機(jī)械電子工程畢業(yè)論文-機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p><b>　　機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　誠(chéng)信聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：本論文及其研究工

2、作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。</p><p>　　本人簽名： 年 月 日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 機(jī)械手氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3、 </p><p><b>　　1．課題意義及目標(biāo)</b></p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手是集機(jī)械、電氣、氣動(dòng)和控制于一體的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。近年來(lái)，機(jī)械手在自動(dòng)化領(lǐng)域中，特別是在有毒、放射、易燃、易爆等惡劣環(huán)境內(nèi)與電動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手相比，顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，

4、得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生深入了解機(jī)械手氣壓系統(tǒng)的組成和工作原理，綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)完成機(jī)械手氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)、氣動(dòng)程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容，為畢業(yè)后從事機(jī)械方面工作打好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2．主要任務(wù)</b></p><p>　?。?）設(shè)計(jì)機(jī)械手工作原理圖</p><p>　?。?）氣動(dòng)元件的設(shè)計(jì)與選

5、擇</p><p>　?。?）氣動(dòng)程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　（4）氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3．主要參考資料</b></p><p>　　[1] 章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[2] 鄭家林.輕工業(yè)氣壓傳動(dòng)[M].北京：

6、輕工業(yè)出版社，1989.</p><p>　　[3] 路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p><b>　　4．進(jìn)度安排</b></p><p>　　審核人： 年 月 日</p><p><b>　　機(jī)械手氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)&l

7、t;/b></p><p>　　摘要：氣動(dòng)機(jī)械手是集機(jī)械、電氣、氣動(dòng)和控制于一體的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。近年來(lái)，機(jī)械手在自動(dòng)化領(lǐng)域中，特別是在有毒、放射、易燃、易爆等惡劣環(huán)境內(nèi)與電動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手相比，顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性，得到了越來(lái)越廣應(yīng)</p><p>　　用。本設(shè)計(jì)針對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手，設(shè)計(jì)其氣動(dòng)系統(tǒng)并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，氣動(dòng)系統(tǒng)包括氣源設(shè)備，氣源處理元件，潤(rùn)滑元件，各類傳感器，方向

8、控制閥，流量控制閥，氣動(dòng)執(zhí)行元件，其他輔助元件；控制系統(tǒng)用的是PLC（可編程控制器），通過(guò)編輯合適的程序，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手按照設(shè)定好的程序運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：氣動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械手，PLC</p><p>　　The Design of Pneumatic System of Manipulator</p><p>　　Abstract：Pneumatic ro

9、bot is one of the typical products what includes mechanical, electrical,pneumatic,radioacitivity and control.In recent years, the robots,in the field of automation,show a unique advantage which are compared with electric

10、 and hydraulic manipulator,having been widely applied,especially in poisonous,radioactive, flammable,explosive and other harsh environments.It is designed for conveying manipulator.We designe its pneumatic system and the

11、 control system. Pneumatic system consi</p><p>　　Keywords: pneumatic system, manipulator，PLC</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　

12、1.1 氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展1</p><p>　　1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展前景1</p><p>　　1.3 氣動(dòng)機(jī)械手的組成和分類2</p><p>　　1.3.1 氣動(dòng)機(jī)械手的組成2</p><p>　　1.3.2 氣動(dòng)機(jī)械手的分類3</p><p>　　1.4 氣動(dòng)系統(tǒng)的組成4</p>

13、<p>　　1.5 課題的提出及主要任務(wù)5</p><p>　　1.5.1 課題的提出5</p><p>　　1.5.2 課題的主要任務(wù)6</p><p>　　2 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案7</p><p>　　2.1 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表7</p><p>　　2.2 機(jī)械手基本形式的選擇7<

14、/p><p>　　2.3 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)8</p><p>　　3 氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 搬運(yùn)機(jī)械手氣爪的選擇9</p><p>　　3.1.1 末端執(zhí)行器概述9</p><p>　　3.1.2 末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式9</p><p>　　3

15、.1.3 末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)計(jì)算10</p><p>　　3.2 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算13</p><p>　　3.2.1 機(jī)械手手臂的具體設(shè)計(jì)方案13</p><p>　　3.2.2 升降手臂的設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2.3 伸縮手臂的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2.4 回轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)18&l

16、t;/p><p>　　3.3 氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖20</p><p>　　3.4 其他氣動(dòng)元件的選擇20</p><p>　　4 機(jī)械手控制系統(tǒng)及氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1 基于PLC的控制系統(tǒng)及回路設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1.1 PLC簡(jiǎn)介25</p><p

17、>　　4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)、種類25</p><p>　　4.1.3 PLC輸入輸出地址分配27</p><p>　　4.1.4 回路設(shè)計(jì)29</p><p>　　4.1.5 PLC程序設(shè)計(jì)30</p><p><b>　　5 結(jié)論34</b></p><p><b

18、>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　致謝36</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　1.1 氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　科學(xué)家利用空氣的能量完成各種活動(dòng)從遠(yuǎn)古就開(kāi)始了，但是這都不是真正的氣動(dòng)技術(shù)，真正的氣動(dòng)技術(shù)氣源

19、于17世紀(jì)，那時(shí)候人們發(fā)明了一個(gè)能夠產(chǎn)生一個(gè)大氣壓的氣動(dòng)裝置，大概到了19世紀(jì)，人們做出了剎車裝置，并且用到了車輛的制動(dòng)上，到了20世紀(jì)，隨著工業(yè)的發(fā)展，人們才將其應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)方面，并由此帶動(dòng)了各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。</p><p><b>　　1.汽車制造行業(yè)</b></p><p>　　不管是是汽車制造業(yè)還是其他的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)都應(yīng)用了現(xiàn)代的氣動(dòng)技術(shù)。如：車身在每個(gè)工序

20、的移動(dòng)；點(diǎn)焊機(jī)焊頭的快速接近，都采用了各種功能的氣缸。</p><p>　　2. 電子，半導(dǎo)體制造行業(yè)</p><p>　　在彩電，冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配線上，在半導(dǎo)體芯片，印制電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，我們可以看到各種各式的氣爪和真空吸盤(pán)，這些吸盤(pán)用來(lái)吸一些體積大，但是重量輕，氣爪又難以抓取的物品。</p><p>　　3．生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)</p&

21、gt;<p>　　由于氣動(dòng)技術(shù)良好的性能，從剛開(kāi)始作為一些工業(yè)生產(chǎn)的輔助部件，到現(xiàn)在應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。為減輕簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)提供了很大幫助，也成為現(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域比較出色的生產(chǎn)技術(shù)[6]。</p><p>　　1.2 氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展前景</p><p>　　氣動(dòng)機(jī)械手是一種新型的機(jī)電一體化設(shè)備，它集中了操作本體，檢測(cè)裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠仿人操作，完成各種作業(yè)，所

22、有的作業(yè)可以自動(dòng)完成，當(dāng)然也可以手動(dòng)完成，對(duì)提高生產(chǎn)物品質(zhì)量的穩(wěn)定性起著絕對(duì)重要的作用。機(jī)器人技術(shù)也是集中了智能化，控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)，等多種學(xué)科才形成的高新技術(shù)，在當(dāng)代十分活躍。一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)水平，可以用機(jī)器人的應(yīng)用水平來(lái)衡量。在機(jī)械加工，沖壓，鍛造，熱處理，電鍍，噴漆，裝配以及輕工業(yè)，交通運(yùn)輸?shù)确矫娴玫皆絹?lái)越廣泛的應(yīng)用，機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式開(kāi)始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制造能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜操作，使用范圍廣泛的“程

23、序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。</p><p>　　1.3 氣動(dòng)機(jī)械手的組成和分類</p><p>　　1.3.1 氣動(dòng)機(jī)械手的組成</p><p>　　圖1-1為機(jī)械手的典型結(jié)構(gòu)。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-2所示。</p><p>　　圖1-1 典型的機(jī)械手結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖1-2 機(jī)械手方

24、框圖</p><p><b>　　一. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　手部、手臂，行走機(jī)構(gòu)。</p><p>　　手部就是末端執(zhí)行器，作為直接抓取工件的部分，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇，在下文有具體的分析。</p><p>　　手臂就是增加整個(gè)機(jī)械手的自由度，使其能夠伸縮，上下，使其作業(yè)范圍變大，為完成任務(wù)提供方便。

25、</p><p>　　行走機(jī)構(gòu)屬于特殊的機(jī)構(gòu)，由于其活動(dòng)靈活，可以自由移動(dòng)，比如車間的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)械裝置，可以智能識(shí)別路線，將目標(biāo)物品移動(dòng)到目標(biāo)位置。</p><p><b>　　二．驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。</p><p>　　驅(qū)動(dòng)系

26、統(tǒng)包括各種類型的電動(dòng)機(jī)，直流伺服的電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)，液壓驅(qū)動(dòng)裝置和氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。當(dāng)然，現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的還是電動(dòng)機(jī)類別的。</p><p><b>　　三．控制系統(tǒng)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)就是用來(lái)控制機(jī)械手按著事先規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以分為程序控制系統(tǒng)和電氣定位系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)除了可以讓機(jī)械手按著事先規(guī)定的路徑運(yùn)動(dòng)之外，

27、還能記憶人們事先給予機(jī)械手的指令信息，按控制系統(tǒng)儲(chǔ)存的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令，并且可以對(duì)機(jī)械手整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)視，在發(fā)生事故時(shí)就會(huì)發(fā)生警報(bào)，可以得到及時(shí)的處理。</p><p>　　控制系統(tǒng)一般由計(jì)算機(jī)和一個(gè)控制器組成。當(dāng)然，控制系統(tǒng)可以分為集中控制和分散控制兩種。這兩種控制方式各有優(yōu)點(diǎn)，集中式的控制系統(tǒng)比較易于控制，分散式的雖然能準(zhǔn)確的控制，但是比較麻煩。所以在選擇時(shí)，要根據(jù)我們的實(shí)際情況來(lái)設(shè)置。</p>

28、<p><b>　　四．位置檢測(cè)裝置</b></p><p>　　當(dāng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)及不管哪個(gè)位置，檢測(cè)系統(tǒng)都會(huì)檢測(cè)到其位置，并和設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)算，比較得出其正確的位置，不斷的調(diào)整以達(dá)到機(jī)械手準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的目的。</p><p>　　1.3.2 氣動(dòng)機(jī)械手的分類</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的類型很多，但

29、是國(guó)內(nèi)并沒(méi)有統(tǒng)一你的劃分標(biāo)準(zhǔn)，所以我們?cè)谶@里以下面的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。</p><p><b>　　一．按用途分類</b></p><p>　　機(jī)械手可以分為專用機(jī)械手和通用的機(jī)械手：</p><p>　　1、專用機(jī)械手適用與專用的設(shè)備和某些特定的產(chǎn)品，它并不適合所有的物品。它的專用性雖然適用性低，但是對(duì)于專用性來(lái)說(shuō)，非常專業(yè)，在大批量生產(chǎn)活動(dòng)中

30、，具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　2、通用機(jī)械手就其適用范圍來(lái)說(shuō)，要比專用性的機(jī)械手的范圍要多，它可以通過(guò)調(diào)整程序來(lái)適應(yīng)不同場(chǎng)合，它的精度也足夠高，可以達(dá)到生產(chǎn)的目標(biāo)和目的，但是只適合中小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。</p><p><b>　　二．按驅(qū)動(dòng)方式分類</b></p><p>　　1、液壓機(jī)械手是用液體壓縮產(chǎn)生的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)

31、，它最大的特點(diǎn)就是：抓取的重量大，可以持續(xù)的輸出，但是其對(duì)泄露需要進(jìn)行很精密的處理，如果泄漏的話對(duì)工作性能有較大的影響，而且不易在高溫或者低溫下工作。</p><p>　　2、氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手當(dāng)然就是靠氣壓的壓縮來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。它的特點(diǎn)也是很鮮明的：它的動(dòng)作非常靈敏，介質(zhì)來(lái)源也比較方便，一般空氣都可以，通過(guò)處理器處理過(guò)后就可以使用，由于空氣的壓縮性，在抓取物品時(shí)可以柔性抓取，減小沖擊，但是如果要用氣動(dòng)機(jī)械手去

32、抓取同樣的重量會(huì)比液壓傳動(dòng)的要大，我們一般認(rèn)為，它適合于低速輕載，粉塵多，高溫的環(huán)境。</p><p>　　3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手是靠機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)的一種機(jī)械手，是一種專用機(jī)械手，其動(dòng)力由機(jī)械機(jī)構(gòu)提供。</p><p>　　1.4 氣動(dòng)系統(tǒng)的組成</p><p>　　氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1-3所示</p><p>　　氣動(dòng)回路的目的就是驅(qū)動(dòng)各

33、種不用作用的機(jī)械裝置，氣動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)控制內(nèi)容是：速度，方向和力的大小。這樣就可以控制生產(chǎn)裝置相連接的各種氣缸，靠方向控制閥，壓力閥，和流量閥來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)內(nèi)容的控制，即</p><p>　　壓力控制閥——控制氣缸輸出力的大小</p><p>　　方向控制閥——控制氣缸的運(yùn)動(dòng)方向</p><p>　　速度控制閥——控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度</p><p>

34、;　　圖1-3 氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成</p><p>　　1.5 課題的提出及主要任務(wù)</p><p>　　1.5.1 課題的提出</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)老齡化加劇，在沿海地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的短缺現(xiàn)象，我們急需要提高生產(chǎn)效率，進(jìn)而使工作的勞動(dòng)量減少，為了減少工作量，我們可以增加生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度，來(lái)減少這種枯燥乏味的重復(fù)性來(lái)動(dòng)，把產(chǎn)品從一條生產(chǎn)線搬到另一生產(chǎn)

35、線。這樣做，我們就可以降低工人的勞動(dòng)量了。</p><p>　　液壓傳動(dòng)因?yàn)槠湫孤秵?wèn)題，會(huì)對(duì)周圍的元件和設(shè)別產(chǎn)生污染，如果有的元件不能適應(yīng)這種環(huán)境就會(huì)導(dǎo)致他們的破壞，產(chǎn)生設(shè)備損失。液壓傳動(dòng)有幾個(gè)不好的缺點(diǎn)：手溫度影響效果明顯，油的溫度變化時(shí)，其運(yùn)動(dòng)特性也會(huì)產(chǎn)生變化，而且將空氣混入后，會(huì)產(chǎn)生噪音，因?yàn)槠湫孤兜脑?，我們需要制造出及其精確的液壓元件適應(yīng)這一缺點(diǎn)，但是其成本造價(jià)過(guò)于高，維修也不便。</p>

36、<p>　　鑒于這些缺點(diǎn)，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)上面已經(jīng)介紹過(guò)了，傳動(dòng)壓力較低，作介質(zhì)易于提取，而后排入大氣，并不污染空氣，處理方便，管道不易堵塞；在壓縮空氣的輸送過(guò)程中，阻力損失較??；動(dòng)作迅速和反映靈敏，氣動(dòng)系統(tǒng)只需很短的時(shí)間就可以啟動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制；壓縮空氣可以儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中，在發(fā)生特殊的情況下，工作不會(huì)因?yàn)檫@些情況停止。工作環(huán)境適應(yīng)性好，在一些特殊的環(huán)境中，其優(yōu)點(diǎn)很明顯，不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的

37、變化而引起性能的變化，成本低廉，由于其需要的壓力較低，因此其氣動(dòng)元件所需的精度較低，成本低，易于制造，節(jié)約成本。</p><p>　　1.5.2 課題的主要任務(wù)</p><p>　　1.完成機(jī)械手工作規(guī)劃</p><p>　　2.設(shè)計(jì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖和氣動(dòng)元件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.設(shè)計(jì)氣壓工作回路和相應(yīng)的PLC的程序<

38、;/p><p>　　2 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表</p><p>　　一、用途：車間皮帶機(jī)之間的搬運(yùn)</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>　　1、抓重：5Kg (夾持式手部)</p><p>　　2

39、、自由度數(shù)：3個(gè)自由度</p><p>　　3、坐標(biāo)型式：圓柱坐標(biāo)</p><p><b>　　4、主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)：</b></p><p>　　縱向手臂伸縮行程：300mm手臂伸縮速度：400mm/s</p><p>　　橫向手臂伸縮行程：200mm手臂伸縮速度：200mm/s</p><p>　

40、　機(jī)身回轉(zhuǎn)范圍：0-90°機(jī)身回轉(zhuǎn)速度：60° /s</p><p>　　2.2 機(jī)械手基本形式的選擇</p><p>　　按機(jī)械手臂的各種不同的運(yùn)動(dòng)方式和不同的組合情況，用坐標(biāo)形式分類的話可以分為直角式，圓柱式和球坐標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。當(dāng)機(jī)械手在搬運(yùn)時(shí)，手臂具備升降，收回以及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。我們采用圓柱坐標(biāo)式，對(duì)應(yīng)的機(jī)械手會(huì)有三個(gè)自由度。</p><p>

41、　　圖2-1是傳送帶搬運(yùn)機(jī)械手示意圖，圖中的搬運(yùn)機(jī)械手就是將物品從傳送帶A搬運(yùn)到傳送帶B。</p><p>　　圖2-1 機(jī)械手搬運(yùn)物品示意圖</p><p>　　2.3 機(jī)械手的主要部件及運(yùn)動(dòng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用圓柱型坐標(biāo)機(jī)械手，根據(jù)我們?cè)O(shè)定的任務(wù)，該機(jī)械手有3個(gè)自由度：伸縮手臂的伸縮，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和縱向手臂的伸縮。</p><p&

42、gt;　　該設(shè)計(jì)的機(jī)械手有幾大部件和相應(yīng)的氣缸：1.手部，采用平行開(kāi)閉氣爪，通過(guò)氣缸的伸縮來(lái)帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的開(kāi)閉。2.伸縮手臂，橫向伸縮手臂是由一個(gè)帶導(dǎo)桿的氣缸構(gòu)成。3.縱向伸縮手臂：由一個(gè)單作用氣缸構(gòu)成。4.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：由一個(gè)擺動(dòng)氣缸構(gòu)成。下面我們給出本方案具體的機(jī)械手示意圖3-1：</p><p>　　具體的運(yùn)動(dòng)流程為：橫向手臂伸出，升降手臂伸出，夾緊，升降手臂收縮，擺動(dòng)氣缸旋轉(zhuǎn)，橫向手臂收縮，松開(kāi)。</p

43、><p>　　圖2-2 機(jī)械手示意圖</p><p>　　3 氣動(dòng)機(jī)械手的氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 搬運(yùn)機(jī)械手氣爪的選擇</p><p>　　3.1.1 末端執(zhí)行器概述</p><p>　　末端執(zhí)行器就是一個(gè)機(jī)械手的操作手，針對(duì)不同的作業(yè)任務(wù)有著不同的結(jié)構(gòu)和功能的裝置。其種類個(gè)數(shù)很多，與機(jī)械手的用途密切相

44、關(guān)，我可以將其分為搬運(yùn)機(jī)械手，加工機(jī)械手，測(cè)量機(jī)械手等其他種類。</p><p>　　搬運(yùn)式的末端執(zhí)行器可以用來(lái)抓取和夾持，搬運(yùn)各種物體。</p><p>　　加工類的末端執(zhí)行器一般都帶有砂輪，銑刀，噴嘴等加工工具的機(jī)器，可以用來(lái)做簡(jiǎn)單重復(fù)的加工作業(yè)。</p><p>　　測(cè)量型的測(cè)量末端執(zhí)行器是裝有傳感器的特殊附加裝置，用來(lái)測(cè)量和檢測(cè)作業(yè)，比較高端的末端執(zhí)行器。&

45、lt;/p><p>　　在設(shè)計(jì)機(jī)械手的末端操作器時(shí)，我們必須注意下面幾個(gè)問(wèn)題：</p><p>　　1.末端執(zhí)行器是根據(jù)我們要執(zhí)行的任務(wù)要設(shè)計(jì)的。我們?cè)谧霾煌娜蝿?wù)時(shí)，當(dāng)一種機(jī)械手不能滿足需要時(shí)，我們就需要設(shè)計(jì)一種新的機(jī)械手來(lái)滿足我們的需要，這時(shí)候就可以得出來(lái)，不斷創(chuàng)造可以使機(jī)械手的應(yīng)用范圍變的越來(lái)越大。</p><p>　　2.機(jī)械手的重量和需要抓取的物件的重量將是我

46、們需要考慮的對(duì)象，為了減少負(fù)荷等。在設(shè)計(jì)機(jī)械手時(shí)需要重量小，結(jié)構(gòu)緊湊，滿足要求。</p><p>　　3.機(jī)械手具有專用性和通用型機(jī)械手兩種。但是通用型機(jī)械手的設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)，至今也沒(méi)有適用于多種場(chǎng)合的萬(wàn)能機(jī)械手出現(xiàn)，所以我們要提高生產(chǎn)效率，除了要在萬(wàn)能型機(jī)械手上下功夫外，我們還需要在專用型機(jī)械手上下功夫，一個(gè)做的好的專用型機(jī)械手，即使避免不了切換的麻煩，但是其自身的效率可以幫我們解決這樣的問(wèn)題。就成本來(lái)說(shuō)，專用型

47、機(jī)械手要比萬(wàn)能機(jī)械手的價(jià)格造價(jià)低很多?？梢源蟠蟮墓?jié)約成本。</p><p>　　3.1.2 末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)和驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　本文的工作條件為傳送帶之間的搬運(yùn)機(jī)械手，且搬運(yùn)的物品為小型的重量輕的鋼制零件，所以我們可以采用平行開(kāi)閉標(biāo)準(zhǔn)氣爪。</p><p>　　機(jī)械爪的驅(qū)動(dòng)方式主要有三種</p><p>　　1.氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。通過(guò)

48、電磁閥換向閥的換向來(lái)切換氣爪的開(kāi)合，用單向節(jié)流閥來(lái)控制其合閉的速度，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的價(jià)格較低，生產(chǎn)比較容易，因此只要是可以采用氣動(dòng)機(jī)械手的地方，我們都會(huì)采用氣動(dòng)機(jī)械手。為了避免抓夾時(shí)，將物品抓爛，采用氣動(dòng)氣爪也是合適，因?yàn)榭諝饩哂幸欢ǖ膲嚎s性，可以使機(jī)械手慢慢的閉合。</p><p>　　2.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)類的氣爪其應(yīng)用范圍也比較大，為了得到足夠大的驅(qū)動(dòng)力和力矩，我們需要用到減速器。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)機(jī)

49、械手的抓夾和位置的控制。它有的一個(gè)缺點(diǎn)就是等我們要求的條件使是防爆時(shí)，就不可以用電動(dòng)式，因?yàn)槠溟_(kāi)啟和電壓變化時(shí)產(chǎn)生的火花會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)性。</p><p>　　3.液壓驅(qū)動(dòng)方式。液壓驅(qū)動(dòng)類的我們應(yīng)用很多，由于它的驅(qū)動(dòng)力比較大，廣泛應(yīng)用于大型機(jī)械和車輛中。比如，挖掘機(jī)，千斤頂?shù)瓤梢暂敵龃罅苛氐膱?chǎng)合，是其他類型機(jī)械手不具備的。</p><p>　　由于，我們想要設(shè)計(jì)的傳送帶之間的搬運(yùn)手以及我們要

50、搬運(yùn)的為規(guī)則的剛類零件。再根據(jù)其重量不是很大，我們采用是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，其介質(zhì)獲取方便，且反應(yīng)靈敏快速，沒(méi)有泄露等問(wèn)題的出現(xiàn)。所以我們采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式。</p><p>　　3.1.3 末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　根據(jù)上述描述，我們做的是搬運(yùn)機(jī)械手，搬運(yùn)的是小型可抓取的物件，所以我們采用標(biāo)準(zhǔn)氣爪，不需要我們?cè)O(shè)計(jì)，可以根據(jù)表格直接選型。</p><p>　

51、　我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手爪的最大夾持重量是m=5Kg。根據(jù)我們的要求，我們需要的是平行開(kāi)閉氣爪，其原理結(jié)構(gòu)如下圖3-1所示</p><p>　　圖3-1 平行開(kāi)閉型氣爪結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　1-活塞桿 2-杠桿 3-鋼球 4-手指 5-導(dǎo)軌 6-止動(dòng)塊 7-定位銷 8-杠桿軸</p><p>　　對(duì)夾持工件進(jìn)行受力分析如圖3-2所示，為了能夠夾起物

52、件，摩擦力2µF必須大于等于工件的重量mg，搬運(yùn)時(shí)不可能實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊，對(duì)于沖擊性，必須設(shè)定一個(gè)安全系數(shù)（由機(jī)械設(shè)計(jì)第六版可知，為了增大摩擦，一般令µ＝0.65）因此</p><p>　　F>mg/2µ[6]=5×9.8×4/(2×0.65)=144.12N </p><p>　　圖3-2 夾持工件受力示意圖</p>

53、<p>　　由上面的計(jì)算和表3-1，我們可以選擇合適的型號(hào)：MHZ-40S。</p><p>　　表3-1 單作用氣爪參數(shù)</p><p>　　3.2 機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.1 機(jī)械手手臂的具體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　下面這是我們常見(jiàn)的幾種結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.

54、雙導(dǎo)桿手臂伸縮結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.雙活塞桿氣缸結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3.活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中為了應(yīng)用更多的氣缸，不管是直線還是回轉(zhuǎn)類型的運(yùn)動(dòng)，我們都用的是氣缸。</p><p>　　圖3-3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)示意圖</p><p>　　3.2.2 升降手臂的設(shè)計(jì)</p&

55、gt;<p>　　升降手臂為機(jī)械手執(zhí)行垂直升降的運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。由于伸縮手臂主要承擔(dān)末端執(zhí)行器和夾持物件的重力。下面進(jìn)行計(jì)算選擇：</p><p>　　軸向負(fù)載力F=（m1+m2+m3）=60.907N</p><p>　　根據(jù)表10-10，預(yù)選負(fù)載率B=25%</p><p>　　已知P=0.5Mpa，氣缸的動(dòng)作時(shí)間為t=0.8S，氣缸行程L=250mm

56、</p><p>　　由式 = P[6] </p><p>　　已知L=250mm，t=1s，B=25%，查的 =1.05</p><p>　　查得氣缸的理論最大速度為 =420mm/s</p><p>　　負(fù)載的最大動(dòng)能 = M [6]=（1/26.215 ）0.548J</p><p>　　選用CDM2B32

57、-300（墊緩沖氣缸）如圖3-5</p><p>　　圖3-4 墊緩沖氣缸</p><p>　　3.2.3 伸縮手臂的設(shè)計(jì)</p><p>　　伸縮手臂是水平放置的執(zhí)行機(jī)械手水平伸出和收縮的機(jī)械機(jī)構(gòu)，但是由于其除了要承受伸縮的力還要承受垂直方向上由末端執(zhí)行器和垂直伸縮氣缸產(chǎn)生的彎矩，使我們?cè)谶x擇伸縮氣缸時(shí)必須保證手臂的正確的方向以及要承受的彎曲和扭轉(zhuǎn)力矩。<

58、/p><p>　　為使設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和簡(jiǎn)便化，在本設(shè)計(jì)中，伸縮手臂采用新薄型帶導(dǎo)桿氣缸（如圖3-6）。</p><p>　　圖3-5 新薄型帶導(dǎo)桿氣缸</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)伸縮手臂的行程為200mm，氣爪的重量為0.715Kg，加上氣爪和連接板的重量，總質(zhì)量約為8Kg，由此，伸縮手臂的最大橫向負(fù)載F=mg=85.407N。</p>

59、<p>　　根據(jù)表3-2的數(shù)據(jù)，我們選擇缸徑為20mm型號(hào)為MGPL32—250的氣缸。</p><p>　　圖3-6 導(dǎo)桿氣缸受力圖</p><p>　　表3-2 帶導(dǎo)桿氣缸的參數(shù)</p><p>　　伸伸縮手臂做的是直線運(yùn)動(dòng)，因此要克服摩擦力和慣性力，所以我們要根據(jù)摩擦阻力和慣性力來(lái)確定。</p><p>　　在計(jì)算摩擦力

60、時(shí)，我們要根據(jù)實(shí)際的導(dǎo)向截面形狀來(lái)計(jì)算其摩擦阻力。就如圖3-7所示的結(jié)構(gòu)一樣。</p><p>　　圖3-7 伸縮手臂受力示意圖</p><p>　　由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。</p><p>　　在垂直方向，可近似認(rèn)為 = =85.407N。</p><p>　　導(dǎo)桿所受到的水平方向的摩擦力 =FN<

61、/p><p>　　將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　=FN=0.2×85.407=17.081N</p><p>　　慣性力的計(jì)算：本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)時(shí)V=200mm/s，在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間0.1s，起始的速度為V=V=200mm/s。</p><p>　　氣缸所需的驅(qū)動(dòng)力 F驅(qū)=F摩+F慣=17.081+1

62、.743=11.98N</p><p>　　氣缸的理論驅(qū)動(dòng)力 F=1/4 p其中</p><p>　　D—?dú)飧椎膬?nèi)徑（米）；</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)D=32mm，p=0.5MPa</p><p>　　代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得 </p><p>　　F=1/4 p =1/4×3.14×

63、×0.5×106=100.480N[6] </p><p>　　由計(jì)算的結(jié)果可知F>F驅(qū)，由此我們可以知道所選的氣缸滿足需求</p><p>　　3.2.4 回轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì)</p><p>　　為了能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)的要求，我們選擇擺動(dòng)氣缸，利用壓縮空氣的能量驅(qū)動(dòng)輸出軸在一定角度范圍內(nèi)作往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣

64、動(dòng)執(zhí)行元件?？梢詫?shí)現(xiàn)物體的夾緊，分類。夾緊。翻轉(zhuǎn)和閥門(mén)的合閉，還有機(jī)器人的手臂動(dòng)作等，還必須將其固定在底座上。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)我們的回轉(zhuǎn)臂要選用擺臺(tái)MSQ系列，如圖3-8所示</p><p>　　圖3-8 MSQ系列擺臺(tái)</p><p>　　擺臺(tái)要承受加載它上面的軸向負(fù)載F和偏心負(fù)載G總產(chǎn)生的彎矩M，當(dāng)機(jī)械手豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，擺臺(tái)所受的軸向負(fù)載最大，去

65、大小有其承受的總重力和慣性力決定，即</p><p>　　慣性力的計(jì)算：手臂在升降時(shí)V=400mm/s，我們?cè)谟?jì)算慣性力時(shí)，設(shè)置=0.8s，V=400mm/s。</p><p><b>　　由下面公式計(jì)算：</b></p><p><b>　　代入計(jì)算數(shù)據(jù)求得</b></p><p>　　綜上所述

66、：擺臺(tái)應(yīng)承受的軸向負(fù)載</p><p>　　F=F重+F慣=124.607+36.96=164.567N</p><p>　　由于機(jī)械手承受重物的偏心負(fù)載，必然會(huì)對(duì)擺臺(tái)產(chǎn)生一個(gè)彎矩，在選擇擺臺(tái)時(shí)需保證擺臺(tái)所能承受的彎矩M不能超過(guò)許用彎矩。</p><p>　　擺臺(tái)所要承受的彎矩M= ·L，根據(jù)前文的設(shè)計(jì)計(jì)算，知</p><p>　　

67、=70N，L=243mm</p><p>　　代入數(shù)據(jù)求得M= ·L=17.01N·m [13]</p><p>　　擺臺(tái)有基本型和高精度型兩種類型，基本型雖然其精度不足，但是其足夠滿足我們的設(shè)計(jì)要求，而且其價(jià)格較低。不管是彎矩還是負(fù)載值，在選型時(shí)我們需要考慮一定的裕量。據(jù)表3-3，選擇的擺臺(tái)型號(hào)為MSQB100。</p><p>　　表3-3

68、 擺臺(tái)參數(shù)</p><p>　　3.3 氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　圖3-9 氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖</p><p>　　3.4 其他氣動(dòng)元件的選擇</p><p><b>　　1.氣源設(shè)備的選擇</b></p><p>　　空氣壓縮機(jī)是氣源裝置中的主體，它是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成氣

69、體壓力能的裝置?？諝鈮毫C(jī)按工作原理來(lái)講，可以分為，活塞式空壓機(jī)，滑片式空壓機(jī)，螺桿式空壓機(jī)。根據(jù)我們的需要，選擇螺桿式空壓機(jī)，能夠?qū)⑽覀兊某杀咀兊阶畹蚚6]。</p><p>　　首先我們需要計(jì)算氣缸的耗氣量</p><p>　　氣爪的耗氣 ) [6]</p><p>　　垂直氣缸的耗氣量： ) </p><p>　　橫向氣缸的耗氣量

70、： ) </p><p>　　擺動(dòng)氣缸的耗氣量計(jì)算: </p><p><b>　　設(shè)備的總耗氣量：</b></p><p>　　空壓機(jī)的排氣量選擇：</p><p>　　空壓機(jī)輸出壓力的選擇</p><p>　　根據(jù)表3-4，選擇w-1.2 </p><p>　　表3-4

71、 空壓機(jī)參數(shù)表</p><p><b>　　2．后冷卻器的選擇</b></p><p>　　空壓機(jī)輸出的壓縮空氣溫度可達(dá)180，后冷卻器的作用就是將空壓機(jī)出口的高溫空氣冷卻至40以下，將大量水蒸氣和變質(zhì)油霧冷凝成液體水滴和油滴，然后以便將他們清除掉[6]。</p><p>　　風(fēng)冷式的不要冷卻水設(shè)備，不用擔(dān)心水凍結(jié)等一系列問(wèn)題。但是它只是用與

72、處理進(jìn)口空氣溫度低于100的空氣，而且其處理空氣的能力并不是很強(qiáng)。當(dāng)然其優(yōu)點(diǎn)也是非常鮮明的：占地面積要比其他的小的多，成本相對(duì)較低，結(jié)構(gòu)緊湊，維修的費(fèi)用也相對(duì)較低[6]。</p><p>　　水冷式散熱面積是風(fēng)冷式的25倍，熱水換均勻，故適用于進(jìn)口空氣溫度低于200，且處理空氣量較大，溫度大，粉塵多的場(chǎng)合。</p><p>　　根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的要求，我們選擇水冷式的后冷卻器。</p&g

73、t;<p>　　其參數(shù)為:適用螺桿式空壓機(jī)功率為22KW， 額定流量為3300L/min，最高使用壓力為1.0Mpa，進(jìn)口空氣溫度5 200.這些都符合要求</p><p>　　所以我們選擇 HAW22系列。</p><p><b>　　3減壓閥的選擇</b></p><p>　　減壓閥是將較高的進(jìn)口壓力調(diào)節(jié)并降低到符合使用壓力要

74、求的出口壓力，并保證調(diào)節(jié)后出口壓力的穩(wěn)定。其他減壓裝置（如節(jié)流閥）雖能降壓，但無(wú)穩(wěn)壓能力[6]。現(xiàn)在我們按表3-5進(jìn)行選擇 </p><p>　　表3-5 減壓閥參數(shù)表</p><p>　　根據(jù)我們的需要，我們選擇AR3000-02型的減壓閥</p><p><b>　　4.油霧器的選擇</b></p>

75、<p>　　油霧器是一種特殊的注油裝置。它將潤(rùn)滑油進(jìn)行霧化并注入空氣流中，隨壓縮空氣流入需要潤(rùn)滑的部位，達(dá)到潤(rùn)滑的目的，減少元件的磨損.延長(zhǎng)元件壽命。根據(jù)表3-6選擇</p><p>　　表3-6 油霧器的參數(shù)</p><p>　　根據(jù)此表我們選擇AL3000-02</p><p>　　5.方向控制閥的選擇</p><p>　　電磁

76、換向閥是氣動(dòng)控制元件中最主要的元件，品種繁多，，但原理無(wú)多大區(qū)別。按動(dòng)作方式，有直動(dòng)式和先導(dǎo)式。按密封形式，有彈性密封和間隙密封。按照前面的計(jì)算，已經(jīng)可以選定電磁換向閥（根據(jù)現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)選擇）。分別為：SY7120-02數(shù)量2個(gè)，對(duì)應(yīng)兩個(gè)伸縮氣缸，VFR2000數(shù)量一個(gè)對(duì)應(yīng)氣爪。VF4100-03對(duì)應(yīng)擺動(dòng)氣缸[6]。</p><p>　　6.流量控制閥的選擇</p><p>　　控制流

77、量的方法很多，一類是不可調(diào)的流量控制，如細(xì)長(zhǎng)管，孔板等；另一類是可調(diào)的流量控制，如噴嘴擋板機(jī)構(gòu)，各種流量控制閥等。控制壓縮空氣流量的閥稱為流量控制閥[6]。</p><p>　　單向節(jié)流閥是由單向閥和節(jié)流閥并聯(lián)而成的流量控制閥，常用于控制氣缸的運(yùn)動(dòng)速度，故常稱為速度控制閥。根據(jù)表3-7流量控制閥，對(duì)于氣爪來(lái)說(shuō)，我們選擇AS1000-M5。</p><p>　　對(duì)于升降氣缸和伸縮氣缸，我們選

78、擇AS2000-01（2個(gè)），對(duì)于擺動(dòng)氣缸選擇AS3000-02。</p><p>　　表3-7 流量控制閥參數(shù)</p><p>　　4 機(jī)械手控制系統(tǒng)及氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 基于PLC的控制系統(tǒng)及回路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　20世紀(jì)60年代初，生產(chǎn)

79、汽車的控制系統(tǒng)大多采用的是繼電器控制裝置，在那個(gè)年代，汽車的型號(hào)并不是很多，因此這些系統(tǒng)完全可以適應(yīng)當(dāng)時(shí)的要求，但是隨著汽車的型號(hào)和品種越來(lái)越多，在我們生產(chǎn)時(shí)要消耗大量的時(shí)間和體力來(lái)更換這些器件。所以汽車公司開(kāi)始尋求更加方便快捷的控制系統(tǒng)，因此提出了十項(xiàng)指標(biāo)，即</p><p>　　1. 編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；2. 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；</p><p>　　3. 可靠性高于繼電器

80、控制裝置；4. 體積小于繼電器控制裝置；</p><p>　　5. 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；6. 成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；</p><p>　　7. 輸入可以是交流115V；</p><p>　　8. 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；</p><p>　　9. 在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；</p>

81、<p>　　10. 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。</p><p>　　4.1.2 PLC的結(jié)構(gòu)、種類</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 PLC的組成</p><p>　　一.PLC的分類有：</p><p><b>　　

82、1. 小型PLC</b></p><p>　　小型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊[5]。</p><p><b>　　2.中型PLC</b></p><p>　　中型PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256~

83、1024點(diǎn)之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式 。[5]</p><p><b>　　3.大型PLC</b></p><p>　　一般I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。</p><

84、p><b>　　二. PLC的組成</b></p><p>　　1.中央處理單元(CPU)</p><p>　　CPU是PLC的控制中樞。它接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，而且可以對(duì)用戶的錯(cuò)誤做出判斷。</p><p><b>　　2.存儲(chǔ)器</b></p&

85、gt;<p>　　存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　PLC常用的存儲(chǔ)器類型：</p><p>　　RAM (Random Assess Memory) </p><p>　　EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)</p><p>　　EEPROM(

86、Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)</p><p><b>　　3.輸入/輸出單元</b></p><p>　　為了避免其輸入的穩(wěn)定性受到影響，我們必須對(duì)輸入電路進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)，一般采用光電耦合電路進(jìn)行隔離，可以有效的防止干擾信號(hào)。它可以接受一些傳感器傳來(lái)的信號(hào)，并且進(jìn)行處理。將弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成我們需要的

87、強(qiáng)電信號(hào)。</p><p><b>　　4.電源部分</b></p><p>　　PLC一般我們都采用220V的交流電源。小型整體的會(huì)在其內(nèi)部裝有一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，會(huì)給不同的元件提供不同的電源。</p><p><b>　　5.接口單元</b></p><p>　　接口單元就是為了滿足用戶的需要，可

88、以增加一些外接的編程器，存儲(chǔ)器等。</p><p><b>　　6.外部設(shè)備</b></p><p>　　外部設(shè)備有編程器，打印機(jī)等結(jié)構(gòu)，但是一般我們是不需要這個(gè)編程器的。但是他們各有各的用途。</p><p>　　4.1.3 PLC輸入輸出地址分配</p><p>　　表4-1 順序控制輸出輸入地址分配表</

89、p><p>　　表4-2 順序控制內(nèi)存變量分配表</p><p>　　4.1.4 回路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4-2 氣動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　上面這圖是氣動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖，1Y等代表的是電磁鐵，電磁鐵接通后，氣缸就會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)，當(dāng)然他們是有順序的運(yùn)動(dòng)。里面加有油霧器，冷卻器，減壓閥等輔助裝置。還有控制流量大小和方向的單向節(jié)流閥。&

90、lt;/p><p>　　表4-3 電磁鐵動(dòng)作順序表</p><p>　　上面這個(gè)表格就是事先規(guī)定的的電磁鐵順序的列表，電磁鐵的接通順序就是按照這個(gè)+號(hào)來(lái)確定的</p><p>　　根據(jù)這些表格，我們?cè)O(shè)計(jì)出了下面的PLC程序，分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種，完全按照表格中的順序運(yùn)動(dòng)。已經(jīng)通過(guò)PLC軟件調(diào)試過(guò)，能過(guò)按照規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)。</p><p>

91、　　4.1.5 PLC程序設(shè)計(jì)</p><p>　　我們?cè)O(shè)置了手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制模式，因此寫(xiě)入了兩個(gè)子程序</p><p><b>　　主程序</b></p><p><b>　　SBR-0</b></p><p><b>　　SBR-1</b></p><

92、;p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的氣動(dòng)機(jī)械手的比較簡(jiǎn)單，對(duì)應(yīng)的氣動(dòng)系統(tǒng)也相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)比較合理，能夠滿足部分形狀不同的物件的轉(zhuǎn)移、夾取、安裝等功能，方便快捷。其設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1.機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃</p><p>　　設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑，規(guī)劃好機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，對(duì)后面的氣動(dòng)系統(tǒng)的研

93、究有很大的影響。</p><p><b>　　2.氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的操作，進(jìn)行氣動(dòng)元件的選擇，使每個(gè)氣動(dòng)元件可以符合回路要求。</p><p><b>　　3.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作和無(wú)限的循環(huán)，我們需要設(shè)計(jì)合理的控制程

94、序來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。本設(shè)計(jì)采用的是PLC，來(lái)控制。</p><p>　　由于本人才疏學(xué)淺，有不恰當(dāng)?shù)牡胤胶筒粶?zhǔn)確的地方，懇請(qǐng)各位老師，批評(píng)指教。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　章宏甲.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　鄭家林.輕工業(yè)氣壓傳動(dòng)[M]

95、.北京：輕工業(yè)出版社，1989.</p><p>　　路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　左建明.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2007.</p><p>　　崔繼仁.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.</p><p>　　SMC（中國(guó)）有限公司.

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97、與氣壓傳動(dòng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　徐文燦.氣動(dòng)元件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.</p><p>　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2009.</p><p>　　丁繼斌

98、.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2012.</p><p>　　程憲平.機(jī)電傳動(dòng)與控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社,2010.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，首先我要感謝的就是我的老師。在我寫(xiě)論文期間，給我提供了及時(shí)的幫助。王老師每次都會(huì)精確的得出我的問(wèn)題所在，并耐心的給予我輔導(dǎo)

99、，及時(shí)的解決我的問(wèn)題。不管問(wèn)題是大是小，王老師總是會(huì)給予最耐心的輔導(dǎo)。王老師的知識(shí)非常豐富，涉獵范圍很廣，所以我們的問(wèn)題，王老師可以一眼看出來(lái)，結(jié)合王老師的切身經(jīng)歷給予我們最大幫助。每個(gè)學(xué)生的論文進(jìn)度，王老師都會(huì)非常關(guān)心，她會(huì)督促我們盡快的完成論文，遇見(jiàn)不會(huì)問(wèn)題要及時(shí)的詢問(wèn)，不可以盲目的向前。正因?yàn)橥趵蠋熦?fù)責(zé)的態(tài)度，我們才能保證質(zhì)量，保證數(shù)量的完成論文。我再次對(duì)王老師的幫助表示感謝。我的基礎(chǔ)并不扎實(shí)，我需要向他們?cè)儐?wèn)，才能得出正確分析，

100、而他們也給我提供了最大幫助，沒(méi)有他們，我就無(wú)法完成這篇論文。還要感謝所有給予我?guī)椭娜?，知恩圖報(bào)，是我們的優(yōu)秀美德，我們需要將其發(fā)揚(yáng)光大。</p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的辛苦拼搏，總算將論文寫(xiě)完，我心里非常激動(dòng)，雖然它不是最好，但是付出了我的心血，是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的總結(jié)，也是對(duì)我自身學(xué)習(xí)的認(rèn)可，讓我知道我大學(xué)所學(xué)知識(shí)是能夠應(yīng)用到實(shí)際中的。</p><p>　　四年的學(xué)習(xí)生活，我學(xué)習(xí)

101、到了很多東西，接觸了好多老師的教導(dǎo)和影響，非常感謝這些幫助過(guò)我的人。每個(gè)人的成功都離不開(kāi)背后無(wú)數(shù)人的默默支持，當(dāng)我們成功時(shí)，首先要感謝的就是那些默默的在背后支持你的人，懂得感恩，才能不斷的向前。不管我們身在何處，都要感謝那些幫助過(guò)我們的人，他們給我們的幫助不僅僅幫我們渡過(guò)了當(dāng)前的困難，還為我們以后的道路奠定了基礎(chǔ)，沒(méi)有他們，我們就沒(méi)有以后，更不用說(shuō)現(xiàn)在。我們是黨和國(guó)家未來(lái)的接班人，我們自身需要有極高的文化素質(zhì)，道德涵養(yǎng)和足夠的專業(yè)精神，

102、俗話說(shuō)，打鐵還需自身硬，我們要想為國(guó)家做貢獻(xiàn)，就必須先把自己塑造成專業(yè)人士，這樣在國(guó)家和黨需要我們的時(shí)候，我才能挺身而出。我們國(guó)家經(jīng)歷的艱苦的抗日戰(zhàn)爭(zhēng)，是我們需要銘記在心的，時(shí)刻記住我們的現(xiàn)在是我們的先代給我創(chuàng)造的，付出了極大大代價(jià)和生命，我們不僅要珍惜，還要像我們的先代那樣，為我們的國(guó)家做出貢獻(xiàn)，為國(guó)家建設(shè)出一份力，流汗和犧牲，這樣才對(duì)不起我們的身份，對(duì)得起一個(gè)中國(guó)人的良心。從現(xiàn)在起，我們就要好好學(xué)習(xí)，做一個(gè)專業(yè)的人才。我們要向先代致