【正文】 。 四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生活使我受益良多，我扎實的專業(yè)知識以及良好的學(xué)習(xí)方法無不歸功于各位教導(dǎo)過我的老師，這些我將銘記在心，終生不能忘卻。 不僅拓寬了我的知識面，還使我分析問題、解決問題的能力也得到很大提高。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，又深深地感染和激勵著我，給了我無盡的啟迪 ，讓我受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計的進行過程中， *老師為我提供了很多的資料，從畢業(yè)課題的研究方向選擇、研究方案的確定與 指導(dǎo)， 最后論文的評審、批閱與修改等諸多具體的細節(jié)問題無一不包含著遲老師的心血和汗水。 (5) PLC 控制，在明確所有運動關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過編寫 PLC 程序?qū)刂葡到y(tǒng)進行設(shè)計，從而實現(xiàn)自動化控制，使運動更加靈活，精確。 (3) 氣動系統(tǒng)設(shè)計，通過所需的運動要求，對氣壓驅(qū)動部分進行設(shè)計。 氣動指揮機械手臂設(shè)計 36 機械手臂各部分的單獨控制 如果想要單獨控制手臂的某一部分時，只要不在循環(huán)動作期間按下相應(yīng)得按鈕便可，對應(yīng)標(biāo)示如下： SB3— A 缸的伸出即手臂向上轉(zhuǎn)動 SB4— A 缸的縮回即手臂向下轉(zhuǎn)動 SB5— B 缸的伸出即大臂向側(cè)向抬起 SB6— B 缸的縮回即大臂向側(cè)落下 SB7— C 缸的伸出即肘部伸直過程 SB8— C 缸的縮回即肘部彎曲過程 SB9— D 缸的伸出即手腕部向 內(nèi)旋轉(zhuǎn) 過程 SB10— D 缸的縮回即手腕部向 外旋轉(zhuǎn) 過程 SB11— E 缸的伸出即手腕向下落下 SB12— E 缸的縮回即手腕向上抬起 氣動指揮機械手臂設(shè)計 37 7 總結(jié) 通過對氣動指揮機械手臂的設(shè)計，最終實現(xiàn)了仿真手臂的指揮動作，主要的設(shè)計過程如下： (1) 氣動指揮機械手臂的整體設(shè)計，確定機械手臂的 類型、自由度、各部分運動關(guān)系等，作出運動簡圖，并在此基礎(chǔ)上建模，為下一步的運動仿真做準(zhǔn)備。 氣動指揮機械手臂設(shè)計 31 圖 6— 4 B 缸的 PLC 控制程序 氣動指揮機械手臂設(shè)計 32 圖 6— 5 C 缸的 PLC 程序圖 氣動指揮機械手臂設(shè)計 33 圖 6— 6 D 缸的 PLC 程序圖 氣動指揮機械手臂設(shè)計 34 圖 67 E 缸的 PLC 程序圖 外接電路驅(qū)動電磁換向閥 電磁換向閥需要 AC220/50Hz 或 DC24V 電源才能工作，由 PLC 輸出的繼電器信號需要與之相連的繼電器 接觸 開關(guān)和電磁換向閥構(gòu)成一 個 外接的電路才能驅(qū)動閥的運動。具體動作順序如下： 氣動指揮機械手臂設(shè)計 30 按下 SB1—— X1 得電 閉合 —— M T205 得電， M5 形成自鎖， T206 得電 —— 延時 后， T206 閉合， Y0 得電， KM1 得電 —— YA0 得電，回轉(zhuǎn)氣缸 A 順 時針轉(zhuǎn)動 —— T205 延時 后， T205 的常閉開關(guān)斷開 —— M5 斷電， T206 斷電， Y0 斷電，電磁閥 FA 回到中位 —— 同時隨 T205 閉合， M6 得電形成自鎖， T20 T208 得電 —— 延時 后 T208 閉合， Y1得電， YA1 得電， A 缸 逆 時針轉(zhuǎn)動 —— T207 延時 后， T207 常閉斷開， M6 斷電， Y1斷電， FA 回到中位，氣缸 A 停止運動，同時 M7 得電 —— M5 得電形成循環(huán)。 初始位置程序的編寫 圖 6— 1 初始位置的 PLC 程序圖 在機械手進行循環(huán)動作之前， 先要將其各個部分運動到指定位置，所以在運動伊始要進行初始位置調(diào)節(jié) ，如圖（ 6— 1）所示為其梯形圖，按照 PLC 接線圖（ 6— 2）所示，其順序氣動指揮機械手臂設(shè)計 29 動作描述如下： 常按 SB0 不放 —— X0 閉合 —— M0、 M M M M T200、 T20 T20 T20T204 得電 —— M0、 M M M M4 閉合 —— Y Y Y Y Y10 得電 —— KMKM KM KM KM9 得電 —— 電磁繼電器開關(guān) KM KM KM KM KM9 閉合，YA YB YC YD YE0 得電 —— A、 B、 C、 D 缸活塞桿 縮回， E 缸活塞桿伸出 ——延時 一定時間 后， T200、 T20 T20 T20 T204 常閉開關(guān)斷開，各活塞桿停止運動。 型號 M L B H A C D E F G X Y Ф QLAL6 M101 58 22 5360 26 11 23 26 31 M16 28 22 Ф 型號 a1 a2 a3 b1 b2 c1 c2 QP1 42 40 50 89 21 G3/4 G3/ G1/4 氣動指揮機械手臂設(shè)計 27 表 5— 10 主要技術(shù)參數(shù) 型號 公稱直徑/mm 工作介質(zhì) 工作壓 力 范圍 /MPa 介質(zhì)溫度 /0C 環(huán)境溫度 /0C 有效截面積/mm2 關(guān)閉壓 /MPa 泄漏量/ 耐久性 /萬次 PQL10 10 壓縮空氣 ~ 5~50 5~50 ≥40 ≤ ≤ 25 ≥150 圖 5— 8 安全閥裝配圖 表 5— 11 裝配尺寸 型號 Фd d1 Фd2 PQL10 10 M16 20 氣動指揮機械手臂設(shè)計 28 6 指揮機械手臂控制部分設(shè)計 PLC 型號的選擇 由于 本控制系統(tǒng) 需要用到 13 個點，所以我選擇型號為三菱的 FX2N— 32MR，其 I/O 點數(shù)為 32， 16 個輸入和 16 個輸出，屬于基本單元繼電器輸出型。其外形及安裝尺寸如圖（ 5— 4）及表（ 5— 6）。其主要技術(shù)性能參數(shù)如下表（ 5— 6）所示，其 裝配圖 如圖（ 5— 5）。 型號 a b c d1 d2 d3 d4 e f n 6— M QGB1— 52 10 Ф12 Ф25 Ф75 Ф48 10 13 5 M6 深10 型號 B B1 B3 D D1 D2 D3 E1 E F T L L1 QGDФ 22 32 20 Ф 10 M5 M5 6 8 40 24 氣動指揮機械手臂設(shè)計 24 圖 5— 4 三位五通電磁換向閥 對氣壓的要求 因為處于無負載狀態(tài)，所以空氣壓縮壓機 可 選擇活塞式低壓型， 可 提供 — 的工作壓力，需要 — 30m3/min 的吸入流量，通過對各個氣缸的 耗氣量 計算，可以得出系統(tǒng)需要的總 耗氣 量為 103m3/min，已經(jīng)滿足該系統(tǒng)的工作要求。 圖 5— 3 C 缸裝配圖 表 5— 3 氣缸 C 基本尺寸 型號 B B1 B3 D D1 D2 D3 E1 E F T L L1 QGD 32 20 Ф 10 M5 M5 6 8 40 24 型號 d d1 d2 d3 L L1 L2 L3 L4 L5 E B B1 QGX16 S M6 M6 M20 Ф5 105 67 44 12 10 19 8 24 氣動指揮機械手臂設(shè)計 23 通過以上數(shù)據(jù)知， C 缸耗氣量 Q壓 =103 *A*s*n= cm3 /min 對 D 缸的選取 通過模擬試驗， D 缸只需要承受手腕部位的旋轉(zhuǎn)，其擺動角度為 57 o ，選取與 A 缸相同的 QGB1 系列，其裝配圖如圖（ 5— 1），其基本外型尺寸如表（ 5— 4） 表 5— 4 氣缸 D 基本尺寸 通 過以 上數(shù) 據(jù)計 算缸D耗 氣量為 。首先通過模擬試驗得出手臂轉(zhuǎn)動所需角度大概是 22o，這里為合理選型，擴大它的角度到 90o， 因此 選取 QGB1— 75系列擺動氣缸， 為單葉片式 ， 基本尺寸如下表（ 5— 1） 圖 5— 1 A 缸裝配圖 表 5— 1 汽缸 A 基本尺寸 由以上數(shù)據(jù)，計算 A 缸的耗氣量為 對 B 缸的選取 其中 B 缸所需的行程最 短 為 20mm，這里我們選用 QGD 系列氣缸，通過計算其所需流量為 cm3/s，故選其型號為 QGD Ф20，其行程 為 50mm，其結(jié)構(gòu)與 A 缸完全相同，基本尺寸如下 表（ 5— 2）。通過 五 個驅(qū)動機構(gòu)協(xié)調(diào)配合，便完成了模擬人手臂的指揮動作。當(dāng) YB0 得電時，電磁換向閥處于右位，壓縮空氣由氣缸右端進入并推動活塞，從而使氣缸活塞桿縮回。壓縮空氣經(jīng)過濾器后進入減壓閥，壓縮空氣在通過減壓閥時可以被降低壓力，同時可以進一步使輸出的氣流平穩(wěn)，最后干凈純凈的壓縮空氣進入油霧器，通過油霧 器的壓縮空氣中均勻的混有一定量的潤滑油，它可以使壓縮空氣具有一定的潤滑效果，從氣動指揮機械手臂設(shè)計 20 而更好的保護氣動元器件。也能分離部分油污和水分。 圖 4— 1 邏輯原理圖 以 B 缸為例，在得到啟動信號 q 以后， B 的氣缸活塞桿伸出，在經(jīng)過 后縮回，同樣在經(jīng)過 后，氣缸活塞桿再次伸出，如此循環(huán)運動。 D 缸對應(yīng)的是 O4 處的 轉(zhuǎn) 動。 B 缸對應(yīng)的是 O2 處的運動。同時在三位五通電磁換向閥下又接了一個安全閥和減壓閥，其中安全閥可以保證氣壓傳動系統(tǒng)安全，而減壓閥則可 以調(diào)節(jié)輸入壓力，并使輸入的氣流更加平穩(wěn)。在整個系統(tǒng)中 PLC 只是單純的控制氣缸運動的周期，無法對氣缸的運動速度和行程進行控制，所以在氣動部分，要使用調(diào)速閥和壓力表，對氣缸和馬達運動加以控制調(diào)節(jié)。同時通過對運動的模擬，初步得到相關(guān)數(shù)據(jù)，這 為 接下來 氣缸的 選擇和 PLC 程序編制 奠定 了 基礎(chǔ)。如圖（ 3— 13） ~圖（ 3— 15）所示。 根據(jù)圖（ 3— 12）中的曲線可以得出，