機械手夾持器畢業(yè)設計論文

1、<p>　　課題名稱：機械手夾持器</p><p><b>　　設計目錄</b></p><p>　　第一部分：夾持器整體設計及部分參數</p><p>　　第二部分 腕部設計</p><p>　　第三部分 伸縮臂設計</p><p>　　第四部分 驅動系統(tǒng)</p>

2、<p>　　第五部分 PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　第六部分 設計主要內容</p><p>　　第一部分：夾持器整體設計及部分參數</p><p>　　1.1夾持器設計的基本要求</p><p>　?。?）應具有適當的夾緊力和驅動力；</p><p>　?。?）手指應具有一定的開閉范圍；</p

3、><p>　?。?）應保證工件在手指內的夾持精度；</p><p>　?。?）要求結構緊湊，重量輕，效率高；</p><p>　　（5）應考慮通用性和特殊要求。</p><p><b>　　設計參數及要求</b></p><p>　　（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊—放松；</p>

4、<p>　?。?）所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110-120mm/s ， 1s抓緊,夾持速度20mm/s；</p><p>　　（3）工件的材質為5kg，材質為45#鋼；</p><p>　?。?）夾持器有足夠的夾持力；</p><p>　　（5）夾持器靠法蘭聯接在手臂上。由液壓缸提供動力。</p><p&g

5、t;　　1.2夾持器結構設計</p><p>　　1.2.1夾緊裝置設計.</p><p>　　1.2.1.1夾緊力 </p><p>　　手指加在工件上的夾緊力是設計手部的主要依據，必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。</p><p>　　

6、1.2.1.2驅動力力計算</p><p>　　根據驅動力和夾緊力之間的關系式：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　c—滾子至銷軸之間的距離；</p><p>　　b—爪至銷軸之間的距離；</p><p><b>　　—楔塊的傾斜角</b><

7、;/p><p>　　可得，得出為理論計算值，實際采取的液壓缸驅動力要大于理論計算值，考慮手爪的機械效率，一般取0.8～0.9，此處取0.88，則：</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　1.2.1.3液壓缸驅動力計算</p><p>　　設計方案中壓縮彈簧使爪牙張開，故為常開式夾緊裝置，液壓缸為單作用

8、缸，提供推力：</p><p>　　式中 ——活塞直徑</p><p><b>　　——活塞桿直徑</b></p><p><b>　　——驅動壓力，</b></p><p>　　,已知液壓缸驅動力，且</p><p>　　由于，故選工作壓力P=1MPa </p>

9、;<p>　　據公式計算可得液壓缸內徑：</p><p>　　根據液壓設計手冊,見表2.1，圓整后取D=32mm。</p><p>　　表1.1 液壓缸的內徑系列（mm）</p><p>　　活塞桿直徑 d=0.5D=0.5×40mm=16mm</p><p>　　活塞厚 B=(0.6～1.0)D 取B=0.8d=0

10、.7×32mm=22.4mm,取23mm.</p><p>　　缸筒長度 L≤(20～30)D 取L為123mm</p><p>　　活塞行程，當抓取80mm工件時，即手爪從張開120mm減小到80mm，楔快向前移動大約40mm。取液壓缸行程S=40mm。</p><p>　　1.2.1.4選用夾持器液壓缸</p><p><

11、b>　　輕型拉桿液壓缸 </b></p><p>　　型號為：MOB-B-32-83-FB，結構簡圖，外形尺寸及技術參數如下：</p><p>　　表1.2夾持器液壓缸技術參數</p><p>　　圖1.2. 結構簡圖</p><p><b>　　圖1.3 外形尺寸</b></p><

12、;p>　　1.2.2手爪的夾持誤差及分析</p><p>　　機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決與機械手定位精度（由臂部和腕部等運動部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關。特別是在多品種的中、小批量生產中，為了適應工件尺寸在一定范圍內變化，避免產生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結構參數，見圖2-4，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內。在機械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超

13、過0.02mm，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補償能力。</p><p><b>　　圖 1.4</b></p><p>　　本設計為楔塊杠桿式回轉型夾持器，屬于兩支點回轉型手指夾持，如圖2.5。</p><p><b>　　圖1.5</b></p><p>　　該方程為雙曲線方程，

14、如圖2.6：</p><p>　　圖1.6 工件半徑與夾持誤差關系曲線</p><p>　　由上圖得，當工件半徑為60時，X取最小值，又從上式可以求出：Xmin=97.85mm通常?。?lt;/p><p>　　若工件的半徑R=60變化到R=78時，X值的最大變化量，即為夾持誤差。</p><p>　　在設計中，希望按給定的Rmax和Rmin來確定

15、手爪各部分尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長手指長度，但手指過長，使其結構增大；另一方面可選取合適的偏轉角，使夾持誤差最小，這時的偏轉角稱為最佳偏轉角。只有當工件的平均半徑取為Ro時，夾持誤差最小。此時最佳偏轉角的選擇對于兩支點回轉型手爪（尤其當a值較大時），偏轉角的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現在抓取半徑較小時，兩手爪的和邊平行，抓不著工件。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑Rap，以為條件確定兩支

16、點回轉型手爪的偏轉角，即下式：</p><p><b>　　其中,,型鉗的夾角</b></p><p>　　此時定位誤差為和中的最大值。</p><p>　　分別代入經驗證夾持誤差滿足設計要求。</p><p>　　1.2.3楔塊等尺寸的確定</p><p>　　楔塊進入杠桿手指時的力分析如下：&

17、lt;/p><p><b>　　圖 1.7</b></p><p>　　1.2.3.1斜楔驅動行程與手指開閉范圍</p><p>　　當斜楔從松開位置向下移動至夾緊位置時，沿兩斜面對稱中心線方向的驅動行程為L，此時對應的杠桿手指由位置轉到位置，其驅動行程可用下式表示：</p><p>　　1.2.4材料及連接件選擇</

18、p><p>　　V型指與夾持器連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個</p><p>　　杠桿手指中間與外殼連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個</p><p>　　滾子與手指連接選用圓柱銷，d=6mm, 需使用2個</p><p>　　以上材料均為鋼，無淬火和表面處理</p><p>　　楔塊與活塞桿采用螺紋連接，

19、基本尺寸為公稱直徑12mm，螺距p=1，旋合長度為10mm。</p><p><b>　　第二部分腕部</b></p><p>　　2.1腕部設計的基本要求</p><p>　　手腕部件設置在手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運動的基礎上進一步改變或調整手部在空間的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變得更靈巧，適應性更強。手腕部件具有獨

20、立的自由度，此設計中要求有繞中軸的回轉運動。</p><p>　?。?）力求結構緊湊、重量輕</p><p>　　腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。</p><p>　　（2）結構考慮，合理布局</p><

21、p>　　腕部作為機械手的執(zhí)行機構，又承擔連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。</p><p>　?。?）必須考慮工作條件</p><p>　　對于本設計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。</p&

22、gt;<p>　　2.2具有一個自由度的回轉缸驅動的典型腕部結構</p><p>　　如圖3.1所示，采用一個回轉液壓缸，實現腕部的旋轉運動。從A—A剖視圖上可以看到，回轉葉片（簡稱動片）用螺釘，銷釘和轉軸10連接在一起，定片8則和缸體9連接。壓力油分別由油孔5.7進出油腔，實現手部12的旋轉。旋轉角的極限值由動，靜片之間允許回轉的角度來決定（一般小于），圖中缸可回轉。腕部旋轉位置控制問題，可采用機

23、械擋塊定位。當要求任意點定位時，可采用位置檢測元件（如本例為電位器，其軸安裝在件1左端面的小孔）對所需位置進行檢測并加以反饋控制。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　圖示手部的開閉動作采用單作用液壓缸，只需一個油管。通向手部驅動液壓缸的油管是從回轉中心通過，腕部回轉時，油路認可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉。腕部用來和臂

24、部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉液壓缸）由手臂內通過并經腕架分別進入回轉液壓缸和手部驅動液壓缸。本設計要求手腕回轉平穩(wěn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結構選擇具有一個自由度的回轉驅動腕部結構，采用液壓驅動，參考上圖典型結構。</p><p><b>　　2.3腕部結構計算</b></p><p>　　2.3.1腕部回轉力矩的計算</p>

25、<p>　　腕部回轉時，需要克服的阻力有：</p><p>　　（1）腕部回轉支承處的摩擦力矩</p><p>　　式中 ，Fr—軸承處支反力（N），可由靜力平衡方程求得;</p><p>　　,D—軸承的直徑（m）；</p><p>　　f—軸承的摩擦系數，對于滾動軸承=0.01-0.02；對于滑動軸承=0.1。</

26、p><p>　　為簡化計算，取0.1，如圖3.1所示，其中，G2為工件重量，G1為手部重量，G3為手腕轉動件重量。</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩</p><p>　　式中 e—工件重心到手腕回轉軸線的垂直距離，已知e=10mm.</p>

27、<p><b>　　則 </b></p><p>　?。?）克服啟動慣性所需的力矩</p><p>　　啟動過程近似等加速運動，根據手腕回轉的角速度及啟動過程轉過的角度按下式計算：</p><p>　　式中 J工件—工件對手腕回轉軸線的轉動慣量；</p><p>　　J—手腕回轉部分對腕部回轉軸線的轉動慣量

28、；</p><p>　　ω—手腕回轉過程的角速度；</p><p>　　—啟動過程所需的時間，一般取0.05-0.3s,此處取0.1s.。</p><p>　　手抓、手抓驅動液壓缸及回轉液壓缸轉動件等效為一個圓柱體，高為200mm，直徑90mm，其重力估算：</p><p><b>　　,取98N.</b></p&

29、gt;<p>　　2.3.2回轉液壓缸所驅動力矩計算</p><p>　　回轉液壓缸所產生的驅動力矩必須大于總的阻力矩</p><p>　　如圖3.3，定片1與缸體2固連，動片3與轉軸5固連，當a, b口分別進出油時，動片帶動轉軸回轉，達到手腕回轉的目的。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><

30、;p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　圖3.4為回轉液壓缸的進油腔壓力油液，作用在動片上的合成液壓力矩即驅動力矩</p><p>　　2.3.3回轉缸內徑D計算</p><p>　　片與輸出軸的連接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇動片寬度時，選用：</p><p>　　綜合考慮，取值計算如下：

31、</p><p>　　r=16mm，R=40mm，b=50mm，取值為1Mpa，即如下圖：</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　2.3.4液壓缸蓋螺釘的計算</p><p>　　2.4缸蓋螺釘間距示意</p><p>　　表2.1 螺釘間距t與壓力P之間的關系<

32、/p><p>　　上圖中表示的連接中，每個螺釘在危險截面上承受的拉力為：工作拉力與殘余預緊力之和</p><p><b>　　計算如下：</b></p><p>　　液壓缸工作壓強為P=1Mpa,所以螺釘間距小于150mm,試選擇2個螺釘，，此處連接要求有密封性，故k?。?.5-1.8），取K=1.6。 </p>&

33、lt;p>　　所以 螺釘材料選擇Q235，</p><p>　　安全系數n取1.5（1.5-2.2）</p><p>　　螺釘的直徑由下式得出 </p><p>　　，F為總拉力即 </p><p>　　螺釘的直徑選擇d=8mm.</p><p

34、>　　第三部分 伸縮臂設計</p><p>　　3.1伸縮臂設計基本要求</p><p>　　設計機械手伸縮臂，底板固定在大臂上，前端法蘭安裝機械手，完成直線伸縮動作。</p><p><b>　?。?）功能性的要求</b></p><p>　　機械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)的指令，完成

35、工件的自動換位工作。伸縮要平穩(wěn)靈活，動作快捷，定位準確，工作協調。</p><p><b>　?。?）可靠性的要求</b></p><p>　　可靠性是指產品在規(guī)定的工作條件下，在預定使用壽命期內能完成規(guī)定功能的概率。</p><p>　　工業(yè)機械手可自動完成預定工作，廣泛應用在自動化生產線上，因此要求機械手工作必須可靠。設計時要進行可靠性分析

36、。</p><p>　　（3）安全保護和自動報警的要求</p><p>　　按規(guī)范要求，采取適當的防護措施，確保操作人員的人身安全，這是任何設計都必須考慮的，是必不可少的。在程序設計中要考慮因故障造成的突然工作中斷，如機構卡死、工件不到位、突然斷電等情況，要設置報警裝置。</p><p><b>　　設計參數</b></p>&l

37、t;p>　?。?）伸縮長度：300mm；</p><p>　?。?）單方向伸縮時間：1.5～2.5S；</p><p>　?。?）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；</p><p>　?。?）前端安裝機械手，伸縮終點無剛性沖擊；</p><p><b>　　3.2方案設計</b></p>

38、<p><b>　　液壓驅動方案</b></p><p><b>　　（1）伸縮原理</b></p><p>　　采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調速閥進行回油節(jié)流調速，接近終點時，發(fā)出信號，進行調速緩沖（也可采用緩沖油缸），靠油缸行程極限定位，采用導向桿導向防止轉動，采用電液換向閥，控制伸縮方向。（圖4.1）</p&

39、gt;<p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　（2）液壓系統(tǒng)的設計計算</p><p>　　液壓控制系統(tǒng)設計要滿足伸縮臂動作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動力要求和運動時間要求，具體設計計算參考《液壓傳動與控制》等相關教材。由于伸縮臂做間歇式往復運動，有較大的沖擊，設計時要考慮緩沖措施，可從液壓回路設計上考慮，也可從液壓

40、件結構上考慮。</p><p>　　（3）結構方案設計及強度和剛度計算</p><p>　　伸縮臂運動簡圖見圖4-1</p><p><b>　?、?結構方案說明</b></p><p>　　a：支座1安裝在機器人床身上，用于安裝伸縮臂油缸和導向桿等零部件。</p><p>　　b：法蘭4用于安裝

41、機械手，其形式和尺寸要與機械手相協調。</p><p>　　c：液壓缸伸出桿帶動導向桿同時伸出300mm，伸出長度較大，設計、制造和安裝時要考慮液壓缸與導向桿的平行度要求。</p><p>　　d：導向桿可采用直線導軌或直線導軸。直線導軌可選用外購件，直接從生產廠家的有關資料中獲得所需參數（網上查詢直線導軌、直線導軸）。采用直線導軸時可自行設計，并且要考慮導向桿的潤滑，潤滑方式參考有關手冊

42、設計。</p><p>　　3.3伸縮臂機構結構設計</p><p>　　3.3.1伸縮臂液壓缸參數計算</p><p>　　3.3.1.1工作負載R</p><p>　　液壓缸的工作負載R是指工作機構在滿負荷情況下，以一定加速度啟動時對液壓缸產生的總阻力，即：</p><p>　　式中：-工作機構的荷重及自重對液壓缸

43、產生的作用力；</p><p>　　-工作機構在滿載啟動時的靜摩擦力；</p><p>　　-工作機構滿載啟動時的慣性力。</p><p><b>　　(1)的確定</b></p><p><b>　　① 工件的質量m</b></p><p>　　=5.9 (kg)

44、 </p><p>　?、趭A持器的質量 15kg(已知)</p><p>　?、凵炜s臂的質量 50kg(估計)</p><p>　?、芷渌考馁|量 15kg(估計)</p><p>　　工作機構荷重： Ri=(5.9+15+50+15)*10=859(N) </p><

45、;p><b>　　取Ri=860N</b></p><p>　　(2) 的確定 Rm= (N) </p><p>　　(3) 的確定 Rg=(N) </p><p>　　式中：為啟動時間，其加速時間約為0.1～0.5s</p>

46、<p>　　=0.1s , =0.2s</p><p>　　總負載 R=Ri+Rg+Rm=860+172+172=1204(N) </p><p>　　取實際負載為 =1200 </p><p>　　3.3.1.2液壓缸缸筒內徑D的確定</p><p

47、>　　D= </p><p>　　式中：R=1000 <5000 , p可取0.8～, =</p><p>　　取液壓缸缸筒內徑為40mm。</p><p>　　3.3.1.3活塞桿設計參數及校核</p><p>　　(1)活塞桿材料：選擇45號調質鋼，其抗拉強度=570</p><p&g

48、t;　　(2)活塞桿的直徑：查《液壓傳動設計手冊》得，當壓力小于10Mpa時，速比=1.33。</p><p>　　則可選取活塞桿直徑為20mm系列，且缸筒的厚度為5mm。 </p><p>　　最小導向長度：mm </p>&

49、lt;p>　　3.3.1.4缸筒設計參數及校核</p><p>　　(1)缸筒材料：選擇ZG310-570鑄鋼,其抗拉強度=570</p><p>　　(2)缸筒壁厚及校核：取壁厚=5mm </p><p><b>　　因此屬于普通壁厚</b></p><p>　　缸筒壁厚的校核

50、 </p><p>　　式中：-缸筒內最高工作壓力；=7</p><p>　　-材料的許用應力 </p><p>　　-材料的安全系數=5</p><p><b>　　校核符合要求</b></p><p>　　(3)缸筒外徑：

51、 </p><p>　　3.3.1.5缸底設計參數及校核</p><p>　　(1)缸底材料：選擇Q235碳素結構鋼，其抗拉強度375～460</p><p>　　(2)缸底厚度 mm </p><p><b>　　取缸底厚度為5mm</b>

52、</p><p>　　3.3.1.7液壓油缸其他零件結構尺寸得確定</p><p>　　由于液壓缸的工作負載較小，所以選定液壓缸的工作壓力為低壓。取額定工作壓力為2.0。</p><p>　　液壓缸的基本形式如下圖所示：</p><p><b>　　圖 3.2</b></p><p>　　整個油缸

53、安裝在下部伸縮臂基座上。</p><p>　?。?）活塞與活塞桿得連接結構：</p><p>　　油缸在一般工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。其形式如圖所示</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　?。?）活塞桿導向套：做成一個套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料?；?/p>

54、結構為：</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p>　　圖中：1為缸蓋，2為橡膠防塵圈，3為活塞桿，4為活塞桿導向套。</p><p>　?。?）活塞與缸體得密封。</p><p>　　采用O型密封圈密封。選用36.5內徑，截面直徑為3.55mm.</p><p><b&

55、gt;　　其基本形式如下：</b></p><p><b>　　圖 3.5</b></p><p>　　圖中：1即為O型密封圈，2則為活塞?；钊c缸體之間靠O型密封圈密封。</p><p>　　（4）活塞桿端部結構形式及尺寸</p><p>　　端部結構形式有：外螺紋的，內螺紋的，光滑的，球形，耳環(huán)等等。此處

56、因活塞桿固定，選用外螺紋連接形式。其基本結構如下：</p><p><b>　　圖3.6</b></p><p>　　圖中各尺寸可查《液壓傳動設計手冊》得，當d＝20mm時，取.</p><p>　　L=(1.2~1.5), ＝</p><p>　　3.3.2導向桿機構設計</p><p>　　

57、3.3.2.1導向機構的作用</p><p>　　導向機構的作用是保證液壓缸活塞桿伸出時的方向性，提供機構剛度，保證伸縮量的準確性。</p><p>　　3.3.2.2導向機構的外形尺寸及材料</p><p>　　導向選擇矩形導軌導向，導軌為伸縮臂基座上得一部分，經加工而成；滑臺則在其上滑動且滑臺得端部靠法蘭安裝夾持器部分。材料選擇為45號鋼.，如圖4.8所示：&l

58、t;/p><p><b>　　圖3.7</b></p><p>　　圖中：1為滑臺，2為伸縮臂基座，3為矩形導軌的壓板。</p><p>　　此處矩形導軌是直接在基座上加工出來的，滑臺在導軌面上滑動，靠壓板來固定調節(jié)。</p><p><b>　　第四部分 驅動系統(tǒng)</b></p><

59、;p>　　4.1驅動系統(tǒng)設計要求</p><p>　　本次設計的工業(yè)機械手屬坐標式液壓驅動機械手。具有手臂伸縮，回轉，升降，手腕回轉四個自由度。因此，相應地有手腕回轉機構、手臂伸縮機構，手臂回轉機構，手臂升降機構等構成。各部分均用液壓缸或液壓馬達驅動與控制。</p><p><b>　　設計要求</b></p><p>　　（1）滿足工業(yè)

60、機械手動作順序要求。動作順序的各個動作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號控制相應的電磁鐵，按程序依次步進動作而實現。</p><p>　　（2）機械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)的指令，完成工件的自動換位工作。伸縮要平穩(wěn)靈活，動作快捷，定位準確，工作協調。</p><p>　?。?）液壓控制系統(tǒng)設計要滿足伸縮臂動作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動力要求和運動時間要求&

61、lt;/p><p>　　4.2驅動系統(tǒng)設計方案</p><p>　　采用葉片泵供油，動作順序：從原位開始——升降臂下降——夾持器夾緊——升降臂上升——底座快進回轉——底座慢進——手腕回轉——伸縮臂伸出——夾持器松開——伸縮臂縮回；待加工完畢后，伸縮臂伸出——夾持器夾緊——伸縮臂縮回——底座快退(回轉)——底座慢退——手腕回轉——升降臂下降——夾持器松開——升降臂上升到原位停止，準備下次循環(huán)。&

62、lt;/p><p><b>　　4.3驅動系統(tǒng)設計</b></p><p>　　4.3.1分功能設計分析</p><p>　?。?）夾持器采用單出桿雙作用缸，保證運動過程中不使工件下掉，夾持器夾緊工件后，鎖緊回路由先導型順序閥和單向閥組成。順序閥的設置在夾持器松開回油過程中起到緩沖作用。</p><p>　?。?）底座回轉采

63、用擺動液壓缸，正反方向均采用單向調速閥調速。由于回轉部分的重量大，回轉長度長，因此手臂回轉時具有很大的動能。為此，除采用調速閥的回油節(jié)流閥調速閥外，還在回油路上安裝雙溢流閥，進行減速緩沖。</p><p>　?。?）手臂伸縮采用單出桿雙作用缸，手臂伸出時，由單向閥和節(jié)流閥組成的調速回路進行回油節(jié)流調速。手臂縮回時，回油路設置調速閥以完成緩沖作用。</p><p>　?。?）手臂升降運動采用

64、單出桿雙作用缸，上升和下降均由單向調速閥回油節(jié)流。因為升降缸為立式，在其液壓缸下腔油路中安裝單向順序閥，避免因整個手臂運動部分的自重而下降，起支撐平衡作用。</p><p>　?。?）伸縮臂進油路設置蓄能保壓回路，伸出完全后，進油路壓力升高，壓力繼電器發(fā)出電信號導致換向閥通電，泵卸荷，單向閥自動關閉，由蓄能器保壓。</p><p>　?。?）單泵供油，采用先導型溢流閥卸荷，設置二位二通換向

65、閥。</p><p>　　4.3.2液壓泵的確定與所需功率計算</p><p>　　系統(tǒng)各執(zhí)行元件最大需用流量</p><p>　　夾緊缸：Q=1.5 L/min</p><p>　　伸縮缸：Q=15 L/min</p><p>　　升降缸：Q=7.536 L/min</p><p>　　回轉缸

66、：Q=17.34 L/min</p><p><b>　　b、泵的排量</b></p><p>　　c、泵工作時的最高壓力</p><p><b>　　夾緊缸：</b></p><p><b>　　伸縮缸：</b></p><p><b>　　

67、升降缸：</b></p><p><b>　　回轉缸：</b></p><p>　　包括油液流經流量閥和其他元件的局部損失，管路沿程損失等</p><p>　　為0.20.5Mpa</p><p>　　作為壓力儲備，可選額定壓力為5Mpa</p><p>　　選擇YB-A16B型號泵，

68、其主要性能參數如表4.1所示</p><p>　　4.3.3確定泵的電機功率N</p><p>　　p—泵的實際最大工作壓力 kgf/cm</p><p>　　Q—泵在p壓力下的實際流量 l/min</p><p>　　η--泵的總效率 0.650.75</p><p>　　考慮到壓力損失，故按標準選用1.5kw的電機

69、</p><p>　　4.3.4液壓元件的選擇,如表5.2所示</p><p><b>　　表4.2</b></p><p><b>　　4.4液壓系統(tǒng)圖</b></p><p>　　4.4.1設計的液壓系統(tǒng)圖</p><p><b>　　圖4.3</b>

70、;</p><p>　　工業(yè)機械手除腕部采用擺動液壓馬達之外均采用單出桿雙作用直線油缸。</p><p>　　4.4.2液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序控制原理</p><p>　　⑴降臂下降：使6DT通電閥21位于左位，壓力油經閥24單向閥，進入油缸25上腔，回油經油缸下腔，單向調速閥23，閥22的順序閥，閥21左位回油箱。下降速度由閥23調節(jié)。單向順序閥22防止自重下滑起

71、支撐平衡作用。</p><p>　?、粕档揭欢ㄎ恢门龅叫谐涕_關，使電磁鐵2DT通電，6DT斷電，壓力油經閥10進入油缸12左腔，油缸右腔油液經閥11，閥9左位回油箱。10，11液控單向閥保持夾持器夾牢工件。</p><p>　?、墙当凵仙簥A緊后發(fā)出訊號，使7DT通電2DT斷電，壓力油經閥21右位，閥22，23中的單向閥進入油缸25下腔，上腔油液經閥24，閥21右位回油箱。升降速度由閥2

72、4調節(jié)。</p><p>　?、茸剞D：當升到預定位置時，擋塊碰撞到行程開關。使的7DT斷電8DT通電，閥17處于左位，壓力油經閥17左位，閥18單向閥進入回轉缸上腔，下腔油液經閥19，閥17左位回油箱。于是底座回轉90度，回轉速度由閥19調節(jié)?；剞D缸在其油路上安裝有行程節(jié)流閥進行減速緩沖。</p><p>　?、煽s臂伸出：底座回轉到位碰撞行程開關時，使8DT斷電，4DT通電，壓力油經閥1

73、4左位，進入油缸16左腔，右腔油液經閥15，閥14左位回油箱。伸縮臂外伸，伸縮速度由閥15調節(jié)。</p><p>　?、食制魉砷_：手腕回轉90度完畢，擋塊碰到行程開關，4DT通電，壓力油經閥9右位，閥11到油缸12右腔，左腔油液經閥10，閥9右位回油箱。夾持器松開，放下物料。</p><p>　?、丝s臂縮回：當夾持器松開后，擋塊碰撞行程開關，使5DT通電，壓力油經閥14右位，閥15單向閥進

74、入油缸16右腔，左腔油液經14右位回油箱，伸縮臂縮回。壓力油使油缸19快速縮回。到位后碰撞行程開關，使5DT斷電。</p><p>　?、炭s臂伸出：待加工完畢后，發(fā)出信號，使4DT通電，壓力油經閥14左位進入油缸16左腔，右腔油液經閥15，閥14左位回油箱。</p><p>　?、统制鲓A緊：當伸到適當位置，擋塊碰撞行程開關，使2DT通電，4DT斷電，壓力油經閥19左位，閥10進入油缸12左

75、腔，油缸右腔經閥11，閥9左位回油箱。</p><p>　?、慰s臂縮回：當夾緊后，擋塊碰撞行程開關，使5DT通電，經15單向閥進右腔，左腔油液經14回油箱。</p><p>　?、系鬃剞D：當縮到適當位置，擋塊碰撞行程開關，使9DT通電，壓力油經閥19單向閥進回轉油缸下腔，上腔油液經閥18，閥17右位回油箱。</p><p>　　⑿升降臂下降：當手腕回轉到位，擋塊碰

76、撞行程開關，使9DT斷電，6DT通電，壓力油經閥21左位，閥24到油缸25上腔，回油經油缸25下腔，閥23，閥22，閥21左位回油箱。</p><p>　　⒀夾持器松開：當降到預定位置，擋塊碰撞行程開關，使6DT斷電，3DT通電，壓力油經閥9右位，閥11進入油缸12右腔，左腔油液經閥10閥9右位回油箱。</p><p>　　第五部分PLC控制系統(tǒng)</p><p>　

77、　5.1 PLC的構成及工作原理</p><p>　　可編程邏輯控制器（PLC）又稱可編程控制器。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數字操作的電子系統(tǒng)。它使用可編程存儲器存儲用戶設計的程序指令，這些指令用來實現邏輯運算、順序操作、定時、計數及算術運算和通過數字或模擬輸入/輸出來控制各種機電一體化，程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、耗電低，特別是易于、價格便宜等特點，具有廣泛的應用前景。</p>

78、<p>　　正是基于PLC這些特點，遠遠可以滿足該套工業(yè)機械手的要求。工業(yè)機械手控制工藝流程圖6-1所示</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　5.2程序設計</b></p><p>　　根據任務書的要求，可以采用移位寄存指令或步進指令進行系統(tǒng)軟件的設計，整個控制系統(tǒng)的設計應采

79、用模塊化設計。</p><p><b>　　1） 模塊化設計</b></p><p>　　公共程序模塊，手動程序模塊，自動程序模塊，遠位模塊。</p><p>　　公共程序模塊包括主電路、油泵等的控制，狀態(tài)初始化，狀態(tài)轉換啟動，狀態(tài)轉換停止，事故報警保護等程序。公共程序部分如圖6-3所示</p><p>　　手動程序采用

80、電動方式，應能完成全部自動程序所完成的動作。手動程序部分如圖6-4所示</p><p>　　自動程序應包括連續(xù)過程，單周過程，畫出狀態(tài)轉移圖。自動程序部分如圖6-5所示</p><p><b>　　圖5-2</b></p><p><b>　　圖5-3</b></p><p>　　第六部分 設計主要

81、內容</p><p>　　本次機械手的設計本設計說明書主要對于夾持器，伸縮臂，液壓系統(tǒng)及PLC控制編程進行的設計思想和設計過程。內容主要包括：夾持器與伸縮臂總體方案的確定，采用了液壓與電動驅動系統(tǒng)，相應的涉及到電機和液壓缸的選擇計算，總體結構設計、主要部件的受力分析和強度校核。</p><p>　　題目的綜合訓練比較強，涉及知識面廣，重點在于培養(yǎng)工程思想及意識，理論聯系實際，提高初步設計能

82、力。設計要求在保證其原有性能的前提下，盡可能地提高其特色即性能價格比。并且要求該機械手具有較小的體積，簡單的結構和低廉的價格，以及造型美觀的外形，各調整環(huán)節(jié)的設計要方便人體接近方便工具的使用。其難點在于結合實際，進行結構設計. 在設計過程中，本人綜合運用了四年來所學到的專業(yè)知識，感覺到自己專業(yè)知識中某方面的欠缺，通過再次的復習，明顯感覺到了知識的增長，我們從中學到了很多的知識，也體會到了畢業(yè)設計的綜合性，結合輔導老師的指導與自己的專業(yè)知

83、識和生產實踐，才能較為完整地完成此次設計任務。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 濮良貴,紀名剛主編.機械設計（第七版）.北京:高等教育出版社，2001</p><p>　　[2] 孫恒,陳作模主編.機械原理.高等教育出版社.2000</p><p>　　[3] 鄭堤，唐可洪主編.

84、機電一體化設計.北京:機械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[4] 丁樹模主編.液壓傳動.北京:機械工業(yè)出版社,2003</p><p>　　[5] 張海根主編.機電傳動控制. 高等教育出版社.2001</p><p>　　[6] 孫訓方,方孝淑編著.材料力學.人民教育出版社 </p><p>　　[7] 徐灝主編.機械設計手冊.北