機(jī)電一體化機(jī)械手設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

.機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) )機(jī)械手設(shè)計(jì) 2014年12月30日..r...z.-第一章工業(yè)機(jī)械手綜述11.1工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展概況11.2工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用1伸縮臂的設(shè)計(jì)方案32.1設(shè)計(jì)方案論證以及確定32.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要求32.1.2設(shè)計(jì)方案的比較論證32.2機(jī)械手伸縮臂總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案32.3執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)方案32.3.1滾珠絲杠的選擇3減速齒輪的有關(guān)計(jì)算10第三章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.1PLC的構(gòu)成及工作原理17LC3.3PLC外部I/O分配圖183.4軟件設(shè)計(jì)1925.z.-26.z.-起來(lái)的一動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)作。等多學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)工人難以完成的或者危險(xiǎn).z.-等組構(gòu)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用是向執(zhí)行機(jī)構(gòu)提式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械有手臂升降、伸縮、回機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置和時(shí)間的動(dòng)作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的.z.-案設(shè)計(jì)方案論證以及確定位誤差小于2mm；設(shè)計(jì)方案的比較論證絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手伸縮臂的伸縮運(yùn)動(dòng)，結(jié)機(jī)械手伸縮臂總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案裝在機(jī)器人床身上，用于安裝滾珠絲杠和伸縮桿等零件。由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)一級(jí)齒輪減速器(2)。通過(guò)減速器輸出軸與絲杠(3)相連，以電機(jī)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠行裝置的設(shè)計(jì)方案滾珠絲杠的選擇.z.- (1)由題可知：伸縮長(zhǎng)度S為300毫米，伸縮時(shí)間t為2秒，所以速度 C受摩擦力即絲杠最大工作載荷:N nLC'=F3mha4 珠絲絲杠尺寸/mm額定載荷珠直螺絲-螺母安裝尺寸/螺母安裝尺寸/mmEMLQaoa4006-4039.582。11'3.9695011875156448M9159213796982536CNC/N動(dòng)載靜載徑d導(dǎo)程p徑徑dDDB222aa00偏心距(2)(2)(2.6) (5)穩(wěn)定性驗(yàn)算SS發(fā)生失穩(wěn)的最大載荷,稱為臨界載荷Fcr(N)按下式計(jì)算："2EIcr(pl)2cr(pl)2[10](2.8).z.-I=1==2.15根10-7m4以6464(2.9)r (3)(2.10) (6)剛度驗(yàn)算:滾珠絲杠在工作負(fù)載F(N)和轉(zhuǎn)矩T(N·m)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程cEAGJ)c其中A——絲杠截面積4J="d4(m4)JC——絲杠極慣性矩C32T——轉(zhuǎn)矩m2T=2(2.12)按最不利情況取(其中F=Fm).z.- (2.14)22(2.15) (7)效率驗(yàn)算：n要求在90%~95%之間，所以該絲杠副合格。mm母進(jìn)行選擇。絲杠珠絲杠，又要有300mm移動(dòng)距離，則絲杠的有效傳動(dòng)長(zhǎng)度為.z.-小，軸承壽命較高，適用于中速傳n=L=300r=18.75r=1125rPn=L/2所以2P16ssmin(2.17).3.1.5絲杠安裝軸承的選擇由于滾珠絲杠副的支承形式采用的是一端固定一端游動(dòng)(F-S)，而又避免絲杠受壓，所以絲杠的固定端(承重端)為左端，右端為游動(dòng)端。。推力軸承的特點(diǎn)是只能承受單向軸向載荷。為了限制左端的徑向位移，同時(shí)又要限制向右通過(guò)所要求軸承壽命(等于絲杠的壽命)算基本額定載荷示h60n(P)[13](2.18)C=ch=3亭108108=2338N (2.19)P——當(dāng)量動(dòng)載荷(N).z.-n——軸承的轉(zhuǎn)速(r/min)承應(yīng)承受的基本額定動(dòng)載荷為CaC此類單向推力球軸承的數(shù)據(jù)如下表[14]:基基本尺寸dDT306020安裝尺寸基本額定載荷極限轉(zhuǎn)速重量軸承代號(hào)dDrCC脂油W51000型aaaxaoa≈minma*ma*mmKNr/minkg——57530.636.266.8320045000.1451306選 極極限轉(zhuǎn)速脂油750010000dD基本額定載荷CrCor25.820.5基本尺寸dDB457516軸承代號(hào)000C型——W≈0.28Ar具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下表[16]:-.z.基本尺寸基本尺寸安裝尺寸基本額定載荷極限轉(zhuǎn)速重量軸承代號(hào)dDBaaas≈minma*ma*32.439.60.3KNr/min4.003.151200016000304270.026dDr60000型脂油——Worr減速齒輪的有關(guān)計(jì)算 (1)確定傳動(dòng)比i=1125r/min=1.25故此次設(shè)計(jì)采用一級(jí)減速 (2)按照工作要求，此次設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪開(kāi)式傳動(dòng)。輪齒的主要失效形 (3)選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力：MnB質(zhì))、硬度260HBS；大齒輪材料35SiMn(調(diào) (4)估計(jì)絲桿功率:fV傳動(dòng)中的速度(m/min)；V=1000=9m/min；(2.20)-P000*69%=0.028KW(2.21)Pf0.03~0.04)Pi，PP快故P快=0.028KW/0.04=0.7KW21213.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(10-9a)進(jìn)行計(jì)算，即 (1)試選載荷系數(shù)Kt=1.3 (2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 (3)由表10-7選取齒寬系數(shù)0d=0.5E (4)由表10-6查得材料的彈性模量Z=189.8MPa12E 11h23.6(2.24) .z.- (8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式(10-12)得H1SH2S(2.25)1)計(jì)算：計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，代入H中較小的值2)計(jì)算圓周速度vss)ss)3)計(jì)算齒寬b：4)計(jì)算齒寬與齒高之比b/hmh=2.25×2.46mm=5.53mmbh(2.30)5)計(jì)算載荷系數(shù)sKVA由表10-3查得使用系數(shù)K1；A.z.-AVHaHb (2.33)6)按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由(10-10a)得 tt7)計(jì)算模數(shù)m.2.3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:5)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力FS(2.37) (1)彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 .z.- F2S1.4(2.38)AVF以Fb AVF以Fb d56.06z=1==14.02則：1m4取z=17(2.40)12122.4幾何尺寸計(jì)算1)分度圓直徑：22222)中心距：22(2.43)3)齒輪寬度：2121徑：a1a1 (2.45).z.-aa2 (2.46)5)齒根圓直徑：f22a2f22a2KFbNmmN/mmAt40(2.49)2.3.3電動(dòng)機(jī)的選擇.3.1確定各旋轉(zhuǎn)件的角速度orminrads2.50).3.3確定直線傳動(dòng)件質(zhì)量xmii=m螺母+m連桿+m導(dǎo)向桿+m擋塊+m夾持器(2.52)xmii.i=50Kgz.-.3.4轉(zhuǎn)化到電機(jī)軸上當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jk(Wk)2(V)2J=Kwiw(Kg?m2)(2.53)故J=J絲桿w+iw54)3.3.5確定克服慣性量所需的電機(jī)上的扭矩:MW =Jt(N?M) (2.55)J—電機(jī)軸上的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg?m2)；W—電機(jī)的角速度(rad/s)；.6確定負(fù)載扭矩:.z..z.-T0.6.m7選擇電機(jī)規(guī)格規(guī)格步距角相數(shù)最大靜轉(zhuǎn)最高空載運(yùn)行頻率 矩(N·m)啟動(dòng)頻率VA90BF0040.753280006外徑長(zhǎng)度軸徑重量11018193PLC設(shè)計(jì).1PLC的構(gòu)成及工作原理可編程控制器(簡(jiǎn)稱PLC)雖然外觀各異，但是硬件結(jié)構(gòu)大體相同。主要由中央處理器(CPU)、儲(chǔ)存器(RAM、ROM)、輸入輸出器件(I/O接口)電源及編程設(shè)備幾大部.z.-3.2選擇PLCPLCI/O分配圖根據(jù)所選的PLCF1-40系列的部元件及輸入輸出的相關(guān)元件、設(shè)備，編制出I/O分配:.z.-計(jì)步進(jìn)指令進(jìn)行系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，整個(gè)控 (1)模塊化設(shè)計(jì)事故報(bào)警保護(hù)等程序。程序公共08SS019OUTM10123ANIMANIM04OUTY534ANI*40320SS601.z.-55ANIMANI026ANIMOUTM767ANDM100ANIM710123ANI22ANI204ANI14ANI075AND*506678ANI179ANI11ANI04ANI21AND*506ANI06NITLD*40726LD*407-步序01234567步序SS13STLS13SS14STLS14SS3STLS23步序TLSSTLS步序TLSSSTLS-STLS603OUTSS62485296OUTMPSSTLS62495397ANDANDOUT5498*404Y530Y530SS604ANDOUT5599Y412Y532STLS604SS607OUT56100OUTMPPMPS57101ANDANI*412AND58102*406Y532SS605SS615AND59103STLS605STLS615SS61760104OUTANDMPP61105Y433*503OUTOUTANI*41362106YY435SNISTLSSSISTLS-20SS06SPK3STLS606AND2165109OUTSS6162266110ANDSTLS6161112367SS607OUT1122468STLS607SY4371132569SS10SS7STLS7*413SS5STLS25SS6STLS26SS7STLS30TLSSTLSSTLSSTLSSTLSSTLS-STLS610OUT3074OUT