遼寧科技大學畢業設計(論文)任務書課題名稱6135柴油機油泵凸輪軸自動生產線送料機械手設計課題類別設計類論文類課題來源生產實際科研實際社會實際其它來源√√畢業設計(論文)要求、設計參數、各階段實踐安排、應完成的主要工作等1．設計要求(1)機械手裝配圖一張(2)機械手零件圖三張～五張(3)設計計算說明書一份(4)全部設計圖紙用CAD完成2．設計參數(1)抓重3kg(2)自由度數3個(3)手臂前后移動1800mm;上下升降350mm;橫移50mm3．各階段安排、應完成的主要工作第1周查閱資料，設計方案確定第2周電機計算與選擇第3周手部等執行部件計算第4～5周裝配圖繪制第6～7周典型零件圖繪制第8～9周整理說明書并準備辯論第10周辯論指導教師(簽字)：于克強2012年3月30日院長(系主任)(簽字)：年月日6135柴油機油泵凸輪軸自動生產線送料機械手設計摘要隨著工業自動化的開展，工業機械手的應用越來越普遍，已被廣泛地應用于各行各業中。本文主要針對用于油泵凸輪軸自動線上，在相鄰工位間搬運工件的機械手即油泵凸輪軸加工自動線送料機械手進行設計。首先，簡要介紹了機械手的根本概念、機械手的組成和分類，以及工業機械手的簡史和開展趨勢。其次，本文通過油泵凸輪軸加工自動線送料機械手的動作分析，確定了機械手的坐標形式、自由度和驅動機構，確定了機械手的主要技術參數；完成了油泵凸輪軸自動線送料機械手的總體方案設計。再次，完成了機械手的手部、臂部和機身的結構設計。最后，通過對機械手的動作行程分析，設計了可滿足機械手循環動作要求的液壓系統原理圖。根據機械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機械手的工作時序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。

關鍵詞：機械手；凸輪軸；液壓系統；PLC設計TheDesignof6135DieselEngineOilPumpCamShaftAutomaticProductionLineFeedingManipulatorABSTRACTWiththedevelopmentofindustrialautomation,theindustrialmanipulatorsareusedwidely.Theyareappliedinkindsofindustry.Themainideaofthisarticleisthedesignofmanipulatortomovingworkpiecesbetweenadjacentworkingposition,thatisthedesignofautomaticproductionlineforcamshaftpumpfeedingmanipulator.Firstly,thebasicconceptoftherobotisintroducedbriefly,thecompositionandclassificationofrobot,thedevelopmenthistoryofindustrialrobotsanddevelopmenttrendsofindustrialrobots.Secondly,toanalyzingtheprocessofautomaticproductionlineforcamshaftpumpfeedingrobot,thecoordinatesform，thenumberoffreedomanddrivemechanismofmanipulatoraredetermined,themaintechnicalparametersofmechanicalhandisidentified,andtheoveralldesignofautomaticlinefeedpumpcamshaftmechanicalhandiscompleted.Thirdly,thestructuredesignofhand,armandbodyarecompleted.Finally,throughanalyzingthemovementofmechanicalhand,theschematicdiagramofhydraulicsystemtomeettherequirementsofmanipulator'sloopmovementisdesigned.TheworkofthemanipulatortimingdiagramandladderdiagramaredrawaccordingtoworkfortheprocessofPLCcontrolscheme,andworkingoutPLCcontrolprocedures.Keyword:Manipulator，Camshaft，Hydraulicsystem，ProgrammableLogicController(PLC)目錄1 緒論 1 工業機械手在生產中的應用 1 工業機械手的組成 1 工業機械手的分類 2 按驅動方式分類 2 按手臂坐標分類 3 按用途分類 3 工業機械手的開展現狀 3 研究意義 42 總體設計方案的論證 5 機械手的總體設計 5 機械手的結構形式 5 本次設計采用的方案 6 主要技術參數確實定 6 機械手的配置和工作原理 73 送料機械手的結構設計及校核 9 送料機械手的總體機構 9 手部結構的設計 9 手部結構的分類 9 手部設計應注意的問題 9 本次設計采用的手部結構 10 手部設計的計算 11 手臂結構設計 12 手臂的配置形式 12 手臂的組成和作用 13 手臂設計應注意的問題 13 手臂升降油缸設計的計算 14 手臂橫移油缸的設計計算 194 液壓驅動系統設計 22 液壓系統的組成 22 液壓系統的主要特點 22 液壓系統傳動方案確實定 23 各液壓缸的換向回路 23 調速方案 24 減速緩沖回路 25 控制元件——方向閥、壓力閥 25 液壓系統的合成和完善 26 液壓系統的計算 285 控制系統的設計 29 PLC的組成 29 PLC的特點 29 系統的整體設計分析 30 輸入/輸出點地址分配 31PLC接線圖 31 控制面板 32 PLC編程梯形圖 33 系統調試 34結束語 36致謝 37參考文獻 38緒論近年來隨著工業自動化的開展機械手逐漸成為一門新興的學科，并得到了較快的開展。機械手廣泛地用于鍛壓、沖壓、鑄造、裝配、機加、噴漆、熱處理等各個行業。特別是在笨重、高溫、有毒、危險、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環境中，機械手由于其顯著地優點而得到特別重視。總之，機械手是提高勞動生產率，改善勞動條件，減輕工人勞動強度和實現工業上產自動化的一個重要手段，國內外都很重視它的應用和開展。工業機械手在生產中的應用機械手是工業自動控制領域中經常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應用非常廣泛。在現代工業中，生產過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業的自動化水平越來越高，現代化加工車間，常配有機械手，以提高生產效率，完成工人難以完成的或者危險的工作。可在機械工業中，加工、裝配等生產很大程度上是不連續的。據資料介紹，美國生產的全部工業零件中，有75%是小批量生產；金屬加工生產批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產時間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業機械手就是為實現這些工序的自動化而生產的。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業中從模具中快速抓取制品并將制品傳送到下一個生產工序；機械手加工行業中用于取料、送料；澆鑄行業中用于提取高溫溶液等等。工業機械手的組成現代工業機械手一般由控制系統、驅動系統、位置檢測系統及執行機構等組成。控制系統，是機械手系統的核心局部，其主要作用是使得工業機械手能夠按照預定的動作正確地完成每一個動作。目前工業機械手的控制系一般都包括主控系統與定位系統。驅動系統，是工業機械手的動力裝置，主要作用是作為執行機構的驅動源，由動力源和輔助裝置組成。當前市場上的絕大局部工業機械手，采用的驅動方式為液壓驅動、電力驅動、氣壓驅動和機械方式驅動。執行機構，是工業機械手的最終執行機構，作用是完成工件的取送工作，當前市場上大多數工業機械手的執行機構為手抓、夾鉗和吸盤。位置檢測系統，是實現工業機械手精確定位的裝置，主要作用是實時檢測機械手執行機構的具體位置，并將機械手的位置信息實時反響給控制系統，而控制系統根據反響回來的機械手位置與給定機械手位置進行比擬，及時地修正機械手的位置，實現精確定位。工業機械手的分類關于工業機械手的分類，在國際上尚無統一的分類，本文在此暫時按驅動方式、手臂坐標、使用范圍對工業機械手進行分類。按驅動方式分類1)液壓傳動機械手液壓傳動機械手是以液壓的壓力作為動力源來驅動執行機構運動的一類機械手。這類機械手的特點是：運行平穩、抓取力大、結構緊湊、動作靈敏。但是這類機械手也存在一定的缺點，它對密封裝置要求非常高，要求密封裝置不能有一點的泄露，否那么機械手的工作性能將大大的降低，同時該類型的機械手不宜在溫度過高和溫度過低的環境下作業。如果該類型機械手采用電氣和液壓伺服驅動系統相結合的控制策略，那么可以大大的提高機械手的整體性能，還可以實現連續軌跡控制，從而加大該類型機械手的通用性，但是電液伺服閥制造精度相對較高，而且油液過濾要求極其嚴格，本錢也非常高，這就大大的限制了液壓傳動型機械手的應用。2)氣壓傳動機械手氣壓傳動機械手是以空氣的壓力作為動力源來驅動執行機構運動的一種機械手。這類機械手的主要特點是:動作迅速、本錢較低、抓取力較小、結構簡單、介質來源非常方便且無污染。但是，由于空氣具有可壓縮性，導致該類型機械手的工作速度穩定性比擬差，沖擊較大，如果氣源壓力比擬低，抓取力一般小于300N，相比之下，該類型的機械手比液壓傳動機械手的結構大，因此該類型機械手適用于高速度、小負載、高溫度和高粉塵的工作環境中進行作業。3)電力傳動機械手電力傳動機械手是以電力作為驅動源來驅動執行機構的一類機械手，一般來說以直流電機、交流電機等各種電機作為驅動源，該類型的機械手的特點是：運行速度快、易于控制、控制精度高、結構簡單、維護與使用方便。當前這類機械手使用還不是很廣泛，但非常有開展前途。4)機械傳動機械手機械傳動機械手即由機械傳動機構〔如凸輪、齒輪和齒條、連桿、間歇機構等〕驅動執行機構的一類機械手。它是一種專用機械手，它的主要特點是運動精確可靠，主要用于工作主機的上下料。按手臂坐標分類機械手的手臂一般來說具有3個自由度，可采用直角坐標式〔前后運動、上下運動、左右運動都是直線〕、圓柱坐標式〔前后運動、上下運動都是直線運動，左右運動為旋轉運動〕、球坐標式〔前后運動為伸縮運動、上下運動為擺動運動和左右運動為旋轉運動〕和關節式〔手臂能作任意的屈伸運動〕四種方式。按用途分類1)專用機械手專用機械手是附屬于主機的且具有一定的程序同時沒有獨立的控制系統的一類機械手。專用機械手的特點是：動作較少、工作對象比擬單一、結構相比照擬簡單、造價低、使用可靠。專用機械手適用于大批量的自動化生產線，如自動線上的上下料機械手、各種自動機床、自動換刀械手等。2)通用機械手通用機械手是一種具有可變程序的、具有獨立的控制系統且動作靈活多樣的一類機械手。這類機械手的動作程序在給定的性能范圍內是可變的，通過調整可使得該類型的機械手在不同的場合使用，同時它的驅動系統和控制系統是相互獨立的。通用機械手具有定位精度高、工作范圍大、通用性強等優點，因而該類型的機械手可以適用于要求不斷變換生產品種且要求高精度和高效率的中小型批量生產線。工業機械手的開展現狀驅動方式開展現狀：現在的工業機械手驅動方式大多采用電機驅動。電機驅動的機械手，具有精度高、驅動力大、響應快等優點。同時采用電機驅動，必須使用減速機構，因此，采用電機驅動方式的機械手的本錢會大大高于其他方式驅動的，因而限制了電機驅動機械手的應用。隨著氣動技術的高速開展，又由于氣壓驅動具有其他驅動但凡所沒有的一些優點，如本錢低、高性價比、無污染、結構簡單、抗干擾能力強等，使得越來越多的工業機械手采用氣動控制。定位精度開展現狀：在氣動技術開展初期，由于技術的不成熟，利用氣壓驅動的工業機械手的定位精度很低，更無法實現在任意位置的起停，只能靠氣缸兩個終點位置來實現定位，或者采用多位氣缸，而多位氣缸的定位長度，也已經由氣缸的行程確定，同樣無法實現機械手在任意位置的起停。如果要多加一個定位位置，或者是要改變預先確定的兩個定位位置之間的距離，那么需要另外再設計一個多位氣缸，這樣就會導致氣缸的滑塊導向機構更加復雜。所以，早期的氣開工業機械手不能實現任意位置的定位，因此限制氣開工業機械手的開展。研究意義自動送、取料技術幾乎滲透到國民經濟的各行各業，在許多興旺國家，從作為支柱產業之一的汽車制造業到注塑業，化工業，鑄件業等等，直到航空航天、軍事兵器各個門類，都占據著相當重要的地位。隨著我國工業的開展，在各種惡劣環境下、由于工藝的復雜化以及人性化生產要求，生產過程中的手工送、取原料和加工成型料，在生產中由于存在著效率、速度、精度、平安等方面的一系列問題，已逐步由自動送料、取料機構所取代，從而進一步滿足了生產自動化的要求，大幅度提高生產了效率、生產質量也到達保證。本文是為6135柴油機油泵凸輪軸加工自動線而設計的送料機械手。它綜合了普通機械手的技術又針對凸輪軸的性狀特點，在充分發揮液壓控制的特點和根底上，對送料機械手整體機械結構、傳動系統、驅動裝置和控制系統進行了分析和設計，提出了一套經濟型設計方案。采用球坐標機械結構形式，這種方式能夠提高系統的穩定性和操作靈活性。傳動裝置的作用是將驅動元件的動力傳遞給機器人機械手相應的執行機構，以實現各種必要的運動，在傳動方式上采用結構緊湊的活塞桿傳動。機械手驅動系統的設計往往受到作業環境條件的限制，同時也要考慮價格因素的影響以及能夠到達的技術水平。在完成機械結構和驅動系統設計的根底上，對物料抓取機械手運動學和動力學進行了分析。總體設計方案的論證機械手的總體設計機械手的結構形式工業機器人的結構形式主要有直角坐標結構、圓柱坐標結構，、球坐標結構、關節型結構四種。各結構形式及其相應的特點，分別介紹如下。1〕直角坐標機器人結構直角坐標機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現的，如圖2-1-a。由于直線運動易于實現全閉環的位置控制，所以，直角坐標機器人有可能到達很高的位置精度〔級〕。但是，這種直角坐標機器人的運動空間相對機器人的結構尺寸來講，是比擬小的。因此，為了實現一定的運動空間，直角坐標機器人的結構尺寸要比其他類型的機器人的結構尺寸大得多。直角坐標機器人的工作空間為一空間長方體。直角坐標機器人主要用于裝配作業及搬運作業，直角坐標機器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結構。2〕圓柱坐標機器人結構圓柱坐標機器人的空間運動是用一個回轉運動及兩個直線運動來實現的，如圖2-1-b。這種機器人構造比擬簡單，精度還可以，常用于搬運作業。其工作空間是一個圓柱狀的空間。3〕球坐標機器人結構球坐標機器人的空間運動是由兩個回轉運動和一個直線運動來實現的，如圖2-1-c。這種機器人結構簡單、本錢較低，但精度不很高。主要應用于搬運作業。其工作空間是一個類球形的空間。4〕關節型機器人結構關節型機器人的空間運動是由三個回轉運動實現的，如圖2-1-d。關節型機器人動作靈活，結構緊湊，占地面積小。相對機器人本體尺寸，其工作空間比擬大。此種機器人在工業中應用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業，都廣泛采用這種類型的機器人。關節型機器人結構，有水平關節型和垂直關節型兩種。圖2.1四種機器人坐標形式本次設計采用的方案具體到本設計，因為設計要求搬運的加工工件為凸輪軸其形狀特殊，同時考慮到數控機床布局的具體形式及對機械手的具體要求，考慮在滿足系統工藝要求的前提下，盡量簡化結構，以減小本錢、提高可靠度。該機械手在工作中需要3種運動,包括機械手的前后、升降、橫向移動，所以自由度數目取為3，坐標形式選擇直角坐標、懸掛式。其優點為：1〕多臂懸掛式的機械手對剛性聯結的自動生產線非常實用，可以在各工位間傳遞工件，各臂均懸掛在生產線上方的橫梁上，臂間距離和工位距離相等，手臂可同步地沿橫梁平移一個工位間距，把工件從一個工位移動到下一個工位，可以減少隨行夾具和其他裝置，提高自動化程度。2〕懸掛式機械手占地面積小，能有效的利用空間。3〕懸掛式機械手結構簡單，本錢底。 該凸輪軸加工自動線上的送料機械手采用液壓驅動，PLC控制，其中采取液壓驅動有以下優點：1〕壓力高，可實現較大的驅動力，且機構可以做的輕小，緊湊。2〕可實現無級變速，定位精度高，系統固有頻率小，壓力、容量調節容易。3〕重量小，慣性小，可以做到快速的變速和換向，控制容易，動作平穩，滯后小。主要技術參數確實定機械手的主要技術參數包括抓重、自由度、定位精度、重復定位精度、工作范圍、最大速度及承載能力。主要參數如下：抓重： 3kg自由度： 3個工作范圍： 前后移動：1800mm 上下升降：350mm橫移：最大50mm驅動方式： 液壓驅動控制方式： PLC控制定位方式： 機械擋塊機械手的配置和工作原理圖2.3.1該凸輪軸加工自動線上有五只送料機械手，它們的結構完全相同，均能作前后移動、上下升降和橫移運動，送料機械手簡圖如圖2.3.1所示。前后移動、升降和橫移運動，其前后運動是同步動作的，由一個伸縮缸帶動，升降和橫移是由各自的油缸帶動。自動線的各工序按照加工順序〔右向左〕依次排列的。如圖2.3.2所示圖2.3.2該送料機械手的動作順序為：原位——向后移動——下降——左移〔放料〕——上升——向前移動——右移——下降〔抓料〕——上升——原位。送料機械手的結構設計及校核送料機械手的總體結構送料機械手由幾個主要組成局部：〔1〕前后行走機構〔帶滾輪的三角形支架〕；〔2〕橫移油缸及其滾輪機構；〔3〕升降油缸；〔4〕手部支承板；〔5〕兩個夾持式手部；〔6〕定位手部；〔7〕定向塊等組成。送料機機械手的升降油缸和橫移油缸用螺栓聯接，橫移油缸帶著滾輪〔四個〕被支撐在滾道上，滾道通過一個聯接板固定安裝在前后行走機構上，從而使兩局部結合起來。前后行走機構安裝在橫梁上，它由6個滾輪和三角形支架組成，其滾輪安裝在懸掛支架橫梁的滾道上，使機械手成懸掛式。前后行走機構三角形支架與拉桿用螺紋聯接成一體，當機械手工作時，由前后移動油缸的活塞桿，通過支架和拉桿〔兩桿固定聯接〕帶動六只送料機械手的前后行走機構，同步地實現各工序間的前后移動，其行程為1800mm。送料機械手的升降和橫移運動是由其升降油缸和橫移油缸來實現的，以便將工件送到機床的頂尖處，在升降油缸活塞桿的端部固定安裝著手部支撐板，其上裝有兩對彈簧夾持式手部及彈簧式定位手部，以便加緊工件，并保證手部和凸輪外外表的相對位置。當機械手往機床主軸處安裝凸輪軸時，用定位塊保證定位用凸輪輪廓對稱面與機床主軸鉛垂線在同一平面內。手部結構的設計手部結構的分類手部機構是機械手直接用于抓取和握緊〔或吸附〕或夾持專用工具進行操作的部件，它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機械手前端。根據手部所抓持的工件的性狀、尺寸、重量、材料和外表狀況等的不同，手部具有多種結構形式。一般按按其握持工件的原理可分為夾持和吸附兩大類。夾持類常見的主要有夾鉗式、鉤托式、彈簧式。手部按手指的運動形式可分為回轉型和平移型。回轉型有分為單支點和雙支點兩種。回轉型手部多用于抓持圓柱形工件，平移型用于抓持方形工件。手部設計應注意的問題1〕應具有足夠的的夾緊力機械手的手部機構靠手指夾緊工件后便把工件從一個位置移動到另一個位置，由于工件本身的重量以及移動過程中產生的慣性和振動等，手指必須有足夠大的夾緊力才能防止工件在移動過程中脫落，一般要求夾緊力N為工件重量的2-3倍。2〕應具有足夠的張開角手指為了抓取和松開工件，必須具有足夠大的張開角度來適應較大的直徑范圍，而且夾持工件的中心位置變化要小〔即定位誤差要小〕，對于移動式手指要有足夠大的移動范圍。3〕應能保證工件的可靠定位為了使手指和被夾持的工件保持準確的相對位置，必須根據被抓取的工件的形狀，選用相應的手指形狀來定位。4〕應具有足夠的強度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所受到的慣性力和振動的影響，要有足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，但盡量使結構盡量緊湊、重量輕，并使手部的重心在手腕的回轉軸上，以使手腕的扭轉力矩最小為佳。5〕應適應被抓取對象的要求適應工作的形狀：工件的形狀為方形，可采用帶“V〞型口的手爪；工件為圓柱狀，可選用圓弧形二指或三指爪，對于特殊形狀的工件應設計與工件相適應的手爪。適應工件被抓取部位的尺寸：工件被抓取部位的尺寸可能是不變的，假設加工尺寸略有變化，那么手指應能適應尺寸變化的要求。工件外表質量要求高的，對手指應采取相應的措施，如加軟墊等。要適應工作位置的狀況：如工作位置較窄小可用薄片形手指。6〕盡可能具有一定的通用性手指是專用性較強的部件，為適應小批量多品種工件的不同形狀尺寸的要求，可制成組合式的手指。對于這種手指要求結構簡單，安裝維修方便，更換迅速和準確，以便擴大機械手的應用范圍。本次設計采用的手部結構根據所要夾持的工件，本次設計選用彈簧式手部，其最大的特點就是結構簡單。因工件較長，應選用雙手雙指式來夾持工件的兩端，其工作原理為：當機械手向下運動時，手指內側的斜面碰觸工件外表而使手指張開，工件進入手指上的圓弧面處，靠彈簧力控制手指的張開和閉和。手指和工件相接觸的局部，我們將之設計為圓弧狀，這是由于該機械夾緊手部所要夾持的工件為圓柱形，可使工件與手指接觸更為緊密，減小運送過程中的振動，提高可靠性。為了保證凸輪軸的可靠定位，在手部支撐板的中間裝有一個定位手部。如圖手部設計的計算1〕手部夾緊力的計算夾緊力必須克服工件重力所產生的靜載荷以及工件運動狀態變化所產生的載荷〔慣性力或慣性力矩〕，以使工件保持可靠的夾緊狀態。夾緊力的計算公式：FN≥K1K2K3G〔3-1〕式中K1——平安系數，通常取1.2～2.0；K2——工作情況系數，主要考慮慣性力的影響。K2可近視按下式估算K2＝1＋其中a——運載工件時重力方向的最大上升加速度；g——重力加速度，g≈/s2；a＝vmax——運載工件時重力方向的最大上升速度；t響——系統到達最高速度的時間；根據設計參數選取，一般取sK3——方位系數，根據手指與工件位置不同進行選定G——被抓取工件所受重力〔N〕計算步驟：取K1=1.8，a=2m/s2那么K2=1＋查表2-2〔出自參考文獻[4]，以下查表相同〕知K3=5G=mg=3×N∴FN××5×彈簧力F彈的計算：受力分析圖手部結構受力示意圖FN×35=F彈×28∴F彈=2〕手部彈簧的選用為了使彈簧能夠可靠的工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時具有足夠的韌性和塑形，以及良好的可熱處理性。綜合本方案的設計，選用強度高、加工性能好，適用于小尺寸的碳素鋼彈簧。幾何參數的計算選用彈簧鋼絲的直徑d為2mm中徑D=Cd其中C為旋繞比，查表16-6取C=5內徑D1=D－d外徑D2=D＋d計算得D=10mmD1=8mmD2=12mm〔3-2〕式中－－彈簧的螺旋升角，對于圓柱壓縮彈簧一般在5o～9o范圍內取p－－彈簧的節距～0.5〕D令p=3那么=o取=6o手臂結構設計由于所設計的送料機械手的手部沒有回轉、俯仰和擺動等運動，所以沒有手腕的設計。手臂的配置形式機械手的手臂配置形式根本上反映了它的總體布局，運動要求、操作系統、工作對象的不同，手臂的配置形式也不完全相同。根據工作要求，選擇懸掛式配置。其種類和優點分別為：1〕機座式：多為工業機器人所采用，機器上可以裝上獨立的驅動與控制系統，便于搬運和安放，機座底部也可以安裝行走機構，以擴大其活動范圍。2〕立柱式：立柱式機械手的機身為固定立柱，其臂部一般可繞立柱回轉，其特點是占地面積小，而工作范圍較大，立柱可安裝固定在主機之前或其間，有時也可以固定在主機機身上，其結構簡單、實用，主要用來為主機上、下料或傳送工件。3〕懸掛式：手臂懸掛在橫梁上，這是一種常見的配置形式，其最大的特點是占地面積小，能有效地利用空間，橫梁可以是固定的，也可以是行走的，機器或機械手的臂部可安裝在廠房原有建筑的柱梁上，也可以從地面上架設，可安裝在有關設備上方，也可以安裝在懸升梁上。手臂的組成和作用臂部是工業機械手的重要組成局部，其作用是支撐手部和腕部，改變手部在空間的位置，臂部一般與控制系統和驅動系統一起安裝在機身上，機身可以是固定式的，也可以是行走式的，即可沿地面或導軌運動。手臂的組成局部如管路、冷卻裝置、行程定位裝置、油缸、反響裝置等直接影響機械手的工作性能。手臂設計應注意的問題1〕臂部應承載能力大、剛度好、自重輕①手臂的的截面形狀要選擇合理②合理布置作用力的位置和方向，在結構設計時應該結合具體受力情況，使個作用力引起的變形相互抵消。③注意簡化結構，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應盡量使結構簡單。④提高配合精度2〕臂部速度要高，慣性要小應盡量減少手臂的重量，減少手臂運動的輪廓尺寸，減少回轉半徑。3〕手臂動作應靈活為減少手臂運動件之間的云工阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦，其傳動件、導向件和定位件布置應合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對升降支承軸線的偏心力矩，以防卡死手臂升降油缸設計的計算升降油缸的驅動力計算根據手臂升降油缸驅動時所需克服負載、摩擦、密封裝置及慣性等幾個方面的阻力，確定油缸工作受力分析如圖3.3.4圖3.3.4.a∴上升時：Pq=F摩＋F慣＋F回＋G下降時：Pq=F摩＋F慣＋F回－G式中 ①G—臂部運動部件的重量(N)升降油缸手臂重量：工件：3㎏；手部：4㎏；導向桿：1㎏；活塞桿：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×202×428×7.8×10-6㎏缸體：壁厚取δ=8㎜，2×π×R×h×δ×ρ=2×π×20×360×8×7.8×10-6㎏油：π×D2×h×ρ=π×402×350×0.8×10-6㎏活塞：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×402×10×7.8×10-6㎏總重量：3+4+1+1.1+1.4+0.1=10.6㎏考慮到平安系數，取總重量M為20㎏，那么G=20×9.8=196N②F慣—起動的慣性力(N)；可按如下近似計算：F慣=〔3-3〕式中， ΔV—速度變化量〔m/s〕,又ΔV最大為200㎜/s； Δt—啟動過程的時間〔s〕,一般為～；Δt對于輕載低速部件取小值，對于重載高速部件取大值，由于該機械手臂運動時速度不高，且工作載荷不大，取Δt=0.08s.F慣=③F回—油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按 F回=計算， F回× ④F摩—各支承處的摩擦力(N)；當量摩擦系數～1.57)μ對于靜摩擦且無潤滑時，鋼對鑄鐵：～，取那么～～如圖3.3.4圖.b活塞桿受力分析升降導向立柱不自鎖，必須G＞F1+F2=2F1=2FR1由平衡條件：FR1=FR2，G×R=FR2×h解得：h＞0.6R取h=10㎜，滿足不自鎖條件，那么摩擦力為：F摩=∴上升時：Pq=F摩＋F慣＋F回＋G=235.2+50+9.8+196=491N下降時：Pq=F摩＋F慣＋F回－－196=295N升降油缸結構尺寸計算雙作用液壓缸示意圖如圖3.3.4圖3.3.4當油進入無桿腔時：F＝F1η=η當油進入有桿腔時：F＝F2η=η液壓缸的有效面積：S=故有：D＝〔無桿腔〕〔3-4〕D＝〔有桿腔〕〔3-5〕式中F——驅動力〔N〕;p1——液壓缸的工作壓力〔Pa〕;d——活塞桿直徑〔m〕；D——液壓缸內徑〔m〕；η——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取η；由總體設計可知液壓缸口朝下，所以當活塞上升時液壓油進入的是有桿腔。取d=0.5DP1MPD≥＝m＝19.25mm查表6-2油缸內徑系列圓整，為了使該機械手具有更好的通用性，這里取D=40mm那么d=20mm3〕油缸壁厚的選擇由于升降油缸的工作壓力較小，結構尺寸不大，所以可根據：油缸外徑D1=D＋2δ求出其中D=40mm，P1=2.5MP查表2-3-7常用油缸外徑尺寸知D1=55mm∴δ=4〕活塞桿的計算與校核活塞桿的尺寸要滿足活塞〔或液壓缸〕運動的要求和強度的要求。對與桿長大于直徑的15倍〔即l>15d〕的活塞桿還必須具有足夠的穩定性。按強度條件確定活塞桿的直徑d，因活塞桿工作時主要承受拉力或壓力，因此可看作直桿拉壓強度計算問題〔3-6〕或d≥〔3-7〕式中F―總機械載荷〔N〕；[]―材料的許用應力〔MP〕；[]=碳鋼取[]=100～120MPa；n平安系數，一般不小于；∴d≥＝m＝2.5mm計算出來的直徑d再按標準圓整。所以d＝20mm是滿足要求的。又升降油缸的活塞桿工作時，主要承受拉力，不會出現“失穩〞現象，故無需進行穩定性校核。5〕油缸端蓋的連接方式及強度計算油缸體與缸蓋的連接方式和油缸的工作壓力、選用材料以及工作條件有關。本次設計的升降油缸工作壓力低，選用鑄鐵材料油缸，它的連接方式多用法蘭連接，優點是容易加工和裝卸，缺點是外徑和重量較大。缸蓋螺釘的計算：螺釘數目〔3-8〕式中DO―螺釘中心所在圓的直徑t1―螺釘間距，查表6-7知間距應小于100mm；取40mm∴取z=5螺釘強度校核〔3-9〕或〔3-10〕式中Q O=Q+QSQ―工作載荷 Q=QS―剩余鎖緊力QS～Qj―計算載荷QjO［σ］―許用拉應力［σ］=～2.5；設材料為45號鋼，查得σS=360MP經計算得d1≥3.87mm綜合考慮選用M6的內六角圓柱頭螺釘。手臂橫移油缸的設計計算橫移油缸驅動力的計算根據手臂橫移油缸驅動時所需克服負載、摩擦、密封裝置及慣性等幾個方面的阻力，確定油缸工作受力分析如圖3.3.圖3.3.5橫移∴工作時：Pq=F摩＋F封＋F回＋F慣式中 ①F摩—各支承處的摩擦力(N)；橫移油缸手臂重量計算，由前面計算可得總重量：㎏考慮到平安系數，G取30㎏，又N=G=30×9.8=294N∴F摩=f·×②F封—密封處的摩擦力(N)這里F封=F封1+F封2式中F封1、F封2分別為活塞桿和缸蓋處，活塞與缸壁處密封裝置的摩擦阻力，其值隨密封結構的不同而異。由于該機械手升降油缸采用O形密封圈，活塞桿直徑為液壓缸直徑的一半，當油缸工作壓力小于10MPa時，液壓缸密封處的總的摩擦力為：F封1+F封2〔3-11〕③F回—油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按 F回=計算， F回×④F慣—起動的慣性力(N)；可按如下近似計算：F慣=式中， ΔV—速度變化量〔m/s〕,又ΔV最大為200㎜/s； Δt—啟動過程的時間〔s〕,一般為～；Δt對于輕載低速部件取小值，對于重載高速部件取大值，由于該機械手臂運動時速度不高，且工作載荷不大，取Δt=0.08s.F慣=∴驅動力為：Pq=F摩＋F封＋F回＋F慣=58.8+0.03Pq+14.7+75解得Pq=149N2〕橫移油缸結構尺寸計算D＝〔有桿腔〕〔3-12〕式中F——驅動力〔N〕;p1——液壓缸的工作壓力〔Pa〕;d——活塞桿直徑〔m〕；D——液壓缸內徑〔m〕；η——液壓缸機械效率，在工程機械中用耐油橡膠可取η；取d=0.5DP1MPD≥＝m＝mm查表6-2油缸內徑系列圓整，為了使該機械手受更好的通用性，這里取D=32mm那么d=16mm對于手臂部件的設計，只對關鍵液壓缸等主要部件進行了校核，并且預留了較大的余量，其他結構尺寸較小、承受工作壓力不大的部件不再一一進行校核，只根據以往的經驗進行設計。液壓驅動系統設計液壓系統自60年代初至今，已在機械手中獲得廣泛應用。目前，雖然在中等負載以下的機械手中有采用電機驅動系統，但在簡易經濟型，重型的工業機械手和噴涂機械手中采用液壓系統的仍然占有較大比例。它的優點是：動力大、力〔或力矩〕慣性比大、快速響應高、易于實現直接驅動等。液壓系統在機械手中所起的作用是通過電—液轉換元件把控制信號進行功率放大，對液壓動力機構進行方向、位置和速度的控制，進而控制機械手的手臂按給定的運動規律動作。液壓動力機構多數情況下采用直線液壓缸或擺動液壓缸。用于實現手臂的伸縮升降以及手腕、手臂的回轉。液壓系統的組成1〕能源裝置，它是將電機輸入的機械能轉換為油液的壓力能〔壓力和流量〕輸出的能量轉換裝置，一般最常見的是液壓泵。2〕執行元件，它是將油液的壓力能轉換成直線式或回轉式機械能輸出的能量轉換裝置。3〕調節控制元件，它是控制液壓系統中油液的能量，壓力和流動方向的裝置，是流量閥，壓力閥，方向閥等的總稱。這些元件系統是保證系統正常工作不可缺少的組成局部。4〕輔助元件，它是除上述三項以外的其他裝置，如油箱，濾油器，油管，管接頭等。這些元件對保證液壓系統的可靠，穩定，持久的工作，有重大作用。5〕工作介質，即各種液壓油或乳化液。液壓系統的主要特點液壓傳動是用液體作為介質來傳遞能量的，液壓傳動與機械，電氣和氣壓等傳動相比，有以下優點：1〕易于獲得較大的力或力矩；2〕功率重量比大；3〕易于實現往復運動；4〕易于實現較大范圍的無級變速；5〕傳遞運動平穩；6〕可實現快速而且無沖擊的變速和換向；7〕與機械傳動相比易于布局和操控；8〕易于防止過載事故；9〕自動潤滑、元件壽命長；10〕易于實現標準化、系列化。各種液壓系統都是由液壓元件構成，因此對液壓元件實現標準化、系列化，可大大提高生產效率，降低本錢，提高產品質量。與其他傳動形式比擬，液壓傳動有以下缺點：1〕易出現泄漏；2〕有的粘度隨溫度變化，引起工作機構運作不穩定；3〕空氣滲入液壓油后會引起爬行、振動和噪聲；4〕用礦物油作液壓介質，有燃燒危險應注意防火；5〕礦物油與空氣接觸會發生氧化，使油變質必須定期換油；6〕液壓件的零件加工質量要求較高。為了減少泄漏，減少摩擦，所以必須使零件配合間隙要小，因此零件的加工質量要求就較高，本錢也就提高了。液壓系統傳動方案確實定各液壓缸的換向回路為便于機械手的自動控制，如采用可編程序控制器或微機進行控制，從總體方案設計中可知系統系統的壓力和流量都不高，因此一般都選用電磁換向閥回路，以獲得較好的自動化程度和經濟效益。液壓機械手一般采用單泵或雙泵供油，手臂伸縮、手臂俯仰、手臂旋轉等機構采用并聯供油，這樣可有效降低系統的供油壓力，此時為了保證多缸運動的系統互不干擾，實現同步或非同步運動，換向閥需采用中位“O〞型換向閥。綜上所述并結合本設計方案，升降和橫移油缸換向選用二位二通電磁閥，其它缸全部選用O型三位四通電磁換向閥。選電磁閥便于自動化控制，選中位為O型使定位準確，如圖。圖換向回路設計調速方案整個液壓系統只用單泵或雙泵工作，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵的全流量工作是無法滿足設計要求的。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進行節流調速，用以保證液壓缸的平穩運行。各缸可選擇進油路或回油路節流調速，因為系統為中低壓系統，一般適宜選用節流閥調速。在一般情況下，機械手的各個部位是分別動作的，手臂橫移油缸所需的流量較小，手臂伸縮缸的流量較大，這兩組缸所需的流量相差較大，這樣可以選擇如下圖的單泵供油系統。單泵供油系統要以所有液壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。優點是系統較為簡單，所需的元件較少，經濟性好。缺點是當所需流量較少的液壓缸〔如手腕回轉缸，夾緊缸等〕動作時，系統的溢流損失較大，能源利用率低。考慮到本設計的動作簡單，為使系統簡潔，減少本錢，應選用單泵供油系統。圖單泵供油系統減速緩沖回路在液壓缸的起動和停止的過程中都需要緩沖。如下圖采用一個二位二通電磁換向閥和一個節流閥形成緩沖回路。當液壓缸運動到希望點時，由位置檢測裝置發信號給主機，然后主機控制電磁閥1YA通電切斷二位二通的通路，液壓缸的回路改經節流閥回油箱，增大的回油路的阻力，使液壓缸速度減慢，防止沖擊到達緩沖目的。也可以在油路中設置單向行程節流閥進行緩沖，它有可靠性好，定位精度高的特點，但在自動化程度和通用性方面不如上述方案。綜合以上考慮，選用上述緩沖回路。圖緩沖回路控制元件——方向閥、壓力閥控制元件是標準件，其選擇依據是系統的最高工作壓力和通過該閥的最大流量。方向控制閥：電磁換向閥是利用電氣元件發出的電訊號，通過電磁鐵動作，使電磁閥閥芯移動，實現油路的換向。本機械手采用3個換向閥：24E-10B型2個，34E-63B型1個。壓力控制閥：1〕節流閥本機械手采用L型節流閥,其中L-10B型2個，L-63B型2個。L型節流閥是筒式流量控制閥門。它是依靠改變閥的流通截面來調節流量，以實現工作機構運動速度的無級調速。此閥結構簡單，尺寸小，但沒有壓力和溫度補償裝置，閥前后的壓力差隨負載和油溫的變化而變化，因此只適用于油溫變化較小的系統。2〕溢流閥溢流閥主要有以下作用：〔1〕保證液壓泵提供恒定壓力。當系統壓力增大時，使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進口壓力，即液壓泵出口壓力恒定。〔2〕平安保護作用。系統正常工作時，閥門關閉。只有負載超過規定的極限〔系統壓力超過調定壓力〕時開啟溢流，進行過載保護，使系統壓力不再增加〔通常使溢流閥的調定壓力比系統最高工作壓力高10％～20％〕。用於過載保護的溢流閥也稱為平安閥。本機械手選取Y-63B型溢流閥。3〕減壓閥減壓閥是一種可將較高的進口壓力(一次壓力)降低為所需的出口壓力(二次壓力)的壓力調節閥。根據各種不同的要求，減壓閥可將油路分成不同的減壓回路，以得到各種不同的工作壓力。本機械手采用J-63B型減壓閥。液壓系統的合成和完善在上述主要液壓回路選好后，再加上其它功用的輔助油路〔如卸荷、測壓等油路〕，就可以進行合并，完善為完整的液壓系統，并編制液壓系統動作循環及電磁鐵動作順序表。完整的液壓原理圖如圖所示：圖4.4送料機械手液壓系統原理圖電磁鐵動作順序表如表4.4所示： 電磁鐵動作順序1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT送料機械手向后－＋－－－－－送料機械手下降－－＋－－－－送料機械手左移－－－－＋－送料機械手上升－－－＋－－－送料機械手向前＋－－－－－－送料機械手右移－－－－－＋－液壓系統卸荷－－－－－－＋液壓系統的計算一般的機械手的液壓系統，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據系統所需要的油泵工作壓力P泵和最大流量Q最大來確定。1〕確定油泵的工作壓力P泵P泵≥P+∑△p式中P——油缸的最大工作油壓〔MP〕；∑△p——壓力油路〔進油路〕各局部壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。本次設計的液壓系統主要為換向閥處的壓力損失，取△p=0.2MP；在前后移動油缸出有最大工作油壓P=4MP∴P泵=×2〕確定油泵的Q油泵的流量應根據系統個回路按設計的要求，在工作時實際所需的最大流量Q最大，并考慮系統的總泄漏來確定Q泵=KQ最大其中K―泄露系數，一般取～Q泵=×30=36L/min3〕確定油泵電動機功率N式中P——油泵的最大工作壓力〔MP〕Q——所選油泵的額定流量〔L/min〕η——油泵總效率結合考慮凸輪軸加工自動線的整體液壓系統，選用YBP-40限壓式變量葉片泵，其額定流量為40L/min，額定轉速1000r/min，額定壓力5MP；驅動電機選擇Y132M1-6，其額定功率為4KW，轉速960r/min。控制系統的設計工業機械手的電器控制系統相當于人的大腦，它指揮機械手的動作，并協調機械手與生產系統之間的關系。機械手的工作順序、應到達的位置，如手臂上下移動、伸縮、回轉及擺動、手腕上下、左右擺動和回轉、手指的開閉動作，以及各個動作的時間、速度等，都是在控制系統的指揮下，通過每一運動部件沿各坐標軸的動作按照預先整定好的程序來實現的。不管自動電氣控制裝置復雜程度如何，對于生產線及各種功能的機械手來說，一般都要求電氣控制系統按照預先規定的動作程序進行順序控制。根據6135柴油機油泵凸輪軸自動生產線送料機械手結構和功能上的要求，另外在人機交互功能上，控制系統應具有易于操作的控制界面，提供良好的操作環境。選用可編程控制器〔PLC〕為6135柴油機油泵凸輪軸自動生產線送料機械手的控制系統。PLC的組成PLC的構成：PLC的類型繁多，功能和指令系統也不盡相同，但結構與工作原理那么大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設備接口等幾個主要局部組成。PLC的硬件系統結構如圖5.1所示圖5.1PLC的硬件系統結構本設計選用的海為PLC的特點Haiwell系列PLC是一款按IEC61131國際標準開發的通用型高性價比的小型編程控制器，它具有以下特點：1〕內置PLC仿真器：國內第一個帶內置仿真器的PLC編程軟件，全面實現了PLC程序的仿真運行。在編程過程中間或程序編寫完成后，可用仿真器在完全脫離PLC的情況下仿真運行PLC程序，以檢查程序執行是否正確，極大的減少了現場調試的時間，降低調試難度，提高調試效率。2〕獨創的硬件升級功能：率先在小型可編程控制器中顯現硬件升級功能，無論是CPU或擴展模塊，都可以通過硬件升級功能對硬件進行升級。3〕豐富的網絡通訊功能：CPU主機內置2個通訊口，可擴展至5個通訊口，每個通訊口都可以進行編程和聯網，都可以作為主站或從站。支持1：N、N:1、N:N聯網方式，支持各種人機界面和組態軟件，可與任何帶通訊設備功能的第三方設備〔如變頻器、儀表、條碼閱讀器等〕聯網。4〕支持多種通訊協議：內置ModbusRTU/ASCII協議、自由通訊協議以及海為公司的HaiwellBus高速通訊協議。極為便利的通訊指令系統，使得無論用任何通訊協議都只需一條通訊指令便可完成復雜的通訊功能，解決了通訊端口沖突、發送接受控制、通訊中斷處理等問題煩惱，可以在程序中混合使用各種協議輕松完成各種數據交換。5〕高速并行總線:HaiwellPLC采用高速并行總線進行擴展，滿足對實時控制的嚴格要求，豐富的擴展模塊類型充分滿足各種應用需求。6〕高速計數功能：支持外部或內部的啟動/復位控制，支持8段比擬設定值，種計數模式，三種比擬方式，帶自學功能，比且可作為0.1ms精密高速計時器使用。優越的高速計數功能，使得能以最經濟的方式實現復雜的精度控制。系統的整體設計分析整個系統由操控面板來完成整個機械手的的操作。本機械手有八個動作，其中夾緊工件靠彈簧的張力來完成，前后左右上下移動由液壓缸驅動，而液壓缸由相應的電磁閥控制，電磁閥的動作由PLC控制。，送料機械手的工作順序如圖5.3所示。圖5.3工作流程圖本系統采用的可編程控制器能實現離線及在線編程，還可以結合實際的工程要求，調整控制程序，實現機械手的不同動作，實現了柔性化設計。該機械手在PLC控制下可以實現手動、連續動作兩種工作方式。手動方式是指利用按鈕對機械手每步動作單獨進行控制；連動方式是指機械手根據控制信號自動循環執行每步動作，直到收到停止信號。系統啟動后，根據工序要求，通過方式按鈕確定機械手的工作方式，如果選擇單動那么執行手動程序，否那么默認執行連動程序。輸入/輸出點地址分配將15個輸入信號和7個輸出信號，按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對應，編排好地址。列出外部I/O信號與PLCI/O端地址編號對照表，如表5.4所示。PLC地址控制按鈕信號名稱PLC地址控制按鈕信號名稱X1SQ1機械手后限位開關Y11DT機械手向前電磁閥X2SQ2機械手前限位開關Y22DT機械手向后電磁閥X3SQ3機械手下限位開關Y33DT機械手下降電磁閥X4SQ4機械手上限位開關Y44DT機械手上升電磁閥X5SQ5機械手左限位開關Y55DT機械手左移電磁閥X6SQ6機械手右限位開關Y66DT機械手右電磁閥X7SB7送料開啟Y77DT液壓系統卸荷X8SB8送料停止M0自動中間繼電器X9SB9手動調整M1向后中間繼電器X11SB1機械手向后按鈕M2下降中間繼電器X12SB2機械手下降按鈕M3左移中間繼電器X13SB3機械手左移按鈕M4上升中間繼電器X14SB4機械手上升按鈕M5向前中間繼電器X15SB5機械手向前按鈕M6右移中間繼電器X10SB6機械手右移按鈕M7手動中間繼電器T1KT1機床夾緊延時表5.4輸入/輸出地址分配PLC接線圖圖5.5PLC主機接線圖控制面板圖5.4控制面板PLC編程梯形圖圖5.4圖5.4圖5.4系統調試聯機調試是將通過模擬調試的程序進一步進行在線統調。聯機調試過程應循序漸進，從PLC只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調試。如不符合要求，那么對硬件和程序作調整。通常只需修改部份程序即可。全部調試完畢后，交付試運行。經過一段時間運行，假設工作正常、程序不需要修改，應將程序固化到EPROM中，以防程序喪失。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現場進行聯機總調試，在調試過程中將暴露出系統中可能存在的傳感器、執行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題，應對出現的問題及時加以解決。如果調試達不到指標要求，那么對相應硬件和軟件局部作適當調整，通常只需要修改程序就可能到達調整的目的。全部調試通過后，經過一段時間的考驗，系統就可以投入實際的運行了。結束語本次畢業設計，將設計題目同生產實際相聯系起來，完成了6135柴油機油泵凸輪軸加工自動線送料機械手的設計。該設計解決了凸輪軸加工中送料料效率較低的問題。所以，各局部設計都盡量圍繞這個目標來進行。本次設計的送料機械手是為6135柴油機油泵凸輪軸加工自動線所使用的，出于對凸輪軸形狀和重量的考慮，采用雙手部結構來夾持曲軸，雖然這樣的手部結構比擬簡單，但保證了在送料時工件不出現擺動；為使上下料時曲軸的位置更加精確，采用加緊手部來確定凸輪軸的初始加工位置，從而保證了加工精度，提高了生產效率；臂部是機械手的主要執行部件，其作用是支撐手部，主要用來改變工件的位置，采用液壓缸使傳動平穩且能承受較大的力，在活塞桿的內部鉆孔供油，使臂部的結構更加簡單。在設計過程中，還合理運用了導桿機構，使整個機身的升降能夠更加平穩。在液壓系統設計中，設計了一個較為簡單的液壓傳動系統，為了保證各動作的同步性，在供油的回路中采用節流閥控制流量。機械手的控制系統采用PLC控制，實現了該設備的自動化控制，也使整個設備的加工效率得到大大的提高。另外，整個懸掛式設備的占地面積小，充分利用了空間，較為合理的完成了各局部的布置。由于設計時間較短及個人水平所限，設計中肯定存在很多缺乏之處，如怎樣使各部件的布置更加合理，以及怎樣更有效地利用工作空間等。隨著科技的進步，送料機械手一定會向多功能小型化開展，這將會是一個十分有意義的課程。致謝本設計說明書在編寫過程中，承蒙于克強老師的評閱、指正，在老師的耐心指導下，經過三個月的努力，我完成了6135柴油機油泵凸輪軸自動生產線送料機械手設計。從課題選擇、方案論證到具體設計，每一步對我來說無疑是巨大的嘗試和挑戰，也成就了我在大學期間獨立完成的最大的工程。記得在剛接到這個課題時，由于對機械手以及相關知識不是很了解，我都有些茫然不知所措。于是我給自己提出了第一個問題：設計好一個機械手需要什么具體的專業知識？帶著這個疑問我開始了獨立地學習和實驗。去圖書館查閱相關資料、上網去了解機械手的最新動向、甚至在參觀實習的時候專門找具有機械手模型的機構仔細的研究。實習回來后，我把自己在工廠里看到的實物和圖書館查閱的理論知識結合起來，并在于老師的指點下，對總體的模型和布局有了初步的規劃。有了最初的規劃后，我開始一步一步的從最根本的入手，一點點的分析和總結。我不斷地給自己提出新的問題，然后去論證、推翻，再接著提出新的問題。在這個循環往復的過程中，我這篇稚嫩的設計日臻完善。每一次改良我都收獲良多，每一次修改后的成功我都能興奮好長一段時間。雖然我的設計作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多缺乏之處，但我仍然心里有一種莫大的幸福感，因為我實實在在地走過了一個完整的設計所應該走的每一個過程，并且享受了每一個過程，更重要的是這個設計中我參加了自己鮮活的思想，為我的大學四年生活交上了最后的這一份完美的答卷。本設計引用了一些工廠、科研單位、學校的資料，在此謹向有關作者、編者、譯者表示深切的謝意。由于本人水平所限,難免存在不少缺點和錯誤,希望老師和同學批評指正。最后對參與評閱和辯論的老師表示由衷的感謝！參考文獻[1]管永忠．工業機械手的設計探析[J]．裝備制造技術，2021，〔5〕：50-51．[2]康立新，馬建華．工業機械手的設計[J]．中小企業管理與科技，2021，〔24〕：218．[3]周鴻杰．高速工業機械手定位控制研究[D]安徽：中國科學技術大學，2021．[4]李允文．工業機械手設計[M]．北京:機械工業出版社，1997.[5]工業機械手設計根底[M]．天津:天津科學技術出版社，1985.[6]濮良貴紀名剛.機械設計〔第八版〕[M].北京：高等教育出版社，2006.5.[7]鞏云鵬，田萬祿，張偉華等．機械設計課程設計[M]．北京：科學出版社，2021.[8]黎啟柏．液壓元件手冊[M]．北京：冶金工業出版社，1999.12.[9]郭洪紅．工業機器人技術[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2006.3.[10]殷際英，何廣平．關節型機器人[M]．北京：化學工業出版社，2003.7.[11]宋偉剛．機器人學——運動學、動力學與控制[M]．北京：科學出版社，2007.[12]高春甫，張宏穎．機電控制系統分析與設計[M]．北京：科學出版社，2007.[13]張廣明，李果，朱煒．機電系統PLC控制技術[M]．北京：國防工業出版社，2007.3.外文原文：MechanicalSystemandControlSystemofaDexterousRobotHandAbstract:Inrecentyearsnumerousrobotsystemswithmultifingeredgrippersorhandshavebeendevelopedallaroundtheworld.Manydifferentapproacheshavebeentaken,anthropomorphicandnon-anthropomorphicones.Notonlythemechanicalstructureofsuchsystemswasinvestigated,butalsothenecessarycontrolsystem.Withthehumanhandasanexemplar,suchrobotsystemsusetheirhandstograspdiverseobjectswithouttheneedtochangethegripper.Thespecialkinematicabilitiesofsucharobothand,likesmallmassesandinertia,makeevencomplexmanipulationsandveryfinemanipulationsofagraspedobjectwithintheownworkspaceofthehandpossible.Suchcomplexmanipulationsareforexampleregraspingoperationsneededfortherotationofagraspedobjectaroundarbitraryanglesandaxiswithoutdepositingtheobjectandpickingitupagain.Inthispaperanoverviewonthedesignofsuchrobothandsingeneralisgiven,aswellasapresentationofanexampleofsucharobothand,theKarlsruheDexterousHandII.Thepaperthenendswiththepresentationofsomenewideaswhichwillbeusedtobuildanentirenewrobothandforahumanoidrobotusingfluidicactuators.Keywords:Multifingeredgripper,robothand,finemanipulation,mechanicalsystem,controlsystem1IntroductionThespecialresearcharea'HumanoidRobots'foundedinKarlsruhe,GermanyinJuly2001isaimedatthedevelopmentofarobotsystemwhichcooperatesandinteractsphysicallywithhumanbeingsin'normal'environmentslikekitchenorlivingrooms.Sucharobotsystemwhichisdesignedtosupporthumansinnon-specialized,non-industrialsurroundingslikethesemust,amongmanyotherthings,beabletograspobjectsofdifferentsize,shapeandweight.Anditmustalsobeabletofine-manipulateagraspedobject.Suchgreatflexibilitycanonlybereachedwithanadaptablerobotgrippersystem,asocalledmultifingeredgripperorrobothand.Thehumanoidrobot,whichwillbebuiltintheabovementionedresearchproject,willbeequippedwithsucharobothandsystem.Thisnewhandwillbebui