畢業設計_基于plc控制的氣動機械手的設計-wenkub

　

【正文】 0 0 . 0 0 9 2J J J J k g m? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?手工 件 伸 旋轉回轉力矩的計算： ⑴克服啟動慣性所需的力矩 M慣 ： 啟腕部慣 tJM?? 式中：ω —— 手腕回轉過程的角速度（ 1/s） t啟 —— 啟動 過程中所需的時間（ s） t啟 = s 1 8 0 6 022 3606 0 6 0n?????? ? ? 那么， 0. 00 92 0. 030. 1M Nm?? ? ?慣 ⑵腕部回轉所屬的總力矩 M總 ： 由于手夾持在工件重心（中心）位置轉動， M偏 =0，腕部與手部聯接使用非軸承元件，所生 的摩擦力矩 M摩不大，為了簡化計算可以將 M慣 適當放大，而省略掉 M偏、 M摩，這時 M總 = M慣 那么， M總 = M慣 =(Nm) 查《機械設計手冊》第 4版資料，選擇齒輪齒條轉擺動氣缸（缸徑為 50mm）型號： 13 DRQPPVJA。表 34所列缸筒壁厚值可供參考。 當長細比 時 （ 39） 當長細比 時 （ 310） 式中 活塞桿計算長度（ m），見表 33 活塞桿橫截面回轉半徑， 實心桿 空心桿 活塞桿橫截面慣性矩， 實心桿 空心桿 空心活塞桿內徑直徑（ m）； 活塞桿截面積 實心桿 空心桿 系數，見表 33 材料彈性模量，對鋼取 材料強度實驗值，對鋼取 系數，對鋼取 a=1/5000 安裝方式為鉸支 鉸支 ,根據表 33得知取 n=1,由于活塞桿長度 L=10cm(行程為 5mm),活塞桿桿橫截面回轉半徑 (實心桿 ) 8 31 2 1 04IdKmA ?? ? ? ? 所以長細比 30 .1 5 0 8 52 1 0L K ?? ? ?? 所以 72249 10 0. 086411 ( 50 )50 00 198000kFN??? ? ??? ?? 若縱向推力載荷（總載荷）超過極限力 ，就應采取相應措施。 以上公式計算出的氣缸內徑 D應圓整為標準值。活塞桿拉力 2F 為克服機械手的自重（ ）和克服抓取物的重量 ()所用的力為 2 (1 .5 0 .5 ) 1 0 2 0FN? ? ? ? 由式（ 33， 34）可求得氣缸直徑 D。 氣缸工作總阻力 (N)。 活塞桿的拉力 (N)。用于自動調節系統中。若無彈簧，用壓縮空氣復位，即為雙向作用薄膜式氣缸。 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 氣缸的分類 普通氣缸的結構組成見圖 31。 (3)保證工件準確定位 為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。 設計時注意的問題 (1)具有足夠的握力 (即夾緊力 ) 在確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產生的慣性力和振動，以保證工件不致產生松動或脫落。當二支 3 點回轉型手指的兩個回轉支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉型手指 。 （七） 機械手的技術參數列表 用途 : 用于自動輸送線的上下料。根據統計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為 600mm, 2 最大工作半徑約為 mm1400 。除了運動速度以外，手臂設計的基本參數還有伸縮行程和工作半徑。最大回轉速度設計為 s/90? 。 （六） 機械手的主要參數 機械手的最大抓重是其規格的主參數，由于是采用氣動方式驅動，因此考慮抓取的物體不應該太重，查閱相關機械手的設計參數，結合工業生產的實際情況，本設計設計抓取的工件質量為 5公斤 基本參數運動速度是機械手主要的基本參數。手臂的各種運動由氣缸來實現。 （二） 機械手的手腕結構方案設計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取 工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉運動才可滿足工作的要求。可以改變動作程序的自動搬運或操作設備，操作頻繁的生產場合。 16 內容摘要 對氣動機械手的基本要求是能快速、準確地拾 放和搬運物件，這就要求它們具有高精度、快速反應、一定的承載能力、足夠的工作空間和靈活的自由度及在任意位置都能自動定位等特性 。 13 （二） 機械手可編程序控制器控制方案 2 （二） 升降缸的尺寸設計與校核和伸縮缸的選擇 Ⅰ 一、 機械手設計方案 1 （一） 機械手的手部結構方案設計 1 （二） 機械手的手腕結構方案設計 1 （三） 機械手的手臂結構方案設計 1 （四） 機械手的驅動方案設計 1 （六） 機械手的主要參數 1 （七） 機械手的技術參數列表 設計氣動機械手的原則是 :充分分析作業對象(工件 )的作業技術要求，擬定最合理的作業工序和工藝，并滿足系統功能要求和環境條件 。在發出指令協調各有關驅動器之間 的運動的同時，還要完成編程、示教 /再現以及其他環境狀況（傳感器信息）、工藝要求、外部相關設備之間的信息傳遞和協調工作，使各關節能按預定運動規律運動 。因此，手腕設計成回轉結構，實現手腕回轉運動的機構為回轉氣缸。 （四） 機械手的驅動方案設計 由于氣壓傳動系統的動作迅速，反應靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用氣壓傳動方式。操作節拍對機械手速度提出了要求，設計速度過低限制了它的使用范圍。平均移動速度為 sm/ 。大部分機械手設計成相當于人工坐著或站著且略 有走動操作的空間。手臂升降行程定為 mm120 。 設計技術參數 : （ 1） 抓重 : kg5 （ 2） 自由度數 :4個自由度 （ 3） 坐標型式 :圓柱坐標 （ 4） 最大工作半徑 : mm1400 （ 5） 手臂最大中心高 : mm1250 （ 6） 手臂運動參數 : 伸縮行程 mm1200 伸縮速度 smm/400 升降行程 mm120 升降速度 smm/250 回轉范圍 ?? 1800 ? 回轉速度 s/90? （ 7） 手腕運動參數 : 回轉范圍 ?? 1800 ? 回轉速度 s/90? （ 8） 手指夾持范圍 :棒料 : mmmm 15080 ?? ? （ 9） 定位方式 :行程開關或可調機械擋塊等 （ 10） 定位精度 : mm1? （ 11） 驅動方式 :氣壓傳動 （ 12） 控制方式 : 點位程序控制 (采用 PLC) 二 、 機械手手部設計 （一） 夾持式手部結構 夾持式手部結構由手指 (或手爪 )和傳力機構 所組成。同理，當二支點回轉型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。 (2)手指間應具有一定的開閉角 兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。例如圓柱形工件采用帶“ V”形面的手指，以便自動定心。主要由前蓋、后蓋 活塞 活塞桿 缸筒 5 其他一些零件組成。行程較長的薄膜式氣缸膜片受到滾壓，常稱滾壓（風箱）式氣缸。撓性氣缸缸筒由撓性材料制成，由夾住缸筒的滾子代替活塞。 活塞直徑 (m)。 氣缸工作時的總阻力 zF 與眾多因素有關 ,如運動部件慣性力 ,背壓阻力 ,密封處摩擦力等 .以上因素可以載荷率 的形式計入公式 ,如要求氣缸的靜推力 1F 和靜拉力 2F ,則計入載荷率后 （ 33） （ 34） 計入載荷率就能保證氣缸工作時的動態特征 .若氣缸動態參數要求較高 。 當推力作功時 （ 35） 6 （ 36） 用式（ 36）計算時，活 塞桿 d可根據氣缸拉力預先估定，詳細計算見活塞的計算。參考表 31得 32D mm? 根據 可估算得 328d mmmm??? 表缸筒內徑系列 （ mm） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 (90) 100 (110) 125 (140) 160 (180) 200 (220) 250 320 400 500 630 注：無括號的數值為優先選用者 活塞桿直徑系列 （ mm） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 （ 2）活塞桿的計算 ① 按強度條件計算 當活塞桿的長度 L較小時（ L≤ 10d），可以只按強度條件計算活塞桿直徑 d 7 （ 38） 式中 氣缸的推力（ N）； 活塞桿材料的許用應力 (Pa), 材料的抗拉強度（ Pa）； 安全系數， S≥ 。在其他條件（行程、安裝方式）不變的前提下，多以加大活塞桿直徑 d來解決。 因加工等原因如表 34選 ? =5 mm. 表氣缸筒壁厚 (mm) 材料 氣缸直徑 鑄鐵 HT150 50 80 100 125 160 200 250 320 壁 厚 7 8 10 10 12 14 16 16 鋼 Q235A、 4 20號無縫管 5 6 7 7 8 8 10 10 鋁合金 ZL3 812 1214 1417 伸縮缸的選擇 根據機械手的總體的受力 ,伸縮缸的選擇可以和升降缸使用相 同的尺寸。 在 ，轉矩為 6Nm，大于 M總 （安全）。為此采用了循環掃描的工作方式。輸入輸出狀態暫存器也稱為 I/0狀態表 .該表是一個專門存放輸入輸出狀態信息的存儲區。當確認其硬件工作正常后，進入下一階段。 第三階段是程序處理階段。 段 CPU對用戶程序已掃描處理完畢，并將運算結果寫入到 I/0狀態表狀態暫存器中。 （二） 采用氣壓傳動，動作迅速，反應靈敏，能實現過載保護， 便于自動控制。 （三） 通過對氣壓傳動系統工作原理圖的參數化繪制，大大提高了繪圖速度， 節省了大量時間和避免了不必要的重復勞動，同時做到了圖紙的統一規范。沒有他們的幫助和支持是沒有辦法完成我的畢業論文的，同窗之間的友誼永遠長存，在學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向老師 們 表示由衷的謝意 。 一、 工程概況： 西夏建材城生活區 2 30住宅樓位于銀川市新市區 ，橡膠廠對面。30樓 m2。設計室外地坪至檐口高度 00m，呈長方形布置，東西向，三個單元。地面除衛生間 200 200 防滑地磚，樓梯間 50 厚細石砼 1： 1 水泥砂漿壓光外，其余均采用 50 厚豆石砼毛地面。 本工程設計為磚混結構，共六層。 本工程設計給水管采用 PPR 塑料管，熱熔連接；排水管采用UPVC 硬聚氯乙烯管，粘接；給水管道安裝除立管及安裝 IC 卡水表的管段明設計外，其余均暗設。計劃 2021 年 9 月 15 日前 3 完成基礎工程， 2021 年 12 月 30 日完成主體結構工程， 2021 年 6月 20 日完成裝修工種，安裝工程穿插進行，于 2021 年 7 月 1 日前完成。 ⑶ 內裝修工程 門窗框安裝→室內墻面抹灰→樓地面→門窗安裝、油漆→五金安裝、內部清理→通水通電、竣工。 機 械準備 ⑴ 設 2 臺攪拌機， 2 臺水泵。 ⑸ 現場設塔吊 2 臺。樓層用水采用鋼管焊接給水管，每層留一出水口；給水管不置蓄水池內，由潛水泵進行送水。 四、主要施工方法 施工測量放線 ⑴ 施工測量基