畢業(yè)論文--機械手設計

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　工業(yè)機械手是近幾年來出現的一種技術裝備，它能夠仿人體上肢的某些動作，在生產中代替人搬運物體或操持工具進行操作。因此，機械手的應用越來越普遍，并有著廣泛的發(fā)展前途。</p><p>　　為了提高生產的自動化水平和勞動生產率，減輕工人的勞動，并且可保證產品的質量。</p><p>　　

2、在設計機械手之前，我們到工廠進行了實地考察對其結構、運動形式進行研究和分析。回校之后，通過查找有關資料進行機械手的初步設計和計算。</p><p>　　通過這次設計，培養(yǎng)了我們綜合運用所學的理論知識掌握了工程設計的一般程序，建立了正確的設計思想，使我們學到了許多在課堂上沒有學到的知識，為我們將來的工作奠定了一定的基礎。</p><p>　　在設計過程中得到了老師的指導和幫助，在此向您表示感

3、謝。</p><p>　　由于我們的能力有限，在計算和結構中難免會出現缺點錯誤，真誠期待各位領導和各位老師給予批評指正。</p><p><b>　　1． 機械部分</b></p><p>　　1-1 確定機械手的結構及擬定工作原理圖</p><p><b>　　一、設計要點</b></p&g

4、t;<p>　　1、130，152大炮藥筒壓底工序上，下料機械手完成頂料、抓料、提開、轉腕、下降、放料。</p><p>　　2、手臂行程分為兩個行程：提開和放料：1000mm</p><p>　　3、傳動方式：液壓傳動</p><p>　　4、抓持工件的重量：130、16.15kg ；152、12.48kg</p><p>&

5、lt;b>　　二、傳動方案的確定</b></p><p>　　1、驅動方式的確定：</p><p>　　該機械手采用的是液壓傳動，它與氣壓傳動相比，能夠有如下優(yōu)點：</p><p>　　能得到較大的輸出力和力矩。</p><p>　　液壓傳動滯后現象小，反映較靈敏，傳動平穩(wěn)，由于氣壓傳動能得到較高的速度，但空氣粘性比油液低，

6、傳動中沖擊較大，不利于精確定位。</p><p>　　輸出力和運動速度控制比較容易，輸出力和運動速度在一定的油缸尺寸下，主要決定于油液的壓力和流量，通過調節(jié)相應的壓力和流量，能比較方便地控制輸出功率。</p><p>　　4)可達到較高的定位精度，抓重較輕時，采用適宜的緩沖措施和定位方式，但系統(tǒng)的泄漏難以避免，影響工作效率和系統(tǒng)的工作性能。</p><p><

7、b>　　2、運動路線的確定</b></p><p>　　根據其工作循環(huán)，確定運動路線</p><p>　　傳料——下降——抓料——上升——轉腕——下降——松指——上升——直腕</p><p>　　三、機械手的基本參數</p><p>　　抓重：根據任務所給質量，抓料的質量為16.15kg、12.47kg兩種工件。</p

8、><p>　　自由度數為兩個，手臂的豎直方向向上的直線往復運動，腕部回轉油缸的擺動。</p><p>　　工作時間：任務是要求機械手在一分鐘內完成兩個工作循環(huán)，根據其循環(huán)時間可分配如下： </p><p>　　手臂上升時間：5秒 </p><p>　　手臂下降時間：4秒 </p><p><b>　　轉

9、腕時間：3秒 </b></p><p>　　抓料時間：2秒 </p><p><b>　　放料時間：1秒</b></p><p>　　4)定位精確：機械手的定位精度是由加工工藝要求決定的，三抓定位精度高，根據本身的結構，抓重工作速度以及驅動方式和緩沖定位方式來確定。本機械手的定位精度為±1mm。</p>

10、<p>　　四、機械手的結構設計</p><p>　　根據任務書的要求和工作地的要求，升降系統(tǒng)設計成雙作用單桿活塞式油缸，它完成工件的放料任務?？紤]它的體積要求和轉矩要求，采用雙葉片回轉油缸，手部采用雙作用單桿式油缸，由滑塊來確定手部的夾緊位置。腕部回轉45°，采用單導向結構。</p><p>　　1-2 夾緊油缸的設計</p><p><

11、;b>　　一．夾緊油缸的設計</b></p><p>　　1、夾緊缸的結構設計選擇</p><p>　　采用滑頭結構，這種形式結構簡單、可靠，并在夾緊工作后能自鎖。</p><p><b>　　2、手指選擇</b></p><p>　　根據工作形狀結構和工藝要求，采用三指式結構，這樣在轉腕時比較平穩(wěn)，三

12、指式120°，對稱分布。</p><p>　　3、三指夾緊力的計算</p><p>　　在手指好工件接觸處安裝橡膠，加橡膠墊的目的是使其夾緊可靠，避免碰傷工件表面。</p><p><b>　　工件夾緊力的計算：</b></p><p>　　銅和橡膠的摩擦系數 =0.2 (查手冊)</p><

13、;p>　　工件的重力： =16.15×10=161.5（）</p><p><b>　　3 =</b></p><p><b>　　==269（）</b></p><p><b>　　由于,故</b></p><p>　　夾緊力傳給滑塊，滑塊通過活塞桿的斜塊，將

14、滑塊的壓力分解為兩個方向，一個是對斜塊的壓力，一個是摩擦力，由受力分析如圖示：</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p><b>　　理論驅動力：p`</b></p><p>　　f為鋼與鋼的摩擦系數，取f=0.15</p><p><b>　　故</b>&

15、lt;/p><p><b>　　實際驅動力P</b></p><p>　　安全系數，1.5~2 ——0.85~0.9</p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　4.夾緊缸的計算：</b></p><p>　　1﹚指部夾緊缸的運動

16、形式是直線王府運動，常選用單桿活塞油缸。</p><p>　　2﹚液壓缸尺寸的確定</p><p><b>　　缸的推力：</b></p><p><b>　　取工作壓力:</b></p><p>　　液壓缸活塞有效工作體積：</p><p><b>　　3）無桿腔

17、：</b></p><p>　　4）活塞桿直徑的確定</p><p>　　根據上式和速度比Φ確定</p><p>　　由于抓料時間與放料行程相等，所以時間比等于速度比，即</p><p><b>　?。悍帕纤璧乃俣?lt;/b></p><p><b>　　：抓料所需的速度<

18、;/b></p><p>　　由《工業(yè)機械手冊設計基礎》天津科學技術出版社，差得</p><p><b>　　活塞桿直徑的驗算：</b></p><p><b>　　故安全</b></p><p>　　5.實際液壓的計算：</p><p><b>　　缸的推力

19、：</b></p><p><b>　　實際壓力：</b></p><p>　　6．夾緊缸的結構設計</p><p>　　1）液壓缸的密封均采用O型密封圈密封。</p><p>　　2）活塞桿結構設計。</p><p><b>　　圖1.2</b></p&g

20、t;<p><b>　　材料：選45鋼</b></p><p>　　密封圈外徑：D=100mm</p><p>　　溝槽寬度：B=6.4±0.2mm</p><p>　　往復運動距離：H=5.4mm</p><p>　　溝槽外徑：D`=100mm 溝槽內徑d`=100mm</p>

21、<p>　　內因角半徑R=0.4mm 外因角半徑r=0.2mm</p><p>　　不同軸度E≤0.1mm</p><p><b>　　7.頂料桿設計</b></p><p><b>　　1)材料選35鋼</b></p><p>　　2)桿長的計算，腕部回轉45º,根

22、據其結構形式來確定其長度.</p><p><b>　　圖1.3</b></p><p>　　o為回轉缸中心；A為夾緊缸的中心；B為頂料桿的接點；C為頂料桿的位置。</p><p>　　由結構可知 AB=95mm OB=198mm OC=630mm</p><p><b>　　則：</b><

23、;/p><p>　　即：頂料桿與豎直方向的角度為</p><p><b>　　1-3腕部的計算</b></p><p><b>　　1、腕部總重力</b></p><p>　　腕部選用回轉桿，材料查手冊《機械設計手冊》上冊，第一分冊第二版，比重選鋼對鋼</p><p>　　1)手

24、指按矩形：a=20，b=3.5 c=3.5</p><p><b>　　有三個手指</b></p><p>　　2)鉤耳：a=5.4cm b=1.4cm c=7.7cm</p><p><b>　　有六個鉤耳</b></p><p><b>　　3）氣抓體： </b>

25、</p><p><b>　　4) 抓料缸體：</b></p><p>　　5）手部缸重：m5=m2+m3+m4=2.7+11.17+21.42=35.29(kg)</p><p>　　6）工件重：m6=16.15(kg)</p><p><b>　　7）緊固板：</b></p>&

26、lt;p>　　8）回轉缸所能達到的總質量：m=m1+m5+m6+m7=63kg</p><p><b>　　總重力：</b></p><p>　　2、回轉缸的轉矩驗算</p><p><b>　　圖1.4</b></p><p>　　設回轉缸驅動中心為其幾何中心</p><

27、;p>　　S1：連板重心到回轉軸的距離</p><p><b>　　S1=7mm</b></p><p>　　S2：手部缸的重心到回轉軸距離</p><p><b>　　S2=70mm</b></p><p>　　S3：手指重心到回轉軸的距離</p><p><b

28、>　　S3=180mm</b></p><p>　　S4：工件重心到回轉軸距離</p><p><b>　　S4=800mm</b></p><p>　　Sx：回轉缸所能達到的重心</p><p><b>　　由圖可知：</b></p><p>　　3、驅動

29、力矩的計算 </p><p><b>　　M=163.8</b></p><p>　　4、回轉缸內徑的計算</p><p>　　P1：回轉油缸的工作壓力 p1=20×105Pa</p><p>　　d：輸出軸與動片聯接處的直徑，初設計時可按</p><p>　　選取，根據《工業(yè)機

30、械手冊設計基礎》天津科學技術出版社查得</p><p><b>　　驗算轉動缸的轉矩：</b></p><p>　　查《工業(yè)機械手冊設計基礎》天津科學技術出版社 P99 3-13</p><p>　　5、回轉缸的壁厚可根據腕部結構和工藝性選取</p><p><b>　　6、選用的軸承</b>

31、</p><p>　　由于此軸主要承受的是徑向載荷，也承受一定的軸向載荷，故選用單列向心球軸承，由于結構的限制采用超輕窄系列的軸承，軸承型號7000110</p><p>　　7、回轉油缸密封形式的確定</p><p>　　回轉油缸的動片和靜片均采用截石形狀為O型的矩形密封圈，由于雙向受壓力故加雙向牛皮檔圈，其作用：是防止高壓油液將O型密封圈擠入配合間隙，以保證密封

32、性，并延長密封圈的使用壽命。</p><p>　　8、回轉缸螺栓的驗算</p><p>　　引自《機械零件設計手冊》國防工業(yè)出版社編。</p><p><b>　　1）螺栓受力分析：</b></p><p>　　此螺栓受軸向載荷，載荷作用線與螺栓軸線平行，其合力通過螺栓組的形心，螺栓組受的軸向載荷，查《機械零件設計手冊》

33、國防工業(yè)出版社編。</p><p>　　每個螺栓受的軸向載荷為：</p><p>　　2）求螺栓工作時總拉伸載荷</p><p>　　3）校核螺栓的許用應力</p><p><b>　　螺栓材料：選45鋼</b></p><p>　　由《機械零件設計手冊》國防版查3.1-5.3取，設裝配時可控制預

34、緊力，按表3.1-53暫取安全系數SP=2，引自表3.5-56得螺栓的許用應力為：</p><p><b>　　4）確定螺栓直徑</b></p><p>　　由表3.1-47得：</p><p>　　設計時選用M8的螺栓。</p><p><b>　　9、花鍵的強度校核</b></p>

35、<p>　　引自《機械零件設計手冊》國防工業(yè)出版社</p><p><b>　　工作面的擠壓或磨損</b></p><p><b>　　靜聯接：</b></p><p>　　式中：T——轉矩N·mm T=163800N·mm</p><p>　　——各齒間載荷分

36、面均勻系數通常取=0.7~0.8</p><p><b>　　取=0.8</b></p><p>　　Z——齒數 取Z=8</p><p>　　h——齒的工作高度 </p><p>　　c~c=0.25倒角尺寸</p><p>　　L——齒的工作長度 L=28mm</p>

37、;<p>　　1-4手臂缸的設計和計算</p><p>　　1、手臂缸內徑的確定</p><p>　　查《工業(yè)機械手設計手冊》天津科學技術出版社</p><p><b>　　取D=80mm</b></p><p>　　活塞的有效工作面積 </p><p><b>　　

38、2、油缸的壁厚</b></p><p><b>　　D—缸筒內徑</b></p><p>　　[]—油缸材料的許用應力[]=（1000~1100）×105P</p><p>　　校核：[]= </p><p>　　只有在（4000~4400）×105之間，才滿足條件，為4000&

39、#215;105滿足條件。</p><p>　　3、活塞桿的計算及驗算</p><p>　　活塞桿的尺寸要滿足活塞運動的要求和強度要求，對于桿長若要大于15d，則活塞桿還必須考慮是否具有足夠的穩(wěn)定性（即具有保持其軸線不會因工作時所受軸向壓力而彎曲的能力）。</p><p>　　1）按強度條件決定活塞桿d</p><p><b>　　

40、=</b></p><p>　　式中：P-活塞桿上所受的總機橫載荷，為1296.5N</p><p>　　d-活塞桿直徑，為40mm</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　大柔度桿或稱為細長桿的臨界力Pk</p><p><b>　　當</b&g

41、t;</p><p>　　—活塞桿的計算柔度。</p><p>　　i—活塞桿的橫截面的慣性半徑</p><p>　　l—活塞桿的計算長度</p><p><b>　　h—長度計算系數</b></p><p><b>　　i=</b></p><p>

42、<b>　　—特定柔度值</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　E—活塞桿材料的彈性模量 E=2.1×1011Pa</p><p>　　—活塞桿材料的比例極限</p><p><b>　　由于= </b></p><

43、;p><b>　　></b></p><p>　　hk—安全系數，取為2</p><p>　　P—軸向壓力 P為1297N</p><p><b>　　4、缸蓋的設計</b></p><p>　　1）缸蓋的材料選用ZG35，根據其結構可能性參考《機械零件設計手冊》冶金工業(yè)出版表3

44、-1-56設計的上、下蓋由法蘭聯接，下蓋的結構有緩沖裝置。</p><p><b>　　2）密封的結構</b></p><p>　?。?）均采用O型密封圈密封</p><p>　　O型密封圈具有結構簡單，密封性良好，動磨擦阻力小，溝槽尺寸小，結構緊湊，制造容易，成本低，安裝方便等優(yōu)點，因此，O型密封圈應用較廣泛。</p><

45、p>　　按化學工業(yè)出版社《機械設計手冊》</p><p>　　表6-134，6-136，6-137查得</p><p><b>　　80處的靜密封為：</b></p><p><b>　　斷面的直徑：</b></p><p><b>　　溝槽寬度：</b></p&g

46、t;<p><b>　　運動的距離：</b></p><p>　　溝槽外徑：D1=80mm</p><p><b>　　溝槽內徑：</b></p><p><b>　　P2=0.3mm</b></p><p><b>　　r=0.1mm</b>

47、;</p><p><b>　　不同軸度：</b></p><p>　　B=3.9+0.15mm</p><p><b>　　H=3.3mm</b></p><p>　　D1=d2+2H=46.6mm</p><p><b>　　d1=40mm</b>&

48、lt;/p><p><b>　　P2=0.3mm</b></p><p><b>　　r=0.1mm</b></p><p><b>　　E≤0.07mm</b></p><p><b>　　5、活塞的結構設計</b></p><p>

49、　　1）活塞材料選用45號鋼</p><p>　　2）長度由冶金工業(yè)出版社編《機械零件設計手冊》表31-43查得l=60mm</p><p>　　3）在活塞上開密封槽尺寸，化學工業(yè)出版社《機械設計手冊》表6-134，6-136查得</p><p><b>　　80處的動密封：</b></p><p>　　6、油缸端蓋的連

50、接方式及強度計算</p><p><b>　　油缸材料為45鋼</b></p><p>　　它的端蓋聯接方式用法蘭連接</p><p>　　優(yōu)點：容易加工和裝卸</p><p>　　缺點：外徑和重量較大</p><p>　　1）缸蓋螺釘的計算：</p><p>　　當缸體與

51、缸蓋用法蘭連接時，螺釘除了應具有足夠的強度之外還要保證聯接的緊密性。</p><p>　　查《工業(yè)機械手設計基礎》天津科學 出版社。</p><p>　　取缸蓋螺釘間的距離。</p><p><b>　　t=150mm</b></p><p>　　h—安全系數 取h為1.2~2.5</p>

52、<p>　　在這種聯接中，每個螺釘在危險部石上承受的拉力，是工作載荷與剩余鎖緊為之和。</p><p>　　P—缸蓋受的合成液壓力</p><p><b>　　—剩余鎖緊力</b></p><p>　　取螺釘直徑d1=10mm</p><p>　　7、液壓缸的放置及固定形式</p><p

53、>　　根據工作情況，豎直放置，其固定形式為外，法蘭安裝與導向板聯接。</p><p>　　8、手臂下蓋世太保緩沖裝置的設計</p><p>　　運動部件的全部機械能E的計弱。</p><p>　　E=E液+E磨+E動+E+靜</p><p>　　式中：P1—活塞的工作壓力取8×105Pa</p><p>

54、;　　F—活塞的有效工作面積</p><p><b>　　F=</b></p><p><b>　　L—緩沖行程</b></p><p>　　L=300mm=0.3m</p><p>　　2）在緩沖過程中所具有的磨擦能：E磨</p><p>　　由于E磨很小，可以忽略不計&l

55、t;/p><p>　　3）參與運動的部件所具有的動能：E動</p><p>　　V—運動部件在緩沖下行時，所具有的速度為10m/s</p><p>　　G—參與運動的重量，為1297N</p><p>　　g—重力加速度 為10m/s2</p><p>　　4）當油缸為非水平位置安裝時，作升降運動的部件所具有的重力勢

56、能：E重</p><p>　　當油缸在水平方向安置時 E重=o</p><p>　　9、節(jié)流孔直徑的確定</p><p>　　式中：E—緩沖開始時，運動部件所具有的全部機械能為7262.8N·m</p><p>　　L—緩沖行程，有時即為緩沖柱塞長度為0.3m</p><p>　　F—緩沖柱塞的活塞有

57、效面積</p><p>　　f為調恒節(jié)流時C取固定的2~3倍。</p><p>　　取節(jié)流孔直徑d=10mm</p><p><b>　　10、導向套的設計</b></p><p>　　導向套的選取主要是根據軸的直徑以及所設計的結構來選取的。</p><p>　　導向套的配合長度一般選取直徑的1.

58、5倍。</p><p>　　引自《機械設計手冊》上冊，第二分冊，化學工業(yè)出版社。</p><p>　　11、回轉缸軸的確定</p><p><b>　　1）軸進行校核</b></p><p>　　軸的材料選用45鋼，經調質化處理。</p><p>　?。?）軸疲勞強度校核計算</p>

59、<p><b>　　扭矩：</b></p><p><b>　　合成彎矩：</b></p><p><b>　　軸的直徑： </b></p><p><b>　　抗彎截面的系數：</b></p><p><b>　　扭轉截面系數：

60、</b></p><p><b>　　彎曲應力幅：</b></p><p><b>　　彎曲平均應力：</b></p><p><b>　　圖1.5</b></p><p>　　圖1.6 </p><p><

61、;b>　　彎曲扭轉疲勞強度：</b></p><p>　　彎曲和扭轉等效系數：</p><p><b>　　絕對尺寸：</b></p><p><b>　　表面質量系數：</b></p><p>　　彎曲時有效應力集中系數：</p><p>　　扭轉時有效應

62、力集中系數：K2</p><p>　　只考慮彎曲作用時的安全系數：</p><p>　　只考慮扭矩作用時的安全系數Za</p><p><b>　　扭轉平均應力</b></p><p><b>　　安全系數：</b></p><p>　　安全系數Sp=1.5查《機械零件設計手

63、冊》國防出版社出版</p><p>　　由于 S1>Sp 故滿足要求，安全</p><p><b>　　S2>Sp</b></p><p>　　（2）軸靜強度校核計算</p><p><b>　　bs=360MPa</b></p><p>　　扭轉屈服強度極

64、限Zs:</p><p>　　Zs=208.8MPa</p><p><b>　　抗彎截面系數W：</b></p><p>　　W1=34300mm3</p><p>　　W2=9940mm3</p><p><b>　　扭轉截面系數Wp:</b></p>&l

65、t;p>　　Wp1=60642.4mm3</p><p>　　Wp2=19800mm3</p><p><b>　　最大瞬時彎矩：</b></p><p>　　Mmax=2M=2×38900=77800N·mm</p><p><b>　　最大瞬時扭矩：</b></p

66、><p>　　Tmax=T=8190N·mm</p><p>　　只考慮彎曲時安全系數</p><p>　　只考慮扭轉時安全系數</p><p>　　查手冊 Sp=1.4</p><p><b>　　故：滿足要求</b></p><p><b>　　

67、靜強度足夠</b></p><p><b>　　2．電器部分 </b></p><p>　　2-1機械手電器部分的設計概述</p><p>　　一、本設計的目的及意義</p><p>　　工業(yè)機械手的動作過程控制系統(tǒng)按照預先整定好的程序來運行。檢查元件及電子驅動裝置，克服了在設備上受到限位開關，體積大，有觸電

68、磨損，壽命的不足。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　1、有工件啟動，機械手按工藝要求，順序完成各項工作，無工件停止。</p><p>　　2、本電氣控制裝置要能保證使用壽命長，無觸電磨損，可靠性好，維修方便。</p><p>　　3、外加電源電壓200v</p><

69、;p><b>　　三、總體方案論證</b></p><p>　　實現機械手自動電子控制系統(tǒng)主要有四種方式：</p><p><b>　　1、數字電子技術</b></p><p><b>　　2、工業(yè)控制計示機</b></p><p><b>　　3、繼電器<

70、;/b></p><p><b>　　4、可編程序控制器</b></p><p>　　數字電路復雜，成本低，可以設計出數字控制裝置但是可靠性差。</p><p>　　工業(yè)計示機快速，實時性強，但人員技術水平要求高，應具有一定的專業(yè)知識，在整機結構上不能適應惡劣工作環(huán)境，不如可編程易于推廣。</p><p>　　繼電

71、器控制系統(tǒng)是針對一定生產機械，固定的生產工藝而設計的，采用硬接電線安裝而成，只能完成既定的邏輯控制，定時，計數等功能，即只能進行開關量的控制，一旦改變生菜工藝過過程，繼電器控制系統(tǒng)必須重新配線，因而適應性很差，且體積龐大，安裝維修均不方便。</p><p>　　可編程序只要改變程序，就可適應生產工藝過程的改變，適應性強，即可以進行開關量控制又可進行模擬量控制。</p><p>　　可編程序

72、控制器體積小，重量輕，結構緊湊，開發(fā)期短，安裝和維修工作量少，有自動診斷功能，可靠性高。</p><p>　　綜上比較，本機械手采用可編程序控制器來實現自動控制。</p><p>　　2-2 傳感器的選擇</p><p>　　一、 傳感器的作用是將有無工件的情況轉換成電信號，將機械手到位與否裝換成電信號。</p><p>　　該液壓機械手的位

73、置檢測傳感器有霍爾傳感器，自感傳感器，渦流傳感器，電位傳感器多種，它們各有優(yōu)缺點，比較如下：</p><p>　　霍爾傳感器是一種磁敏傳感器，具有使用壽命長，無觸電磨損，無火花干擾，無轉換抖動，工作效率高，溫度特性好，結構簡單，體積小，輸出電動勢的變化范圍大等優(yōu)點。</p><p>　　自感傳感器簡單可靠，輸出功率大的優(yōu)點，缺點是輸出量于電源頻率有密切關系，要求有一個頻率穩(wěn)定的電源。<

74、;/p><p>　　渦流傳感器測量的線性范圍大，靈敏度高，結構簡單，抗干擾能力強，但電測量位移的范圍較小，不適于機械手位移檢測。</p><p>　　電位傳感器測量結構簡單，價格便宜，有一定可靠性，輸出功率較大，但其粘度不夠。</p><p>　　綜上比較，選擇霍爾傳感器。</p><p>　　二、霍爾傳感器電路圖及工作原理。</p>

75、<p><b>　　圖2.1</b></p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　工作原理：當外加磁場強度B上升到導通點Bop時，霍爾開關輸出由高降到低，當B由大到小降至Brp時，霍爾開關輸出由低到高，霍爾位檢開關正是利用這一轉移特性，機械手適當位置固定是一塊磁鋼，當磁鋼和霍爾開關相靠近時，磁路導通，輸出為低電

76、平，當磁鋼和霍爾相遠離時磁路斷開，輸出為高電平。</p><p>　　2-3 放射式紅外檢測開關</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p><b>　　工作原理：</b></p><p>　　無元件——光路通——T1導通——T2導通——V0為低電平——有工件——光路斷——T1截止

77、——T2截止——V0為高電平。</p><p>　　2—4 根據工藝過程分析控制要求</p><p>　　機械手的全部動作由液壓缸驅動，而液壓缸又由相應的電磁閥控制，其中，上升/下降和直腕/轉腕分別由雙線圈兩位電磁閥控制，通電上升，斷電上升停止；通電下降，斷電下降停止；通電直腕，斷電直腕停止；通電轉腕，斷電轉腕停止，夾/松由單線圈兩位置電磁閥控制，通電加緊，斷電放松。</p>

78、<p>　　機械手直腕并準備下降時，為了準保安全，必須在無工件時才能允許下降，也就是說上一次搬運的工件未被搬走時，機械手應自動停止。</p><p>　　機械手的工作過程:從原點開始，按下啟動按鈕時，下降電磁閥通電，機械手下降，下降到底時，碰到下線位開關，下降電磁閥斷電，下降停止；同時接通夾緊電磁閥，機械手夾緊，夾緊后，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通轉腕電磁閥，機械手轉腕，轉腕后，若此時工作地上無

79、工件，則光電開關接通，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升，上升到頂時，碰到上位開關，上升電磁閥斷電，上升停止，同時接通知腕電磁閥，直腕時間停止。至此，機械手動作完成一個周期。</p><p>　　為了滿足生產要求，機械手應設置手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式又分為單步，單周期，連續(xù)操作方式。</p><p>　　手動操作方式

80、：就是用按鈕操作時對機械手的每一種動作單獨進行控制。</p><p>　　單步操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。</p><p>　　單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手動作停止，重新啟動時，須用手動操作方式將機械手移回原點，然后按一下啟動按鈕，機械手有重新開始單周期操作。</p>

81、;<p>　　連續(xù)操作：機械手從原點開始，按下啟動按鈕，機械手的動作將自動的，連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。</p><p>　　在工作中肉按下停止按鈕，則機械手動作停止，重新啟動時需用手動操作方式將機械手移回原點，然后按下啟動按鈕機械手又開始連續(xù)操作。</p><p>　　在工作中按下復位按鈕，則機械手將繼續(xù)完成一個周期的動作后回到原點自動停止。</p><p&

82、gt;　　2—5確定所需的用戶輸入/輸出設備及PC的選擇</p><p>　　一：輸入設備——用以產生輸入控制信號</p><p>　　輸出設備——由PC得輸出信號驅動的執(zhí)行元件。</p><p><b>　　I/O 表</b></p><p><b>　　表2.1</b></p>&

83、lt;p>　　所以PC共需14點輸入，6點輸出。</p><p><b>　　二、PC選擇</b></p><p>　　該機械手的控制為純開關控制，且所需的I/O點數不多，因此選擇一般的小型抵擋機即可</p><p>　　由于所需的I/O點數為14/6點，考慮到機械手操作的工藝固定，PC的I/O點基本上可留余量。</p>&

84、lt;p>　　綜上所訴，選擇F1-40H，其主機I/O點數為14/16點。</p><p><b>　　PC程序設計</b></p><p>　　當作方式選擇開關置于“手動”時，輸入點X406接通，其輸入繼電器常閉節(jié)點斷開，執(zhí)行手動操作。</p><p>　　在操作選擇開關置于“單步”“單周期”“連續(xù)”時，其對應的輸入X407,X410,

85、X411接通，其輸入繼電器常閉節(jié)點斷開，執(zhí)行自動操作程序。</p><p>　　在執(zhí)行自動操作程序時，如操作選擇開關置于連續(xù)時，啟動后輔助繼電器M200同樣接通，程序自動循環(huán)。操作選擇開關置于“單步”時，M200同樣接通，程序也可以循環(huán)，但必須是每按一次啟動按鈕執(zhí)行一步，如果操作選擇開關置于“單周期”或運行過程中按下復位按鈕時，則輔助繼電器M200復位，程序執(zhí)行完一個周期時自動停止。</p><

86、;p>　　由于直腕/轉腕，上/下運動采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個線圈不能同時通電，因此在直腕/轉腕，上/下移動的電路中設置了互鎖環(huán)節(jié).</p><p><b>　　一、步進指令編程。</b></p><p>　　1. 步進指令是由狀態(tài)轉移設計梯形圖的一種步進指令。狀態(tài)轉移圖直觀地表示了工藝流程。因此，采用步進指令設計梯形圖具有簡單直觀地特點，是順序控制變得容易

87、，大大縮短了設置者的設計時間。</p><p>　　步進指令STL和步進返回指令RET與狀態(tài)寄存器S配合使用，能方便地編制出步進控制程序</p><p><b>　　圖2.4</b></p><p>　　圖2.5用狀態(tài)寄存器編程的自動操作流程圖</p><p>　　機械手在原點時，按下啟動按鈕后，狀態(tài)S600接通，執(zhí)行第

88、一程序，機械手完成第一步動作以后，每完成一步，原來的狀態(tài)自動復位，機械手完成下一步移動。</p><p>　　在單周期操作方式下，狀態(tài)轉移到最后一步后不再轉移，機械手完成最后一步動作后自動停止在原點。</p><p>　　在連續(xù)操作方式下，M200接通，當機械手完成最后一步動作后，不再轉移，機械手完成最后一步動作后自動停止在原點。</p><p>　　在運行中，如按

89、復位按鈕，則X501接通，M200復位，機械手的動作繼續(xù)執(zhí)行完成第一個周期后，回到原點自動停止。</p><p>　　在運行中，如按停止按鈕后，則X405接通，狀態(tài)S600-S680全部復位，機械手動作停止，重新啟動時先用手動操作將機械手移回原點，再按啟動按鈕，又重新開始自動操作。</p><p>　　根據梯形圖，便可編出自動操作程序：</p><p>　　0

90、 LD X401</p><p>　　1 OUT Y435</p><p>　　2 LD X400</p><p>　　3 AND X401</p><p>　　4 S S600</p><p>　　5 STL S600</p>&

91、lt;p>　　6 OUT Y430</p><p>　　7 LD X402</p><p>　　8 S S601</p><p>　　9 STL S601</p><p>　　10 S Y433 32 OUT T452

92、</p><p>　　11 OUT T451 33 K3</p><p>　　12 K3 34 LD T452</p><p>　　13 LD T450 35 S

93、 S606</p><p>　　14 S S602 36 STL S606</p><p>　　15 STL S602 37 OUT Y432</p><p>　　16 OUT Y432

94、 38 LD X401</p><p>　　17 LD X401 39 S S607</p><p>　　18 S S603 40 STL S607</p><p>　　19 STL S603

95、 41 S Y434</p><p>　　20 S Y431 42 OUT T453</p><p>　　21 OUT T451 43 K3</p><p>　　22 K3

96、 44 LD T453</p><p>　　23 LD T451 45 S S608</p><p>　　24 S S604 46 STL S608</p><p>　　25

97、 STL S604 47 LOT X404</p><p>　　26 LD X404 48 S X434</p><p>　　27 OUT Y430 49 OUT T452</p><

98、;p>　　28 LD X403 50 K3</p><p>　　29 S S605 51 LD X404</p><p>　　30 STL S605 52 AND T452

99、</p><p>　　31 STL Y434 53 AND M200</p><p>　　54 S S600 55 RET </p><p>　　56 AND</p><p><b>　

100、　外部電源</b></p><p>　　為了保護可編程序控制器安全和負載的緊急停車，贏在可編程序控制器的外部負載供應點的線路撒謊能夠裝上接觸器，用按鈕控制其接通，斷開。當外部負載需要緊急斷開時，只要按下停止按鈕就可將電源斷開，而與可編程序控制器無關</p><p>　　另外，電源恢復后，負載也不會馬上啟動，只有按下啟動按鈕后才會啟動。</p><p>&

101、lt;b>　　總接圖線</b></p><p><b>　　圖2.6</b></p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　畢業(yè)設計結束了，經過這次鍛煉，我對工程機械設備的設計步驟和設計方法有了新的認識，加深了對理性知識的深入理解</p><p>　　上料用液壓機

102、械手是一種典型的機電一體化設備，它終合了我三年來學習的多門專業(yè)課程，從某種意義上講，也是對我四年來學習效果的檢驗，所以，我始終都是抱著認真，務實的態(tài)度來進設計的，在設計過程中有成功的喜悅，也有困惑不解的苦悶，在指導教師和同組同學的幫助下，通過大量收集資料，進行閱讀分析，對比論證，遇到的困難都得到了解決，暗示完成了指導教師布置的設計任務。并且，還額外擴充了一些輔助功能的設計。并力爭做到優(yōu)化結構，數據選擇合理，計時準確，設計先進。但是，有待

103、于在今后的工作中進一步完善。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經過半年的忙碌，本次畢業(yè)設計已經接近尾聲了。當我快要完成老師下達給我的任務時，我仿佛經過一次翻山越嶺，眼前豁然開朗，在此，我要特別感謝我的畢業(yè)設計指導老師**老師，他給予了我太多太多的幫助，真的非常感謝**老師！</p><p>　　畢業(yè)設計是檢驗學

104、生實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對我們所學知識的綜合運用和評定，對我們有著非常重要的意義。它也是一次鍛煉——對我們自身能力的鍛煉。增強了我們對所學專業(yè)知識的了解，開闊了我們的視野，使我了解到機械這門學問是深不可測的，還有好多等待我們去學習，等待我們去創(chuàng)新。</p><p>　　我的畢業(yè)設計的課題是《機械手設計》，對于這次設計，我感觸頗深，我不僅從中學到了很多新的知識，還讓我對于以前所學知識得到充分運用，這使設計讓我收獲甚