畢業(yè)論文--液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　**學(xué)校</b></p><p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p><b>　　液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　**學(xué)校</b></p><p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p>&

2、lt;b>　　液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　機(jī)械手手臂的作用是連接機(jī)械手手腕、帶動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手手指去抓取物件，并按程序要求將其搬運(yùn)到空間指定的位置，機(jī)械手手臂廣泛的應(yīng)用在工業(yè)制造中，對(duì)提高工作效率和自動(dòng)化水平具有重要意義。本文介紹了機(jī)械手手臂的功能、機(jī)械手手臂的組成、結(jié)構(gòu)及其分類，其驅(qū)動(dòng)方式

3、、控制方式及其國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r。并對(duì)機(jī)械手手臂進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手手臂自由度及其坐標(biāo)形式，確定了機(jī)械手手臂的重要技術(shù)參數(shù)等。同時(shí)，計(jì)算出機(jī)械手手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力和手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩并且確定液壓缸的重要參數(shù)。</p><p>　　設(shè)計(jì)出了機(jī)械手手臂的液動(dòng)系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手手臂液動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖。利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手手臂進(jìn)行控制，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手手

4、臂梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 機(jī)械手手臂 液壓驅(qū)動(dòng) PLC控制 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the man

5、ipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure

6、 and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulat</p>

7、;<p>　　The manipulator uses PLC to control.The paper institutes two controls chemes of PLC acordine to the work flow of the manipulator.The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart.What’

8、s more,the paper work out the control program of the PLC.</p><p>　　Keywords: mechanical hand, liquid pressure drive， PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章

9、 緒論</b></p><p>　　1.1 機(jī)械手手臂概述…………………………………………………. </p><p>　　1.2 機(jī)械手手臂組成和分類 ……………………………………..</p><p>　　1.2.1機(jī)械手手臂的組成………………………………………….</p><p>　　1.2.2機(jī)械手手臂的分類…………………

10、……………………….</p><p>　　1.3 機(jī)械手手臂在工業(yè)中的應(yīng)用…………………………………….</p><p>　　第2章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1機(jī)械手手臂的動(dòng)作要求…………………………………………..</p><p>　　2.2機(jī)械手手臂的技術(shù)參數(shù)…………………………………………..</p>

11、<p>　　2.3機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度……………………………………..</p><p>　　2.4機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)………………………………………</p><p>　　2.5機(jī)械手手臂的控制方案設(shè)計(jì)………………………………………</p><p>　　第3章 機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1機(jī)械手手臂部的結(jié)構(gòu)

12、選擇…………………………………………</p><p>　　3.2手臂偏重力矩的計(jì)算………………………………………………</p><p>　　3.3手臂導(dǎo)向立柱不自鎖條件………………………………………….</p><p>　　3.4手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力及參數(shù)計(jì)算……………………………….</p><p>　　3.5手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩及參數(shù)計(jì)

13、算…………………………….</p><p>　　第4章 液壓泵的選擇及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1液壓泵的選擇 ………………………………………………………</p><p>　　4.11液壓升降缸的流量計(jì)算…………………………………………</p><p>　　4.12液壓回轉(zhuǎn)缸的流量計(jì)算…………………………………………</p&

14、gt;<p>　　4.13確定液壓泵的額定流量…………………………………………</p><p>　　4.14確定液壓泵的額定壓力…………………………………………</p><p>　　4.2 液壓系統(tǒng)的原理………………………………………………………</p><p>　　第5章 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………..</p>

15、;<p>　　5.1 確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇 PLC 型號(hào)…………………………………</p><p>　　5.2 分配 PLC 的輸入/輸出端子………………………………………….</p><p>　　5.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)…………………………………………..</p><p>　　參考文獻(xiàn)　……………………………………………………………………

16、……………. </p><p>　　附 錄　………………………………………………………………………………….</p><p>　　致 謝　………………………………………………………………………………….</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1機(jī)械手手臂概述</

17、p><p>　　機(jī)械手手臂是連接機(jī)械手手腕、帶動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手手指去抓取物件，并按程序要求將其搬運(yùn)到空間指定的位置的機(jī)械裝置。機(jī)械手手臂廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造中，在惡劣的環(huán)境下代替人的工作，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率對(duì)提高工作效率和自動(dòng)化水平具有重要意義。在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。</

18、p><p>　　機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)一開始是比較簡單的，3自由度的居多，專用性較強(qiáng)，一般情況下用作某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手手臂有3自由度，4自由度，5自由度等，驅(qū)動(dòng)方式也有了液壓驅(qū)動(dòng)型，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)型等，控制方式也更加靈活方便,出現(xiàn)了PLC控制和單片機(jī)控制等。由于機(jī)械手手臂能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的商品生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。機(jī)械手手臂的發(fā)展，其應(yīng)用前景將更加寬廣。&l

19、t;/p><p>　　1.2 機(jī)械手手臂組成和分類</p><p>　　1.2.1機(jī)械手手臂的組成</p><p>　　機(jī)械手手臂主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。 </p><p><b>　?。?）執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　機(jī)械手手手臂的執(zhí)行元件為液壓缸或氣缸等，缸的移動(dòng)帶動(dòng)機(jī)

20、械手手臂的移動(dòng)。</p><p><b>　?。?）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，有液壓、氣壓、電力和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)四種形式</p><p><b>　?。?）控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)是機(jī)械手手臂動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，用來控制動(dòng)作

21、的順序、位置、時(shí)間、速度、加速度等。常見控制系統(tǒng)有PLC控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)等</p><p>　　1.2.2機(jī)械手手臂的分類</p><p>　　按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械手手臂的分類也也是不同的。</p><p><b>　　(1)按用途分</b></p><p>　　機(jī)械手手臂可分為專用機(jī)械手手臂和通用機(jī)械手手臂

22、兩種:</p><p>　　1、專用機(jī)械手手臂：</p><p>　　它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手手臂等。</p><p>　　2、通用機(jī)械手手臂：</p><p>　　它是一種具有獨(dú)

23、立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手手臂。其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。</p><p>　　通用機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以 “開一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制: 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制

24、，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類型。</p><p>　　(2) 按驅(qū)動(dòng)方式分</p><p>　　1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手手臂：</p><p>　　是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂。其抓重大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，油的泄漏對(duì)工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。</p><p>　　2、氣壓

25、傳動(dòng)機(jī)械手手臂：</p><p>　　是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂。其介質(zhì)來源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重小，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。</p><p>　　3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手手臂：</p&g

26、t;<p>　　機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手手臂，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。其是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。</p><p>　　4、電力傳動(dòng)機(jī)械手手臂：</p><p>　　特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂，其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長，維護(hù)和使用方便。</p>

27、;<p><b>　　(3)按控制方式分</b></p><p><b>　　1、點(diǎn)位控制</b></p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前常用專用和通用工業(yè)機(jī)械手手臂都是這種的。</p><p&

28、gt;<b>　　2、連續(xù)軌跡控制</b></p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線。較為復(fù)雜。</p><p>　?。?）按種類分類：串聯(lián)機(jī)械手;并聯(lián)機(jī)械手。</p><p>　　1.3 機(jī)械手手臂在工業(yè)中的應(yīng)用</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，主要有：</p><

29、p>　?。?）鑄、鍛、焊、熱處理等方面</p><p>　　在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，勞動(dòng)環(huán)境對(duì)身體有害，并且有一定危險(xiǎn)，而機(jī)械手手臂在這些工序中可以代替人進(jìn)行操作，應(yīng)用廣泛。</p><p>　　（2）單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化方面</p><p>　　一些半自動(dòng)機(jī)器，雖然一定的自動(dòng)化功能，仍需人工上下料，裝上機(jī)械手手臂，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。比如沖床

30、有自動(dòng)上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實(shí)現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動(dòng)化。</p><p>　?。?）自動(dòng)化生產(chǎn)線方面</p><p>　　自動(dòng)化生產(chǎn)線上，一般都需要機(jī)械手手臂在不同的機(jī)器上進(jìn)行傳送工件，可以大大的提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　第2章工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1機(jī)械手手臂的動(dòng)作要求</p><p>

31、;　　懸臂下降→抓取工件→懸臂上升→旋轉(zhuǎn)合適的角度（小于180º）→懸臂下降→松開工件（放到指定的位置）→懸臂上升→懸臂回縮，這樣就完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。</p><p>　　2.2機(jī)械手手臂的技術(shù)參數(shù) </p><p>　　抓重：5~30kg 自由度數(shù)：3</p><p>　　手臂垂直位移：100mm，

32、 手臂回轉(zhuǎn)角度：小于180º</p><p>　　水平位移速度：75mm／s 垂直位移速度：25mm／s</p><p>　　角位移速度：110°／s 液壓缸內(nèi)徑D取160 mm ，</p><p>　　液壓缸外徑D取240mm，

33、 活塞直徑D取80mm 。</p><p>　　2.3機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度</p><p>　　按照抓取工件的要求，手臂主要完成垂直升降（沿z軸移動(dòng)），伸縮（沿x軸移動(dòng)）和回轉(zhuǎn)（沿z軸轉(zhuǎn)動(dòng)）以正確完成空間里的上下料工作，所以選擇3自由度。座標(biāo)型式采用直角坐標(biāo)即可。</p><p>　　2.4機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　

34、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，而機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手手臂程序是固定的不可調(diào)，靈活性差結(jié)構(gòu)較大。液動(dòng)機(jī)械手手臂抓重大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。應(yīng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.5機(jī)械手手臂的控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　采用可編程序控制器 (PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制時(shí)

35、，如何工作內(nèi)容改變時(shí)，只需要改變PLC的程序就可以滿足工作要求，具有很好的靈活性。</p><p>　　第3章 機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1機(jī)械手手臂部的結(jié)構(gòu)選擇</p><p>　　機(jī)械手手臂在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件

36、的重量和減少手臂對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。采用單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。</p><p>　　3.2手臂偏重力矩的計(jì)算</p><p>　　此圖為機(jī)械手手臂的簡圖，包括手臂，手腕，手部，工件。其中手臂重70kg，手腕重20kg，手部重20kg，工件重30kg。G1（手臂）=700N, G2（手腕）=200 N,G3（手部）=200 N, G4（工件）=300 N, L

37、1=300mm，L2= 700mm ，L3= 900mm，L4= 1000mm。</p><p>　　所以總重G’總=700+200+200+300=1400N</p><p>　　L= G1×L1+G2×L2+G3×L3+G4×L4 = 830000 =600mm</p><p>　　G1+G2+G3+G4

38、 1400</p><p>　　所以偏轉(zhuǎn)力矩為 M=G’總×L=1400×600=840N.m</p><p>　　L1代表手臂重心到軸線的距離。L2代表手腕重心到距離。L3代表手部重心到軸線的距離。L4代表工件重心到軸線的距離。</p><p>　　3.3手臂導(dǎo)向立柱不自鎖條件</p><p>　　立柱作用是

39、用來支承手臂的，立柱與手臂連在一起，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)都是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的。而手臂在G總（G’總 = G回轉(zhuǎn)缸 + G活塞桿）的作用下有向下的趨勢(shì)，所以要設(shè)計(jì)合理高度的立柱導(dǎo)套。</p><p>　　FR×H=G總×L </p><p>　　FR =G總×L </p><p><b>　　H</b><

40、/p><p>　　不自鎖的條件為：G總＞ F1 + F2= 2F2 =2FR×f 而f=0.25</p><p>　　即 G總 ＞ 2 G總×L×f </p><p><b>　　H</b></p><p>　　H＞0.5×L=0.5×600=300mm</p

41、><p>　　設(shè)G回轉(zhuǎn)缸 =200N G活塞桿 = 500N</p><p>　　G總 =1400+200+500 =2100N</p><p>　　FR = G總×L = 2100×600 = 4200N </p><p>　　H 300</p><p>　　在設(shè)計(jì)中必

42、須考慮到立柱導(dǎo)套長度大于300mm</p><p>　　3.4手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　機(jī)械手手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式：</p><p>　　F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密±G總</p><p><b>　?。?）F摩</b></p><p>　　F摩 =2FRf

43、 f=0.25 FR=4200N</p><p>　　F摩 =2FRf=2×4200×0.25 =2100N</p><p><b>　　（2）F慣的計(jì)算</b></p><p>　　摩擦力公式 F慣= G總△V</p><p><b>　　g△t</b></

44、p><p>　　△V—由靜止加速到常速的變化量（mm/s）</p><p>　　△t—啟動(dòng)過程時(shí)間（t），一般取0.01s～0.05s。</p><p>　　手臂啟動(dòng)速度△V=0.026m/s, 啟動(dòng)時(shí)間△t=0.02s，g=10N/kg</p><p><b>　　F慣 = 273N</b></p>&

45、lt;p><b>　?。?） F回的計(jì)算</b></p><p>　　一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。</p><p><b>　?。?）F密的計(jì)算</b></p><p>　　在手臂設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用O型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10MPa時(shí)，</p><p>　　液壓缸密封處的總的

46、摩擦阻力為：F密 =0.03F驅(qū)</p><p><b>　　液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為：</b></p><p>　　F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密±G總 =2100 + 273+ 0.03F驅(qū) ±2100</p><p>　　當(dāng)液壓缸向上時(shí) F驅(qū) =4616N</p><p>　　當(dāng)液壓缸向下時(shí) F

47、驅(qū) =281N</p><p>　　因?yàn)镕驅(qū) =4616N，所以由由驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表可得液壓缸的工作壓力可得P=0.8Mpa。為了保險(xiǎn)起見，F(xiàn)驅(qū) =1.2×4616N=5539.2N</p><p>　　驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表</p><p>　?。?）液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算：</p><p>　　F驅(qū) = Fη1=P1

48、 η</p><p>　　D= （油從無桿進(jìn)入）</p><p>　　F驅(qū)—手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力（N）</p><p>　　D—液壓缸內(nèi)徑（mm）</p><p>　　d—活塞桿直徑（mm）</p><p>　　η—液壓缸機(jī)械效率，η=0.9</p><p>　　P—液壓缸的工作壓力（MPa

49、）</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)得：D= = =0.0098m</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，為了滿足要求，選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=160mm</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列表2-2 </p><p>　?。?）活塞桿直徑d計(jì)算</p><p>　　液壓缸往復(fù)速度比推薦值2-3</p>

50、<p>　　由液壓缸往復(fù)比推薦值表可知λv=1.33,帶入公式則有：</p><p>　　d = D =160 =80mm</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，活塞桿的直徑為80mm</p><p><b>　　液壓缸外徑系列表</b></p><p>　　取液壓缸外徑D′=245mm</p>&l

51、t;p>　　手臂升降液壓缸主要參數(shù)為：</p><p>　　3.5手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩</p><p>　　M驅(qū) =M慣+M密+M回</p><p><b>　?。?）M慣</b></p><p><b>　　M慣=Jo

52、 </b></p><p>　　Jo=Jc + </p><p><b>　　Jc = </b></p><p>　　G總=1500N,啟動(dòng)角速度 =0.314rad/s,啟動(dòng)時(shí)間 =0.1s。</p><p>　　所以 Jc = = =29N m </p><p>　　Jo=

53、Jc + =28.8+ =145N m </p><p>　　M慣=J =Jo =144.7 =455N.m</p><p>　　（2）M密M回的計(jì)算</p><p>　　設(shè)擦阻力矩M密=0.03 M驅(qū)。</p><p>　　因?yàn)榛赜捅徊詈苄?，所以M回=0MP。</p><p>　　所以 驅(qū) =M慣+M密+M回=455

54、+0.03M驅(qū)+0 即M驅(qū) = 469N.m</p><p>　　粗取b=60mm 液壓缸工作壓力P=4MPa，d=50mm,則由</p><p><b>　　M驅(qū) = </b></p><p>　　得 D= = =0.135m</p><p>　　為了盡可能滿足要求，取D=150mm</p>

55、<p>　　式中 D—液壓缸內(nèi)徑（mm）</p><p>　　P—回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（MPa）</p><p>　　d—輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑（mm）</p><p>　　b—?jiǎng)悠瑢挾龋╩m）</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，取液壓缸外徑D′=245mm</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為：&

56、lt;/p><p>　　第4章液壓泵的選擇及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1液壓泵的選擇</b></p><p>　　4.11液壓升降缸流量計(jì)算</p><p><b>　　q=V A</b></p><p>　　V= 而 = 110°/s

57、=1.9rad/s </p><p>　　q=V A=V =1.92×0.07 =575mL/s</p><p>　　4.12 液壓回轉(zhuǎn)缸流量計(jì)算</p><p>　　q=V A=V =0.025 =377mL/s</p><p>　　4.13 液壓泵額定流量</p><p><b>　　qp q

58、max</b></p><p>　　qp qmax=1.2 574.6=689.5mL/s</p><p>　　qp—泵的輸出流量；</p><p>　　K—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般K=1.1 1.3；</p><p>　　qmax—執(zhí)行原件實(shí)際需要的最大流量</p><p>　　4.14液壓泵額定壓力<

59、/p><p><b>　　Pp≥KPmax</b></p><p>　　Pp≥KPmax=1.4×4=5.6MPa</p><p>　　Pp—泵的工作壓力；</p><p>　　Pmax—執(zhí)行元件的最高工作壓力；</p><p>　　K—系數(shù)，液壓泵至執(zhí)行元件管路中的壓力損失，K=1.3 1

60、.5</p><p>　　選擇YB1—50型號(hào)葉片泵，轉(zhuǎn)速960r/min，工作流量q=800mL/s。</p><p>　　4.2液壓系統(tǒng)的原理</p><p>　　1郵箱 2 過濾器 3 液壓泵 4 溢流閥 5 三位四通換向閥 6 節(jié)流閥7 順序閥 8 單向閥 9 升降液壓缸 10 液控式單向閥 11回轉(zhuǎn)液壓缸</p><p><b

61、>　　液壓缸上升時(shí)</b></p><p>　　進(jìn)油路：油箱—過濾器—泵—換向閥右位接通—單向閥—液壓缸下端油口</p><p>　　回油路：液壓缸上端油口—換向閥右位—油箱</p><p><b>　　液壓缸下降時(shí)</b></p><p>　　進(jìn)油路：油箱—過濾器—泵—換向閥左位接通—液壓缸上端油口&

62、lt;/p><p>　　回油路：液壓缸下端油口—順序閥—換向閥左位接通—油箱</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)缸液壓工作原理</p><p><b>　　順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ：</b></p><p>　　進(jìn)油路：油箱—過濾器—泵—換向閥左位接通—液控單向閥—回轉(zhuǎn)液壓缸</p><p>　　回油路：回轉(zhuǎn)液壓缸—

63、液控單向閥6—換向閥左位接通—油箱</p><p><b>　　逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)：</b></p><p>　　進(jìn)油路：箱—過濾器—泵—換向閥右位接通—液控單向閥6—回轉(zhuǎn)液壓缸</p><p>　　回油路：回轉(zhuǎn)液壓缸—液控單向閥7—換向閥右位接通—油箱</p><p>　　第5章 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p>

64、<p>　　5.1 確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇 PLC 型號(hào)</p><p>　　輸入點(diǎn)： 位置檢測(cè)信號(hào)：上升限位開關(guān)、下降限位開關(guān)、伸出限位開關(guān)、回縮限位開關(guān)、左轉(zhuǎn)限位開關(guān)、右轉(zhuǎn)限位開關(guān)共 6個(gè)行程開關(guān)，需要 6個(gè)輸入端 子。 “工作方式”選擇開關(guān)：有手動(dòng)、連續(xù) 2種工作方式，需要2個(gè)輸入端。</p><p>　　手動(dòng)操作：需要有上升、下降、伸出、回縮、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，抓緊、放松8

65、個(gè)按鈕，需要8個(gè)輸入端。 開關(guān)： 啟動(dòng)和停止按鈕需要2個(gè)輸入端。所以共需要18個(gè)輸入端。</p><p>　　輸出點(diǎn)：PLC 的輸出用于控制的上升、下降、伸出、回縮、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，抓緊、放松和原點(diǎn)指示燈，至少需要 9個(gè)輸出點(diǎn)。</p><p>　　PLC 型號(hào)的分類：</p><p>　　CPU221：內(nèi)置10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，不可擴(kuò)充；</p><

66、;p>　　CPU222：內(nèi)置14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到78路數(shù)字量I/O或10路模擬量I/O；</p><p>　　CPU224：內(nèi)置24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到168路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O；</p><p>　　CPU226：內(nèi)置40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到248路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O；</p><p>　　考慮到選擇PLC是

67、要保證10%左右的I/O點(diǎn)的余量，而且也要考慮經(jīng)濟(jì)性的要求，所以采用CPU224型的PLC。</p><p>　　5.2分配 PLC 的輸入/輸出端子</p><p>　　輸入點(diǎn)： 輸出點(diǎn)：</p><p>　　啟動(dòng)按鈕 SB1 I0.0 開始指示燈

68、 Q0.0</p><p>　　停止按鈕 SB2 I0.1 </p><p>　　下限為開關(guān) SQ1 I0.2 下降 Q0.2 </p><p>　　上限位開關(guān) SQ2 I0.3

69、 上升 Q0.3</p><p>　　伸出限位開關(guān) SQ3 I0.4 伸出 Q0.4</p><p>　　回縮限位開關(guān) SQ4 I0.5 回縮 Q0.5</p><p>　　左旋限位開關(guān) SQ5 I0.

70、6 左旋 Q0.6</p><p>　　右旋限位開關(guān)SQ6 I0.7 右旋 Q0.7</p><p>　　下降按鈕 SB3 I0.8 抓緊 Q0.8</p><p>　　上升按鈕

71、 SB4 I0.9 放松 Q0.9</p><p>　　伸出按鈕 SB5 I1.0</p><p>　　回縮按鈕 SB6 I1.1 手動(dòng) I1.6 </p><p>　　自動(dòng)

72、I1.7</p><p>　　左旋按鈕 SB7 I1.2</p><p>　　右旋按鈕 SB8 I1.3</p><p>　　抓緊按鈕 SB9 I1.4</p><p>　　放松按鈕 SB10 I1.5 </p><p>　　

73、5.3 PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　為了方便滿足控制要求，控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)需要有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。</p><p>　　（1）手動(dòng)程序手動(dòng)操作可以按照實(shí)際的工作需要來進(jìn)行控制。</p><p>　　按下SB1啟動(dòng)按鈕，I0.0閉合，機(jī)械手手臂啟動(dòng)，同時(shí)線圈M0.0通電，M0.0閉合。</p><p>　　按下SB3啟動(dòng)按鈕

74、，I0.8閉合，機(jī)械手手臂下降，Q0.2得電。</p><p>　　按下SB4啟動(dòng)按鈕，I0.9閉合，機(jī)械手手臂上升，Q0.3得電。</p><p>　　按下SB5啟動(dòng)按鈕，I1.1閉合，機(jī)械手手臂伸出，Q0.3得電。</p><p>　　按下SB6啟動(dòng)按鈕，I1.2閉合，機(jī)械手手臂回縮，Q0.3得電。</p><p>　　按下SB2停止按鈕

75、，I0.1斷開，M0.0斷電，機(jī)械手手臂動(dòng)作停止。</p><p><b>　　(2)自動(dòng)程序</b></p><p>　　將其設(shè)計(jì)成單周期操作</p><p>　　按下SB1啟動(dòng)按鈕，I0.0閉合，機(jī)械手手臂啟動(dòng)，同時(shí)線圈M0.0通電，M0.0閉合。機(jī)械手手臂下降，下降到碰到下限位開關(guān)SQ1時(shí),I0.2閉合，機(jī)械手手臂上升，碰到上限位開關(guān)SQ

76、2時(shí)，I0.3閉合，手臂左旋，左旋至左限位開關(guān)SQ5時(shí)，I0.6閉合，手臂前伸，至伸出限位開關(guān)SQ3時(shí),I0.4閉合，手臂下降，至下限位開關(guān)SQ1時(shí),I0.2閉合，機(jī)械手手臂上升，碰到上限位開SQ2時(shí)，I0.3閉合，手臂回縮，至回縮限位開關(guān)SQ4時(shí)，I0.5閉合，手臂右旋，此時(shí)手臂回到了初始點(diǎn)，完成一次單周期循環(huán)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

77、p>　　[1]何發(fā)昌，邵遠(yuǎn). 多功能機(jī)械手的原理及應(yīng)用[M].北京：高等2002.23-30.</p><p>　　[2]李明. 單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.33-36.</p><p>　　[3]陸祥子. 基于PLC的機(jī)械手[J]. 湖南工程學(xué)院院報(bào)，2006,(06):70-73.</p><p>　　[4]徐福玲. 液壓與

78、氣壓傳動(dòng)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.25-30.[5]袁榮. 六自由度液壓裝卸機(jī)械手[J]. 昆明工學(xué)院院報(bào)，2002,(02):89-90. [6]羅曉曙. 基于PLC的的機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004,26(2):56-58.</p><p>　　[7]周宗團(tuán)，杜鵑. 基于液壓系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子壓鑄機(jī)卸料機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J]. 西安工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,(8):51-

79、52.</p><p>　　[8]金茂青，曲忠萍，張桂華. 國外工業(yè)機(jī)械人發(fā)展的態(tài)勢(shì)分析[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.120-122.[9]付京孫. 機(jī)器人學(xué)[M]. 北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，1992.20-23.</p><p>　　[10]陳華。PLC程序設(shè)計(jì)方法的研究[J]. 陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)2005,(10):51-52.[11]范印越. 機(jī)器人技術(shù)[M].

80、北京:電子工業(yè)出版社，1999.222-225.[12]劉明保，呂春紅. 機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定[J]. 河南高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2005,(10):41-52. </p><p>　　[13]張軍，封志輝. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.27-29.[14]李超. 液動(dòng)通用上下料機(jī)械手[J]. 陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,(10):41-52. </p><p

81、>　　[15]濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版. 北京：高等教育出版社，2001.30-33.</p><p>　　[16]鄧廣敏. 工業(yè)機(jī)械手手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.9-10.</p><p>　　[17]王明. 液動(dòng)通用上下料機(jī)械手[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,(10):42-48. </p><p>　　[18]劉世華. 機(jī)械

82、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)[M]. 吉林：吉林科技出版社，1996.110-112.</p><p>　　[19]劉躍南. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)問題解析[M]. 北京：中國致公出版社，1999.62-65.</p><p>　　[20]李偉民.多功能上下料機(jī)械手研究[J]. 遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000,(12):14-38.</p><p><b>　　致 謝</b&

83、gt;</p><p>　　在本設(shè)計(jì)的選題、開題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個(gè)過程中，得到了導(dǎo)師老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計(jì)得以順利完成，其中無不飽含著老師的汗水和心血。他們嚴(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(lì)著我，將永遠(yuǎn)銘記在學(xué)生心中，使學(xué)生終生受益。他對(duì)本設(shè)計(jì)的構(gòu)思、框架和理論運(yùn)用給予了許多深入的指導(dǎo)，使得設(shè)計(jì)得以順利完成。在此謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表示衷心的感謝和崇高