畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于plc的液壓傳動(dòng)鉆孔機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于plc的液壓傳動(dòng)鉆孔機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文章是根據(jù)目前國內(nèi)外機(jī)械人的發(fā)展趨勢(shì)選用PLC 控制的液壓機(jī)械手進(jìn)行研究。它采用了一種四自由度多關(guān)節(jié)坐標(biāo)點(diǎn)位伺服控制機(jī)器人，它的控制方式由一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)移向另一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，只是在這個(gè)目標(biāo)點(diǎn)上完成操作。選擇液壓其原因主要是液壓壓力高，可以獲得很大的輸入力，流量輕便簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，反應(yīng)靈敏。該鉆孔式機(jī)械手是由各種機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制裝置等組成的一種鉆孔式專用工業(yè)機(jī)械手，是比較典型的機(jī)電液一體化的系統(tǒng)。在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用。液壓部分在整個(gè)系統(tǒng)中來說是比較重要的一部分，在這個(gè)新的液壓部分系統(tǒng)中，是由PLC通過自動(dòng)控制其上下運(yùn)動(dòng)電磁閥的一根自動(dòng)電磁管鑄

2、鐵，進(jìn)一步的來實(shí)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)工業(yè)機(jī)械手各個(gè)人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作的自我控制。在通過系統(tǒng)分析對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)采集的需求，合理的選擇PLC控制系統(tǒng)3、IO模塊、AD模塊進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換。之后通過繼電器梯形圖語言（LD）編程實(shí)現(xiàn)機(jī)身旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮完成鉆孔。然后在繪制液壓原理圖以及機(jī)械手的設(shè)計(jì)。本課題的研究是將機(jī)械與計(jì)算機(jī)相互結(jié)合，體現(xiàn)出機(jī)電一體化的優(yōu)越性。同時(shí)也符合時(shí)代需求，不僅僅是單純的傳統(tǒng)機(jī)械。而是一種靈活性與通用性相結(jié)合的機(jī)械式電子設(shè)備，能夠讓使用者具有各種類似與人或其他生物體的動(dòng)作和功能，同時(shí)也具有一定程度的智能，自主地進(jìn)行一些操作。所以對(duì)這種“機(jī)-電-液”組成的自動(dòng)化控制裝置的研究就十分有必要了。使其

3、能夠不斷的推廣到各個(gè)領(lǐng)域，不斷的豐富和提升人類的生產(chǎn)和生活。關(guān)鍵詞：機(jī)械手、PLC、液壓Design of control system for hydraulic drilling manipulator based on plcAbstractAccording to the development trend of robots at home and abroad at present, the hydraulic manipulator controlled by PLC is selected for research in this paper. It is a four-deg

4、ree-of-freedom multi-joint coordinate point servo control robot. Its control mode moves from one target point to another, and only completes the operation on the target point. The reasons for choosing hydraulic pressure are high hydraulic pressure, large output force, easy flow control, stepless spe

5、ed regulation and sensitive response. The manipulator is a drilling industrial manipulator composed of mechanical system, driving system and control system, which is a typical electromechanical and hydraulic integrated system. It is widely used in the industrial field. The hydraulic part is an impor

6、tant part of the whole system. In this hydraulic system, PLC controls the electromagnet of its electromagnetic valve to further control the actions of the industrial manipulator. Through systematic analysis of the demand for input and output data collection, PLC control system, I/O module and A/D mo

7、dule are reasonably selected for information conversion. After that, through relay ladder diagram language (LD) programming, the machine body rotates and the arm expands and contracts to complete drilling17. Then draw the hydraulic schematic diagram and design the manipulator. The research of this s

8、ubject is to combine machinery with computer, which shows the superiority of mechatronics. At the same time, it also meets the needs of the times, not just traditional machinery. It is a kind of mechanical and electronic device with flexibility and universality, which can have the action function si

9、milar to that of human beings or other organisms, and at the same time has a certain degree of intelligence to complete some operations autonomously. Therefore, it is necessary to study the automatic control device composed of "mechanical-electrical-hydraulic". So that it can be continuous

10、ly extended to various fields, and constantly enrich and enhance human production and life. Key words: manipulator、PLC、hydraulic pressure目錄第一章 緒論11.1課題研究價(jià)值及意義11.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11.3主要研究內(nèi)容3第二章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)32.1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)32.2設(shè)計(jì)依據(jù)62.2.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)62.2.2本參數(shù)的確定62.3 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析62.3.1剛體的姿態(tài)介紹72.3.2齊次坐標(biāo)變換72.3.3連桿變換矩陣82.4機(jī)械手正運(yùn)動(dòng)

11、學(xué)92.5機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)11第三章 液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)123.1液壓系統(tǒng)的初步擬定123.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算133.2.1底座回轉(zhuǎn)缸的計(jì)算133.2.2手臂擺動(dòng)缸的計(jì)算153.2.3手臂伸縮缸的計(jì)算163.3液壓系統(tǒng)主要的參數(shù)確定173.3.1液壓系統(tǒng)工作壓力的選擇173.3.2液壓缸的尺寸設(shè)計(jì)183.3.3液壓馬達(dá)的排量計(jì)算19第四章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)204.1可編程控制器的概述204.1.1可編程控制器(PLC)的簡(jiǎn)介204.1.2可編程控制器的組成204.1.3 PLC 的基本工作原理214.2 PLC控制電路的設(shè)計(jì)214.3控制面板的相關(guān)設(shè)計(jì)23致謝24參考文獻(xiàn)25 第一章 緒論

12、1.1課題研究價(jià)值及意義由于時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)械手(以下簡(jiǎn)稱機(jī)械手)已經(jīng)逐漸融入人類社會(huì)的生產(chǎn)生活中，它已成為人們工業(yè)生產(chǎn)中一種必備的新技術(shù)。在自動(dòng)化控制方向中一大新型技術(shù)領(lǐng)域，逐漸發(fā)展成為現(xiàn)代制造和生產(chǎn)管理系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。是機(jī)械手的出現(xiàn)讓工業(yè)水平得到迅速的提升，在沒有機(jī)械手之前，人們只能靠自身的勞動(dòng)去完成一些高強(qiáng)度的工作，不僅浪費(fèi)時(shí)間而且工作精準(zhǔn)度也不高，導(dǎo)致生產(chǎn)水平低下，工業(yè)產(chǎn)品嚴(yán)重滯后。更嚴(yán)重的會(huì)影響整個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)水平，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的夢(mèng)想產(chǎn)生了巨大的阻礙。國家必須要投入大量的資金去研發(fā)，只有科技才能強(qiáng)國。所以機(jī)械手的研究是提高國家生產(chǎn)水平不可或缺的關(guān)鍵一步。機(jī)械手

13、的優(yōu)點(diǎn)是它不僅可以部分代替人工進(jìn)行高強(qiáng)度操作，還可以完成人工不易完成的工作。大大的減少了工人們的勞動(dòng)和生產(chǎn)時(shí)間，提高了企業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快推進(jìn)工業(yè)機(jī)械化以及現(xiàn)代自動(dòng)化的進(jìn)程。目前為止機(jī)械手已經(jīng)被各個(gè)國家廣泛使用。因此現(xiàn)在隨著機(jī)械手的發(fā)展以及市場(chǎng)需求的不斷提高，那么傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、故障率高的問題也就隨之出現(xiàn)了。機(jī)械手剛研發(fā)的時(shí)候，由于技術(shù)不成熟，機(jī)械比較笨重、繁雜，生產(chǎn)效率并不高，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來諸多不便。為了能進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，必要重新研發(fā)新技術(shù)。經(jīng)過一系列的探索，針對(duì)以上的問題若采用性價(jià)比比較高的可編程序控制器PLC設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，可以很好的改善這些問題。同時(shí)也可以將工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域做

14、出新的技術(shù)突破，帶給人類更加便捷的生活方式，使人們逐漸進(jìn)入新的智能化、自動(dòng)化的發(fā)展階段。1.2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)機(jī)械手臂是機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的過程中衍生而來的一個(gè)分支，是一種先進(jìn)、智能化的新型設(shè)備。其可通過編程方式來完成各類預(yù)期作業(yè)任務(wù)，雖然不能達(dá)到人手的那種靈活程度，但可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的持續(xù)作業(yè)。大大降低參加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，也極大提高了加工企業(yè)的平均勞動(dòng)生產(chǎn)率，因此被各個(gè)國家廣泛使用，促使機(jī)械手領(lǐng)域得到了蓬勃的發(fā)展。我國機(jī)械手技術(shù)的發(fā)展史源于美國。1958年時(shí)美國的聯(lián)合控制公司想方設(shè)法研發(fā)了第一臺(tái)能夠進(jìn)行操縱工作的機(jī)械人。其基本結(jié)構(gòu)是在機(jī)身上安裝一個(gè)手臂，這個(gè)人的頭部是可以進(jìn)行高速回轉(zhuǎn)，在其頂部直

15、接安裝一個(gè)具有電磁塊的人體工件捕捉裝置，其控制單元也都是示教圖案。在經(jīng)過四年的探索和改進(jìn)，美國聯(lián)合公司經(jīng)過不斷的探索和改進(jìn)終于設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)新型的數(shù)控示教模擬再現(xiàn)型機(jī)械手，命名為Unimate(即萬能自動(dòng))，他的模型設(shè)計(jì)原理是按照坦克的炮塔，其手臂可以進(jìn)行回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、驅(qū)動(dòng)的方式都是液壓型；機(jī)械手操縱控制單元一開始就由簡(jiǎn)單磁鼓組成的機(jī)器人來作為內(nèi)容存儲(chǔ) 2。之后絕大多數(shù)的球-坐標(biāo)類型機(jī)械手都是根據(jù)這種技術(shù)的基礎(chǔ)衍生而來。同年，此公司又開始研發(fā)出一種新型機(jī)械手，名為Versatran機(jī)械手。此類新型機(jī)械手對(duì)于中央移動(dòng)立柱也同樣能夠具有自動(dòng)回轉(zhuǎn)、升降操作功能,也是一種能夠采用新型液壓機(jī)械驅(qū)動(dòng)操

16、作方式的新型機(jī)械手,同樣也可分屬于一種示教式和再現(xiàn)式的新型機(jī)械手。這兩類工業(yè)機(jī)械手均已發(fā)展成為國內(nèi)外專門的為研究我國工業(yè)機(jī)械手臂的發(fā)展趨勢(shì)奠定了堅(jiān)固的技術(shù)基石13。日本對(duì)于使用機(jī)器手和人手的制造行業(yè)研究發(fā)展雖然比歐和美國晚,但是由于日本最近更喜歡國外引入并不斷學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的的科學(xué)家和技術(shù)。自從1967年7月日本川崎重工業(yè)公司率先從一家美國公司引進(jìn)了先進(jìn)的制造機(jī)械手段和制造設(shè)備技術(shù)后,日本政府在其工業(yè)技術(shù)、政策、教育和發(fā)展市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)上都大力地對(duì)其采用了一些相關(guān)改進(jìn)措施并不斷使其產(chǎn)業(yè)取得了快速的成功和快速發(fā)展。自此以后現(xiàn)在日本的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手快速地逐步進(jìn)入了達(dá)到機(jī)床實(shí)驗(yàn)中投入應(yīng)用的新階段,并且也由此

17、開始逐步地逐漸進(jìn)入了達(dá)到成熟工業(yè)產(chǎn)品大量研發(fā)投入市場(chǎng)應(yīng)用的發(fā)展階段,在20世紀(jì)80年代就在汽車與電子等各大行業(yè)大量的使用工業(yè)機(jī)械手,從此以后工業(yè)機(jī)械手就開始被廣泛使用16。之后,德國的瑞土的一家工業(yè)有限責(zé)任公司根據(jù)之前的工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)自己研發(fā)出了一種新型的涂漆機(jī)械手,它們都是直接采用了示教的方法進(jìn)行編程。自從1970年,德國的機(jī)器人工廠就已經(jīng)開始進(jìn)行研發(fā)機(jī)械手,其中 kuka 公司也已經(jīng)開發(fā)出一種稱為點(diǎn)焊機(jī)械手,主要目的就是利用這種關(guān)節(jié)形狀的結(jié)構(gòu)及程序進(jìn)行控制。它主要作業(yè)有三類:起重、焊接。1978年,美國unimate公司與美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)共同合作研制了一種un

18、imate-vicarm型用于工業(yè)化全自動(dòng)化的專用機(jī)械手,其主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)之一就是通過手上安裝一臺(tái)小型的專用電子自動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來對(duì)其操作進(jìn)行人工操縱和自動(dòng)控制,其中的定位精度誤差最小可以直接達(dá)到不大于±1毫米的定位精度9。使機(jī)械手裝置更加精密、穩(wěn)定、更加具有實(shí)用性。當(dāng)前，世界上機(jī)械手的發(fā)展無論是技術(shù)水平還是從裝備的數(shù)量上來看，大多數(shù)都集中在以歐美為代表的國家和地區(qū)。但是，隨著中國等發(fā)展國家的不斷追趕，世界機(jī)械手的發(fā)展及需求格局發(fā)生了翻天覆地的變化。中國現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器手的起步比較晚,開始于1970年左右,剛剛起步最主要的時(shí)候就是以吸引先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備為主,來減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。1972年

19、,中國在上海成功地研制了生產(chǎn)并推出第一臺(tái)自動(dòng)化的機(jī)械手。隨后,各種大型企業(yè)都開始了自己的設(shè)備,并且也被廣泛地使用。1986年后,政府的第七個(gè)五年行動(dòng)計(jì)劃決定優(yōu)先發(fā)展新型工業(yè)機(jī)器。他們也開始了建設(shè)各類項(xiàng)目,大量地投入了財(cái)力物力去學(xué)習(xí)研究如何把工業(yè)機(jī)器手運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。此外專用機(jī)器手的零部件也都陸續(xù)量產(chǎn)，例如專用的軸承、傳感器、伺服電動(dòng)機(jī)等一系列的配件被廣泛生產(chǎn)使用。再者中科院沈陽自動(dòng)化研究所與北京科技大學(xué)機(jī)械人研究所共同研制出核心部件控制器1。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制領(lǐng)域普以及機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，我國在許多工業(yè)上應(yīng)用了機(jī)器人控制技術(shù)，并取得了快速的發(fā)展；智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化和編程

20、化圖形的新型工業(yè)機(jī)械手逐漸融入這個(gè)時(shí)代并不斷的蓬勃發(fā)展。 進(jìn)年來的機(jī)械手層出不窮，其技術(shù)已經(jīng)十分成熟了。尤其是智能仿生機(jī)械手，由英國生產(chǎn)的一種利用智能手機(jī)控制的機(jī)械手，基本上可以代替真正的人手，有著靈活的五指，而且各個(gè)手指都可以旋轉(zhuǎn)。一位英國的男孩應(yīng)患疾病，替換了該款仿生機(jī)械手，不僅可以完成人手的一些微動(dòng)作，甚至還有人手的觸感。在未來的幾年，隨著科技的突飛猛進(jìn)，想必會(huì)出現(xiàn)更加智能化、人性化的機(jī)械手，為人類的生產(chǎn)生活帶來更多的益處。1.3主要研究內(nèi)容一般而言,機(jī)械手的結(jié)構(gòu)主要可分為執(zhí)行器機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)、控制器和位置自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備等。該機(jī)械手通過觸摸屏和PLC的控制下對(duì)液壓系統(tǒng)發(fā)出指令,在通過液壓

21、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)、伸縮、擺動(dòng)等一系列動(dòng)作。機(jī)械手的作用和執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是通過進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和壓力的傳遞;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)機(jī)械手臂的主要?jiǎng)恿碓?它們可以是空氣和風(fēng)力。也可以是液壓或者電動(dòng)的。位置檢測(cè)設(shè)備相當(dāng)于一個(gè)傳感器,主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的內(nèi)部狀況和外部環(huán)境情況的監(jiān)測(cè)7。其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1、設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)尺寸。2、設(shè)計(jì)機(jī)械手連桿機(jī)構(gòu)。對(duì)所設(shè)計(jì)的平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析。3、液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及液壓原理圖。4、PLC控制系統(tǒng)各個(gè)模塊的選用和電路設(shè)計(jì)。第二章 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)按機(jī)械手的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系特點(diǎn)可分為四類：a)直角坐標(biāo)型如上圖 a )所示的是一

22、種機(jī)械手,在 x 、 y 、 z 三個(gè)垂直線的方向上進(jìn)行移動(dòng),運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單明了,且對(duì)于運(yùn)動(dòng)的計(jì)算也比較方便。它的優(yōu)點(diǎn)就是是定位精準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于機(jī)體位置呈水平豎直的場(chǎng)合。但它也有占地面積大，靈活性差的缺點(diǎn)，因此不能適用于一些需要復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡的場(chǎng)合。b)圓柱坐標(biāo)型同樣如上圖b)所示，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，直觀性好，活動(dòng)范圍大。但其在手臂端上所能夠達(dá)到的位置有一定限制,不宜使用在距離立柱或者是地面較接近的空間,而且水平式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分很難做到密封、防塵。c)極坐標(biāo)型 如圖 c )所示機(jī)械手為極坐標(biāo)式,其運(yùn)動(dòng)方

23、法分別為一個(gè)直線式運(yùn)動(dòng)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)式運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)是動(dòng)作靈活，占地面積小，使用范圍大。但坐標(biāo)系比較繁雜，不利于計(jì)算和運(yùn)用，也存在一定的工作死區(qū)。d)多關(guān)節(jié)坐標(biāo)型如圖 d )所示,手臂最好是類似于人的一只手臂,在多種方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。它由一個(gè)大的前臂和一根柱子共同構(gòu)成,前臂和立柱之間的連接部分就是肘關(guān)節(jié),前臂和立柱之間的連接部分稱為肩關(guān)節(jié),每個(gè)臂的關(guān)節(jié)都由一個(gè)特殊的鉸鏈連接而形成,用來控制和完成轉(zhuǎn)動(dòng)。其主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)靈活,工作區(qū)域廣，相對(duì)于其他機(jī)械手是最為先進(jìn)和靈活的。但裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造安裝難度高，成本也較高。2.2設(shè)計(jì)依據(jù)2.2.1傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)下圖所示的為四自由度的工業(yè)機(jī)械手

24、示意圖，其中1代表底座；2則代表底座旋轉(zhuǎn)副；3、4分別為大臂和小臂的擺動(dòng)副，且3、4的擺動(dòng)是靠下方的液壓缸驅(qū)動(dòng)；5是小臂伸縮的移動(dòng)副；6就是機(jī)械手的末端裝置，是一個(gè)可以任意更換的萬能手部。（可鉆孔，可運(yùn)料以及加持的功能等等）6。2.2.2本參數(shù)的確定 （1）手部材料：鉆頭工件為高速鋼，可根據(jù)需求更換的萬能手部； （2）最大工作半徑：3000 mm；整體最大高度：4500 mm；(3)底座的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍：O1800 ；回轉(zhuǎn)速度：小于900s(4)定位精度：-4mm +4mm (5)驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)(6)手部萬能鉆頭工作行程：50100 mm 2.3 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 關(guān)于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)

25、問題,最主要的目標(biāo)就是把一個(gè)機(jī)械手的固定參考體關(guān)系的運(yùn)動(dòng)理解成為關(guān)于運(yùn)動(dòng)時(shí)間的一個(gè)函數(shù)來進(jìn)行研究,并不會(huì)充分地考慮到力和運(yùn)動(dòng)中的力矩對(duì)這些物體運(yùn)動(dòng)的影響。對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的問題可歸納如下：1）對(duì)于一定的機(jī)器手，已知桿件幾何參數(shù)和關(guān)節(jié)角矢量求機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。2）就是已經(jīng)知道機(jī)械手桿件的幾何參數(shù)，給定機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的期望位置和姿態(tài)，機(jī)械手的末端執(zhí)行器是否能達(dá)到預(yù)期的位置和姿態(tài)的問題。一般認(rèn)為存在兩個(gè)問題，一個(gè)是運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題，另一個(gè)是運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問題。1955年Denavit和Hartenberg兩人共同研究提出了一種可以利用矩陣代數(shù)的計(jì)算方法，用來解決機(jī)

26、器手臂的桿件與指定參考系坐標(biāo)之間的空間幾何關(guān)系的問題9。2.3.1剛體的姿態(tài)介紹首先基于該剛體的基礎(chǔ)上先重新確立一個(gè)直角坐標(biāo)系B，然后根據(jù)該坐標(biāo)系的主矢量相對(duì)于參考坐標(biāo)系A(chǔ)的方向余弦組成一個(gè)矩陣BAR來表示B相對(duì)于A的方位Error! Reference source not found.。如下圖三維坐標(biāo)系所示； BAR = r11r12r13r21r22r23r31r32r33 2.3.2齊次坐標(biāo)變換齊次坐標(biāo)變換是指將一個(gè)坐標(biāo)系的向量轉(zhuǎn)化為用另一個(gè)參考坐標(biāo)系來表示它們向量的變換。簡(jiǎn)而言之就是把坐標(biāo)進(jìn)行一定的平移和旋轉(zhuǎn)。因此齊次坐標(biāo)變換可以理解為一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣和一個(gè)平移矩陣的乘積15?？捎肨表示

27、。T=nxoxnyoyaxpxaypynzoz00azpz01=10010px0py00001pz01nxoxnyoyax0ay0nzoz00az001=Trans(px，py，pz)Rot(K,)公式中Trans(px，py，pz)表示平移變換矩陣，Rot(K,)表示旋轉(zhuǎn)變換矩陣。K表示旋轉(zhuǎn)軸線方向的單位矢量。2.3.3連桿變換矩陣機(jī)械力學(xué)手指運(yùn)動(dòng)是由一系列的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)剛體組成連接起來的一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈,這些剛體通常被我們重新統(tǒng)稱來作為基本連桿,其中每個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的基本連桿都至少一個(gè)可以被我們分別重新采用四個(gè)基本的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)基本參數(shù)重新進(jìn)行基本描述,兩個(gè)的基本參數(shù)分別重新進(jìn)行了連桿的基本描述,另外兩個(gè)

28、的基本參數(shù)分別重新進(jìn)行了連桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和四個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈的參數(shù)之間關(guān)系上的描述。機(jī)械手的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)連桿都應(yīng)該有一個(gè)可能被我們用來幫助建立一個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,通過我們使用一個(gè)齊次運(yùn)動(dòng)變換矩陣方法來準(zhǔn)確地測(cè)量描述這些運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)之間的相互作用位置和連桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的姿態(tài),來可以獲得一個(gè)末端沒有執(zhí)行運(yùn)動(dòng)裝置的連桿運(yùn)動(dòng)姿態(tài)相對(duì)于沒有參考這個(gè)坐標(biāo)系的一個(gè)齊次運(yùn)動(dòng)變換矩陣,即我們可以由此推導(dǎo)出來得出一個(gè)基于機(jī)械手的連桿運(yùn)動(dòng)姿態(tài)方程式。(其中旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)線的選擇就是取一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的關(guān)節(jié)中心線把它當(dāng)作三個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線,關(guān)節(jié)連桿夾角偏距是一個(gè)關(guān)節(jié)變量,其余三個(gè)關(guān)節(jié)連桿的變量參數(shù)均可以保持固定不變;然而平移式轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)就是選擇了

29、一個(gè)取關(guān)節(jié)平移式轉(zhuǎn)動(dòng)方向的關(guān)節(jié)中心線把它當(dāng)作三個(gè)關(guān)節(jié)的方向偏距和轉(zhuǎn)軸線,同理關(guān)節(jié)偏距為一個(gè)變量,其余三個(gè)關(guān)節(jié)接頭和連桿的變量參數(shù)也都保持固定不變)這方法就是著名的Denavit-Hartenberg法，簡(jiǎn)稱為D-H參數(shù)法8。如下圖所描述：設(shè)i+1坐標(biāo)系的x軸垂直于i坐標(biāo)系的z 軸，且要相交。將基座坐標(biāo)系看做參考坐標(biāo)系固定不變。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)i向i-1的D-H坐標(biāo)變換矩陣記為AiAi=Rot(xi, i-1)Trans(xi，i-1)Trans(zi，i-1)Rot(zi, i) = ci-sici sicicisiciici-cisi isi0 si0 0ci di0 1移動(dòng)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)變換矩陣Ai=

30、Rot(xi, i-1)Trans(xi，i-1)Trans(zi，i-1)Rot(zi, i)= ci-sici sicicisisi0 -cisi 0 0 si0 0ci di0 1各參數(shù)的定義連桿長度ai表示沿xi軸，從zi移動(dòng)到zi+1的距離；連桿扭轉(zhuǎn)角i表示繞xi軸，從zi旋轉(zhuǎn)到zi+1的角度；連桿偏置量 di表示沿zi軸，從xi-1移動(dòng)到xi的距離；關(guān)節(jié)角i表示繞zi軸，從xi-1旋轉(zhuǎn)到xi的角度。機(jī)械手的末端裝置固定坐標(biāo)系n不存在關(guān)節(jié)問題，所以令n與n-1平行。所以機(jī)械手末端的姿態(tài)為前面連桿關(guān)節(jié)的變換矩陣的乘積T=nxoxnyoyaxpxaypynzoz00azpz01 T4=A

31、1A2A3A4(四個(gè)自由度)2.4機(jī)械手正運(yùn)動(dòng)學(xué)如下圖所示，在各個(gè)連桿上分別確立一個(gè)坐標(biāo)系，參考坐標(biāo)系為O,連桿i的坐標(biāo)系為i。連桿長度ai-1：z1到z2沿x1的距離，故第三個(gè)連桿的長度記為l3；扭轉(zhuǎn)角i-1：zi-1到zi沿xi-1旋轉(zhuǎn)的角度。連桿轉(zhuǎn)角i：zi-1到zi沿xi-1旋轉(zhuǎn)的角度，最后一個(gè)關(guān)節(jié)為移動(dòng)關(guān)節(jié)，所以連桿轉(zhuǎn)角為0；偏置量 di：xi-1到xi沿zi所測(cè)距離。由于所有連桿都在同一平面內(nèi)，所以各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)原點(diǎn)位于一個(gè)平面上，即各個(gè)偏置量 di=0。建立D-H參數(shù)表連桿變量dacossin11900000122000010339000l3014400001 0根據(jù)以上連桿D-

32、H參數(shù)表格，可求出四個(gè)連桿的齊次變換矩陣：A1=c10s100 0-c1 00 10 0 0 0 0 1 A2=c2-s2s2c2s200 00 00 0 1 0 0 1A3=c30s300l3c3-c3l3s30 10 0 0 0 0 1 A4=1 00 1 0 00 0 0 0 0 0 1 0 0 1由此可得出機(jī)械手的變換矩陣T為： T4=A1A2A3A4=nxoxnyoyaxpxaypynzoz00azpz01其中各項(xiàng)參數(shù)為： nx=c1c2c3-c1s2s3 ny=s1c2c3-s1s2s3 nz=s2c3+c2s3ox=c1s2 oy=0 oz=0ax=c1s2c3 ay=s1s2c

33、3 az= -c2c3px=l3c1c2c3l3c1s2s3 py=l3c2c3s1l3s1s2s3 pz=l3s2c3+l3s3c2上述表示的是手部末端的變換矩陣，是相對(duì)于參考坐標(biāo)系的位置關(guān)系。2.5機(jī)械手逆運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)械手正運(yùn)動(dòng)學(xué)的變換矩陣表示從參考坐標(biāo)系算出到末端裝置的方位。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題則是由已經(jīng)給出的末端執(zhí)行器相對(duì)于參考坐標(biāo)系的方位，求出相應(yīng)的各個(gè)關(guān)節(jié)的變位量。且求出的解一般不唯一。假設(shè)機(jī)械手末端姿態(tài)的矩陣已經(jīng)給出，求各個(gè)關(guān)節(jié)變量1，2，3的值。求解1用逆變換A1-1左乘方程兩邊，由 T4=A1A2A3A4，可得A1-1 T4=A1A2A3=c1c23-s2s3s1c23+s2-c1s23

34、+c2c12-s1s23-s23c3-l3c30 l3s3-s1c1 c1s20 0 0 - d1 0 1為了簡(jiǎn)化計(jì)算，引入中間變量r，。通過三角變換px=cos, py=sin, =p2x+p2y , =arctan2(px,py)將上面幾個(gè)公式聯(lián)立可得cos1sinsin1cos=d2r利用積化和差公式可得 sin(- 1)= d2r因此 1= arctan2(px,py)- arctan2(d2，±p2x+p2y -d22 )求解3在求得的兩個(gè)1的值中選取一個(gè)解，使矩陣方程兩端相等，即可得： c1px+s1py=a3c23-d4s23+a2c2 -px=a3s23+d4c23+

35、a2s2聯(lián)立上述兩個(gè)方程求解可得： 3=arctan2(a3,d4)arctan2(k,±a23+d24 -k2)求解2在矩陣方程兩邊同時(shí)左乘逆變換T3-1可得：c1c23s1c23-c1s23-s1s23-s23-a2c3-c23a2s3-s1 c10 00 -d20 1nxoxnyoyaxpxaypynzoz00azpz01=3T4可推導(dǎo)出s23=-a3-a2c3pz+(c1px+s1py)(a2s3-d4)p2z+(c1px+s1py)2c23=-d4+a2s3pz-(c1px+s1py)(-a2c3-a3)p2z+(c1px+s1py)22= arctan2-(a3+a2c3

36、)px+c1px+s1pya2s3-d4，-d4+a2s3pz+(c1px+s1py)(a2c3+a3)-arctan2a3,d4+arctan2k,±a23+d24 k2第三章 液壓系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)3.1液壓系統(tǒng)的初步擬定 設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手，需要傳遞很大的動(dòng)力，液壓相對(duì)于氣壓的優(yōu)點(diǎn)就是不僅可以獲得較大的動(dòng)力，還能進(jìn)行低速大噸位的作業(yè)，傳動(dòng)也比氣壓傳動(dòng)平穩(wěn)的多。除此之外,液壓傳動(dòng)器還可以直接實(shí)現(xiàn)無級(jí)自動(dòng)調(diào)速,同就是在一個(gè)相等功率的條件下,液壓傳動(dòng)器和控制單元的特點(diǎn)是重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊;液壓?jiǎn)卧梢酝ㄟ^各個(gè)管路相互聯(lián)系，以便于靈活的安裝。液壓系統(tǒng)有過載保護(hù)的功能，安全可靠，使用的壽命相對(duì)來

37、說比較長。綜上所述，選用液壓傳動(dòng)。液壓系統(tǒng)原理圖啟動(dòng)后整個(gè)液壓泵就已經(jīng)開始正常工作,此時(shí)單向啟動(dòng)電磁閥3已經(jīng)關(guān)閉開始自動(dòng)通電,泵1進(jìn)入停機(jī)等待正常運(yùn)行工作的停機(jī)狀態(tài)。底座手臂回轉(zhuǎn)伸縮缸、兩個(gè)機(jī)械手臂手部擺動(dòng)伸縮缸、兩個(gè)機(jī)械手臂擺動(dòng)伸縮缸分別設(shè)計(jì)可以用來控制該一個(gè)手臂機(jī)械手的四個(gè)手臂自由度,手部末端是一個(gè)萬能機(jī)械手,暫時(shí)不進(jìn)行設(shè)計(jì),可根據(jù)需求去設(shè)計(jì)使用。底座式回轉(zhuǎn)氣缸是一種利用液壓泵提供的液壓動(dòng)力能進(jìn)行轉(zhuǎn)變成工具機(jī)械動(dòng)力的一種氣缸,由操縱閥控制進(jìn)入液壓馬達(dá)的液壓油流量,通過壓力和機(jī)器人的相互作用,受力不均勻而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)矩。帶動(dòng)底座1800回轉(zhuǎn)；兩個(gè)手臂擺動(dòng)缸以及手臂伸縮缸都是通過類似于液壓

38、千斤頂?shù)囊簤褐?，通過打開液壓閥產(chǎn)生的壓力推動(dòng)手臂的擺動(dòng)。只不過第一個(gè)手臂擺動(dòng)缸的擺動(dòng)速度是由單向節(jié)流閥13、14來調(diào)節(jié)，第二個(gè)擺動(dòng)缸的擺動(dòng)速度則是由15、16來調(diào)節(jié)。手臂伸縮缸的伸縮速度是由單向電磁閥23和單向節(jié)流閥14來調(diào)節(jié)。順序閥18為底座的回轉(zhuǎn)氣缸進(jìn)行保壓。手部的末端定位是用液控單向閥20來調(diào)節(jié)。21是壓力繼電器，是對(duì)末端手部進(jìn)行過載保護(hù)的嗎，當(dāng)發(fā)生過載時(shí)就能發(fā)出電信號(hào)使液壓泵卸載4。3.2液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1底座回轉(zhuǎn)缸的計(jì)算(1)工作載荷力矩Tg由于底座重心與底座軸心線重合，所以其工作載荷力矩Tg=0。(2)軸頸摩擦力矩TfTf=Gr=0.2×(30+20)×

39、;9.8×352×10-3=1.75 公式中 G底座軸頸徑向力。G=G重 摩擦系數(shù)；高速時(shí)=0.05-0.08；啟動(dòng)時(shí)=0.15-0.20；低速時(shí)=0.1-0.12； r軸的回轉(zhuǎn)半徑(m)Error! Reference source not found.(3)慣性力矩Ta Ta=(J+J1)=(J+J1)t式中 角加速度(rad/m2)； J底座的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg*m2)； J1手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg*m2)； 角速度變化量(rad/s)；t啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間(s)；假設(shè)采用底座式齒輪回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)氣缸的最大轉(zhuǎn)動(dòng)件結(jié)構(gòu)是一個(gè)等效的方形圓柱體,高1500 mm,直徑大約為1000mm,其

40、所受的最大轉(zhuǎn)動(dòng)的重力約為G=30kg。第一段的圓形手臂及其大小通常是一個(gè)直徑1500mm,長1500mm,重10kg。啟動(dòng)轉(zhuǎn)過的角度=180=0.314rad，啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間t=0.2s。J=12mR2=0.5×30×0.52=3.75 J1=112Gg(l2+3R2)= 11210×9.89.8×1.52+3×0.752=3.28 Ta=(J+J1)t =(3.75+3.28)× 0.3140.2 =11.0371 (4)工況分析在考慮液壓馬達(dá)的機(jī)械效率m(一般為0.9-0.99)的情況下，計(jì)算其載荷轉(zhuǎn)矩T.啟動(dòng)加速時(shí) Tw=Tg+

41、Tf+Ta=0+1.75+11.0371=12.7871 T= Twm= 12.78710.9=14.21 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí) Tw=Tg+Tf=1.75 T= Twm=1.750.9=1.94 制動(dòng)減速時(shí) Tw=Tg+Tf-Ta=1.75-11.0371=-9.2871 T= Twm= -9.28710.9 =-10.319 3.2.2手臂擺動(dòng)缸的計(jì)算密封時(shí)產(chǎn)生摩擦力的電阻制動(dòng)力矩Tf和通過手臂運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)慣性力矩Ta與回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩Tw應(yīng)該相平衡 (1)同理工作載荷力矩 Tg=0慣性力矩Ta Ta=J=Jt J=J0+Ggp2式中 p作為手臂定向回轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)械零件傳動(dòng)重心和手臂回轉(zhuǎn)傳動(dòng)軸

42、之間的一定距離 J0回轉(zhuǎn)部件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J0= m(l2+3R2)12 回轉(zhuǎn)的手臂可以看做是一個(gè)長1500mm,直徑為1500mm的桿件，其重量為10kg。啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)過的角度=180=0.314rad，啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間t=0.2s。代入上述公式可得：J0= m(l2+3R2)12 =3.28125 J=J0+Ggp2=3.28125+10×9.89.8×1.52+3×0.752=42.64 Ta=J=Jt=42.64×0.3140.2=66.9448(1)軸頸的摩擦阻力矩Tf軸頸密封處的摩擦阻力矩Tf0.03T。馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩：T= Twm (取m=0

43、.9)(2)外部載荷的受力情況啟動(dòng)加載時(shí) Tw=Tf+Ta=0.03T+66.9448 T= Twm Tw=Tf+Ta=0.03T+66.9448可得 T=76.948穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí) Tw=Tf=0.03T=2.30844T= Twm= 2.308440.9 =2.5649制動(dòng)減速時(shí) Tw=Tf-Ta=2.30844-66.9448=-64.6363T= Twm= -64.63630.9 =-71.81823.2.3手臂伸縮缸的計(jì)算(1)導(dǎo)軌的摩擦載荷Ff上圖顯示的是一種用于機(jī)械手臂部位的示意圖,該手臂部分采用雙導(dǎo)向桿對(duì)稱地布置在伸縮端兩側(cè)面,所以兩桿受力平衡，可按照一個(gè)桿進(jìn)行計(jì)算5。MA=0 G

44、總L=aFb可得 Fb=G總LaY=0G總+Fb=Fa故 Fa=G總(a+La)Ff=Fb+Fa=(Fb+Fa)Ff=G總(a+2La)式中 G總有效零部件所受的總重力 (N)L有效配件的重心到前端導(dǎo)向支撐的距離(m) a導(dǎo)向的支撐長度(m) 摩擦系數(shù) 當(dāng)量摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)支架導(dǎo)向桿時(shí),選用的支架導(dǎo)向桿和支撐主體材料一般一定為不銹鋼,支撐端面所選用的材料是優(yōu)質(zhì)鑄鐵=0.15×2=0.3，G總=100N，L=1500mm=1.5m,導(dǎo)向支撐的長度設(shè)為200mm=0.2m。代入上述公式就可得Ff=G總(a+2La)=0.3×100(0.2+2×1.50.2)=480 (2

45、)慣性載荷Fa該機(jī)械手的手臂平動(dòng)要求為v200mm/s,設(shè)置的啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間t=0.2s，啟動(dòng)持續(xù)速度v=0.2m/s,將以上數(shù)據(jù)代入公式可得： Fa=G總g×vt=1009.8×0.20.2=10.2 (3)液壓缸摩擦阻力Fm,由于密封的程度不同，所以形成的密封阻力很難進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，可大致估算：Fm=(1-m)F=0.1F可推導(dǎo)出伸縮液壓缸所受負(fù)載： F= Fwm(4)工況分析 制動(dòng)加速時(shí) F= Fwm Fw=Ff+Fa+Fm=480+10.2+0.1F 可得 F=612.75 穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) F= Fwm Fw=Ff+Fm=480+0.1F可得 F=600 制動(dòng)減速時(shí) F=

46、Fwm Fw=Ff-Fa+Fm=480-10.2+0.1F同樣可得 F=587.253.3液壓系統(tǒng)主要的參數(shù)確定3.3.1液壓系統(tǒng)工作壓力的選擇機(jī)械手的各種液壓傳遞系統(tǒng)一般均屬于較低的液壓傳遞系統(tǒng),當(dāng)載荷量達(dá)到極限時(shí)為保持機(jī)械手縮回狀態(tài),此時(shí)伸縮氣缸的功能主要是用來給機(jī)械手提供驅(qū)動(dòng),其他部分載荷幾乎不高。根據(jù)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4表23.4-2,所以我們?cè)谶x定時(shí)所需要的液壓缸工作壓力為P1=2MPa。3.3.2液壓缸的尺寸設(shè)計(jì)(1)確定可以伸縮式液壓缸的活塞桿內(nèi)徑D和伸縮式活塞桿直徑d受力分析圖如下F=p14D2-p24(D2-d2)取F=1992N,根據(jù)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4表23.4-2,選取一個(gè)液壓缸的

47、工作電動(dòng)機(jī)壓力p1=2.0MPa；然后根據(jù)表23.4-4，選取液壓缸背壓力p2=0.2-0.5 MPa；同理查表23.4-5，可選取活塞桿直徑d=0.5D。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得D=4Fp1-p2(1-0.52) =4×1992×2×106-×0.3×106(1-0.52)=38mm查找械設(shè)計(jì)手冊(cè)表4表23.6-33,選取的液壓缸直徑D=40mm。所以活塞桿內(nèi)徑d=40×0.5=20mm。(2)設(shè)計(jì)液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸下圖是液壓缸內(nèi)徑D以及活塞桿內(nèi)徑d的計(jì)算若油進(jìn)入液壓缸無桿腔：F=P1A1-P2A2。回路中P2可以忽略不記。F=P1A1

48、=P14D2當(dāng)油進(jìn)入有桿腔時(shí)：F=P1A2=P14(D2-d2)所以有桿腔時(shí) D=4Fp11-2無桿腔時(shí) D=4Fp1取F=2189.25N將以上數(shù)據(jù)代入公式可得D=4Fp11-2 =4×2189.252×1061-0.52 =43.1mm根據(jù)手冊(cè)選取D=50mm活塞桿的內(nèi)徑d=50×0.5=25mm?；钊麠U的尺寸大小應(yīng)符合液壓氣缸的運(yùn)動(dòng)性能及其強(qiáng)度。而且桿長L要大于桿內(nèi)徑d的15倍以上，按拉、壓的強(qiáng)度來計(jì)算：=4Fd2選取一個(gè)活塞桿的主要材料為低質(zhì)量的碳鋼，因此=100-120 MPa，活塞的直徑d=25 mm,L=1000 mm,把數(shù)據(jù)代入公式可得= 4Fd2

49、 =4×2189.250.0252 = 4.46 MPa<100 MPa可知活塞桿的強(qiáng)度滿足使用條件(3)設(shè)計(jì)夾緊缸的直徑DF=P4D2查表取得F=717.04所以 D=4FP =4×717.04×2×106 =21.8 mm查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.6-33,可得到一個(gè)液壓氣缸的內(nèi)徑D=25mm活塞桿內(nèi)徑d=25×0.5=12.5 mm通過手冊(cè)表23.6-34取d=12mm3.3.3液壓馬達(dá)的排量計(jì)算(1)手臂擺動(dòng)液壓馬達(dá)的排量q q=2TP其中 T液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩(N.m)；P=P1-P2液壓馬達(dá)在進(jìn)出口時(shí)的壓力差(Pa)。查找機(jī)械

50、設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.4-4，取得T=70.82 N.mq=2TP = 2×70.82(2.0-0.3)×106 =0.00026 m3/r=260 ml/r查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)4表23.6-29可知在選用YMD300擺動(dòng)液壓馬達(dá)是最優(yōu)的。該馬達(dá)的額度理論轉(zhuǎn)矩排量300 ml/r,額定工作電壓15 MPa，額定理論轉(zhuǎn)矩660N.m2。(2)底座回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的排量為；q=2TP查表選取選取T=11.79 N.m,并把以上數(shù)據(jù)代入公式得q=2TP=2×11.79(2.0-0.3)×106 =0.000043m3/r=43 ml/r根據(jù)手冊(cè)查表23.6-29選擇YMD

51、60擺動(dòng)液壓馬達(dá)為最佳。理論排量范圍為60mLr，額定電動(dòng)機(jī)的工作壓力15MPa，額定理論旋轉(zhuǎn)扭矩140 N.m。 第四章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1可編程控制器的概述4.1.1可編程控制器(PLC)的簡(jiǎn)介1969年,可編程的控制器在美國就已經(jīng)開始流行和出現(xiàn)了,主要的目的就是為了替換繼電器,實(shí)現(xiàn)執(zhí)行時(shí)的邏輯判斷、控制功能等?？删幊炭刂破骰驹O(shè)計(jì)思路就是通過計(jì)算機(jī)靈活、通用、便捷的優(yōu)勢(shì)以及繼電器控制系統(tǒng)的方便快捷、通俗易懂、成本低等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮,就把所有需要控制的動(dòng)作和內(nèi)容都編成了一個(gè)軟件輸入控制器的用戶程序存儲(chǔ)器,將控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展也在不

52、斷地更新，到了1975年后，PLC已經(jīng)成為一種中央微處理器。I/O模塊和外部電路均采用了一種較為大規(guī)模的集成電路，現(xiàn)在PLC已經(jīng)不在是只具有單一的邏輯診斷功能，同時(shí)它們還具備數(shù)據(jù)處理和數(shù)字通信的功能。當(dāng)前的可編程控制器已經(jīng)逐漸被各個(gè)企業(yè)采用，得到了人們廣泛的推廣和使用。4.1.2可編程控制器的組成中央處理器(CPU)、儲(chǔ)存器、通訊網(wǎng)絡(luò)接口、電源、I/O模塊(具有輸入和控制輸出兩個(gè)接口)。中央處理器：簡(jiǎn)稱cpu。一般是整個(gè)控制電路的核心。cpu包含邏輯運(yùn)算、寄存器和控制器。用一個(gè)集成的芯片把整個(gè)電路焊接起來。cpu的主要功能就是處理計(jì)算機(jī)中的發(fā)出的指令并進(jìn)行翻譯。 存儲(chǔ)器（ram、rom）：存儲(chǔ)器就是一種用半導(dǎo)體的磁性介質(zhì)制成的電子設(shè)備。主要的功能就是儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和信息。并且在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行過程中，有了存儲(chǔ)器的存在，計(jì)算機(jī)就能夠擁有記憶功能，用來存放目前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，保證數(shù)據(jù)在重啟之后不會(huì)輕易丟失。輸入輸出接口（I/O單元）：I/O單元本質(zhì)就是CPU與外界的信息交換。I/O單元具有良好的過濾波長和電隔離的作用。其中接到可編程控制器的輸入接口大多數(shù)都是各種開關(guān)、按鈕、等輸入部件；另外接到可編程控制器的輸出接口一般都是電磁閥、繼電器等輸出部件Error! Reference source not