【正文】 聯(lián)結(jié)中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為： （27）式中為工作載荷，為預(yù)緊力計算：液壓缸工作壓強(qiáng)為P=7 Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,試選擇8個螺釘；πd/4=110π/80=＜8，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=8個危險截面 ===(K=~) 取K=，= N=16407N螺釘材料選擇Q235， （n=~）螺釘?shù)闹睆? =螺釘?shù)闹睆竭x擇d=14mm?；境叽缛鐖D24所示。設(shè)夾取棒料直徑100mm，長度1000mm，重量50Kg，當(dāng)手部夾持工件中間位置回轉(zhuǎn)時，將手抓、手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體，長h=150mm，半徑為60mm，其所受重力為G=200 N等速轉(zhuǎn)動角速度。m）。m) (24)(1) 腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩若腕部啟動過程按等加速運動，腕部轉(zhuǎn)動時加速度為(rad/s)，啟動過程所需的時間為(s)，或轉(zhuǎn)過的角度為(rad)，則 =（+) (25)或 =（+)式中 —參與腕部轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量（kg 腕部結(jié)構(gòu)的選擇腕部結(jié)構(gòu)有四種，分別為：(1) 具有單自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)(2) 用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu) (3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構(gòu)(4) 機(jī)——液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)本次設(shè)計要求腕部有一個回轉(zhuǎn)自由度，因此，綜合考慮分析，選擇第一種結(jié)構(gòu)，其特點直接用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運動，具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活等優(yōu)點而被廣泛采用。(2) 結(jié)構(gòu)考慮，合理布局腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。=45mm因為 所以=3夾持誤差滿足設(shè)計要求。計算理論平均半徑 120sin60176。3mm，分析如下：工件的平均半徑： ==45mm手指長L=120mm，取V型夾角偏轉(zhuǎn)角：β ===176。機(jī)械手的夾持范圍為Φ60~Φ120mm。為了保證手抓張開角為，活塞桿運動范圍為L=40tan40176。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定要進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差分析。則活塞桿直徑為：d==16mm，選取d=16mm 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計算機(jī)械手的精度設(shè)計要求工件定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運動穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能。；，求夾緊力和驅(qū)動力和 驅(qū)動液壓缸的尺寸?？山瓢聪率焦榔渲衋是重力方向的最大上升加速度 ，g= m/s ；——運載時工件最大上升速度；；——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時間，~；——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇；G——被抓取工件所受重力（N）。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。由分析可知，當(dāng)驅(qū)動力F一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導(dǎo)致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好=~ 夾緊力及驅(qū)動力的計算手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。h F= (21)式中 a——手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離(mm)。(a) (b)圖22 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析1——手指 2——銷軸 3——杠桿在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點，交和的延長線于A及B。(4) 應(yīng)保證手抓的夾持精度。(2) 手指應(yīng)具有一定的張開范圍，以便于抓取工件。 /s手指夾持范圍：棒料，Φ60mm~Φ120mm，長度450~1200mm定位方式：緩沖，定位缸定位驅(qū)動方式：液壓（中、低壓系統(tǒng)）定位精度：177。 ~180186。63 186。第二章 設(shè)計方案擬定和詳細(xì)設(shè)計計算 本機(jī)械手設(shè)計參數(shù)列表抓重：300N自由度：4個臂部運動參數(shù)：表 21運動名稱符號行程范圍速度伸縮X0~500mm伸出176mm/s，縮回233mm/s升降Z0~500mm上升102mm/s，下降152mm/s回轉(zhuǎn)Φ0 186。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用元配件，以降低成本，同時提高可靠性。 設(shè)計原則在設(shè)計之前，必須要有一個指導(dǎo)原則。D．關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；柔性仿形噴涂機(jī)器人開發(fā)，柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā)，仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究，控制系統(tǒng)開發(fā)； E．焊接、搬運、裝配、切割等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化研究；以及離線示教編程和系統(tǒng)動態(tài)仿真。B．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢目前，在國內(nèi)外各種機(jī)器人和機(jī)械手的研究成為科研的熱點，其研究的現(xiàn)狀和大體趨勢如下：A．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。目前，我國的制造業(yè)正在迅速發(fā)展，越來越多的資金流向制造業(yè)，越來越多的廠商加入到制造業(yè)。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率,降低成本,并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn),針對具體生產(chǎn)工藝,利用機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計用一臺裝卸機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。 設(shè)計目的本設(shè)計通過對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)大學(xué)本科四年的所學(xué)知識進(jìn)行整合，完成一個特定功能、特殊要求的數(shù)控機(jī)床上下料機(jī)械手的設(shè)計，能夠比較好地體現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)生的理論研究水平，實踐動手能力以及專業(yè)精神和態(tài)度，具有較強(qiáng)的針對性和明確的實施目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)理論和實踐的有機(jī)結(jié)合。而目前我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，機(jī)械手的研究和開發(fā)直接影響到我國自動化生產(chǎn)水平的提高，從經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上考慮都是十分必要的。把機(jī)床設(shè)備和機(jī)械手共同構(gòu)成一個柔性加工系統(tǒng)或柔性制造單元，它適應(yīng)于中、小批量生產(chǎn)，可以節(jié)省龐大的工件輸送裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。機(jī)械手越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)中它可用于零部件組裝 ，加工工件的搬運、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更普遍。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，搬運，液壓，PLC。其次對機(jī)械手的液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，在液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了合理設(shè)計和布線，最后用三菱PLC編程控制電氣系統(tǒng)的各執(zhí)行元件從而控制液壓系統(tǒng)電磁閥的動作。本機(jī)械手為液壓驅(qū)動，采用圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)，具有4個自由度。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調(diào)的操作，如果沒有機(jī)械手那么工人的勞動強(qiáng)度是很高的，并且生產(chǎn)速度大大延緩，所以采用機(jī)械手是很有效的。特此聲明。本科畢業(yè)論文（設(shè)計）基于PLC控制的自動生產(chǎn)線工件搬運機(jī)械手設(shè)計學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級： 08 級 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 李建雄 2012年 06 月 8 日貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。論文（設(shè)計）作者簽名： 日 期： 目 錄摘 要 IIIAbstract IV第一章 緒 論 5 選題背景 5 設(shè)計目的 5 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢 6 設(shè)計原則 7第二章 設(shè)計方案擬定和詳細(xì)設(shè)計計算 8 本機(jī)械手設(shè)計參數(shù)列表 8 機(jī)械手手部設(shè)計計算 9 手部設(shè)計基本要求 9 手部力學(xué)分析 9 夾緊力及驅(qū)動力的計算 10 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計算 12 機(jī)械手腕部設(shè)計計算 13 腕部設(shè)計基本要求 13 腕部結(jié)構(gòu)的選擇 14 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 14 機(jī)械手臂部設(shè)計計算 18 機(jī)械手臂部設(shè)計的基本要求 18 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 18 手臂伸縮驅(qū)動力計算 19 手臂伸縮油缸結(jié)構(gòu)的確定 21 油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計算 23 機(jī)身設(shè)計與計算 25 機(jī)身的整體設(shè)計 25 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 26 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 29第三章 機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計 33 液壓驅(qū)動系統(tǒng)工況計算 33 繪制液壓系統(tǒng)的工況圖 33 計算和選擇液壓元件 37 液壓系統(tǒng)總體圖設(shè)計 39 此液壓系統(tǒng)的特點 40 液壓系統(tǒng)的分析 40 液壓系統(tǒng)工作原理 42第四章 機(jī)械手電氣系統(tǒng)設(shè)計 47 繼電器接觸器控制線路的設(shè)計 47 一些低壓電器的選擇 50 機(jī)械手控制操作面板 51第五章 機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 53 可編程控制器簡介及應(yīng)用 53 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 53 可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計的步驟 54 梯形圖控制程序 57 控制程序的結(jié)構(gòu)框圖 57 手動控制程序 58 自動控制程序 59總 結(jié) 61參 考 文 獻(xiàn) 62致 謝 63基于PLC控制的自動生產(chǎn)線工件搬運機(jī)械手設(shè)計摘 要機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。本機(jī)械手主要用于金屬工件的搬運工作，能夠配合機(jī)床（如鍛床、數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床）或裝配線等進(jìn)行重量不大于30公斤的圓柱形工件搬運。本設(shè)計首先對機(jī)械手的各個部分進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計計算，選定液壓缸和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，對連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計和強(qiáng)度校核。到達(dá)搬運機(jī)械手搬運工件的最終要求。Based on PLC automatic production line of workpiece carrying manipulatorAbstractRobots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce the labor intensity, improve working conditions, and improve labor productivity and automation level. Industrial production has seen the heavy work handling and longterm frequent, drab operation, if not manipulator so labor intensity is high, and production speed greatly retard, so using manipulator is very effective.This manipulator is mainly used for metal workpieces handling work, can match with machine tools (such as forging bed, nc machine tools, bination machine tools) or assembly line of weight is not more than 30 kg cylindrical workpieces handling. This manipulator for hydraulic drive, using cylindrical coordinate system structure, has four degrees of freedom. The design of manipulator first each part of the detailed design calculation, select the hydraulic cylinder and end actuators, connected to the structure and strength check the detailed design. Based on the hydraulic system design of the manipulator, in the hydraulic system on the base of the electrical control system is the reasonable design and wir