畢業(yè)論文-液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)

液壓機(jī)械手手臂設(shè)計(jì)PAGEPAGE2液壓機(jī)械手手臂設(shè)計(jì)PAGE1**學(xué)校液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：：專(zhuān)業(yè)：完成日期：**學(xué)校液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：：專(zhuān)業(yè)：完成日期：年月日目錄第1章緒論1.1機(jī)械手手臂概述………………….1.2機(jī)械手手臂組成和分類(lèi)……..1.2.1機(jī)械手手臂的組成………….1.2.2機(jī)械手手臂的分類(lèi)………….1.3機(jī)械手手臂在工業(yè)中的應(yīng)用…….第2章工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械手手臂的動(dòng)作要求………….. 2.2機(jī)械手手臂的技術(shù)參數(shù)…………..2.3機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度……..2.4機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)………2.5機(jī)械手手臂的控制方案設(shè)計(jì)………第3章機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手手臂部的結(jié)構(gòu)選擇…………3.2手臂偏重力矩的計(jì)算………………3.3手臂導(dǎo)向立柱不自鎖條件………….3.4手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力及參數(shù)計(jì)算……………….3.5手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩及參數(shù)計(jì)算…………….第4章液壓泵的選擇及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1液壓泵的選擇………4.11液壓升降缸的流量計(jì)算…………4.12液壓回轉(zhuǎn)缸的流量計(jì)算…………4.13確定液壓泵的額定流量…………4.14確定液壓泵的額定壓力…………4.2液壓系統(tǒng)的原理………第5章PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………..5.1確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PC型號(hào)…………………5.2分配PLC的輸入/輸出端子………….5.3PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)…………..參考文獻(xiàn)………………….附錄………………….致謝………………….第1章緒論1.1機(jī)械手手臂概述機(jī)械手手臂是連接機(jī)械手手腕、帶動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手手指去抓取物件，并按程序要求將其搬運(yùn)到空間指定的位置的機(jī)械裝置。機(jī)械手手臂廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造中，在惡劣的環(huán)境下代替人的工作，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率對(duì)提高工作效率和自動(dòng)化水平具有重要意義。在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手手臂的結(jié)構(gòu)一開(kāi)始是比較簡(jiǎn)單的，3自由度的居多，專(zhuān)用性較強(qiáng)，一般情況下用作某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手手臂有3自由度，4自由度，5自由度等，驅(qū)動(dòng)方式也有了液壓驅(qū)動(dòng)型，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)型等，控制方式也更加靈活方便,出現(xiàn)了PLC控制和單片機(jī)控制等。由于機(jī)械手手臂能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的商品生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。機(jī)械手手臂的發(fā)展，其應(yīng)用前景將更加寬廣。1.2機(jī)械手手臂組成和分類(lèi)1.2.1機(jī)械手手臂的組成機(jī)械手手臂主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手手手臂的執(zhí)行元件為液壓缸或氣缸等，缸的移動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械手手臂的移動(dòng)。（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，有液壓、氣壓、電力和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)四種形式（3）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是機(jī)械手手臂動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，用來(lái)控制動(dòng)作的順序、位置、時(shí)間、速度、加速度等。常見(jiàn)控制系統(tǒng)有PLC控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)等1.2.2機(jī)械手手臂的分類(lèi)按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械手手臂的分類(lèi)也也是不同的。(1)按用途分機(jī)械手手臂可分為專(zhuān)用機(jī)械手手臂和通用機(jī)械手手臂兩種:1、專(zhuān)用機(jī)械手手臂：它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專(zhuān)用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線(xiàn)的上、下料機(jī)械手手臂等。2、通用機(jī)械手手臂：它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手手臂。其動(dòng)作程序是可變的，通過(guò)調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種:簡(jiǎn)易型以“開(kāi)一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制:伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類(lèi)型。(2)按驅(qū)動(dòng)方式分1、液壓傳動(dòng)機(jī)械手手臂：是以液壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂。其抓重大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，油的泄漏對(duì)工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。2、氣壓傳動(dòng)機(jī)械手手臂：是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂。其介質(zhì)來(lái)源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重小，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手手臂：機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂。它是一種附屬于工作主機(jī)的專(zhuān)用機(jī)械手手臂，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。其是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。4、電力傳動(dòng)機(jī)械手手臂：特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手手臂，其機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線(xiàn)電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。(3)按控制方式分1、點(diǎn)位控制它的運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。若欲控制的點(diǎn)數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前常用專(zhuān)用和通用工業(yè)機(jī)械手手臂都是這種的。2、連續(xù)軌跡控制它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線(xiàn)。較為復(fù)雜。（4）按種類(lèi)分類(lèi)：串聯(lián)機(jī)械手;并聯(lián)機(jī)械手。1.3機(jī)械手手臂在工業(yè)中的應(yīng)用工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，主要有：（1）鑄、鍛、焊、熱處理等方面在鑄、鍛、焊、熱處理等工序中，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，勞動(dòng)環(huán)境對(duì)身體有害，并且有一定危險(xiǎn)，而機(jī)械手手臂在這些工序中可以代替人進(jìn)行操作，應(yīng)用廣泛。（2）單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化方面一些半自動(dòng)機(jī)器，雖然一定的自動(dòng)化功能，仍需人工上下料，裝上機(jī)械手手臂，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。比如沖床有自動(dòng)上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實(shí)現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動(dòng)化。（3）自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)方面自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，一般都需要機(jī)械手手臂在不同的機(jī)器上進(jìn)行傳送工件，可以大大的提高生產(chǎn)效率。第2章工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械手手臂的動(dòng)作要求懸臂下降→抓取工件→懸臂上升→旋轉(zhuǎn)合適的角度（小于180o）→懸臂下降→松開(kāi)工件（放到指定的位置）→懸臂上升→懸臂回縮，這樣就完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。2.2機(jī)械手手臂的技術(shù)參數(shù)抓重：5~30kg自由度數(shù)：3手臂垂直位移：100mm，手臂回轉(zhuǎn)角度：小于180o水平位移速度：75mm／s垂直位移速度：25mm／s角位移速度：110°／s液壓缸內(nèi)徑D取160mm，液壓缸外徑D取240mm，活塞直徑D取80mm。2.3機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度按照抓取工件的要求，手臂主要完成垂直升降（沿z軸移動(dòng)），伸縮（沿x軸移動(dòng)）和回轉(zhuǎn)（沿z軸轉(zhuǎn)動(dòng)）以正確完成空間里的上下料工作，所以選擇3自由度。座標(biāo)型式采用直角坐標(biāo)即可。2.4機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，而機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手手臂程序是固定的不可調(diào)，靈活性差結(jié)構(gòu)較大。液動(dòng)機(jī)械手手臂抓重大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。應(yīng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。2.5機(jī)械手手臂的控制方案設(shè)計(jì)采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制時(shí)，如何工作內(nèi)容改變時(shí)，只需要改變PLC的程序就可以滿(mǎn)足工作要求，具有很好的靈活性。第3章機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手手臂部的結(jié)構(gòu)選擇機(jī)械手手臂在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線(xiàn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少手臂對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。采用單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。3.2手臂偏重力矩的計(jì)算此圖為機(jī)械手手臂的簡(jiǎn)圖，包括手臂，手腕，手部，工件。其中手臂重70kg，手腕重20kg，手部重20kg，工件重30kg。G1（手臂）=700N,G2（手腕）=200N,G3（手部）=200N,G4（工件）=300N,L1=300mm，L2=700mm，L3=900mm，L4=1000mm。所以總重G’總=700+200+200+300=1400NL=G1×L1+G2×L2+G3×L3+G4×L4=830000=600mmG1+G2+G3+G41400所以偏轉(zhuǎn)力矩為M=G’總×L=1400×600=840N.mL1代表手臂重心到軸線(xiàn)的距離。L2代表手腕重心到距離。L3代表手部重心到軸線(xiàn)的距離。L4代表工件重心到軸線(xiàn)的距離。3.3手臂導(dǎo)向立柱不自鎖條件立柱作用是用來(lái)支承手臂的，立柱與手臂連在一起，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而手臂在G總（G’總=G回轉(zhuǎn)缸+G活塞桿）的作用下有向下的趨勢(shì)，所以要設(shè)計(jì)合理高度的立柱導(dǎo)套。FR×H=G總×LFR=G總×LH不自鎖的條件為：G總＞F1+F2=2F2=2FR×f而f=0.25即G總＞2G總×L×fHH＞0.5×L=0.5×600=300mm設(shè)G回轉(zhuǎn)缸=200NG活塞桿=500NG總=1400+200+500=2100NFR=G總×L=2100×600=4200NH300在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套長(zhǎng)度大于300mm3.4手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力及參數(shù)計(jì)算機(jī)械手手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式：F驅(qū)=F摩+F慣+F回+F密±G總（1）F摩F摩=2FRff=0.25FR=4200NF摩=2FRf=2×4200×0.25=2100N（2）F慣的計(jì)算摩擦力公式F慣=G總△Vg△t△V—由靜止加速到常速的變化量（mm/s）△t—啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間（t），一般取0.01s～0.05s。手臂啟動(dòng)速度△V=0.026m/s,啟動(dòng)時(shí)間△t=0.02s，g=10N/kgF慣QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=273N（3）F回的計(jì)算一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。（4）F密的計(jì)算在手臂設(shè)計(jì)中，當(dāng)采用O型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10MPa時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦阻力為：F密=0.03F驅(qū)液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為：F驅(qū)=F摩+F慣+F回+F密±G總=2100+273+0.03F驅(qū)±2100當(dāng)液壓缸向上時(shí)F驅(qū)=4616N當(dāng)液壓缸向下時(shí)F驅(qū)=281N因?yàn)镕驅(qū)=4616N，所以由由驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表可得液壓缸的工作壓力可得P=0.8Mpa。為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，F(xiàn)驅(qū)=1.2×4616N=5539.2N驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表（1）液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算：F驅(qū)=Fη1=P1QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。ηD=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。（油從無(wú)桿進(jìn)入）F驅(qū)—手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力（N）D—液壓缸內(nèi)徑（mm）d—活塞桿直徑（mm）η—液壓缸機(jī)械效率，η=0.9P—液壓缸的工作壓力（MPa）帶入數(shù)據(jù)得：D=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.0098m根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，為了滿(mǎn)足要求，選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=160mm標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列表2-2（2）活塞桿直徑d計(jì)算液壓缸往復(fù)速度比推薦值2-3工作壓力p/MPa≤1010～20＞20往復(fù)速度比λv1.331.46～22由液壓缸往復(fù)比推薦值表可知λv=1.33,帶入公式則有：d=DQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=160QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=80mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，活塞桿的直徑為80mm液壓缸外徑系列表取液壓缸外徑D′=245mm手臂升降液壓缸主要參數(shù)為：液壓缸內(nèi)徑D液壓缸外徑Dˊ工作壓力P活塞桿直徑d驅(qū)動(dòng)力F160mm245mm0.8MPa80mm5539.2N3.5手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩及參數(shù)計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩M驅(qū)=M慣+M密+M回（1）M慣M慣=JoQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。Jo=Jc+QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。Jc=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。G總=1500N,啟動(dòng)角速度QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.314rad/s,啟動(dòng)時(shí)間QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.1s。所以Jc=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=29NQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。mQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。Jo=Jc+QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=28.8+QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=145NQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。mQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。M慣=JQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=JoQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=144.7QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=455N.m（2）M密M回的計(jì)算設(shè)擦阻力矩M密=0.03M驅(qū)。因?yàn)榛赜捅徊詈苄。訫回=0MP。所以驅(qū)=M慣+M密+M回=455+0.03M驅(qū)+0即M驅(qū)=469N.m粗取b=60mm液壓缸工作壓力P=4MPa，d=50mm,則由M驅(qū)=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。得D=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.135m為了盡可能滿(mǎn)足要求，取D=150mm式中D—液壓缸內(nèi)徑（mm）P—回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（MPa）d—輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑（mm）b—?jiǎng)悠瑢挾龋╩m）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，取液壓缸外徑D′=245mm手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為：工作壓力P液壓缸內(nèi)徑D液壓缸外徑D′動(dòng)片寬度b輸出軸直徑d驅(qū)動(dòng)力矩M4MPa140mm245mm60mm50mm468.6N.m第4章液壓泵的選擇及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1液壓泵的選擇4.11液壓升降缸流量計(jì)算q=VQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。AV=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。而QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。110°/s=1.9rad/sq=VQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。A=VQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=1.92×0.07QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=575mL/s4.12液壓回轉(zhuǎn)缸流量計(jì)算q=VQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。A=VQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.025QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。=377mL/s4.13液壓泵額定流量qpQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。qmaxqpQUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。qmax=1.2QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。574.6=689.5mL/sqp—泵的輸出流量；K—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般K=1.1QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。1.3；qmax—執(zhí)行原件實(shí)際需要的最大流量4.14液壓泵額定壓力Pp≥KPmaxPp≥KPmax=1.4×4=5.6MPaPp—泵的工作壓力；Pmax—執(zhí)行元件的最高工作壓力；K—系數(shù)，液壓泵至執(zhí)行元件管路中的壓力損失，K=1.3QUOTE錯(cuò)誤!未找到引用源。1.5選擇YB1—50型號(hào)葉片泵，轉(zhuǎn)速960r/min，工作流量q=800mL/s。4.2液壓系統(tǒng)的原理1郵箱2過(guò)濾器3液壓泵4溢流閥5三位四通換向閥6節(jié)流閥7順序閥8單向閥9升降液壓缸10液控式單向閥11回轉(zhuǎn)液壓缸液壓缸上升時(shí)進(jìn)油路：油箱—過(guò)濾器—泵—換向閥右位接通—單向閥—液壓缸下端油口回油路：液壓缸上端油口—換向閥右位—油箱液壓缸下降時(shí)進(jìn)油路：油箱—過(guò)濾器—泵—換向閥左位接通—液壓缸上端油口回油路：液壓缸下端油口—順序閥—換向閥左位接通—油箱手臂回轉(zhuǎn)缸液壓工作原理順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)：進(jìn)油路：油箱—過(guò)濾器—泵—換向閥左位接通—液控單向閥—回轉(zhuǎn)液壓缸回油路：回轉(zhuǎn)液壓缸—液控單向閥6—換向閥左位接通—油箱逆時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)：進(jìn)油路：箱—過(guò)濾器—泵—換向閥右位接通—液控單向閥6—回轉(zhuǎn)液壓缸回油路：回轉(zhuǎn)液壓缸—液控單向閥7—換向閥右位接通—油箱第5章PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1確定輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PC型號(hào)輸入點(diǎn)：位置檢測(cè)信號(hào)：上升限位開(kāi)關(guān)、下降限位開(kāi)關(guān)、伸出限位開(kāi)關(guān)、回縮限位開(kāi)關(guān)、左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)、右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)共個(gè)行程開(kāi)關(guān)，需要6個(gè)輸入端子。“工作方式”選擇開(kāi)關(guān)：有手動(dòng)、連續(xù)2種工作方式，需要個(gè)輸入端。手動(dòng)操作：需要有上升、下降、伸出、回縮、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，抓緊、放松8個(gè)按鈕，需要8個(gè)輸入端。開(kāi)關(guān)：?jiǎn)?dòng)和停止按鈕需要2個(gè)輸入端。所以共需要18個(gè)輸入端。輸出點(diǎn)：PLC的輸出用于控制的上升、下降、伸出、回縮、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)，抓緊、放松和原點(diǎn)指示燈，至少需要9個(gè)輸出點(diǎn)。PC型號(hào)的分類(lèi)：CPU221：內(nèi)置10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，不可擴(kuò)充；CPU222：內(nèi)置14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到78路數(shù)字量I/O或10路模擬量I/O；CPU224：內(nèi)置24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到168路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O；CPU226：內(nèi)置40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可擴(kuò)充到248路數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O；考慮到選擇PLC是要保證10%左右的I/O點(diǎn)的余量，而且也要考慮經(jīng)濟(jì)性的要求，所以采用CPU224型的PLC。5.2分配PLC的輸入/輸出端子輸入點(diǎn)：輸出點(diǎn)：?jiǎn)?dòng)按鈕SB1I0.0開(kāi)始指示燈Q0.0停止按鈕SB2I0.1下限為開(kāi)關(guān)SQ1I0.2下降Q0.2上限位開(kāi)關(guān)SQ2I0.3上升Q0.3伸出限位開(kāi)關(guān)SQ3I0.4伸出Q0.4回縮限位開(kāi)關(guān)SQ4I0.5回縮Q0.5左旋限位開(kāi)關(guān)SQ5I0.6左旋Q0.6右旋限位開(kāi)關(guān)SQ6I0.7右旋Q0.7下降按鈕SB3I0.8抓緊Q0.8上升按鈕SB4I0.9放松Q0.9伸出按鈕SB5I1.0回縮按鈕SB6I1.1手動(dòng)I1.6自動(dòng)I1.7左旋按鈕SB7I1.2右旋按鈕SB8I1.3抓緊按鈕SB9I1.4放松按鈕SB10I1.55.3PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)為了方便滿(mǎn)足控制要求，控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)需要有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。（1）手動(dòng)程序 手動(dòng)操作可以按照實(shí)際的工作需要來(lái)進(jìn)行控制。按下SB1啟動(dòng)按鈕，I0.0閉合，機(jī)械手手臂啟動(dòng)，同時(shí)線(xiàn)圈M0.0通電，M0.0閉合。按下SB3啟動(dòng)按鈕，I0.8閉合，機(jī)械手手臂下降，Q0.2得電。按下SB4啟動(dòng)按鈕，I0.9閉合，機(jī)械手手臂上升，Q0.3得電。按下SB5啟動(dòng)按鈕，I1.1閉合，機(jī)械手手臂伸出，Q0.3得電。按下SB6啟動(dòng)按鈕，I1.2閉合，機(jī)械手手臂回縮，Q0.3得電。按下SB2停止按鈕，I0.1斷開(kāi)，M0.0斷電，機(jī)械手手臂動(dòng)作停止。(2)自動(dòng)程序?qū)⑵湓O(shè)計(jì)成單周期操作按下SB1啟動(dòng)按鈕，I0.0閉合，機(jī)械手手臂啟動(dòng)，同時(shí)線(xiàn)圈M0.0通電，M0.0閉合。機(jī)械手手臂下降，下降到碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ1時(shí),I0.2閉合，機(jī)械手手臂上升，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，I0.3閉合，手臂左旋，左旋至左限位開(kāi)關(guān)SQ5時(shí)，I0.6閉合，手臂前伸，至伸出限位開(kāi)關(guān)SQ3時(shí),I0.4閉合，手臂下降，至下限位開(kāi)關(guān)SQ1時(shí),I0.2閉合，機(jī)械手手臂上升，碰到上限位開(kāi)SQ2時(shí)，I0.3閉合，手臂回縮，至回縮限位開(kāi)關(guān)SQ4時(shí)，I0.5閉合，手臂右旋，此時(shí)手臂回到了初始點(diǎn)，完成一次單周期循環(huán)。參考文獻(xiàn)[1]何發(fā)昌，邵遠(yuǎn).多功能機(jī)械手的原理及應(yīng)用[M].北京：高等2002.23-30.[2]李明.單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004.33-36.[3]陸祥子.基于PLC的機(jī)械手[J].湖南工程學(xué)院院報(bào)，2006,(06):70-73.[4]徐福玲.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.25-30.

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