【正文】 總之，在指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)下，通過自己的努力完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，在各方面都有了提高，感謝老師對(duì)我的指導(dǎo)和畢業(yè)設(shè)計(jì)給我?guī)淼氖斋@。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我明白了原來的知識(shí)太理論化了，面對(duì)單獨(dú)的課題很茫然。對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)及PLC控制有了深刻的了解，我把知識(shí)融會(huì)貫通，同時(shí)也查找了很多資料，在專業(yè)知識(shí)方面有了一定的進(jìn)步。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器M8002，在自動(dòng)系統(tǒng)程序運(yùn)行中不再改變。 （二） 機(jī)械手電氣控制程序 根據(jù)系統(tǒng)要求可知，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，機(jī)械手是在原點(diǎn)位置，用啟動(dòng)脈沖M8002直接使程序進(jìn)入等待狀態(tài)，繪制的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖72所示，可寫出指令表見表71。其中SB1——啟動(dòng)按鈕，SQ0——有無物品感應(yīng)開關(guān)，SQ1——下降限位開關(guān)，SQ2——上限位開關(guān)，SQ3—右轉(zhuǎn)限位開關(guān)，SQ4——左轉(zhuǎn)限位開關(guān)，SQ5——收縮限位開關(guān)，SQ6——伸長限位開關(guān)，SQ7——存放處有無物品感應(yīng)開關(guān)。1 可編程序控制器的選擇本系統(tǒng)輸入信號(hào)10個(gè)，輸出信號(hào)8個(gè)，根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，類型及控制要求，可以選用FX2N32MR型PC，它有16個(gè)輸入點(diǎn)， 16個(gè)輸出點(diǎn)，可以滿足控制要求。自動(dòng)生產(chǎn)線機(jī)械手的主要參數(shù): 臂力10kg；自由度數(shù)為3；運(yùn)動(dòng)形式為圓柱坐標(biāo)；手臂伸縮行程范圍0—300mm，手臂伸縮速度為150mm/s，手臂升降行程范圍0—200mm；手臂升降速度為100mm/s；大臂回轉(zhuǎn)角度范圍，大臂回轉(zhuǎn)速度為90176。采取PLC程序控制，控制系統(tǒng)選擇三菱公司的FX1S系列的PLC控制器。并為了達(dá)到緩沖的目的，在滿足工作要求的前提下，設(shè)計(jì)盡量輕的零部件。流經(jīng)圖51所示從左到右第二個(gè)三位四通電磁閥左位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的上腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做下降運(yùn)動(dòng)。流經(jīng)圖51所示從左到右第一個(gè)三位四通電磁閥左位，接著流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂做向右旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。泵3供油經(jīng)單向閥5，流經(jīng)圖51所示從左到右第三個(gè)三位四通電磁閥右位，單向節(jié)流閥向手臂伸縮氣缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做收縮運(yùn)動(dòng)。氣源流經(jīng)圖51所示從左到右第三個(gè)三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向手臂伸縮氣缸，從而推動(dòng)機(jī)械手手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)。氣源流經(jīng)圖51所示從左到右第一個(gè)三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，然后直接流向大臂回轉(zhuǎn)氣缸，從而推動(dòng)機(jī)械手大臂向左旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣經(jīng)單向閥6，流經(jīng)圖51所示從左到右第二個(gè)三位四通電磁閥右位，然后流經(jīng)節(jié)流閥和單向閥構(gòu)成的調(diào)速閥，接著流向順序閥，然后直接流向大臂升降液壓缸的下腔，從而推動(dòng)機(jī)械手做上升運(yùn)動(dòng)。它的氣源壓縮機(jī)經(jīng)過分水過濾器、調(diào)壓閥、油霧器，最后儲(chǔ)存在貯氣罐中，進(jìn)入各并聯(lián)氣路上的電磁閥，以控制氣缸和手部動(dòng)作。其中一個(gè)回轉(zhuǎn)氣缸和2個(gè)活塞式氣缸?！蟊巯陆?00mm。液壓機(jī)械手要求液壓系統(tǒng)完成的主要?jiǎng)幼魇牵üぜ椒牛何焦ぜ蟊凵仙?00mm—大臂回轉(zhuǎn)180176。則螺栓直徑取，最終選用螺栓。這里選銅皮石棉墊片，那么每個(gè)螺栓所需的預(yù)緊力為：（4） 確定螺栓直徑螺栓的總拉力為，其。這種結(jié)構(gòu)可以承受軸向載荷，又可以承受徑向載荷。5 軸承的選擇分析對(duì)于升降缸的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于機(jī)身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個(gè)問題。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。經(jīng)過以上的計(jì)算，需要螺釘來連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖52所示，內(nèi)徑為180mm，外徑為219mm，輸出軸徑為50mm圖54 回轉(zhuǎn)缸的示意圖4 動(dòng)片和輸出軸螺釘計(jì)算動(dòng)片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖51。表51 標(biāo)準(zhǔn)氣缸外徑（JB106867）氣缸內(nèi)徑（mm）405063809010011012514015016018020020鋼P(yáng)5060769510812113316814618019421924545鋼50607695108121133168146180194219245表52 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系工作壓力P（Mpa）螺釘?shù)拈g距t(mm)～ 小于150～小于120～小于100～小于803 汽缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 ，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為2Mpa,所以螺釘間距t小于150mm,根據(jù)初步估算， ,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個(gè)面6個(gè)，兩個(gè)面是12個(gè)）。經(jīng)過以上的計(jì)算=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=50mm。 （）回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長50mm，直徑為1200mm的圓柱體，質(zhì)量為45kg，則起動(dòng)角速度=。 ——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（）。 （三） 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)力的計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。 近似估算為120Kg。 （1）慣性力的計(jì)算 （） 設(shè)定速度為V=6。=1000mm=900mm=600mm （）=774mm 所以，回轉(zhuǎn)半徑774mm（3）計(jì)算偏重力矩 （）=45**=2 升降不自鎖條件分析計(jì)算手臂在的作用下有向下的趨勢，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢?，F(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算：總共15kg。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。由于機(jī)械手為輕載荷，加之所用的雙導(dǎo)桿即能起導(dǎo)向作用又能夠起到為手臂伸縮氣缸做承載作用以及機(jī)器本省的能力冗余設(shè)計(jì)，故對(duì)活塞桿的校核省略。 所以選取厚度。 一般取=(p為氣缸工作壓力)；=/S(S為安全系數(shù)，S68)=根據(jù)根據(jù)液壓氣動(dòng)技術(shù)速查手冊(cè)表127，選取厚度b=7mm。另外，氣缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長度H。M為活塞桿密封長度，由密封方式定；C為其他長度，在此由于定位方式為定位塊式，需要保留一定的缸體冗余長度作為緩沖，以免在運(yùn)動(dòng)過程中損傷到缸體，所以C取50mm。缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即： L=l+B+A+M+C式中：l為活塞的最大工作行程；B為活塞寬度，一般為()D。 結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 （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。氣缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。 ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。 （） （） 得 （） （） （） 得 （） （） （） 式中 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（N）； L——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（mm）,參考上一節(jié)的計(jì)算。上圖是機(jī)械手的手臂示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對(duì)稱配置在伸縮缸兩側(cè)。氣壓壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。 (2)手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 通過以上，綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用氣壓驅(qū)動(dòng),氣壓缸選 取雙作用氣壓缸。 3 雙活塞桿氣壓缸結(jié)構(gòu)。2手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 (1)手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種： 1 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。為此，必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件。 (2) 手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。 3 減少回轉(zhuǎn)半徑，再安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后縮）， 4 盡可能在較小的前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作。減少慣量具體有3個(gè)途徑： 1 減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金材料。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在1000～1500mm/s,最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，大部分平均移動(dòng)速度為，平均回轉(zhuǎn)角速度在。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備3個(gè)自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。它的作用是支撐手部（包括工件或工具），并帶動(dòng)它們作空間運(yùn)動(dòng)。 電磁鐵線圈尺寸表工作外徑（mm）線 圈 （mm）外徑內(nèi)徑高度線徑60～100100502470～140125552080～160135612590～1801658530100～1201858030最終選擇線圈外徑100，內(nèi)徑50，高度24。，類似螺管式電磁鐵，其中銜鐵在線圈中作上下運(yùn)動(dòng)，對(duì)于直流電磁鐵吸力的近似計(jì)算公式為： 螺管式電磁鐵尺寸圖 （）式中 g表示單位長度上磁導(dǎo)，稱為比磁導(dǎo) 其它各符號(hào)代表意義如圖所示。 5 核算線圈的溫升 式中 R線圈的電阻（歐）； q導(dǎo)線截面積（毫米）； 線圈的平均直徑（米）； 散熱表面積， （厘米）； 視線圈結(jié)構(gòu)而定的系數(shù)，對(duì)于繞在鐵芯上的線圈，=； U線圈的電壓（伏）。（瓦/厘米゜C）； 填充系數(shù)，可取=； 線圈的允許溫度； 線圈的高度與其寬度之比值（即），對(duì)于盤式直流電磁鐵取=2～4，螺管式直流電磁鐵取=7～8。毫米/米工作溫度（゜C）電阻系數(shù)歐（1） 導(dǎo)線直徑： （毫米） （）式中 U線圈的電壓(伏)； IW線圈磁勢(安匝)； 電阻系數(shù)（歐空氣導(dǎo)磁系數(shù)，亨/厘米。 磁通經(jīng)過的全長，它應(yīng)包括吸盤開始吸附工件時(shí)的氣隙；吸盤吸附工件后的密合氣隙 (它由加工精度和表面光潔度而定)，因此，磁通所經(jīng)過的氣隙全長為 (厘米)。有了磁感應(yīng)強(qiáng)度和導(dǎo)磁體的材料，可根據(jù)磁化曲線來確定結(jié)構(gòu)各部分單位長度所需的匝數(shù)，這必須在線圈尺寸確定以后才能計(jì)算，因此，常采用近似方法先求總安匝數(shù)，根據(jù)此書求求線圈尺寸和確定磁路，然后求近似的總安匝數(shù)值。有了磁感應(yīng)強(qiáng)度即可選取電磁鐵的材料，一般電磁鐵導(dǎo)磁體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度約為12000～14000高斯，小值適用于普通鋼，大值適用于純鐵。因此，根據(jù)工作條件的不同，選取工作情況系數(shù)，一般可在1～3的范圍內(nèi)選取，根據(jù)設(shè)計(jì)的一般條件，取2. 方位系數(shù)，當(dāng)吸盤水平吸附工件時(shí)，則,f為摩擦系數(shù)橡膠吸盤吸附金屬材料時(shí)，取f=～，當(dāng)吸盤垂直吸附時(shí)，取。1 確定電磁吸盤的吸力因工作需要 F