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1、.I.机电工程学院课程设计说明书课程设计说明书（2014 /2015 学年第一学期）课程名称 ：机电一体化课程设计题目 ：工业机械手设计专业班级 ：11 级机电七班学生 ：王 岩学号： 110200719指导教师 ：喜敬设计周数 ：二周设计成绩 ：2014 年 12 月 30 日.r.-目录目录第一章工业机械手综述第一章工业机械手综述11.1 工业机械手的发展概况 11.2 工业机械手的应用 11.3 工业机械手的组成及原理 2第二章伸缩臂的设计方案第二章伸缩臂的设计方案32.1 设计方案论证以及确定 32.1.1 设计参数及要求 32.1.2 设计方案的比较论证 32.2 机械手伸缩臂总体结
2、构设计方案 32.3 执行装置的设计方案 32.3.1 滚珠丝杠的选择 3减速齿轮的有关计算 10电动机的选择 15第三章第三章PLCPLC 控制系统设计控制系统设计173.1 PLC 的构成及工作原理 173.2 选择 PLC183.3 PLC 外部 I/O 分配图 183.4 软件设计 193.5 硬件设计 25总结总结25.z.-.z.参考文献26-第一章工业机械手综述第一章工业机械手综述1.11.1 工业机械手的发展概况工业机械手的发展概况工业机械手在先进制造技术领域中扮演着极其重要的角色，是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能
3、机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。工业机械手即工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代化制造业重要的自动化装备。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。1.21.2 工业机械手的应用工业机械手的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难
4、以完成的或者危险的工作。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。广泛采用工业机械手，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。同计算机、网络技术一样，工业机械手的广泛应用正在日益改善着人类的生.z.-产和生活方式。1.31.3 工业机械手的组成及原理工业机械手的组成及原理工业机械手一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测系统和人工智能系统等组成。机械系统是完成抓取工件实现所
5、需运动的执行机构；驱动系统的作用是向执行机构提供动力，执行元件驱动源的不同，驱动系统的传动方式有液动式、气动式、电动式和机械式四种，采用液压机构驱动机械手,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便；控制系统是工业机械手的指挥系统，它控制工业机器人按规定的程序运动；检测传感系统主要检测工业机械手执行系统的运动位置、状态，并反馈给控制系统进而及时比较调整。本次设计的工业机械手属于圆柱坐标式的液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转等三个自由度。因此相应地有手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构等组成。每一部分均用液压缸驱动与控制。下图为本次设计的机械手总平面图：图 1-1 机械手总平面图1 底座、2
6、 立柱、3 液压缸、4 伸缩臂、5 升降臂、6 机械手机械手的工作原理：机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。在 PLC 程序控制的条件下，采用液压传动方式，来实现执行机构的相应部位发生规定要求的，有顺序，有运动轨迹，有一定速度和时间的动作。同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。位置检测装置随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较， 然后通过控制系统进行调整， 从而使执行机构以一定的精度达到设定位置。下图为机械手的系统工作原理框图：图 1-2 机械手的系统工作原理框图.
7、z.-第二章第二章 伸缩臂的设计方案伸缩臂的设计方案2.12.1 设计方案论证以及确定设计方案论证以及确定设计参数及要求设计参数及要求1、伸缩长度：300mm；2、单方向伸缩时间：1.52.5s；3、定位误差：要有定位措施，定位误差小于 2mm；4、前端安装机械手，伸缩终点无刚性冲击。2.1.22.1.2 设计方案的比较论证设计方案的比较论证根据设计参数及要求，选择齿轮、滚珠丝杠来实现工业机械手伸缩臂的伸缩运动，结构简单，易于控制，更经济实用。2.22.2 机械手伸缩臂总体结构设计方案机械手伸缩臂总体结构设计方案经过本人的反复思考及论证，先做出运动简图。现如下图 2-1 所示，该机构中支座安装
8、在机器人床身上，用于安装滚珠丝杠和伸缩杆等零件。由步进电动机（1）驱动，带动一级齿轮减速器（2） 。通过减速器输出轴与丝杠（3）相连，以电机为动力驱动滚珠丝杠转动，通过丝母的直线运动，推动导向杆运动，利用电机正反转动实现伸缩换向。法兰用于安装机械手，构成如图所示的结构：图 2-1 步进电机伸缩机构示意图2.32.3 执行装置的设计方案执行装置的设计方案2.3.12.3.1 滚珠丝杠的选择滚珠丝杠的选择.z.-2.3.1.12.3.1.1 滚珠丝杠副的选择：滚珠丝杠副的选择：（1）由题可知：伸缩长度 S 为 300 毫米，伸缩时间 t 为 2 秒 ，所以速度V s300mm150mm 0.15m
9、sss,初选螺距 P=10mm（ 2.1 ） 则：t2V15060r 900rminmin（ 2.2 ）P10nm（2）计算载荷：FCFC KFKHKAFm（KF为载荷系数，KH为硬度系数，KA为精度系数）5由题中条件，取KF1.2丝杠的最大工作载荷Fm，取KH1.06取 D 级精度78，取KA1.1:导向杆所受摩擦力即丝杠最大工作载荷:ma*=F=0.15400=120N（ 2.3 ）则：FC1.21.01.1120 2112NCa（3）计算额定动载荷的值：C FC3anmLh1.67104（ 2.4 ）96015000 20064N41.6710所以Ca 21123（4）根据选择滚珠丝杠副
10、：按滚珠丝杠副的额定动载荷Ca等于或稍大于Ca的原则，选用汉江机床厂 FC1 型滚珠丝杠：表 2-1 汉江机床厂 FC1 型滚珠丝杠丝丝杠尺寸/mm螺滚珠直额定载荷9.z.-杠代号中径大径导程旋角径米制/mm螺母安装尺寸/mm动载静载d2dpDD1D2BE M LQ12hCa/ N15921379Coa/ N698254006-34039.582113.9695011875156 448M69FC1-5006-3，Ca 21379NFC1-52008-2.5Ca 22556N考虑各种因素选用 FC1-5006-3。由表 2-9 得丝杠副数据：公称直径D0 50mm导程 p=8mm螺旋角 2 1
11、1滚珠直径d0 3.969mm按表 2-1 中尺寸计算：滚道半径R 0.52d0 0.523.969mm 2.064mm（ 2.5 ）d 3.9692e 0.07R 0 0.072.064mm 5.610mm22偏心距（2.6）丝杠径d1 D0 2e 2R (50 25.6102 22.064)mm 45.76mm（ 2.7 ）（5）稳定性验算由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S（见表 2-10） 。丝杠不会发生失稳的最大载荷,称为临界载荷Fcr（N）按下式计算：2EIaFcr(l)210（ 2.8 ）式中 E 为
12、丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206Mpa; l 为丝杠工作长度（m）L=450mm；为丝杠危险截面的惯性矩m；u 为长度系数，见表 2-10。4.z.-依题意：3.140.04576m 2.15107m46464（ 2.9 ）d144取Fcru 23，则 20.453223.142061092.15107 4.85106N（ 2.10 ）Fcr4.85106S 3031.3F1600m安全系数。查表 2-10，S=34，SS，丝杠是安全的，不会失稳。（6）刚度验算 :滚珠丝杠在工作负载 F（N）和转矩 T（Nm）共同作用下引起每个导程的变形量:pFp2TL0 EA2GJc11（ 2.11
13、）A d244其中A丝杠截面积JCm2丝杠极惯性矩JCd432mG丝杠的切变模量，对于钢G 83.3MPaT FmD0tg2FmT转矩式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数，tg 0.0025，则=840 则为工作载荷，取摩擦系数T=43050103tg 2011840 0.43N m2（ 2.12 ）按最不利情况取（其中 F=Fm） 2.23102N m（ 2.13 ）.z.-则 : 丝杠在工作长度上的弹性变形引起的导程误差为：L02.23102L L 0.451.25um3P810（ 2.14 ）通常要求丝杠的导程误差L应小于其传动精度（ 0.03mm）的 1/2，即11L0.03mm 0
14、.015mm 15um22（ 2.15 ）该丝杠的L满足上式，所以其刚度可满足要求。（7）效率验算：滚珠丝杠副的传动效率12为tgtg(2011) 0.93tgtg 2011840（ 2.16 ）要求在 90%95%之间，所以该丝杠副合格。经上述计算：FC1-5006-3 各项性能均符合题目要求，可选用。2.3.1.22.3.1.2 滚珠丝杠螺距的选择：滚珠丝杠螺距的选择：P=8mm2.3.1.32.3.1.3 滚珠丝杠的有效长度：滚珠丝杠的有效长度：根据结构的设计确定，要保证有 300mm 的伸缩长度，先对丝杠螺母进行选择。丝杠螺母选用外循环螺旋槽式：滚珠螺母可得到其结构尺寸总长为 L=61
15、mm。根据其传动的特点，要保证螺母不脱离滚珠丝杠，又要有 300mm 移动距离，则丝杠的有效传动长度为L=430mm。2.3.1.42.3.1.4 滚珠丝杠的安装结构：滚珠丝杠的安装结构：采用双推简支式安装，一端安装支推轴承与深沟球轴承的组合，另一端安装深沟球.z.-轴承，其轴向刚度较低，双推端可预拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速传动精度较高的长丝杠传动系统。由此可知：丝杠转速：n L300r18.75r1125rsmin（ 2.17 ）2P16sPn=L/2所以2.3.1.52.3.1.5 丝杠安装轴承的选择丝杠安装轴承的选择由于滚珠丝杠副的支承形式采用的是一端固定一端游动（F-
16、S） ，而又避免丝杠受压，所以丝杠的固定端（承重端）为左端，右端为游动端。因此为了满足使用要求，左端的轴承选取双向推力球轴承与深沟球轴承的组合形式。推力轴承的特点是只能承受单向轴向载荷。为了限制左端的径向位移，同时又要限制向右的轴向位移，故选用角接触球轴承。此类轴承的特点是能同时承受径向轴向联合载荷。1)双向推力球轴承的选择2)初步选定为 51000 型 代号为 51306d =30mm D =60mmT =21mm3)校核基本额定载荷通过所要求轴承寿命（等于丝杠的寿命）算基本额定载荷在实际工程计算中，轴承寿命常用小时表示Ca 36.2KN108C Lh60nP13（ 2.18 ）360nL
17、P601420150001000hC 3810108=2338N（ 2.19 ）其中，C基本额定动载荷（N）P当量动载荷（N）寿命指数球轴承 3.z.-n轴承的转速（r/min）在使用寿命为 15000 小时的要求下，双向推力球轴承应承受的基本额定动载荷为2338N。初步选用的轴承的额定载荷Ca=27KN，即14CaC所以满足使用要求。此类单向推力球轴承的数据如下表:表 2-2 球轴承4)深承的沟球轴选择选51306基本尺寸安装尺寸基本额定载荷极限转速脂油重量轴承代号dDTdaDaraxCaCoaW51000 型minma*ma*用的号为mm30 60 20mm57530.6KN36.266.
18、8r/minkg轴承型6007c320045000.1415（15）, 具体数据见下表:表 2-3 深沟球轴承基本尺寸安装尺寸基本额定载荷极限转速重量轴承代号dDBAdsDarasCrCorKN25.820.5脂油W70000C型mm45 75 16Mm16 51 691r/min750010000kg0.287009C5)深沟球轴承的选择：下端的轴承只起游动和限制径向位移的作用，所以采用深沟球轴承。选择 60000 型，具体数据见下表16:表 2-4 球轴承数据.z.-基本尺寸安装尺寸基本额定载荷极限转速脂油重量轴承代号60000 型dDBdaDarasCrCorWminma* ma*mm3
19、0 427mm32.4 39.6 0.3KN4.003.15r/min12000 16000kg0.026618062.3.22.3.2 减速齿轮的有关计算减速齿轮的有关计算2.3.2.12.3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数：选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数：4000r /min（1）确定传动比i=1125r /min=1.25故此次设计采用一级减速（2）按照工作要求，此次设计齿轮传动采用直齿圆柱齿轮开式传动。轮齿的主要失效形式为齿面磨损，故此次设计采用硬齿面。（3）选择齿轮材料及确定许用应力：由表 10-1 选小齿轮材料为 40MnB（调质） 、硬度 260HBS；大齿轮材料
20、 35SiMn（调质） 、硬度 230HB，制造精度系数为 8 级。（4）估计丝杆功率:摩擦功率P 摩=QV/60000f式中： Q摩擦力（N） ，Q=Fma*=120N；150mm/s*601000V直线传动中的速度（m/min） ；V=9m/min；（ 2.20 ）f直线传动机械效率f=螺母*导向杆=92%*75%=69%;.z.-120N *9m/min故 P 摩=60000*69%=0.028KW（ 2.21 ）参考卧式车床 Pf=（0.030.04）Pi，故取 P 摩=0.04P 快故 P 快=0.028KW/0.04=0.7KW故 P 丝杆=P 快*齿轮=0.7KW*0.95=0.
21、67KW(5) 选小齿轮齿数z1 20,大齿轮齿数z2 iz11.2520 25。2.3.2.22.3.2.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行计算，即2d1t 2.323ktT1i 1ZEdiH18（ 2.22 ）确定公式的各计算值（1）试选载荷系数Kt1.3（2）计算小齿轮传递的转矩P丝杆T51 95.510n丝杆=95.51050.67/1125=5.687103Nmm（3）由表 10-7 选取齿宽系数d 0.5（4）由表 10-6 查得材料的弹性模量Z1E189.8MPa2（5）由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳HLim1 625MP
22、a大齿轮的接触疲劳强度极限HLim2 580MPa；（6）由式 10-13 计算应力循环次数：N1 60n1jLh 604000128300158.6410919N8.641092.6 4.81093（ 2.24 ）（7）由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数KHN1 0.88;KHN 2 0.90.z.2.23 ）（-（8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由式（10-12）得H1KHN1HLim1 0.88625MPa 550MPa20SH 2KHN2HLimS 0.901580MPa 522MPa（ 2.25 ）1）计算：计算小齿轮分度圆直径d1t，代入H中较小的
23、值 49.13mm（ 2.26 ）2）计算圆周速度 vv d1tn160100049.1321125m601000s 2.89ms（ 2.27 ）3）计算齿宽 b：b dd1t 0.549.132 24.57mm（ 2.28 ）4）计算齿宽与齿高之比 b/h模数mt d1t/ z1 49.132/20 2.46mm（ 2.29 ）齿高h=2.252.46mm=5.53mmb/h=49.132/5.53=8.89（ 2.30 ）5）计算载荷系数根据v 2.89ms，8 级精度，由图 10-8 查得动载系数KV1.11直齿轮，假设KAFt/b100N /mm。由表 10-3 查得KH KF1.2；
24、由表 10-3 查得使用系数KA1；由表 10-4 查得:KH 0.860.18(10.6d)d20.23103b212（ 2.31 ）.z.-将数据代入KH 0.860.18(10.612)120.2310334.87 1.416由 b/h=34.87/3.92=8.89查图 10-13 得KF1.35KH1.416（ 2.32 ）；故载荷系数:K KAKVKHKH11.111.21.4124 1.931（ 2.33 ）6）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由（10-10a）得d1 d1t3K Kt 49.13231.9311.3mm 56.06mm227)计算模数 m（ 2.34 ）m
25、 d1z1 56.06 20 2.82mm取标准模数 m=4（ 2.35 ）2.3.2.32.3.2.3 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度: :KFtYFaYSa23Fbm由式 10-4 得校核式为：F2T125.687103Ft186.5Nz23.6201）计算圆周力：（ 2.36 ）2）齿形系数及应力校正系数：由表 10-5 得：3）齿形系数YFa1 2.55,YFa2 2.324）应力校正系数YSa11.61,YSa21.705）计算弯曲疲劳许用应力（1）弯曲疲劳安全系数 S=1.4FKFNFES（ 2.37 ）（2）由图 10-20c 按齿面硬度查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE
26、1 480MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限FE2 360MPa；.z.-（3）由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数KFN1 0.78;KFN 2 0.84；则：F1KFN1FE1SF2KFN2FE2S0.78480 267.43MPa1.40.84360 216MPa1.4（ 2.38 ）6）校核计算:K1.11 KF1.2KF1.35（1）由前知载荷系数KA1V则：K KAKVKFKF10.861.21.35 1.393（ 2.39 ）（2）校核：满足要求。z1d156.0614.02m4取z117（ 2.40 ）则：所以z2 iz11.2517 21.25取z2 25（ 2.41 ）2.
27、3.2.42.3.2.4 几何尺寸计算几何尺寸计算1）分度圆直径：d1 mz1 417 68mm,d2 mz2 425 100mm（ 2.42 ）2）中心距：a d1 d268100 84mm22（ 2.43 ）3）齿轮宽度：b d d1 0.568 32mm（ 2.44 ）取B2 30mm B1 35mm4）齿顶圆直径：*da1 z1 2ha17 24 76mm1m （ 2.45 ）.z.-*da2 z2 2ha2m 25 24 108mm（ 2.46 ）5）齿根圆直径：*df1z12ha2c*m 17220.254 58mm（ 2.47 ）（ 2.48 ）*m 25220.254 90mm
28、df 2z22ha2c22.3.2.52.3.2.5 验算：验算：1186.5 4.66N /mm100N /mm40（ 2.49 ）KAFtb 对照表 11-2 可知选用 8 级精度是合宜的。2.3.32.3.3 电动机的选择电动机的选择根据设计任务书要求选用 3 相 6 拍步进电机。2.3.3.12.3.3.1 确定各旋转件的角速度确定各旋转件的角速度2n丝杆丝杆=60=1125r/min*2/60=117.75rad/s（ 2.50 ）2.3.3.22.3.3.2 确定各旋转件的转动惯量：确定各旋转件的转动惯量：其中丝杆系效直径取为 0.038m。d4LJ 丝杆=32=*78*10 *0
29、.04 *0.43/32=0.8*10Kgm （ 2.51 ）34322.3.3.32.3.3.3 确定直线传动件质量确定直线传动件质量mii=m螺母+m连杆+m导向杆+m挡块+m夹持器（ 2.52 ）其中：m 夹持器=20Kg，m 导向杆=11Kg 取mii=50Kg.z.-2.3.3.42.3.3.4 转化到电机轴上当量转动惯量转化到电机轴上当量转动惯量J=Jk(KWk2V) ()2ww（Kgm2）（ 2.53 ）i式中：Wk各旋转件的角速度； （rad/s ）,Jk各旋转件的转动惯量； （Kgm ）,mi各直线运动件的质量； （Kg）,V-直线运动件的速度； （m/s）,W-电机角速度；
30、 （rad/s）2W丝杆V miw故 J= J 丝杆w+i22117.750.163=0.8*10*157+30*157=17.7*10（ 2.54 ）2.3.3.52.3.3.5 确定克服惯性量所需的电机上的扭矩确定克服惯性量所需的电机上的扭矩: :WM1=Jt（NM）（ 2.55 ）322式中：J电机轴上的当量转动惯量（Kgm ） ；W电机的角速度（rad/s） ；t-时间，取 t=0.27；1573故 M 惯=1*10*0.2=0.785NM22.3.3.62.3.3.6 确定负载扭矩确定负载扭矩: :TL FL 1200.05 0.6N m（ 2.56 ）.z.-所以最大静转矩TS m
31、ax M1TstTL0.61.5N m0.40.4Tst1.5 0.785 2.36N m0.9510.951（ 2.57 ）2.3.3.72.3.3.7 选择电机选择电机由最大静转矩，查机械设计手册 选 90BF004所选电机技术数据如下17：表 2-5 电机技术数据规格步距角（ ）0相数最大静转最高空载运行频率步/s电压V电流A6矩（Nm）启动频率步/s90BF0040.75321500800012表 2-6 电机外形尺寸外径110长度181轴径9重量3第三章第三章PLCPLC 控制系统设计控制系统设计3.1 PLC3.1 PLC 的构成及工作原理的构成及工作原理可编程控制器（简称 PLC
32、）虽然外观各异，但是硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU） 、储存器（RAM、ROM） 、输入输出器件（I/O 接口）电源及编程设备几大部分构成。PLC 是在工业环境中使用的数字操作电子系统。它使用可编程存储器储存用户设计的程序指令，这些指令用来实现逻辑运算、顺序操作、定时、计数及算术运算和通过数字或模拟出入/输出来控制各种机电一体化系统。由于它具有程序可变、抗干扰能力强、可.z.-靠性高、功能强、体积小、耗电低，特别是易于编程、使用操作方便、便于维修、价格便宜等特点，具有广泛的应用前景。PLC 实质上是一台面向用户的专业数字控制计算机。图 3-1 为 PLC 的硬件结构框图，PLC 通
33、过输入/输出接口与被控对象的工作机相连接。控制系统的具体要求，通过编程器预先把程序写入到储存器中，然后执行程序，完成控制任务。当系统或被控对象改变时，只需相应变化输入/输出接口与被控对象的连线，重新编程，即可形成一个新的控制系统。图 3-1PLC 硬件结构框图3.23.2 选择选择 PLCPLC此次设计选择的 PLC 定为 F1-40 系列。(1)I/O 点数的估算根据分析的结果，进行统计估算，F1-40 系列选择主机 I/O 点数为 24/16。(2)容量计算存容量指的是用户程序的容量。最大 I/O 点数为 120，一般指令的条数为 I/O 点数的 10-12 倍左右，PLC 的容量不得小于
34、此要求。(3)其它PLC 除了主控模块外，还可以配接各种功能模块。本次设计选择增加位置控制模块、速度控制模块。这些模块可实现特殊功能。3.3 PLC3.3 PLC 外部外部 I/OI/O 分配图分配图根据所选的 PLCF1-40 系列的部元件及输入输出的相关元件、设备，编制出 I/O 分配3-2 所示如下：:.z.-图 3-2 PLC 接线图3.43.4 软件设计软件设计根据任务书的要求，可以采用移位寄存指令或步进指令进行系统软件的设计，整个控制系统的设计应采用模块化设计。（1） 模块化设计公共程序模块，手动程序模块，自动程序模块，远位模块。公共程序模块包括主电路、油泵等的控制，状态初始化，状
35、态转换启动，状态转换停止，事故报警保护等程序。程序总框图如图 3-3 所示：图 3-3 程序总框图公共程序部分是对整个程序进行控制的部分，对机器的运行控制起着主要作用。公共程序的梯形图如图 3-4 所示：图 3-4 公共程序表 3-1 公共程序指令表步序01234指令LD *400OR M100ANI *402OUT Y533OUT Y534步序89101112指令S S600LD *402OR M101ANI M100ANI *403步序1617181920指令OUT Y535OUT M101LD M101ANI M100S S601.z.-567OUT M100LD *404AND M10
36、0131415ANI M103ANI M104ANI M712122ANI *502OUT M76手动程序采用电动方式， 应能完成全部自动程序所完成的动作。 手动程序部分如图 3-5所示：图 3-5 手动程序表 3-2 手动程序指令表步序0123456789101112指令LD *416ANI *415ANI *405ANI *506LD *407OR *411ANBOUT Y430LD *415ANI *416ANI *404ANI *506LD *407步序14151617181920212223242526指令ANBOUT Y432LD *421ANI *422ANI *414LD *4
37、07OR *411ANBOUT Y431LD *422ANI *421ANI T540LD *407步序282930313233343536373839指令ANBOUT Y435LD *417ANI *420ANI *407AND *506OUT Y433LD *4420ANI *417ANI *411AND *506OUT Y436.z.-13OR *41127OR *411自动程序应包括连续过程，单周过程，画出状态转移图。自动程序部分如图 3-6 所示：图 3-6 自动程序表 3-3 自动程序指令表步指令序STL S6010Y532OUT1Y430AND2*405S S602347Y532
38、STL S602448Y532OUT5Y431AND6*414S S603751Y532OUT95Y530.z.步指令序44AND88Y531OUT89Y530STL S6134690Y531OUT91Y530S S62392ANDANDOUT步序指令步指令序132步指令序STL S633176STL S644S S61345133OUTY532177OUTY530134ANDY532178ANDY530135S S634179S S645AND136STL S634135S S634S S6144993STL S623137OUTY532136STL S634STL S6145094OUTY
39、530AND138OUTY530137OUTY532139MPS138OUTY530-STL S603852OUT96Y530S S624140ANDY530139MPSOUT9Y432AND10*404S S60411555453MPS97STL S624141AND*412140ANDY530AND98Y530AND99Y412OUTY530OUTY532OUT100Y440142S S630141AND*412143MPP142S S630STL S6041256S S607144ANI *412143MPPOUT13Y433AND14*406S S60515595857MPP101MP
40、S145S S635144ANI *412ANI *412102ANDY532146STL S636145S S635S S615103ANDY413147OUTY431146STL S636STL S6051660STL S615104S S617148R Y534147OUTY431OUT17Y433OUT18Y4346261AND105*503OUT106Y435MPP149AND*414148R Y534ANI *413150S S637149AND*414.z.-AND19*407S S606206463OUT T450107S S625151STL S637150S S637SP
41、K3108STL S625152OUTY441151STL S637STL S6062165AND109T450AND*504S S626110153ANDY441152OUTY441OUT22Y536AND23Y536S S60724686766S S616154S S640153ANDY441STL S616111STL S626155STL S640154S S640OUTY441112OUTY536156AND*413155STL S640STL S6072569S Y437113ANDY536157OUTY532156AND*413AND26*412OUT27Y530AND28Y53
42、0S S6102973727170ANDY441S S617114S S627158ANDY532157OUTY532115STL S630159S S641158ANDY532STL S617116AND*412160STL S641159S S641AND*413117OUTY530161OUTY532160STL S641.z.-STL S6103074OUTY532118OUTY531162OUTY531161OUTY532OUT31Y530OUT32Y531AND33Y530AND34Y531S S611357978777675ANDY532S S620119ANDY530163AN
43、DY532162OUTY531120ANDY531164ANDY531163ANDY532STL S620121S S631165S S642164ANDY531OUTY532OUTY531122STL S631166STL S642165S S642123OUTY531167OUTY531166STL S642STL S6113680ANDY532124ANDY531168ANDY531167OUTY531OUT37Y531AND38Y531S S61239838281ANDY531S S621125S S632169S S643168ANDY531126STL S632170STL S64
44、3169S S643STL S621127OUTY531171OUTY531170STL S643STL S6124084OUTY531128OUTY532172OUTY530171OUTY531.z.-OUT41Y531OUT42Y532AND43Y5313.53.5 硬件设计硬件设计878685ANDY531S S622129ANDY531173ANDY530172OUTY530130ANDY532174ANDY531173ANDY530STL S622131S S633175S S644174ANDY531硬件设计包括外围电路、控制柜、布线等的设计。本次设计主要要求进行控制柜的设计。操作
45、面板如图 3-7 所示：图 37 操作面板总总结结本次设计是对机电一体化课程所学的一个综合考察。我觉得作为一名机械设计制造专业的学生，在机械设计方面有了更大的进步。在这一段时间里，通过网上查找资料，翻阅设计手册等相关专业书籍，使我了解到很多机械手的相关知识。熟悉了机械手设计的过程步骤，通过机械手的结构设计、注意事项等，巩固了机械设计方面的知识。通过这次毕业设计，使我对继电器、控制器、PLC、液压系统有了进一步的了解。课堂上的知识为此次课程设计提供了正确的理论指导，而实践中遇到的问题又进一步加深和巩固了我们的知识，不但对机器控制系统的工作原理和特点有了深入认识，而且对各类元器件的作用及选用也进行
46、了仔细研究。这次毕业设计让我有一次复习了以前的容并运用它做出了自己的东西，让我对机电控制技术产生了浓厚的兴趣。在本次设计中，更多的是对机械 CAD 软件的使用，这使我能更加熟练的运用 CAD.z.-画图，而且还熟练掌握了一些常用软件的应用，比如 PRO/E，OFFICE 等。课程设计是对所学的专业知识一个检验和运用的过程，经过此次课程设计，让我深切体会到作为一名机械设计人员必须面对的各种困难，同时也让我看到了自身的不足，更清楚了前进的方向。本设计中不足的是，只是对机械手的结构和控制系统进行了设计，但是还不能够投入生产，如果要设计一个合格的实际使用的商品的话，还要做市场调查，考虑成本，工作环境，
47、优化设计等，所以，我觉得现在做的还不够，可以说是差的很多，所以要作为一名真正的设计人员，还要更加的努力！参参 考考 文文 献献1 廖常初.PLC 应用技术问答.第 1 版.:机械工业，20062 濮良贵.级明刚. 机械设计M. 高等教育，1995 年3 万奎.机床电气控制技术.：大学，2006.84 王炳实.机床电气自动控制. 第三版.：机械工业，2004.55 王永华.现代电气控制及 PLC 应用技术.第 1 版.:航空航天大学,20036 成大先编.机械设计手册M.：化学工业，2004 年7 廖兆荣编.机床电气自动控制.：化学工业，2003.68 大兴编.工程制图M.高等教育，2004 年9 天津大学工业机械手设计基础编写组.工业机械手设计基础.天津：天津科学技术1980.10 允文. 工业机械手课程设计.1987.11 孟繁华. 机器人应用技术.：工业大学，1989.z.-12 周伯英. 工业机器人设计.：机械工业，1995.13 宋徳玉. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术. 冶金工业，1999.14 成大先. 机械设计手册（第四卷）. 化学工业，2002.15 常斗南. 可编程序控制器原理、应用、实验. 机械工业，1999.16 梦玮. 顺序控制技术.国防工业，1987.17 成大先. 机械设计手册单行本液压传动.化学工业，2004.z.
