【正文】 唐老師的言傳身教我將謹(jǐn)記遵循，他淵博的學(xué)識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將是我收益終生。 當(dāng)然，這里更要感謝的是唐老師，他是我這次 畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師。還是寢室里的歡聲笑語，都留下了我們最美好的回憶。 感謝我的同學(xué)。是他們教會我做人做事的道理，他們的諄諄教導(dǎo)是 .我前進(jìn)的強(qiáng)大動力和堅(jiān)實(shí)后盾。 在此有無數(shù)感謝。我學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的實(shí)踐知識，尤其對電路設(shè)計(jì)有了更深刻的理解，了解了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和調(diào)試技術(shù)。在此向唐老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。從接到課題到項(xiàng)目的最終完成，唐老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 49 六 . 致 謝 本設(shè)計(jì)及論文是在我的指導(dǎo)老師唐老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。還有很多工作要做。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 在本次設(shè)計(jì)中，我們有大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和網(wǎng)絡(luò)成了我很好的助手。 回原位程序梯形圖圖下圖 所示： 回原位程序 48 五 . 工作總結(jié) 在本次課程設(shè)計(jì)中，采用了 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，完成了控制電路設(shè)計(jì)，在PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的過程中根據(jù)控制系統(tǒng)的控制電路完成了 PLC 梯形圖控制程序，在課程設(shè)計(jì)中還繪制了系統(tǒng)工作流程圖。 M9 變?yōu)?ON，機(jī)械手松開和上升，知道達(dá)到限位位置處。 單步與非單步的區(qū)分：系統(tǒng)工作在連續(xù)或者單周期工作方式時， X11 的常閉觸點(diǎn)接通是輔助繼電器 M12 接通，串聯(lián)在各步電路中的 M12 的常開觸點(diǎn)接通，允許步與步之間的轉(zhuǎn)換。程序梯形圖如下圖 所示： 43 手動程序 （ 3）自動程序 自動程序由控制單周期、連續(xù)、和單步的程序組成。同時將表示連續(xù)工作狀態(tài)的 M11 復(fù)位，否則系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動工作方式然后又返回自動方式時，可能會出現(xiàn)同時有兩個活動步的異常情況，引起錯誤動作。如果此時機(jī)械手不在原位， M0 將被復(fù)位，初始步不為活動步，系統(tǒng)不能在單步，單周期，連續(xù)方式下工作。左限位開關(guān) X上限位開關(guān) X2 的常開觸點(diǎn)和表示機(jī)械手松開的 Y1的常閉觸點(diǎn)的電路接通是，表示“原為條件”的輔助繼電器變?yōu)?ON。以免發(fā)生錯誤和危險。 FX2n48MR 輸入輸出皆有 24個點(diǎn)，滿足控制要求而又節(jié)約成本， I/O 口端子接線圖如圖 所示： 40 圖 I/O口端子接線圖 輸入輸出觸點(diǎn)分配及使用如圖標(biāo)注所示。當(dāng)電磁線圈 4Y1 的電視主軸逆時針旋轉(zhuǎn)，直到 4QS1 處，旋轉(zhuǎn)停止，反轉(zhuǎn)即使 4Y1 得電，到 4QS2 處時，停止旋轉(zhuǎn)。 氣壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖 所示： 39 圖 氣壓驅(qū)動系統(tǒng)安排圖 1：手動截止閥 2：儲氣缸 3：分水濾氣器 4：減壓閥 5： 油霧器 9：節(jié)流閥加單向閥 1 1 13：雙電兩位三 通電控閥 工作方式伸縮，上下，夾緊與旋轉(zhuǎn)部分： 電磁線圈 3Y2 得電，手臂伸出。 該機(jī)械手在自動工作狀態(tài)時，應(yīng)先將 其工作方式選擇開關(guān)放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進(jìn)行置位，然后再將工作方式選擇開關(guān)放置自動工作方式下。 單步運(yùn)行：供試用，即沒按一次啟動按鈕機(jī)械手向前執(zhí)行一個動作后停止。例如，當(dāng)選擇手動操作時，按下上升 /下降按鈕，機(jī)械手在滿足條件情況下即執(zhí)行相應(yīng)的動 作，其它動作以此類推。分為手動和自動操作，其中自動操作中包括了：單步、單周期、連續(xù)；手動操作包括手動和回原位的操作。 所有機(jī)械手的動作均由氣壓驅(qū)動，機(jī)械手臂的伸出、回縮、提升、下降等動作的轉(zhuǎn)換時在電磁閥換向閥和限位開關(guān)的控制下進(jìn)行的。 37 四 . 機(jī)械手氣動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 . 氣動機(jī)械手的動作 過程 圖 氣動機(jī)械手的動作過程 如圖 所示由夾緊，升降兩個液壓缸完成工件的夾緊和提升的動作，夾緊缸通過一個單電兩位四通電磁換向閥控制工件的夾緊、放松，升降缸通過一雙電兩位四通電磁閥控制機(jī)械手的升降；伸縮缸實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的移動。 軸承的軸向載荷為 ? ?? ?N170gmmmm?????????????? 軸連垂直氣缸水平氣缸手指工件 mmF A 34 圖 軸承部件受載荷示意圖 以下是壽命校核的過程： 軸承 1： 30207，軸承 2： 30206 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》滾動軸承樣本得， NCNC NCNC rr rr 15000,23000:30206 20210,30500:30207 00 ?? ?? 由《機(jī) 械設(shè)計(jì)》表 88查得， ? ??pf ①計(jì)算派生軸向力 S1,S2 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 89查得 30200 型軸承派生軸向力 S=，則可求得軸承 1，2的派生軸向力為： NNFS NNFS rr 22 11 ???? ???? ②計(jì)算軸承所受的軸向載荷 因?yàn)? ????? AFS 并由圖 分析知，軸承 2 被“壓緊”，軸承 2 被“放松”。軸承的受力平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速 n=。 aa 處的當(dāng)量彎矩為 mmNM aca ?? 157003 bb 處的當(dāng)量彎矩為 mmNRM Bbca ????? 1 1 7 0 3 1)( 強(qiáng)度校核：查表得， ? ? ? ?bbcabacabbcabcaaacaacabaM P aM P aWMM P aM P aWMcmdWcmdW11333333,32323232???????????????????????????? 所以，軸的強(qiáng)度滿足要求。 ②軸受力分析 軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNnPT ??????? 66 齒輪的圓周力 NdTF t 3995908988222 ???? ③計(jì)算作用于軸上的支反力 32 NFRRNFRtABtA3 1 4 63 9 9 57 1 4 17 1 4 13 9 9 ??????????? ④計(jì)算軸的彎矩，并畫出彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖（如圖 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖） ⑤計(jì)算并畫出當(dāng)量彎矩圖 圖 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖 ⑥校核軸的強(qiáng)度 一般而言，軸的強(qiáng) 度是否滿足要求只需對危險截面校核即可，而軸的危險截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，可確定軸的各段尺寸，又為便于裝拆方便與軸的生產(chǎn)加工，初步確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸如圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 31 圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 （ 4）按彎扭合成校核 ①畫出受力簡圖（如圖 12 軸的受力分析，彎矩圖，扭矩圖和彎扭合成圖） 畫出軸的受力簡圖，求出支反力，對于零件作用于軸上的分布載荷或轉(zhuǎn)矩（因軸上零件如齒輪、法蘭等均有寬度）可當(dāng)作集中力作用于 軸上零件的寬度中點(diǎn)。 （ 1）選擇軸的材料 選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 61查得：? ? M P a M P aM P aM P aM P ab sb 60 46。初始條件為：傳遞功率 P=，轉(zhuǎn)速n=，齒輪的齒寬 B=36mm，齒數(shù) Z=30，模數(shù) m=3mm，軸端裝有法蘭?？傊?，在此，為校核 軸的強(qiáng)度，可設(shè)定軸上傳遞的功率P=。所以，在此過程中，軸并沒有傳遞有效功率。其中，齒輪是齒輪齒條缸的一部分，是與齒條相嚙合的。 29 軸的 支承采用一對滑動軸承，由于軸既承受軸向載荷，又承受徑向載荷，而角接觸球軸承正好能夠承受這種載荷，并且采用一對角接觸球軸承，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)，故本方案里采用了一對角接觸球軸承，并且采取反裝的安裝形式，為了避免兩個軸承之間同心的問題，選取了兩個大小不同軸承，一個是 7206C,一個是7207C。 5．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度校核及軸承的壽命校核 在本方案里軸是起立柱的作用，將齒輪齒條缸產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)通過軸傳給垂直氣缸，為實(shí)現(xiàn)這個動作，首先必須實(shí)現(xiàn)齒輪齒條缸的齒輪與軸的連接，以及軸和垂直氣缸的連接，其次就是軸的支承。改變節(jié)流閥的開度，就可以調(diào)節(jié)緩沖速度。于是，封閉在活塞和缸蓋之間的環(huán)形腔室內(nèi)的空氣只能通過節(jié)流閥排向大氣。在活塞高速向右運(yùn)動時，活塞右腔的空氣經(jīng)缸蓋柱塞孔和進(jìn)排氣口排向大氣。由于本方案里所選擇的氣缸的缸徑大于 16mm，故所采用的是氣墊緩沖結(jié)構(gòu)。 （ 4）動作時間計(jì)算 stttstsatsmsa2002/2211222???????????????? （ 5）緩沖性能校核 氣缸活塞運(yùn)動到行程終端位置時，為避免活塞與缸蓋產(chǎn)生機(jī)械碰撞而造成機(jī)件變形、損壞及極強(qiáng)的噪聲，氣缸必須采用緩沖裝置。這種緩沖專用密封的性能比前者好。本方案里選用的是 O 形密封圈和防塵組合密封圈。本方案里活塞與缸筒間的動密封選用 U 形密封圈，活塞與活塞桿連接處的靜密封選用 O形密封圈。 ②活塞的密封 活塞有兩處地方需要密封：一處是活塞與缸筒間的動密封，除了用 O 型密封圈 27 和唇形圈外，也有用 W形密封圈，它是把活塞與橡膠硫化成一體的一種密封結(jié)構(gòu)， W形密封是雙向密封，軸向尺寸小。有時 也采用橡膠等平墊圈安裝在連接止口上，構(gòu)成平面密封。以下分別介紹氣缸各種基本密封以及本方案的選擇。設(shè)定軸所傳遞的功率為 P=60W=，則 NdTFmmNnPTt 1348222 66???????????? 所以，齒輪齒條缸的軸向負(fù)載力 NFF t ?? 25 又齒輪齒條缸的平均速度 v=,查《氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)》 表 28，選負(fù)載率 ?? 理論輸出力 NFF ??? ? 齒輪齒條缸的氣缸缸 徑 mmpFD 0 ????? ? 故選取齒輪齒條缸的缸徑 mmD 50? 為保證齒輪齒條的強(qiáng)度，取它們的模數(shù) mm3?齒m 取齒輪的齒數(shù) 30Z ?齒 則齒輪的分度圓直徑 mm90303Zm ???? 齒齒齒輪d 而左回轉(zhuǎn)或右回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)角 ??180? 所以，齒輪齒條缸的行程 ???? 齒輪齒 ? 取齒輪的齒寬系數(shù)為 ?? 于是，齒輪的齒寬為 26 d ???? ?齒輪 齒輪齒條缸里的齒輪的零件圖如圖 .1 齒輪齒條缸的齒輪 圖 齒輪齒條缸的齒輪 （ 3）密封設(shè)計(jì) 在氣動元件中所采用的密封大致分為兩類：動密封和靜密封。齒輪齒條 缸只需克服摩擦力和摩擦力矩等 。 上文中多次出現(xiàn)的符號 W1,W2,W3,M1,M2,M3 分別是負(fù)載和力矩的表示符號 24 具體所表達(dá)的意義如 圖 力矩及負(fù)載示意圖 所示： （ 1）負(fù)載分析 齒輪齒條缸的負(fù)載力 W 在 YZ平面內(nèi)垂直向下，負(fù)載力矩在 YZ 平面內(nèi)順時針方向和 XZ 平面逆時針方向。 m,M3=48N (1)負(fù)載計(jì)算及氣缸選型 水平無桿氣缸的重量在 選型參數(shù)里沒有提供，估算為 kgm 4?水 mNLmLmMmN???????????????????????????