受力分析 1—— 手指 2—— 銷軸 3—— 杠桿 PF = 22 cos Nb Fa ? （ ） 式中 ： PF —— 驅動力 NF —— 夾緊力 a—— 手指的回轉支點到對稱中心的距離 b—— 手指長度 ? —— 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉支點的夾角。 當設計機械式夾持器式，在滿足工件定位精度要求的條件下，盡可能采用結構較簡單的回轉型夾持器 ?；剞D型手爪又可分為單支點回轉和雙支點回轉型，按夾持方式可分為外夾式和內撐式，按驅動方式有電動、液壓和氣動三種。 1)不論是夾持或是吸附，末端執(zhí) 行器需具有滿足作業(yè)要求的的足夠的夾持力和所需的夾持位置精度。 4） .作圖方面的不合理，應對措施：要熟悉自己的作圖軟件并且作圖時要仔細。 2） .計算及校核方面的不合理，應對的措施：計算要有相當?shù)膰烂苄?，并且要合理的應用公式，不要亂用公式。 運用液壓傳動的技術和 PLC的控制系統(tǒng)來對上料搬運機械手來實施控制，進而分析它的運動過程，來完成最后的機械手設計?？傊?，隨著傳感技術的發(fā)展機械手裝配作業(yè)的能力也將進一步提高。工作是電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機械手進行工作。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。 此外還應大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。 在國內主要是逐步擴大應用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應用專用機械手的同時，相應的發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構 :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 (2)機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。自由 度越多，機械手的靈活性越大