棒料抓裝機(jī)械手的設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目棒料抓裝機(jī)械手的設(shè)計(jì)圖5.1回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖5.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。慣性力矩的計(jì)算式中——回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量（），在起動(dòng)過程中=；t——起動(dòng)過程的時(shí)間(s);——手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）。由于參與回轉(zhuǎn)的零件形狀、尺寸和重量各不相同，所以計(jì)算比較復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將形狀復(fù)雜的形體簡(jiǎn)化成幾個(gè)簡(jiǎn)單形體，分別計(jì)算，然后將各值相加，即是復(fù)雜零件對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本案中手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸不重合，其零件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為式中——回轉(zhuǎn)零件對(duì)過重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，由于回轉(zhuǎn)零件的不同，計(jì)算公式不同，針對(duì)本案，回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長l=0.8m，半徑R=0.04m的圓柱體，重量為40kg的圓柱體?；剞D(zhuǎn)件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。針對(duì)本案，估計(jì)=0.7m回轉(zhuǎn)件的重量，針對(duì)本案，估計(jì)G=80kg。起動(dòng)角速度=1.57，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為0.1s。密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下=0.03，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)。經(jīng)過以上的計(jì)算=223.9回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為1Mpa。d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè)d=50mm,根據(jù)4.3.3，則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計(jì)算：既設(shè)計(jì)液壓缸的內(nèi)徑為128.7mm,根據(jù)表3-3選擇液壓缸的基本外徑尺寸160mm。則回轉(zhuǎn)軸徑d=160/2.5=64mm動(dòng)片寬b=D=160mm液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算根據(jù)表4-1所示，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為1Mpa,所以螺釘間距t小于150mm,根據(jù)初步估算，選取螺釘中心線D=200mm,，,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個(gè)面6個(gè)，兩個(gè)面是12個(gè)）。危險(xiǎn)截面所以，工作載荷：剩余預(yù)緊力：螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力：螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角螺釘。經(jīng)過以上的計(jì)算，需要螺釘來連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖5.2所示，內(nèi)徑為160mm，外徑為180mm，輸出軸徑為64mm，圖5.2回轉(zhuǎn)缸的截面圖動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘動(dòng)片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖6.2。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。于是得式中——每個(gè)螺釘預(yù)緊力；D——?jiǎng)悠耐鈴?；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對(duì)銅取f=0.15螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為或帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=8mm.選擇M8的內(nèi)六角螺釘。5.3機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算5.3.1手臂偏重力矩的計(jì)算零件重量、、、等?，F(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算：總共=30Kg+++=105Kg(2)計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。=1000mm=1000mm=300mm(6.6)所以，回轉(zhuǎn)半徑767mm(3)計(jì)算偏重力矩5.3.2升降不自鎖條件分析計(jì)算參考圖5.1，手臂在的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。由力的平衡條件有，所謂的不自鎖條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑，即：即：取摩擦系數(shù)則：當(dāng)=767mm時(shí)，0.32=245.44mm因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于245.44mm5.3.3手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算式中摩擦阻力，參考圖5.1取f=0.16G——零件及工件所受的總重。（1）的計(jì)算設(shè)定速度為V=0.07m/s;起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=0.02s;近似估算為140Kg;將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：（2）的計(jì)算（3）液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算最后通過以上計(jì)算當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)，P=(490+1372+140×9.8)/0.97=3334N當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=(490+1372-140×9.8)/0.97=505N5.3.4油缸結(jié)構(gòu)尺寸的確定參考圖5.2當(dāng)油進(jìn)入無桿腔，當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中，液壓缸的有效面積：故有（無桿腔）（有桿腔）式中P活塞的驅(qū)動(dòng)力(N)P1油缸的工作壓力(MPa)d活塞桿直徑(mm),本案初設(shè)d=D/3D油缸內(nèi)徑(mm)η油缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η=0.96據(jù)上述計(jì)算，P=3334NP1=1MPa，按有桿腔進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果必然滿足無桿腔的力學(xué)要求。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：根據(jù)表3-2油缸內(nèi)徑系列（GB/T2348-93），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑，D=100mm.活塞桿直徑d=50/3=33.33mm，圓整為d=40mm。液壓缸外徑的設(shè)計(jì)本案液壓缸考慮鑄造結(jié)構(gòu)，考慮到鑄造的最小壁厚要求，故最小不小于3mm，而驅(qū)動(dòng)壓力又較低，故厚度不超過10mm。按中等壁厚進(jìn)行計(jì)算(16>D/δ>3.2)：式中強(qiáng)度系數(shù)(當(dāng)為無縫鋼管時(shí)取值為1，本案為鑄造式，取值0.7)C計(jì)入管壁公差及侵蝕的附加厚度油缸材料的許用應(yīng)力(MPa)；，其中為油缸材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般n=3～5一般常用缸體材料的許用應(yīng)力為：鍛鋼=110～120MPa鑄鋼=60MPa無縫管=100～110MPa代入數(shù)據(jù)：圓整為5mm，即缸體外徑110mm。第六章液壓系統(tǒng)6.1液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1.1機(jī)械手的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動(dòng)，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運(yùn)動(dòng)的速度決定于流入密封油缸中油液容積的多少。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱為容積式液壓傳動(dòng)，機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動(dòng)。6.1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：=1\*GB3①油泵它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。=2\*GB3②液動(dòng)機(jī)壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。手臂做直線運(yùn)動(dòng)，液動(dòng)機(jī)就是手臂伸縮油缸。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)一般叫作油馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于360°的液動(dòng)機(jī)，一般叫作回轉(zhuǎn)油缸（或稱擺動(dòng)油缸）。=3\*GB3③控制調(diào)節(jié)裝置各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。6.2機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)械手自由度的多少，液壓系統(tǒng)可繁可簡(jiǎn)，但是總不外乎由一些基本控制回路組成。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。6.2.1=1\*GB3①調(diào)壓回路在采用定量泵的液壓系統(tǒng)中，為控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，并將多余的油液溢流回油箱。=2\*GB3②卸荷回路在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路。此機(jī)械手采用二位二通電磁閥控制溢流閥遙控口卸荷回路。=3\*GB3③減壓回路為了是機(jī)械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個(gè)減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力。=4\*GB3④平衡與鎖緊回路在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，為防止垂直機(jī)構(gòu)因自重而任意下降，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的自重給以平衡。為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。本機(jī)械手采用單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。=5\*GB3⑤油泵出口處接單向閥在油泵出口處接單向閥。其作用有二：第一是保護(hù)油泵。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。當(dāng)一旦電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定能量，將迫使油泵反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。6.2.2速度控制回路液壓機(jī)械手各種運(yùn)動(dòng)速度的控制，主要是改變進(jìn)入油缸的流量Q。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用LI型單向節(jié)流閥、LCI型單向節(jié)流閥或QI型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速時(shí)，負(fù)荷的變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起節(jié)流閥進(jìn)出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。6.2.3方向控制回路在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為控制各油缸、馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動(dòng)滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及油馬達(dá)的油路換向，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正反向轉(zhuǎn)動(dòng)。目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（D型）和直流電磁閥（E型）兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為220V（也有380V或36V），直流電磁閥的使用電壓一般為24V（或110V）。這里采用交流電磁閥。交流電磁閥起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)廉，但是如吸不上時(shí)容易燒壞，可靠性差，換向時(shí)有沖擊，允許換向頻率底，壽命較短。6.3機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)圖是各種液壓元件為滿足機(jī)械手動(dòng)作要求的有機(jī)聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。繪制液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝置，從而組成整個(gè)液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)，畫出液壓原理圖。6.3.1本液壓傳動(dòng)上料機(jī)械手主要是從一個(gè)地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機(jī)進(jìn)行加工。它的動(dòng)作順序是：待料（即起始位置。手指閉合，待夾料立放）→插定位銷→手臂前伸→手指張開→手指夾料→手臂上升→手臂縮回→立柱橫移→手腕回轉(zhuǎn)115°→拔定位銷→手臂回轉(zhuǎn)115°→插定位銷→手臂前伸→手臂中停（此時(shí)立式精鍛機(jī)的卡頭下降→卡頭夾料，大泵卸荷）→手指松開（此時(shí)精鍛機(jī)的卡頭夾著料上升）→手指閉合→手臂縮回→手臂下降→手腕反轉(zhuǎn)（手腕復(fù)位）→拔定位銷→手臂反轉(zhuǎn)（上料機(jī)械手復(fù)位）→立柱回移（回到起始位置）→待料（一個(gè)循環(huán)結(jié)束）卸荷。上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)信控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進(jìn)控制環(huán)節(jié)采用步進(jìn)選線器，其步進(jìn)動(dòng)作是在每一步動(dòng)作完成后，使行程開關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動(dòng)作的預(yù)設(shè)停留時(shí)間，使時(shí)間繼電器動(dòng)作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作（見電磁鐵動(dòng)作程序表）實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。6.3.圖9機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng)原理如圖8所示。該系統(tǒng)選用功率N=7.5千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵YB-35/18，其公稱壓力為60*10帕，流量為35升/分+18升/分=53升/分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為30*10帕，油箱容積選為250升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時(shí)兩個(gè)油泵同時(shí)供油；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸以及手臂回轉(zhuǎn)的定位油缸工作時(shí)只有小油泵供油，大泵自動(dòng)卸荷。手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥（QI-63B、QI-25B、QI-10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。手臂升降油缸支路設(shè)置有單向順序閥（XI-63B），可以調(diào)整順序閥的彈簧力使之在活塞、活塞桿及其所支承的手臂等自重所引起的油液壓力作用下仍保持?jǐn)嗦?。工作時(shí)油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加使之接通，活塞便向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞要上升時(shí)，壓力油液經(jīng)單向閥進(jìn)入升降油缸下腔而不會(huì)被順序閥所阻，這樣采用單向順序閥克服手臂等自重，以防下滑，性能穩(wěn)定可靠。手指夾緊油缸支路裝有液控單向閥（IY-25B），使手指夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。當(dāng)反向進(jìn)油時(shí)，油箱通過控制油路將單向閥芯頂開，使回油路接通，油液流回油箱。在手臂回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（J-10），使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為15—18*10帕，同時(shí)還給電液動(dòng)滑閥（或稱電液換向閥，34DY-63B）來實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。系統(tǒng)的壓力由溢流閥來調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)四個(gè)主壓力油路的壓力測(cè)量，是通過轉(zhuǎn)換壓力表開關(guān)（K-3B）的位置來實(shí)現(xiàn)的，被測(cè)量的四個(gè)主油路的壓力值，分別從壓力表（Y-60）上表示出來。下面以上料機(jī)械手的一個(gè)典型動(dòng)作程序?yàn)槔?，結(jié)合圖8來說明其動(dòng)作循環(huán)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵3和8回轉(zhuǎn)，油液從油箱1中通過網(wǎng)式濾油器2和7，經(jīng)過葉片泵被送到工作油路中去，如果機(jī)械手還未啟動(dòng)，則油液通過二位二通電磁閥5和10（電磁鐵11DT和12DT通電）進(jìn)行卸荷。當(dāng)熱棒料到達(dá)上料的位置后，由于1150℃6.4機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算計(jì)算的主要內(nèi)容是，根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的輸出力和運(yùn)動(dòng)速度，確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸和所需流量、確定液壓系統(tǒng)所需的油壓與總的流量，以選擇油泵的規(guī)格和選擇油泵電動(dòng)機(jī)的功率。確定各個(gè)控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。在本機(jī)械手中，用到的油缸有活塞式油缸（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)）和回轉(zhuǎn)式油缸（可以使輸出軸得到小于360°的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）及無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）。6.4.1雙作用單桿活塞油缸圖10雙作用單桿活塞桿油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖=1\*GB3①流量、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算當(dāng)壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度V1運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量Q1為Q1=DV1對(duì)于手臂伸縮油缸：Q1=0.98cm/s，對(duì)于手指夾緊油缸：Q1=1.02cm/s,對(duì)于手臂升降油缸：Q1=0.83cm/s油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P1即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：P1=Dp1對(duì)于手臂伸縮油缸：p1=196N，對(duì)于手指夾緊油缸：p1=126N，對(duì)于手臂升降油缸：p1=320N當(dāng)壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度V2運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量Q2為：Q2=（D-d）V2對(duì)于手臂伸縮油缸：Q1=0.87cm/s，對(duì)于手指夾緊油缸：Q1=0.96cm/s,對(duì)于手臂升降油缸：Q1=0.72cm/s油缸的有桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力P2即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：P2=（D-d）p1對(duì)于手臂伸縮油缸：p1=172N，對(duì)于手指夾緊油缸：p1=108N，對(duì)于手臂升降油缸：p1=305N=2\*GB3②計(jì)算作用在活塞上的總機(jī)械載荷機(jī)械手手臂移動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)械手活塞上的總機(jī)械載荷P為P=P工+P導(dǎo)+P封+P慣+P回其中P工為工作阻力P導(dǎo)導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力P封密封裝置處的摩擦阻力P慣慣性阻力P回背壓阻力P=83+125+66+80+208=562(N)=3\*GB3③確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸=1\*GB4㈠油缸內(nèi)徑的計(jì)算油缸工作時(shí)，作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動(dòng)力與活塞桿上所受的總機(jī)械載荷平衡，即P=P1（無桿腔）=P2（有桿腔）油缸（即活塞）的直徑可由下式計(jì)算D==1.13厘米（無桿腔）對(duì)于手臂伸縮油缸：D=50mm，對(duì)于手指夾緊油缸：D=30mm，對(duì)于手臂升降油缸：D=80mm，對(duì)于立柱橫移油缸：D=40mm或D=厘米（有桿腔）=2\*GB4㈡油缸壁厚的計(jì)算：依據(jù)材料力學(xué)薄壁筒公式，油缸的壁厚可用下式計(jì)算：=厘米P計(jì)為計(jì)算壓力油缸材料的許用應(yīng)力。對(duì)于手臂伸縮油缸：=6mm，對(duì)于手指夾緊油缸：=17mm，對(duì)于手臂升降油缸：=16mm,對(duì)于立柱橫移油缸:=17mm=3\*GB4㈢活塞桿的計(jì)算可按強(qiáng)度條件決定活塞直徑d?；钊麠U工作時(shí)主要承受拉力或壓力，因此活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算可近似的視為直桿拉、壓強(qiáng)度計(jì)算問題，即=≦即d≧厘米對(duì)于手臂伸縮油缸：d=30mm，對(duì)于手指夾緊油缸：d=15mm，對(duì)于手臂升降油缸：d=50mm,對(duì)于立柱橫移油缸:d=16mm6.4.在液壓機(jī)械手上實(shí)現(xiàn)手腕、手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的另一種常用機(jī)構(gòu)是單葉片回轉(zhuǎn)油缸，簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)油缸，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：圖12回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖=1\*GB3①流量、驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算當(dāng)壓力油輸入回轉(zhuǎn)油缸，使動(dòng)片以角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要輸入回轉(zhuǎn)油缸的流量Q為：Q=當(dāng)D=100mm,d=35mm,b=35mm,=0.95rad/s時(shí)Q=0.02m/s回轉(zhuǎn)油缸的進(jìn)油腔壓力油液，作用在動(dòng)片上的合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩M：M=得M=0.8(N·m)=2\*GB3②作用在動(dòng)片（即輸出軸）上的外載荷力矩MM=M工+M封+M慣+M回其中M工為工作阻力矩M封密封裝置處的摩擦阻力矩M慣參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件，在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩M回回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背反力矩M=2.3+0.85+1.22+1.08=5.45(N·m)=3\*GB3③回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑的計(jì)算回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片上受的合成液壓力矩與其上作用的外載荷力矩相平衡，可得：D=（厘米）D=30mm6.4.2油泵的選擇一般的機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據(jù)系統(tǒng)所需要的油泵工作壓力p泵和最大流量Q泵來確定。=1\*GB2⑴確定油泵的工作壓力p泵p泵≧p+△p式中p——油缸的最大工作油壓△p——壓力油路（進(jìn)油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。p泵=60*10帕=2\*GB2⑵確定油泵的Q泵油泵的流量，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)個(gè)回路按設(shè)計(jì)的要求，在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量Q最大，并考慮系統(tǒng)的總泄漏來確定Q泵=KQ最大其中K一般取1.10—1.25Q泵=53升/分6.4.3確定油泵電動(dòng)機(jī)功率NN=（千瓦）式中p——油泵的最大工作壓力Q——所選油泵的額定流量——油泵總效率N=7.5（千瓦）第七章PLC控制回路的設(shè)計(jì)7.1電磁鐵動(dòng)作順序表1電磁鐵的動(dòng)作順序表電磁鐵電磁鐵動(dòng)作序號(hào)動(dòng)作1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT12DT13DT14DT1插定位銷+2手臂前伸++3手指張開++4手指閉合+5手臂上升++6手臂回縮++7立柱橫移++8手腕回轉(zhuǎn)++9拔定位銷10手臂回轉(zhuǎn)+11插定位銷+12手臂前伸+13手臂中停、大泵卸荷++14手指張開++15手指閉合+16手臂縮回++17手臂下降++18手腕反轉(zhuǎn)++19拔定位銷20手臂反轉(zhuǎn)+21立柱回移+22待料卸荷++注：+表示電磁鐵線圈通電7.2根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序表選定電磁閥、開關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)器件相對(duì)應(yīng)的PLC內(nèi)部等效繼電器的地址編號(hào)，其對(duì)照表如下：表2現(xiàn)場(chǎng)器件與PLC內(nèi)部等效繼電器對(duì)照表現(xiàn)場(chǎng)器件內(nèi)部繼電器地址說明輸入1SB2SB3SB1ST2ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10STX000X001X002X003X004X005X006X007X010X011X012X013X014啟動(dòng)按扭連續(xù)啟動(dòng)按扭連續(xù)停止按扭手腕回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手腕反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂上升限位開關(guān)手臂下降限位開關(guān)手臂前伸限位開關(guān)手臂縮回限位開關(guān)立柱橫移限位開關(guān)立柱移回輸出1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT10DT11DT12DT13DT14DTHLY000Y001Y002Y003Y004Y005Y006Y007Y010Y011Y012Y013Y014Y015Y016手臂前伸電磁閥手臂縮回電磁閥手指張開電磁閥手臂上升電磁閥手臂下降電磁閥手腕回轉(zhuǎn)電磁閥手腕反轉(zhuǎn)電磁閥定位油缸電磁閥手臂回轉(zhuǎn)電磁閥手臂反轉(zhuǎn)電磁閥卸荷電磁閥卸荷電磁閥立柱橫移電磁閥立柱移回電磁閥工作指示燈7.3PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接圖根據(jù)表2畫出PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接圖，如下所示圖13PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的實(shí)際連接7.4梯形圖滿足機(jī)械手工藝流程的梯形圖如下圖所示：圖14上料機(jī)械手梯形圖7.5指令程序根據(jù)梯形圖編寫的指令程序如下：0LDX0011ORM02OUTM03OUTY0164LDX0015ORM16ANIM27ANIM38OUTM19LDX00210ORM211ANIM112OUTM813LDM114ORT715ANDM016ANIM217OUTM318LDM319ORY00720ANIM421ANIM522OUTT0K225OUTY00726LDT027ORY00128ANIX01129OUTY00130LDX01131ORY00232ANIT133OUTY00234OUTT1K237NOP38NOP39NOP40NOP41NOP42LDT143ORY00344AINX00745OUTY00346LDX00747ORY00148ANIX01249OUTY00150LDX01251ORY01452ANIX01353OUTY01454LDX01355ORY00556ANIX00357OUTY00558LDX00359MPS60ANIT261OUTT2K264MPP65ANIX00566OUTM467LDT268ORY01069ANIX00570OUTY01071LDX00572ANIT373OUTT376LDT377ORY00078ANIX01179OUTY00080LDX01181OUTT484ANIT485OUTY01286LDT487OUTT590ANIT591OUTY00292LDT593ORY00194ANIX01295OUTY00196LDX01297ORY00498ANIX01099OUTY004100LDX010101ORY006102ANIX004103OUTY006104LDX004105MPS106ANIT7107OUTM5108MPP109OUTT6K2112LDT6113ORY011114ANIX006115OUTY011116LDX006117ORY015118ANIX014119OUTY015120LDX014121OUTY011122OUTY012123OUTT7K5結(jié)論1、本次設(shè)計(jì)的是氣動(dòng)通用機(jī)械手，相對(duì)于專用機(jī)械手，通用機(jī)械手的自由度可變，控制程序可調(diào)，因此適用面更廣。2、采用氣壓傳動(dòng)，動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。工作環(huán)境適應(yīng)性好，不會(huì)因環(huán)境變化影響傳動(dòng)及控制性能。阻力損失和泄漏較小，不會(huì)污染環(huán)境。同時(shí)成本低廉。3、通過對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理圖的參數(shù)化繪制，大大提高了繪圖速度，節(jié)省了大量時(shí)間和避免了不必要的重復(fù)勞動(dòng)，同時(shí)做到了圖紙的統(tǒng)一規(guī)范。4、機(jī)械手采用PLC控制，具有可靠性高、改變程序靈活等優(yōu)點(diǎn)，無論是進(jìn)行時(shí)間控制還是行程控制或混合控制，都可通過設(shè)定PLC程序來實(shí)現(xiàn)。可以根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序修改程序，使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)。

致謝緊張而忙碌的設(shè)計(jì)即將結(jié)束，通過這次設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到做任何事情都要以仔細(xì)認(rèn)真，踏實(shí)的態(tài)度去對(duì)待工作或生活之中的每件事情。要用科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度去完成自己的任務(wù)。在此，