【正文】 32m a x?????????????水平 該機(jī)械接觸式無桿氣缸為取自 SMC 公司的外購件，其具體部件圖詳見《 SMC 氣動元件》（ ），這里不再贅述。 m,M2=19N m 接管方式 單邊接管 行程 200mm，無調(diào)程裝置 接管口徑 3/8 (2)動作時間計算 stttstsatsmsa5 0 01 8 0/211222???????????????? 該機(jī)械接觸式無桿氣缸為取自 SMC 公司的外購件，其具體部件圖詳見《 SMC 氣動元件》（ ），這里不再贅述。而齒輪齒條缸則 圖 力矩及負(fù)載示意圖 提供的是 XY平面內(nèi)的驅(qū)動力矩， 負(fù)載力矩在 XY平面內(nèi)的分量為0。 （ 2）結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 設(shè)定齒條前進(jìn)、后退的速度是 ,齒輪齒條缸的緩沖長度為 10mm。類似缸筒和缸蓋等固定部分所需的密封成為靜密封，至于活塞在缸筒里作往復(fù)運(yùn)動及旋轉(zhuǎn)所需的密封成為動密封。 ①缸蓋和缸筒連接的密封 一般采用 O形密封圈安裝在缸蓋與缸筒配合的溝槽內(nèi)，構(gòu)成靜密封。本方案里選用的 O形密封圈安裝在缸蓋與缸筒配合的溝槽內(nèi)。另一處是活塞與活塞桿連接處的靜密封，一般用O 形密封圈。 ③活塞桿的密封 一般在缸蓋的溝槽里放置唇形密封圈和防塵圈，或防塵組合圈，保證活 塞桿往復(fù)運(yùn)動的密封和防塵。 ④緩沖密封圈 有兩種方法：一種是采用孔用唇形密封圈安裝在緩沖柱塞上；另一種是采用氣缸緩沖專用密封圈，它是用橡膠和一個圓形鋼圈硫化成一體構(gòu)成，壓配在缸蓋上作緩沖密封。本方案選用的是后者。通常缸徑小于 16mm 的氣缸采用彈性緩沖墊，缸徑大于 16mm 的氣缸采用氣墊結(jié)構(gòu)。 氣缸的緩沖裝置由緩沖柱塞、節(jié)流閥和緩沖腔室等構(gòu)成，如圖 所示為氣缸緩沖裝置實現(xiàn)緩沖的工作原理圖。在氣缸活塞桿行程進(jìn)入終端前，緩沖柱塞依靠緩沖密封圈將缸蓋柱塞孔堵住。由于節(jié)流閥流通面積很小，環(huán)形腔室內(nèi)的空氣背壓升高形成 28 氣墊作用，迫使 活塞迅速減速，最后停下來。 圖 緩沖結(jié)構(gòu) ? ?? ?良好的緩沖性能所以，齒輪齒條缸具備因為，kpkkkpEEJmEJLdDpppVpkkE????????????????????????????????????221122226212111211? 該齒輪齒條缸是自制件，其部件圖詳見圖紙。 齒輪齒條缸與軸的連接可以通過鍵來實現(xiàn)，而借助一個法蘭，就能很好地將軸和垂直氣缸連接起來了。 軸的結(jié)構(gòu)以及軸上零件的布置如圖 軸的結(jié)構(gòu)及軸上零件的布置 圖 軸的結(jié)構(gòu)和軸上零件的布置 該軸的軸上零件有齒輪、軸承、套筒、法蘭。而齒條的速 度前面已經(jīng)給定， sm /?齒條? 齒輪的分度圓直徑為 mmmzd 90303 ???? 則 30 srsr a dnsr a drr// 0 0??????????????? 而在機(jī)械手回轉(zhuǎn)帶動立柱回轉(zhuǎn)的過程中，工件、手指氣缸、水平無桿氣缸、垂直無桿氣缸的重心均沒有升高或降低，而是保持在原來的高度。但事實上，在立柱回轉(zhuǎn)的過程中還是消耗了功，比如克服摩擦做功，像滾動軸承與軸之間的摩擦及滾動軸承自身的摩擦，還有齒輪齒條缸的緩沖過程也有功的損耗。 綜上所述，現(xiàn)設(shè)計機(jī)械手立柱軸。 以下是設(shè)計及校核過程。155,300,360,6501 11? ????? ? ??? ????得 ，查表 （ 2）初步計算軸徑 選 C=110 mmmmnPCd 33m in ???? 考慮到軸端法蘭需開鍵槽，將其軸徑增加 5%，故取軸的最 細(xì)軸端直徑為 mmd 30min ? （ 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸工作要求，軸上所支承的零件主要有齒輪、軸端法蘭以及滑動軸承。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式的不同而異，可查軸承樣本。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng) 33 量彎矩圖可知： aa 截面彎矩最大且截面尺寸也非最大，屬于危險截面； bb截面當(dāng)量彎矩較大且截面尺寸最小，也屬于危險截面。 （ 5）軸承的壽命校核 軸承壽命 校核的初始條件如下： 由前面軸承部件承受載荷的示意圖如圖 軸承部件受載荷示意圖。軸承 1的軸頸直徑 d=35mm，軸承 2的軸頸直徑 d=30mm,要求軸承的使用壽命（即軸承預(yù)期壽命）為 10000h。由此可得， NF NFSF a Aa 12 ? ????? ③計算當(dāng)量動載荷 35 軸承 1： 7001 ??CFa 由《機(jī)械設(shè)計》表 87經(jīng)插值得， NNFYXfPYXeFFerpra7 1 4 17 1 4 0,15 0 3 7 11111111??????????????? 軸承 2； 226 001 ??CFa 由《機(jī)械設(shè)計》表 87經(jīng)插值得， ? ?? ?NNFYFXfPYXeFFearpra5033,3146222222211??????????????????????插值： ④軸承壽命計算 軸承 1： 由《機(jī)械設(shè)計》表 87經(jīng)插值得， hhPCnL rh1 0 0 0 03 0 5 5 57 1 4 13 0 5 0 0106010363161??????????????????? 36 軸承 2： hhPCnL rh1 0 0 0 03 7 8 7 15 0 3 32 3 0 0 0106010363262??????????????????? 所以，軸承 1， 2的壽命都滿足要求。旋轉(zhuǎn)缸是兩個氣缸通過齒輪齒條的嚙合，通過雙電兩位四 通電磁閥控制兩氣缸同時動作，以實現(xiàn)機(jī)械手真反轉(zhuǎn)。 2 . 機(jī)械手的控制要求 38 為了便于生產(chǎn)加工、維修、調(diào)整設(shè)置的工作方式選擇開關(guān)。 手動操作：供維修用，即用按鈕對機(jī)械手的每一步動作單獨(dú)控制。 回原位：當(dāng)由于斷電或其它原因?qū)е聶C(jī)械手運(yùn)行中途停止時，再次通電將操作方式選擇置于 回原位位置，按下復(fù)位按鈕，機(jī)械手即可按最短路徑的原則返回到原點(diǎn)位置。 單周期運(yùn)行：供首次檢驗用，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)時按下啟動按鈕，機(jī)械手自動執(zhí)行一個周期后 停止在原點(diǎn)位置 ④連續(xù)運(yùn)行：正常使用，當(dāng)機(jī)械手在原點(diǎn)并按下啟動按鈕時，機(jī)械手周而復(fù)始的執(zhí)行各工步動作。若自動工作狀態(tài)解除，則硬件工作方式選擇開關(guān)放置于“手從操作”位置。伸出到 3QS2 處伸出停止；電磁線圈 3Y1 得電，手臂回縮，縮到 3QS1 是縮回停止；電磁線圈 2Y1 得電，手臂上升，直到 2QS1 時上升停止；電磁線圈 2Y2 得電，手臂下降，直到 2QS2 時下降停止，同理線圈 1Y1 得電手爪夾緊，失電則放松。 4 . PLC 的選擇和 I/O 口的分配 機(jī)械手的工作需要 24 個輸入端子，輸出 端子需要七個，根據(jù)控制要求即端子數(shù)選用 FX2n48MR 型 PLC。 5 . PLC 控制程序設(shè)計 總體結(jié)構(gòu) X 1 1 1 14 同時只能有一個處于 ON 狀態(tài)，必須使用轉(zhuǎn)換開關(guān)，以保證控制方式的單一性。 41 機(jī)械手系統(tǒng) PLC 程序的總體結(jié)構(gòu) 機(jī)械手系統(tǒng) PLC 程序的總體結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 .1 PLC 程序總體結(jié)構(gòu) （ 1）公用程序 :公用程序 (如下圖所示 )用于自動程序和手動程序相互切換的處理。當(dāng)機(jī)械手處于原位是，在開始執(zhí)行用戶程序（ M8002 為 ON），系統(tǒng)處于手動狀態(tài)或者回原位狀態(tài)（ X X10 為 42 ON），初始步 M0 被置位 ，為進(jìn)入單步，單周期和連續(xù)工作方式做好準(zhǔn)備。但系統(tǒng)處于手動工作狀態(tài)時，必須將初始步以外的各步對應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位。 公用程序 （ 2）手動程序 手動程序比較簡單，用 X17 到 25 對應(yīng)的按鈕控制機(jī)械手的動作，為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的連鎖與互鎖。如圖所示 單周期、連續(xù)的單步這三種工作方式主要是用連續(xù)標(biāo)志 M11 和轉(zhuǎn)換允許標(biāo)志 M12來區(qū)分。 44 圖 自動程序 45 圖 自動程序 46 圖 自動程序 47 在回原點(diǎn)工作方式（ X10 為 ON），按下回原位啟動按鈕 X15。這是原點(diǎn)條件滿足， M13 變?yōu)?ON 在公用程序中初始步 M0被置位，為進(jìn)入單周期，連續(xù)和但不方式做準(zhǔn)備。使我再次熟悉了三菱 FX— 2N 系列 PLC 的基本組成和外部接線；熟悉了 GX— developer 編程軟件及其運(yùn)行的環(huán)境，掌握其使用的方法；熟悉編程器的功能，掌握其他使用方法；熟悉三菱系列 PLC 的基本指令，掌握程序的寫入、編輯、監(jiān)視和模擬運(yùn)行方法。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛 煉。 在設(shè)計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。 鑒于現(xiàn)在所學(xué)知識有限以及課程設(shè)計中的時間緊迫，在本文的設(shè)計過程中還存在思路不完善之處，在整個系統(tǒng)的設(shè)計上，做的還不夠細(xì)致，僅僅編寫了繼電器控制線路的控制電路和 PLC 控制線路的電路原理圖及梯形圖程序。因此，對于 本文的不足之處還望各位老師給予指點(diǎn)。他嚴(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)，深深地感染和激勵著我。也為論文課題的研究提出了許多指導(dǎo)性的意見，為論文的撰寫、修改提供了許多具體的指導(dǎo)和幫助。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題的全面系 統(tǒng)的鍛煉。使我真正體會到理論和實踐相結(jié)合的重要性。 首先，感謝我的父母。 感謝大學(xué)三年里教育過我的老師， 那些曾經(jīng)的歲月，曾經(jīng)的年華，我們一起走過的路。無論是教室里的如切如磋，餐桌旁的高談闊論。這是我最寶貴的財富之一。衷心的感謝他在這段時間對我的幫助和對我的教導(dǎo)。 最后感謝各位評委和答辯老師在百忙之中抽出時間來親自檢閱我的畢業(yè)設(shè)計 50 參考文獻(xiàn) 1. 鐘毅方 吳昌林 唐增寶主編 . 機(jī)械設(shè)計 . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 2. 周鳳云主編 . 工程材料及應(yīng)用 . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 3. 熊良山 張福潤主編 . 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 4. 楊家軍主編 . 機(jī)械原理 —— 基礎(chǔ)篇 . 武漢：華中科技大 學(xué)出版社， 2021 5. 唐增寶 常建娥主編 . 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 6. 許福玲 陳堯明主編 . 液壓與氣壓傳動 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 7. 何存興 張鐵華主編 . 液壓傳動與氣壓傳動 . 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2021 8. 鄭洪生主編 . 氣壓傳動 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 9. 陸鑫盛 周洪主編 . 氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 2021 10. 胡成龍 何瓊主編 PLC 應(yīng)用技術(shù) . 湖北：湖北長江出版社 2021 11. 廖常初主編 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù) 重慶大學(xué)出版社 2021 12. 邱士安主編 機(jī)電一體化技術(shù) 西安電子科技大學(xué)出版社 2021