【正文】 四 、 參 考 文 獻(xiàn) [1] 濮良貴 .記名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :高等教育出版社 ,2020 [2] 張立勛 .孟慶鑫 ,張今瑜 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M].哈爾濱 :哈爾濱工程大學(xué)出版社 ,2020 [3] 房小翠 .單片微型計(jì)算機(jī)與機(jī)電接口技術(shù) .國(guó)防 工業(yè)出版社 ,2020 [4] 王小明 . 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 . 北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [5] 李建勇 .機(jī)電一體化技術(shù) .科學(xué)出版社 .2020 [6] 李廣弟 .朱月秀，王秀山 .單片機(jī) 基礎(chǔ) .北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [7] 徐灝 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（ 3） .機(jī)械工業(yè) 出版社 ,2020 [8] 張建民 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京理工出版社 ,2020 [9] 徐灝等 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020 [10] 鄭學(xué)堅(jiān) .周斌 .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .清 華大學(xué)出版社 ,2020 [11] 吳振彪 .機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M].湛江 :湛江海洋大學(xué) ,1999 [12].楊入清 .現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì) — 系統(tǒng)與結(jié)構(gòu) [M].上海 :上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 ,2020 。 步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行控制 由于傳送帶的 速度要求不高且精度也不是太高所以本設(shè)計(jì)選擇三相步進(jìn)電機(jī)通電方式為三相雙三拍，利用 PLC 中的 M8014 特殊功能繼電器向環(huán)形脈沖分配器中發(fā)送脈沖然后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和功放電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 對(duì)程序的要求如下： (1)首先啟動(dòng)機(jī)械手時(shí) 機(jī)械手自動(dòng)復(fù)位處于初始位置； (2)在機(jī)械手工作前還要對(duì)其進(jìn)行設(shè)備的檢測(cè)即機(jī)械手空運(yùn)行一次而且機(jī)械手的每一個(gè)動(dòng)作都有相應(yīng)的定時(shí)器進(jìn)行監(jiān)控若超出規(guī) 定的運(yùn)行時(shí)間則認(rèn)為是設(shè)備出現(xiàn)故障。其工作的過(guò)程是 ： 機(jī)械手首先處于初始位置 ， 然后經(jīng)過(guò)一系列的動(dòng)作將斷續(xù)傳送帶上的工件拿走，此時(shí)傳送帶上的光電檢測(cè)檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)到工件被取走。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來(lái)控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位，轎廂的上、下限位保護(hù)。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。 行程開關(guān)的作用及原理 行程開關(guān)用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。當(dāng) 物體 接近靜物時(shí)，開關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開關(guān)的接點(diǎn)引起閉合的接點(diǎn)分?jǐn)嗷蛘邤嚅_的接點(diǎn)閉合。 行程開關(guān)的介紹 行程開關(guān)的概念 行程開關(guān) 就是一種由 物體的位移來(lái)決定電路通斷的開關(guān) 。 2） I/O接口控制卡 有若干個(gè)集成電路按一定的邏輯組成為一個(gè)部件，或者直接與 CPU同在主板上，或是一個(gè)插件插在系統(tǒng)總線插槽上。存儲(chǔ)器通常在 CPU的同步控制下工作，接口電路比較簡(jiǎn)單；而 I/O設(shè)備品種繁多，其相應(yīng)的接口電路也各不相同，因此，習(xí)慣上說(shuō)到接口只是指 I/O接口。 （ 4）對(duì)于檢測(cè)體為金屬時(shí)，若檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近 式 傳感器或霍爾式接近傳感器。 （ 2）當(dāng)檢測(cè)體為非金屬材料時(shí)，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近傳感器。 2 接近傳感器的選型和檢測(cè)對(duì)于不同的材質(zhì)的檢測(cè)體和不同的檢測(cè)距離，應(yīng)選用不同類型的接近傳感器，以使其在系統(tǒng)中具有高的性能價(jià)格比，為此在選型中應(yīng)遵循以下原則： （ 1）當(dāng)檢測(cè)體為金屬材料時(shí)，應(yīng)選用高頻振蕩型接近傳感器，該類型接近傳感器對(duì)鐵鎳、 A3鋼類檢測(cè)體檢測(cè)最靈敏。通常把這個(gè)距離叫“檢出距離”。利用位移傳感器對(duì)接近物體 的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這就是接近開關(guān)。 對(duì)每一個(gè) FX2n主單元可配置總計(jì)達(dá) 8個(gè)特殊功能模塊。 面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格 為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能： 開發(fā)了各個(gè)范圍的特殊功能模塊以滿足不同的需要 模擬 I/O，高速計(jì)數(shù)器。 高速運(yùn)算 基本指令： s/指令 應(yīng)用指令 :～數(shù) 100μ s/指令 安心、寬裕的存儲(chǔ)器規(guī)格 內(nèi)置 8000步 RAM存貯器 安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到 16000步。 CPU、電源、輸入輸出三為一體。大型 PLC 還可以采用三 CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器的可靠性更高。具有極強(qiáng)的自診斷功能。 (三 ) 大型 PLC 一般 I/O 點(diǎn)數(shù)在 1024 點(diǎn)以上的稱為大型 PLC。 I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過(guò)程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。 常見的 PLC的類型挺多的，有三菱的 FX系列、西門子的 S7系列、臺(tái)灣的豐煒 等等。如果沒(méi)有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無(wú)法正常工作的，因此 PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。我國(guó)從 1974 年開始研制 ,于 1977 年開始工業(yè)應(yīng)用。 1971 年，日本 從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。到 1971 年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC) 研制出第一臺(tái) PLC，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種結(jié)構(gòu)可以承受雙向軸向載荷。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的 —— 機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。G總 近似估算為 。 （ 1） F慣 的計(jì)算GvF gt?? ?總慣 設(shè)定速度為 ? V=4 minm 。 ?工 件 =1920mm ?手 和 腕 = ?臂 = G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總1650mm? 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? 1650mm (3) 計(jì)算偏重力矩 MG?? 總偏 () MG?? 總偏 1 0 9 . 2 9 . 8 1 . 6 5 0 1 7 6 5K g m N m? ? ? ? ? 2 .升降不自鎖條件分析計(jì)算 手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢(shì)，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 圖 手臂各部件重心位置圖 （ 1） 零件重量 G工 件 、 G爪 、 G腕 、 G臂 等。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。 危險(xiǎn)截面 222 2 20. 15 0. 05 4S R r m? ? ? ?? ? ? ? 所以， QF? 20933PS NZ ? SF KF? ? = 1 .5 2 0 9 3 3 3 1 4 0 0SF K F N? ? ? 所以0 = 2 0 9 3 3 + 3 1 4 0 0 = 5 2 3 3 3 NQF 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） 螺釘?shù)闹睆?? ?0 64 4 52333 200 10QFdm??? ??? ? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d= M20的開槽盤頭螺釘。 （ 3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 根據(jù)表 ，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為 8Mpa,所以螺釘間距 t小于 80mm,根據(jù)初步估算， 3 .1 4 1 5 0 4 7 1L D m m?? ? ? ?， 39。 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算 M驅(qū) = 2Nms?? （ 2） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為 8Mpa。 ? ?223 1 2zcJ m l R?? () 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng) 1800mm，直徑為 60mm 的圓柱體，質(zhì) 量為 角度 ? =180，則起動(dòng)角速度 ? ? = ，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為 。 0J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2Nms?? ）。 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩 M驅(qū) ，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣 性力矩 M慣 及各密封裝置處的摩擦阻力矩 M阻 相平衡。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過(guò)兩個(gè)油孔，一個(gè)進(jìn)油孔，一個(gè)排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊?；ㄦI軸與與升降缸的下端蓋用鍵來(lái)固定，下短蓋與連接地面的的底座固 定?；剞D(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的。如上圖所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)。 分析： 經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。 （ 3） 活塞缸和 齒條齒輪機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種： （ 1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮，分析。機(jī)身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面 或架空軌道運(yùn)動(dòng)。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。66226210 1 9 .8 1 0 1 0 0 1 00 .0 244F M p ad? ??? ? ? ? ? ?? 結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 0 .0 3 = 6 2 1 0 NF F F F? ? ?摩 慣 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F=6210N，根據(jù)表 選擇液壓缸的工作壓力P=2MPa （ 1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖 圖 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔 ：21 4DF F p ????? 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中 ：? ?222 4DdF F p ?????? 液壓缸的有效面積： 1FS p? 故有 114 1 .1 3FFD pp? ? ??? （無(wú)桿腔） () 214FDdp???? （有桿腔） () F=6210N， 1p = 62 10 pa? ，選擇機(jī)械效率 ? ? 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 6114 6 2 1 01 . 1 3 1 . 1 3 0 . 0 6 4 6 00 . 9 5 2 1 0FFDmpp???? ? ? ??? 根據(jù)表 41（ JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇 D=65mm. （ 2） 液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在 7mm，所以該液壓缸的外徑為 79mm. （ 3） 活塞桿的計(jì)算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。 2 2 1 . 4 1 0 . 1 61 0 7 0 0 . 3 5 9 7 8 . 60 . 1 6LF G Na? ??? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?總摩 本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是 V=5 minm ,在計(jì)算慣性力的時(shí)候 ,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間 ?? ，啟動(dòng)速度 ? V=V= , GvFgt?? ?總慣 () GvF gt?? ?總慣 1 0 7 0 0 .0 8 3 4 5 .59 .8 0 .0 2NS NN K g S???? 6. 密封裝置的摩擦阻力 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。4 1 . 2 7 1 . 5 72?? ? ????? ? ????? ? —— 摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 μ =~ 鋼對(duì)鑄鐵：取 μ =~ 導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 39。? —— 當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。 a—— 導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（ m