0363-多用途气动机器人结构设计【全套9张CAD图+说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共38页)
编号：986121
类型：共享资源
大小：1.03MB
格式：ZIP
上传时间：2017-01-13
上传人：hon****an
认证信息
个人认证
丁**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
30
积分
- 关 键 词：
-
多用途
气动
机器人
结构设计
全套
cad
- 资源描述：
-
多用途气动机器人结构设计
摘要 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成，即PLC控制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点，PLC控制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的PLC型号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。
关键词： 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（PLC）
- 内容简介：
-
外文翻译资料 - 1 - 旋转泵 旋转泵应用于不同的设计中，在流体动力系统中极其常用。今天最常用的旋转泵是外齿轮泵、内齿轮泵、摆线转子泵、滑动叶片泵和螺旋泵。每种类型的泵都有优点，适合于特定场合的应用。 直齿齿轮泵，这种泵有两个啮合的齿轮在密封壳体内转动。第一个齿轮即主动轮的回转引起第二个齿轮即从动轮的回转。驱动轴通常连接到泵上面的齿轮上。 当泵首次启动时，齿轮的旋转迫使空气离开壳体进入排油管。这种泵内空气运动使泵吸入口处形成了真空，于是外部油箱的液体在大气压的作用下，由泵的入口进入，聚集在上下齿轮和泵壳体之间，齿轮连续的旋转使液体 流出泵的出口。 直齿齿轮泵的压力的升高是由挤压啮合齿轮和腔体内的液体产生的。当齿轮脱开啮合时，腔内形成真空，使更多的液体被吸入泵内。直齿齿轮泵是定排量的元件，当轴转速不变时，输出流量恒定。只有一种方法即改变输入轴的转速，能调节这种直齿齿轮泵的排量。现代应用在流体动力系统的齿轮泵的压力可达 3000 图示为直齿齿轮泵的典型特性曲线。这些曲线表明了泵在不同速度下的流量和输入功率。当速度给定时，流量曲线接近于一条水平的直线。泵的流量随出口压力的升高而稍有降低，这是由于泵的出油口到吸油口的齿轮径向泄漏所增加而 造成的。渗漏有时定义为泄漏，泵出口压力的增加也会使泄漏增加。表征泵的出口压力和流量之间关系曲线常叫做水头流量曲线或泵的 线；泵的输入功率和泵流量关系曲线叫做功率流量特性曲线或 线。 直齿齿轮泵的输入功率随输入速度和出口压力的增加而增加。随着齿轮泵速度的增加，流量（加仑 /分）也增加。于是在出口压力为 120速为 200，输入功率是5 马力。在转速为 600，输入功率是 13 马力。纵坐标外文翻译资料 - 2 - 压力是 120坐标是 200 600，在 线上可以读出相应的流量分别为 40 95 图示是直齿齿轮泵在粘度不变时的情况。随着流体粘度的增加（即流体变稠，不易流动），齿轮泵的流量降低。粘稠的流体在油泵高速运转时，因为这种流体在油泵中不能迅速进入泵体完全充满真空区，所以油流量受到限制。图示为在流体动力系统中流体粘度的增大对旋转泵工作情况的影响。当流体的粘度值为 100口压力为 80，泵流量为 220流体的粘度值为 500，泵流量减少到150功率特性曲线可知，泵输入功率也会增加。 可以用齿轮或其他内部元件每转一圈输出多少加仑来表示泵的流量。 如果封闭定量泵的出口，则出口压力将会增加，直至驱动马达停止或泵内其他部分或排油管破裂。由于存在着破裂的危险，几乎所有的流体动力系统都安装压力溢流阀。这种溢流阀可安装在泵内，也可安装在排油管路。 滑动式叶片泵 这些泵有大量的叶片，叶片能在转子的槽内自由的滑进滑出。当驱动转子时，离心力，弹簧或压力油使叶片伸出槽子，顶在泵壳体的内腔或凸轮环上。随着转子的旋转，叶片之间的流体经过吸油口时，完成吸油。流体顺着泵壳体到达排出口。在排出口，流体被排出，进入排油管。 图示的滑动式叶片泵中的叶片安装在椭圆形的腔内。当转子开始 旋转时，离心力使叶片伸出槽子。同时叶片又受到其底部腔内压力油的作用力，压力油来源于槽子端部的配流盘。吸油口通过 A 和 相通，他们位于直径的相对位置。同样两排油口位于类似的位置。油口这样配置，使叶片转子保持压力平衡，从而使轴承不受重载影响。当转子逆时针旋转时，从吸油管出来的流体进入 A 和 ，聚集在叶片之间，沿周向流动后，通过 B 和 排出。这样设计的泵压力可达 2500泵必须分级才能达到这么大的压力，而现在用一级泵即可达到。在转子上应用均流均压阀可以达到外文翻译资料 - 3 - 高压。转速通常限制在 2500是因为考 虑到离心力和凸轮环表面叶片之间的磨损。图示为泵在转速为 1200度在 100F 的条件下的特性曲线。 每个槽内安装两个叶片可以控制其作用于壳体内部和凸轮环上的力。双叶片会产生更紧的密封，能减少从排油口到吸油口之间的泄漏这种入口和出口相对应的设计也能维持液压平衡。这些都是定量泵。 不改变转速就不能改变叶片泵的流量，除非油泵采用特殊设计。图示为滑动式变量叶片泵。它不用双吸油和排油口。转子在压力腔内转动，转子形成的偏心量是可调的。随着偏心的程度或偏心率的变化，流体的流量也随着变化。图示为转子在旋转 180 范围内 ，产生一真空度以便于油液进入，同时压油区也在 180 范围内旋转。吸油区和压油区的起始段梢有重叠。 图示，在最小的工作压力下可以得到最大的流量。随着压力的升高，流量按预设的规律减少。当流量减到最小值，压力增大到最大值。泵只需要提供补充回路中元件滑动配合间隙中泄漏流体。 这种变量泵的设计可以保护管路，溢流阀不是必须的。其他回路中，为阻止局部压力超过正常压力水平，可以用安全阀或溢流阀来控制。 为了自动控制流量，采用可变弹簧负载调节器。安装这种调节器，泵的出口压力作用于活塞或定子内表面，压缩的弹簧产生位移。如果泵的 出口压力高于调节器弹簧的设定值时，弹簧被压缩。这使压力环（定子）移动，减少相对于定子的偏心量，于是，泵的流量减少，得到所需的压力。这种油泵设计的出口压力在 100 2500间。 图示为变量泵补偿器的特性，标出输入功率值，可以准确计算所需的输入功率。变量泵可以预先设定不同压力值的变化规律。高低压泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能为先导控制回路提供足够压力。 外文翻译资料 - 4 - 图示阴影区域为变量泵在背压 100力下的闭式回路。油液以 100荷阀或溢流阀排出，可以维持正常的控制回路压力，这些是消耗的功率。两 级压力控制回路包括：先导液压控制和电磁控制。图示负号表示电磁铁不带电，先导控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于调节器弹簧力，所以得到最小压力。图示正号为电磁铁带电，控制油的力大于调节器弹簧力。与简单的溢流阀原理一样，小球和弹簧决定控制力的大小。这样预先设定最大工作压力。 另一种两级压力控制系统是利用所谓的差动卸荷调节器。它应用于高低压或双泵回路中。调节器通过压力传感器自动卸荷大流量泵以达到最小的空载压力设定值。空载压力指的是由于变量泵控制机构工作所形成的特定压力。泵的实际空载流量等于系统的泄漏量与控制流 量之和。当泵空载时，即使液压系统在提供加紧或保压作用，也不会需要较大的功率。 调节器是液压操纵的，差动活塞带有双压力控制，当外部控制压力作用于控制卸荷口时，差动活塞允许完全卸荷。 空载压力的最小设定值由调节器主弹簧 A 控制。最大压力由溢流阀调节点 B 控制。调节器的操作压力由大容积泵提供，从小孔 C 进入。 为了说明如何使用这种装置，假设回路需要 1000最大压力，由一个 5提供。在压力达到 500，需要大流量（ 40继续上升到 1000量减少。由流量为 40带有卸荷调节器 的泵组成的双泵系统可满足要求。 我们可以把 40泵从 500荷压力调整至 200另一需求值），这样 5可以使回路达到 1000更高压力。 图中为双泵系统控制压力源。由一个 40泵提供调节器腔内压力，就可以达到最大设定压力。弹簧设定力加上调节器的腔内压力共同决定了 40的最大压力。第外文翻译资料 - 5 - 二个控制源是特殊的回路，它能达到 1000制油通过小孔 D 进入调节器作用于卸荷活塞 E。活塞 E 面积比安全阀中提动阀 F 的有效面积大 15。因此卸荷差动力大约为15 。调节器将在 500荷，会在 500下 15或425起作用。这里所谓的卸荷，指的是 40泵无输出量。 随着回路中压力从 0 到 500增加，调节器腔内的压力也随着增加，直到溢流阀的设定值时，溢流阀打开，流体流出油箱。 调节器腔内的压力降是最大的叠加值，允许油泵达到卸荷状态。同时，当系统压力继续增加超过 700，导致活塞 E 最底部的压力比顶部的压力大。活塞使提升阀 F 完全打开，溢流提升阀全部开启导致调节器腔内压力进一步下降至零。流体通过小孔 C 进入调节器腔，经过溢流提升阀直接回油 箱，不增加调节器腔内的压力。 40泵卸荷压力可以减小至更低的设定值。调整卸荷调节器， 40泵达到卸荷。随着压力到 1000路的流量减至 5 10005也达到卸荷设定，于是流量仅仅维持系统压力。在 500， 40油泵卸荷。需要 600系统压力把 40泵卸荷到最小压力 200600先导控制油通过孔 D 进入并作用于差动活塞 E。在 500，泵流量减少到零。 100附加压力需要完全打开提升阀，使调节器腔内的压力减小至零 。当回路压力减小时，两个泵以同样的方式来工作。 外文资料翻译 - 1 - 旋转泵 in in it a 旋转泵应用于不同的设计中，在流体动力系统中极其常用。今天最常用的旋转泵是外齿轮泵、内齿轮泵、摆线转子泵、滑动叶片泵和螺旋泵。每种类型的泵都有优点，适合于特定场合的应用。 in a of or to is to of 直齿齿轮泵，这种泵有两个啮合的齿轮在密封壳体内转动。第一个齿轮即主动轮的回转引起第二个齿轮即从动轮的回转。驱动轴通常连接到泵上面的齿轮上。 is of of a on is of of of 当泵首次启动时，齿轮的旋转迫使空气离开壳体进入排油管。这种泵内空气运动使泵吸入口处形成了真空，于是外部油箱的液体在大气压的作用下，由泵的入口进入，聚集在上下齿轮和泵壳体之间，齿轮连续的旋转使液体流出泵的出口。 in a is by on ad it is .a is in ad to be a is a is at a of by a of in be is by in up to 000外文资料翻译 - 2 - 直齿齿轮泵的压力的升高是由挤压啮合齿轮和腔体内的液体产生的。当齿轮脱开啮合时，腔内形成真空，使更多的液体被吸入泵内。直齿齿轮泵是定排量的元件，当轴转速不变时，输出流量恒定。只有一种方法即改变输入轴的转速，能调节这种直齿齿轮泵的排量。现代应用在流体动力系统的齿轮泵的压力可达3000 of a a at At is a in in is by to of in is is Q is Q 图示为直齿齿轮泵的典型特性曲线。这些曲线表明了泵在不同速度下的流量和输入功率。当速度给定时，流量曲线接近于一条水平的直线。泵的流量随出口压力的升高而稍有降低，这是由于泵的出油口到吸油口的齿轮径向泄漏所增加而造成的。渗漏有时定义为泄漏，泵出口压力的增加也会使泄漏增加。表征泵的出口压力和流量之间关系曲线常叫做水头流量曲线或泵的 线 ；泵的输入功率和泵流量关系曲线叫做功率流量特性曲线或 线。 to a as of a is in at a 20hp 003hp at 0 5on 20it 0000Q 直齿齿轮泵的输入功率随输入速度和出口压力的增 加而增加。随着齿轮泵速度的增加，流量（加仑 /分）也增加。于是在出口压力为 120速为 200入功率是 5 马力。在转速为 600，输入功率是 13 马力。纵坐标压力是 120坐标是 200 600，在 线上可以读出相应的流量分别为 40 95 外文资料翻译 - 3 - is on a of as of ,to ,of a t it lf on of in 0pp a 200000 to as by 图示是直齿齿轮泵在粘度不变时的情况。随着流体粘度的增加（即流体变稠，不易流动），齿轮泵的流量降低。粘稠的流体在油泵高速运转时，因为这种流体在油泵中不能迅速进入泵体完全充满真空区，所以油流量受到限制。图示为在流体动力系统中流体粘度的增大对旋转泵工作情况的影响。当流体的粘度值为100口压力为 80，泵流量为 220流体的粘度值为 500，泵流量减少到 150功率特性曲线可知，泵输入功率也会 增加。 lf is in of or if of a is to or of or of a be as of or it be in 可以用齿轮或其他内部元件每转一圈输出多少加仑来表示泵的流量。如果封闭定量泵的出口，则出口压力将会增加，直至驱动马达停止或泵内其他部分或排油管破裂。由于存在着破裂的危险，几乎所有的流体动力系统都安装压力溢流阀。这种溢流阀可安装在泵内，也可安装在排油管路。 动式叶片泵 a of to or of in is by or to in of or a as 外文资料翻译 - 4 - in is is is of 这些泵有大量的叶片，叶片能在转子的槽内自由的滑进滑出。当驱动转子时，离心力，弹簧或压力油使叶片伸出槽子，顶在泵壳体的内腔或凸轮环上。随着转子的旋转，叶片之间的流体经过吸油口时，完成吸油。流体顺着泵壳体到达排出口。在排出口，流体被排出，进入排油管。 In in an of by is a at of is I, of in of I is is I. of up 500 to in to as in to of is to 500of at of 图示的滑动式叶片泵中的叶片安装在椭圆形的腔内。当转子开始旋转时，离心力使叶片伸出槽子。同时叶片又受到其底部腔内压力油的作用力，压力油来源于槽子端部的配流盘。吸油口通过 A 和 相通，他们位于直径的相对位置。同样两排油口位于类似的位置。油口这样配置，使叶片转子保持压力平衡，从而使轴承不受重载影响。当转子逆时针旋转时，从吸油管出来的流体进入 A 和 集在叶片之间，沿周向流动后，通过 B 和 排出。这样设计的泵压力可达 2500泵必须分级才能达到这么大的压力，而现在用一级泵即可达到。在转子上应用均流均 压阀可以达到高压。转速通常限制在 2500是因为考虑到离心力和凸轮环表面叶片之间的磨损。图示为泵在转速为 120000 外文资料翻译 - 5 - be in to of or a to of in in as 每个槽内安装两个叶片可以控制其作用于壳体内部和凸轮环上的力。双叶片会产生更紧的密封，能减少从排 油口到吸油口之间的泄漏这种入口和出口相对应的设计也能维持液压平衡。这些都是定量泵。 or of a in be of a is a It in be so it is to of or is a of is a so 80 of 80 of is a of of of 不改变转速就不能改变叶片泵的流量，除非油泵采用特殊设计。图示为滑动式变量叶片泵。它不用双吸油和排油口。转子在压力腔内转动，转子形成的偏心量是可调的。随着偏心的程度或偏心率的变化，流体的流量也随着变化。图示为转子在旋转 180 范围内，产生一真空度以便于油液进入，同时压油区也在 180范围内旋转。吸油区和压油区的起始段梢有重叠。 is at As in a As to a to to in 图示，在最小的工作压力下可以得到最大的流量。随着压力的升高，流量按预设的规律减少。当流量减到最小值，压力增大到最大值。泵只需要提供补充回路中元件滑动配合间隙中泄漏流体。 A is a of 文资料翻译 - 6 - to of a or to 这种变量泵的设计可以保护管路，溢流阀不是必须的。其他回路中，为阻止局部压力超过正常压力水平，可以用安全阀或溢流阀来控制。 of an is is so on a or of is by if by is is to a is to is at of 00 500为了自动控制流量，采用可变弹簧负载调节器。安装这种调节器，泵的出口压力作用于活塞或定子内表面，压缩的弹簧产生位移。如果泵的出口压力高于调节器弹簧的设定值时，弹簧被压缩。这使压力环（定子）移动，减少相对于定子的偏心量，于是，泵的流量减少，得到所需的压力。这种油泵设计的出口压力在100 2500间。 of a in so be of in a an of a 图示为变量泵补偿器的特性，标出输入功率值，可以准确计算所需的输入功率。变量泵可以预先设定不同压力值的变化规律。高低压泵控制既能提供有效的卸荷回路，也能为先导控制回路提供足够压力。 of of a a 00a is of 00an or to a of 文资料翻译 - 7 - so of is by as a 图示阴影区域为变量泵在背压 100力下的闭式回路。油液以 100以维持正常的控制回路压力，这些是消耗的功率。两级压力控制回路包括：先导液压控制和电磁控制。图示负号表示电磁铁不带电，先导控制油回油箱。于是泵排出的控制油的力小于调节器弹簧力，所以得到最小压力。图示正号为电磁铁带电，控制油的力大于调节器弹簧力。与简单的溢流阀原理一样，小球和弹簧决定控制 力的大小。这样预先设定最大工作压力。 of is a It is in a or to a to a as of at to in No at be a or is in 另一种两级压力控制系统是利用所谓的差动卸荷调节器。它应用于高低压或双泵回路中。 调节器通过压力传感器自动卸荷大流量泵以达到最小的空载压力设定值。空载压力指的是由于变量泵控制机构工作所形成的特定压力。泵的实际空载流量等于系统的泄漏量与控制流量之和。当泵空载时，即使液压系统在提供加紧或保压作用，也不会需要较大的功率。 is a a is to 调节器是液压操纵的，差动活塞带有双压力控制，当外部控制压力作用于控制卸荷口时，差动活塞允许完全卸荷。 is by 文资料翻译 - 8 - . is by . is by . 空载压力的最小设定值由调节器主弹簧 A 控制。最大压力由溢流阀调节点 节器的操作压力由大容积泵提供，从小孔 C 进入。 To us a 000be by a 5It a 40at up 00it 000at A an on 000to a 00or , up or 为了说明如何使用这种装置，假设回路需要 1000最大压力，由一个 5压力达到 500，需要大流量（ 40继续上升到 1000量减少。由流量为 40带有卸荷调节器的泵组成的双泵系统可满足要求。我们可以把 40泵从 500 荷压力调整至 200小设定压力（或另一需求值），这样 5可以使回路达到 1000更高压力。 in of 0so be of of 0is go 000 on . of 5 of . 00be 50025By we of 0图中为双泵系统控制压力源。由一个 40泵提供调节器腔内压力，就可以达到最大设定压力。弹簧设定力加上调节器的腔内压力共同决定了 40二个控制源是特殊的回路，它能达到 1000制油通过小孔 D 进入调节器作用于卸荷活塞 E。活塞 E 面积比安全阀中提动阀 F 的有效面积大 15。因此卸荷差动力大约为 15。调节器将在 500荷，会在 5005或 425起作用。这里所谓的卸荷，指的是 40泵无输出量。 外文资料翻译 - 9 - As in 00is at to 随着回路中压力从 0 到 500增加，调节器腔内的压力也随着增加，直到溢流阀的设定值时，溢流阀打开，流体流出油 箱。 in is a to to 00in a on of on , in a to of of . is to in of 0to at to 0to to as 000is at 00It a 00to 0to 0000 on . is to 0000is to to to in a 调节器腔内的压力降是最大的叠加值，允许油泵达到卸荷状态。同时，当系统压力继续增加超过 700，导致活塞 E 最底部的压力比顶部的压力大。活塞使提升阀 F 完全打开，溢流提升阀全部开启导致调节器腔内压力进一步下降至零。流体通过小孔 C 进入调节器腔，经过溢流提升阀直接回油箱， 不增加调节器腔内的压力。 40泵卸荷压力可以减小至更低的设定值。调整卸荷调节器，40泵达到卸荷。随着压力到 1000路的流量减至 5 10005也达到卸荷设定，于是流量仅仅维持系统压力。在 500， 40要 600系统压力把 40泵卸荷到最小压力 20000先导控制油通过孔 D 进入并作用于差动活塞 E。在 500，泵流量外文资料翻译 - 10 - 减少到零。 100附加压力需要完全打开提升阀，使调节器腔内的压力减小至零。当 回路压力减小时，两个泵以同样的方式来工作。 I 多用途气动机器人结构设计 摘要 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手硬件和软件的组成 ， 即 制的气动机械手的系统工作原理，机械手各个部件的整体尺寸设计，气动技术的特点， 制的特点。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图，大大提高了绘图效率和图纸质量。利用可编 程序控制器对机械手进行控制，选取了合适的 号，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手的工作时序图，并绘制了可编程序控制器的控制程序。 关键词： 工业机器人 机械手 气动 可编程序控制器（ At of of s of of of At of he of of of of of of of of of LC to LC to of s of 录 第一章 引言 械手概述 . .动机械手的 设计要求 2 械手的 系统 工作原理 及组成 . .二章 机械手的整体 设计方案 械手的座标型式与自由度 6 械手的手部结构方案设计 7 械手的手腕结构方案设计 7 械手的手臂结构方案设计 7 械手的驱动方案设计 7 械手的控制方案设计 8 械手的主要技术参数 8 第三章 手部结构设计 持式手部结构 10 指的形状和分类 计时考虑的几个问题 部夹紧气缸的设计 第四章 手腕结构设计 腕的自由度 14 腕的驱动力矩的计算 14 腕转动时所需的驱动力矩 转气缸的驱动力矩计算 转气缸的驱动力矩计算 校核 第五章 手臂伸缩，升降，回转气缸的设计与校核 臂伸缩部分 尺寸设计与校核 20 寸设计 寸 校核 5 3 导向装置 5 4 平衡装置 臂升降部分 尺寸设计与校核 21 寸设计 寸 校核 臂回转部分尺寸设计 与校核 23 寸设计 寸 校核 第六章 气动系统设计 压传动系统工作原理图 及元器件的选择 25 第七章 机械手的 制 系统 设计 编程序控制器的选择及工作过程 26 可编程序控制器的选择 编程序控制器的工作过程 编程序控制器的使用步骤 27 械手可编程序控制器控制方案 28 制系统的工作原理 及控制要求 动机械手的 工作流程 36 致谢 37 参考文献 38 外文资料翻译 - 1 - in in it a in a of or to is to of is of of a on is of of of in a is by on ad it is .a is in ad to be a is a is at a of by a of in be is by in up to 000of a a at At is a in in is by to of in is is Q is Q to a 文资料翻译 - 2 - as of a is in at a 20hp 003hp at 0 5on 20it 0000Q is on a of as of ,to ,of a t it lf on of in 0pp a 200000 to as by lf is in of or if of a is to or of or of a be as of or it be in a of to or of in is by or to in of or a as in is is is of In in an of by is a 外文资料翻译 - 3 - at of is I, of in of I is is I. of up 500 to in to as in to of is to 500of at of be in to of or a to of in in as or of a in be of a is a It in be so it is to of or is a of is a so 80 of 80 of is a of of of is at As in a As to a to to in A is a of 文资料翻译 - 4 - to of a or to of an is is so on a or of is by if by is is to a is to is at of 00 500of a in so be of in a an of a of of a a 00a is of 00an or to a of so of is by as a of is a It is in a or to a to a as of 文资料翻译 - 5 - at to in No at be a or is in is a a is to is by . is by . is by . To us a 000be by a 5It a 40at up 00it 000at A an on 000to a 00or , up or in of 0so be of of 0is go 000 on . of 5 of . 00be 50025By we of 0As in 00is at to in is a to to 00文资料翻译 - 6 - in a on of on , in a to of of . is to in of 0to at to 0to to as 000is at 00It a 00to 0to 0000 on . is to 0000is to to to in a 无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 第一章 引 言 业机械手概述 工业机器人由操作机 (机械本体 )、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平 ， 可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产 ;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易 爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用 。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 气压传动 机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是 :介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在 30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 气动技术有以下优点 : (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器 :介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题 . (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小 (一般不卜浇塞仅为油路的千分之一 )，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要 动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及无锡职业技术学院毕业设计说明书 2 其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控 制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为 :由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难 (尤其在高速情况下，似乎更难想象 )。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够 ，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 动机械手的 设计要求 题的 设计要求 本课题将要完成的主要任务如下 : (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广 。 (2)选取机械手的座标型式和自由度 。 (3)设计出机械手的各执行机构，包括 :手部、手腕、手臂等部件的设计。为了使通用性更强，手部设计成可更换结构，不仅可以应用于夹持式手指来抓取棒料工件，在工业需要的时候还可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 (4)气压传动系统的设计 本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计，并绘出气动原理图。 (5)机械手的控制系统的设计 本机械手拟采用可编程序控制器 (机械手进行控制，本课题将要选取 据机械手的工作流程编制出 画出梯形图。 械手的系统工作原理及组成 机械手的系统工作原理 框图 如图 1 无锡职业技术学院毕业设计说明书 3 图 1机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。 在 用气压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生 规定要求的， 有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置 . (一 )执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱 等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指 (或手爪 )和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位 (是外廓或是内孔 )和物件的重量及尺寸 。 而传 力机构则通控制系统 （ 驱动系统 （ 气压传动 ） 执行机构 位置检测装置 手部 手腕 手臂 立柱 无锡职业技术学院毕业设计说明书 4 过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有 :滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 2、手腕 是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位 (即姿势 ) 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置 。 工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件 (如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等 )与驱动源 (如液压、气压或电机等 )相配合，以实现手臂的各种运动。 4、立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升降 (或俯仰 )运动均与立柱有密切的联系。机械手的立 柱 因工作需要，有时也可作横向移动，即称为可移式立柱。 5、机座 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 (二 )驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的 。它由 动力装置 、 调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。 (三 )控制系统 控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制 系统一般由程序控制系统和电气定位 (或机械挡块定位 )系统组成。该机械手采用的是 它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息 (如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间 )，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。 (四 )位置检测装置 控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构以一定的精度达到设定位置 . 无锡职业技术学院毕业设计说明书 5 第二章 机械手的 整体 设计方案 对气动机械手的基本要求是能快速、准确地拾 就要求它们具有高精度、快速反应、一定的承载能力、足够的工作空间和灵活的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原则是 :充分分析作业对象 (工件 )的作业技术要求，拟定最合理的作业工序和工艺，并满足系统功能要求和环境条件 ;明确工件的结构形状和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行控制的要求 ;尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通 用性和专用性，并能实现柔性转换和编程控制 如图 2，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以改变动作程序的自动搬运或操作设备，动作强度大和操作单调频繁的生产场合。它可用于操作环境恶劣的场合。 图 2体 机械结构 无锡职业技术学院毕业设计说明书 6 械手的座标型式与自由度 按机械手手臂的不同运动形式及其组合情况，其座标型式可分为直角座标式、圆柱座标式、球座标式和关节式。由于本机械手在上下料时手臂具有升降、收缩及回转运动，因此，采用圆柱座标型式。相应的 机械手具有三个自由度，为了弥补升降运动行程较小的缺点，增加手臂摆动机构，从而增加一个手臂上下摆动的自由度 。（如图 2 无锡职业技术学院毕业设计说明书 7 图 2械手的运动示意图 械手的手部结构方案设计 为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当工件是棒料时，使用夹持式手部 ;当工件是板料时，使用气流负压式吸盘。 械手的手腕结构方案设计 考虑到机械手的通用性，同时由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必须设有回转运动才可满足工作 的要求。因此，手腕设计成回转结构，实现手腕回转运动的机构为回转气缸。 械手的手臂结构方案设计 按照抓取工件的要求，本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降 (或俯仰 )运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由气缸来实现。 械手的驱动方案设计 由于气压传动系统的动作迅速，反应灵敏，阻力损失和泄漏较小，成本低廉因此本机械手采用气压传动方式。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 8 械手的控制方案设计 考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可 编程序控制器 (机械手进行控制。当机械手的动作流程改变时，只需改变 常方便快捷。 械手的主要技术参数 一 于是采用气动方式驱动，因此考虑抓取的物体不应该太重，查阅相关机械手的设计参数，结合工业生产的实际情况，本设计设计抓取的工件质量为 5公斤 。 二 作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用 范围。 （如图 2而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。该机械手最大移动速度设计为 最大回转速度设计为 s/90 。平均移动速度为 平均回转速度为 s/60 。机械手动作时有启动、停止过程的加、减速度存在，用速度一行程 曲线来说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。在这种情况下宜采用自动传送装置为好。根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为 600大工作半径约为手臂升降行程定为 定位精度也是基本参数之一。该机械手的定位精度为。 三 . 用途 : 用于自动输送线的上下料。 四 设计技术参数 : 1、抓重 2、自由度数 4个自由度 3、座标型式 圆柱座标 4、最大工作半径 5、手臂最大中心高 6、手臂运动参数 伸缩行程 伸缩速度 00 无锡职业技术学院毕业设计说明书 9 升降行程 升降速度 50 回转范围 1800 回转速度 s/90 7、手腕运动参数 回转范围 1800 回转速度 s/90 8、手指夹持范围 棒料 : 5080 9、定位方式 行程开关或可调机械挡块等 10、定位精度 11、驱动方式 气压传动 12、控制方式 点位程序控制 (采用 图 2无锡职业技术学院毕业设计说明书 10 第三章 手部结构设计 持式手部结构 夹持式手 部结构由手指 (或手爪 )和传力机构所组成。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。 夹持式是最常见的一种，其中常用的有两指式、多指式和双手双指式 :按手指夹持工件的部位又可分为内卡式 (或内涨式 )和外夹式两种 :按模仿人手手指的动作，手指可分为一支点回转型，二支点回转型和移动型 (或称直进型 )，其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时，就变成了一支点回转型手指 ;同理，当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时，就成为 移动型。回转型手指开闭角较小，结构简单，制造容易，应用广泛。移动型应用较少，其结构比较复杂庞大，当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置，能适应不同直径的工件。 (一 )具有足够的握力 (即夹紧力 ) 在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。 (二 )手指间应具有一定的开闭角 两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开，若夹持不同直径的工件，应按 最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。 (三 )保证工件准确定位 为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“ V”形面的手指，以便自动定心。 (四 )具有足够的强度和刚度 手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形，当应尽量使结构简单紧凑，自重轻，并使手部的中心在手腕的回转轴线上，以使手腕的扭转力矩最小为佳。 (五 )考虑被抓取对象的要求 根据机械手的 工作需要，通过比较，我们采用的机械手的手部结构是一支点 ， 两指回转型，由于工件多为圆柱形，故手指形状设计成 结构如附图所示。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 11 1、手部驱动力计算 本课题气动机械手的手部结构如图 3 图 3其工件重量 G=5公斤， 1202 ， 41 2 0 ,摩擦系数为 10.0f (1)根据手部结构的传动示意图，其驱动力为 : N(2)根据手指夹持工件的方位 ，可得握力计算公式 : )( 无锡职业技术学院毕业设计说明书 12 )(25)42560( 所以 N )(245 N (3)实际驱动力 : 21实际1、 因为传力机构为齿轮齿条传动，故取 ，并取 K 。若被抓取工件的最大加速度取 时，则 : 412 所以 )(p 实际所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为 2、气缸的直径 本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为 : 4 21 式中 : 1F - 活塞杆上的推力， N 簧反作用力， N 气缸工作时的总阻力， N P - 气缸工作压力， 簧反作用按下式计算 : )1( 141 弹簧刚度， N/m 无锡职业技术学院毕业设计说明书 13 1 - 弹簧预压缩量， m s - 活塞行程， m 1d - 弹簧钢丝直径， m 1D - 弹簧平均直径， . n - 弹簧有效圈数 . G - 弹簧材料剪 切模量，一般取 在设计中，必须考虑负载率 的影响，则 : 421 由以上分析得单向作用气缸的直径 : (4 1 代入有关数据，可得 fG 4333915)1030(8) )/( )1( )(N 所以 : 1(4 )( 查有关手册圆整，得 5 由 可得活塞杆直径 : ( 圆整后，取活塞杆直径 8 校核，按公式 )4/( 21 有 : /14( 其中， ， 501 则 : 2 0/4 9 04( d 无锡职业技术学院毕业设计说明书 14 满足实际设计要求。 3、 缸筒壁厚的设计 缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算 : 2/ 式中 :6- 缸筒壁厚， - 气缸内径， mm 验压力，取 料为 : =3入己知数据，则壁厚为 : 2/ )(032/(10665 65 取 ，则缸筒外径为 : )( 无锡职业技术学院毕业设计说明书 15 第四章 手腕结构设计 腕的自由度 手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通 用性，因此给手腕设一绕 用最多的为回转油 (气 )缸，因此我们选用回转气缸。它的结构紧凑，但回转角度小于 360 ，并且要求严格的密封。 腕的驱动力矩的计算 手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以 及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩 无锡职业技术学院毕业设计说明书 16 图 4手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算 : 封摩偏惯驱 式中 : 驱驱动手腕转动的驱动力矩 ( ); 惯惯性力矩 ( ); 偏参与转动的零部件的重量 (包括工件、手部、手腕回转缸的动片 )对转动轴线所产生的偏重力矩 ( ). 封手腕回转缸的动片与定片、缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力 矩 ( ); 下面以图 4析各阻力矩的计算 : 1、手腕加速运动时所产生的惯性力矩 若手腕起动过程按等加速运动，手腕转动时的角速度为 ，起动过程所用的时间为 t ，则 : ).(1 ）（惯 式中 :J - 参与手腕转动的部件对转动轴线的转动惯量 ).( 2 1J - 工件对手腕转动轴线的转动惯量 ).( 2 若工件中心与转动轴线不重合，其转动惯量 1J 为 : c 11 21e 式中 : 件对过重心轴线的转动惯量 ).( 2 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到转动轴线的偏心距 ( - 手腕转动时的角速度 (弧度 /s); t - 起动过程所需的时间 (s); 起动过程所转过的角度 (弧度 )。 2、手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩 偏M 11+ 33( ) 式中 : 3腕转动件的重量 (N); 无锡职业技术学院毕业设计说明书 17 3腕转动件的重心到转动轴线的偏心距 (当工件的重心与手腕转动轴线重合时，则 11 . 3、手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩封M封M )(2 12 A ( ) 式中 : 1d ， 2d - 转动轴的轴颈直径 ( f - 摩擦系数，对于滚动轴承 01.0f ，对于滑动轴承 1.0f ; 处的支承反力 (N)，可按手腕转动轴的受力分析求解， 根据 0 ）（ ,得 : 33 22 l 32211 同理，根据 (F) 0 ,得 : l )()()( 332211 式中 : 2G - 的重量 (N) 321 , 如图 4 4、转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。 在机械手的手腕回转运动中所采用的回转缸是单叶片回转气缸，它的原理如图 4片 1与缸体 2固连，动片 3与回转轴 5固连。动片 封圈 4把气腔分隔成两个 动输出轴作逆时 4回转，则低压腔的气从 之，输出轴作顺时针方向回转。单叶气缸的压力 的关系为 : )( 2 22 p 或 2)( 22 无锡职业技术学院毕业设计说明书 18 腕回转缸的尺寸及其校核 气缸长度设计为 00 ,气缸内径为 1D =96径 8 ,轴径 62 2D =26锡职业技术学院毕业设计说明书 19 半径 3 ,气缸运行角速度 = s/90 ，加速度时间 t = 压强 , 则力矩 ： 2 )(22 ).( 2 226 （ 1） 测定参与手腕转动的部件的质量 01 ,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径 0 的圆盘上，那么转动惯量： 221 2 （ 工件的质量为 5质量分布于长 00 的棒料上，那么转动惯量 ： ).(0 0 4 c假如工件中心与转动轴线不重合，对于长 00 的棒料来说，最大偏心距 01 ，其转动惯量为 : ).(01 c惯 )( 1).( 无锡职业技术学院毕业设计说明书 20 （ 2） 手腕转动件和工件的偏重对转动轴线所产生的偏重力矩为 虑 手腕转动件重心 与转动轴线重合， 01 e ，夹持工件一端时工件重心偏离转动轴线 03 ,则 ： 偏M 11+ 33 ).( （ 3） 手腕转动轴在轴颈处的摩擦阻力矩为摩M，对于滚动轴承 01.0f ，对于滑动轴承 f =d ， 2d 为手腕转动轴的轴颈直径， 01 , 02 , 轴颈处的支承反力，粗略估计 00 , 50 , 摩M )(2 12 A ) ).(05.0 4回转缸的动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩 选用的密衬装置的类型有关，应根据具体情况加以分析。在此处估计封倍， 封M 3摩M ).(15.0 封摩偏惯驱 ).(29 设计尺寸符合使用要求，安全。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 21 第五章 手臂伸缩，升降，回转气缸的尺寸设计与校核 臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 臂伸缩气缸的尺寸设计 手臂伸缩气缸采用烟台气动元件厂生产的标准气缸，参看此公司生产的各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本设计的实际要求，气缸用 寸系列初选内径为 100/63，关于此气缸的资料详情请参看烟台气动元件厂公司主页： 寸校核 1. 在校核尺寸时，只需校核气缸内径 1D =63径 R=设计使用压强 , 则驱动力 ： 2 )(6N 2测定手腕质量为 50计加速度 )/(10 ，则惯性力 ： 1 )(5001050N 定摩擦系数 2.0k , )( 总受力 10)(600100500N 0所以标准 无锡职业技术学院毕业设计说明书 22 向装置 气压驱动的机械手臂在进行伸缩运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用， 以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。 导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中才用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。 衡装置 在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量和气缸的运行参数视具体 情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。 臂升降气缸的尺寸设计与校核 寸设计 气缸运行长度设计为 l =118缸内径为 1D =110径 R=55缸运行速度，加速度时间 t =强 p=驱动力 ： 20 . 26 )(3799 N 寸校核 1测定手腕质量为 80重力 ： )(8001080N 2设计加速度 )/(5 ，则惯性力 ： 1 )(400580N 定一摩擦系数 1.0k ， 无锡职业技术学院毕业设计说明书 23 )( 总受力 1)(124040400800N 0所以设计尺寸符合实际使用要求。 臂回转气缸的尺寸设计与校核 寸设计 气缸长度设计为 20 ,气缸内径为 101 ,半径 R=105径 02 半径 0 ,气缸运行角速度 = s/90 ，加速度时间 t 强 , 则力矩：2 )(22 ).(2552)26 寸校核 1测定参与手臂转动的部件的质量 201 ,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径 00 的圆盘上，那么转动惯量： 221 2 （ 无锡职业技术学院毕业设计说明书 24 ( 考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定一摩 擦系数 2.0k , 惯摩 ）（ 总驱动力矩 ： 摩惯驱 ）（ 设计尺寸 满足使用要求。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 25 无锡职业技术学院毕业设计说明书 26 7 24位五通电磁滑阀 1 8 24位五通电磁滑阀 4 9 24位五通电磁滑阀 1 10 单向节流阀 2 11 向节流阀 2 12 快速排气阀 2 13 气液转换器 1 各通行机构的调速，凡是能采用排气口节流方式的，都在电磁阀的排气口安装节流阻尼螺钉进行调节，这种方法的特点是结构简单效果好。如平臂伸缩气缸 在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快启动速度，也可调节全程的速度。升降气缸采用气节流的单向节流阀以调节手臂的上升速度，由于手臂靠自重下降，其速度调节仍采用在电磁阀排气口安装节流阻尼螺钉来完成。气液传送器气缸的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器的背压大小。 为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸的缓冲均采用液压缓冲器，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。 电磁阀的通径，是根据各工作气缸的尺寸，行程，速度计算出所需压缩空气流量，与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 27 第七章 机械手的 统 设计 考虑到机械手的通用性，同时使用点位控制，因此我们采用可编程序控制器 (机械手进行控制 需改变 常方便快捷。 编程序控制器的选择及工作过程 编程序控制器的选择 目前，国际上生产可编程序控制器的厂家很多，如日本三菱公司的 C,德国西门子公司的 5系列 本 石 )公司的 虑到本机械手的输入输出点不多，工作流程较简单，同时考虑到 制造成本，因此在本次设计中选择了 28 编程序控制器的工作过程 可编程序控制器是通过执行用户程序来完成各种不同控制任务的。为此采用了循环扫描的工作方式。具体的工作过程可分为 四 个阶段。 第一阶段是初始化处理。 可编程序控制器的输入端子不是直接与主机相连， 入输出状态暂存器也称为 I/0状态表 中存放输入状态信息的存储器叫输入状态暂存器 ;存放输出状态信息的存储器 叫输出状态暂存器。开机时， ，然后进行自诊断。当确认其硬件工作正常后，进入下一阶段。 第二阶段是处理输入信号阶段。 在处理输入信号阶段， 获得的各个输入端子的状态信息送到I/0状态表中存放。在同一扫描周期内，各个输入点的状态在 I/0状态表中一直保持不变，不会受到各个输入端子信号变化的影响，因此不能造成运算结果混乱，保证了本周期内用户程序的正确执行。 第三阶段是程序处理阶段。 当输入状态信息全部进入 I/0状态表后， 这个阶段中，可编程序控制器对用户程序进行依次扫描，并根据各 I/0状态和有关指令进行运算和处理，最后将结果写入 I/0状态表的输出状态暂存器中。 第四阶段是输出处理阶段。 将运算结果写入到 I/0状态表状态暂存器中。此时将输入信号从输出状态暂存器中取出，送到输出锁存电路，驱动输出继电器线圈，控制被控设无锡职业技术学院毕业设计说明书 28 备进行各种相应的动作。然后， 编程序控制器的使用步骤 在可编程序控制器与被控对象 (机器、设备或生产过程 )构成一个自动控制系统时，通常以七个 步骤进行 : (1)系统设计 即确定被控对象的工作原理， 控制要求， 动作及动作顺序。 (2)I/0分配 即确定哪些信号是送到可编程序控制器的，并分配给相应的输入端号 ;哪些信号是由可编程序控制器送到被控对象的，并分配相应的输出端号 用到的可编程序控制器内部的计数器、定时器等也要进行分配。可编程序控制器是通过编号来识别信号的。 (3)画梯形图 它与继电器控制逻辑的梯形图概念相同，表达了系统中全部动作的相互关系。如果使用图形编程器 (则画出梯形图相当于编制出了程序，可将梯形图直接送入可编程序控 制器。对简易编程器，则往往要经过下一步的助记符程序转换过程。 (4)助记符机器程序 相当于微机的助记符程序，是面向机器的 (即不同厂家的可编程序控制器，助记符指令形式不同 )，用简易编程器时，应将梯形图转化成助记符程序，才能将其输入到可编程序控制器中。 (5)编制程序 即检查程序中每条语法错误，若有则修改。这项工作在编程器上进行。 (6)调试程序 即检查程序是否能正确完成逻辑要求，不合要求，可以在编程器上修改。程序设计 (包括画梯形图、助记符程序、编辑、甚至调试 )也可在别的工具上进行。如 要这个机 器配有相应的软件。 (7)保存程序 调试通过的程序，可以固化在 械手可编程序控制器控制方案 制系统的工作原理 及控制要求 的手臂具有三个自由度，即水平方向的伸、缩 ;无锡职业技术学院毕业设计说明书 29 竖直方向的上、下 ;绕竖直轴的顺时针方向旋转及逆时针方向旋转。另外，其末端执行装置 机械手，还可完成抓、放功能。以上各动作均采用气动方式驱动，即用五个二位五通电磁阀 (每个阀有两个线圈，对应两个相反动作 )分别控制五个气缸，使机械手完成伸、缩、上、下、旋转及机 械手抓放动作。其中旋转运动用一组齿轮齿条，使气缸的直线运动转化为旋转运动。这样，可用 个输出端与电磁阀的 8个线圈相连，通过编程，使电磁阀各线圈按一定序列激励，从而使机械手按预先安排的动作序列工作 需改变接线，只需将程序中动作代码及顺序稍加修改即可。另外，除抓放外，其余六个动作末端均放置一限位开关，以检测动作是否到位，如果某动作没有到位，则出错指示灯亮。 为了满足 生产需要，机械手应设置手动工作方式、 单动工作方式和 自动工作方式 。 （ 1）手动工作方式 便于对设备进行 调整和检修，设置手动工作方式。用按钮对机械手每一动作单独进行控制。 （ 2）单动 工作方式 从原点开始，按照自动工作循环的步序，每按下一次起动按钮，机械手完成一步的工作后，自动停止。 （ 3）自动 工作方式 按下起动按钮，机械手从原点开始，按工序自动反复连续工作，直到按下停止按钮，机械手在完成最后一个周期的动作后，返回原点自动停机。 气动机械手的 工作流程 （如图 7 气动机械手的工作流程如下： （ 1） 当按下机械手启动按钮之后，首先立柱右转电磁阀通电，机械手右转，至右限位开关动作。 （ 2） 立柱上升电磁阀通电 ，立柱上升，至上限位开关动作。 （ 3） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作。 （ 4） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 （ 5） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。 （ 6） 手爪抓紧电磁阀通电，手爪抓紧，至限位开关动作。 （ 7） 立柱上升电磁阀通电，立柱上升，至上限位开关动作。 （ 8） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 （ 9） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。 无锡职业技术学院毕业设计说明书 30 （ 10） 立柱左转电磁阀通电，机械手左转，至左限位开关动作。 （ 11） 手臂伸长电磁阀通电，手臂开始伸长，至限位开关动作 。 （ 12） 手腕逆时针转电磁阀通电，手腕逆时针转动，至逆时针转限位开关动作。 （ 13） 立柱下降电磁阀通电，立柱下降，至下限位开关动作。 （ 14） 手爪松开电磁阀通电，手爪松开，至限位开关动作。 （ 15） 手腕收缩电磁阀通电，手腕收缩，至限位开关动作。完成一次循环，然后重复以上循环动作。 （ 16） 按下停止按钮或停电时，机械手停止在现行的工步上，重新启动时，机械手按上一工步继续工作。 图 7 启动 立柱右转 立柱上升 手爪松开 手腕逆时针转 立柱下降 手爪抓紧 立柱上升 手臂伸长 手腕逆时针转 立柱下降 手臂伸长 立柱左转 手腕收缩 手腕逆时针转 手腕收缩 无锡职业技术学院毕业设计说明书 31 ，选用 28C，它有 16个输入点， 标号为 000012个输出点，标号为 其它地址分配： 1、 夹紧定时器 :时 5s 2、 放
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号