高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS】

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This components manual programming, but also has to make engineer's modelling and the entity simulation processing.Used the circular arc interpolation instruction in the components manual programming; drill hole; M98 transfer subroutine instruction. Key words: auto-focus，Industrial robot ,degrees of freedom ,actuating mechanism. fucation 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1本課題研究的內(nèi)容 1 1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 1.3機(jī)械手的組成和分類(lèi) 4 1.4液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 6 第二章 高爐上料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 8 2.1 高爐上料機(jī)械手的總體方案圖 9 2.2 高爐上料機(jī)械手的工作原理 10 第三章 高爐上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 3.1夾持式手部結(jié)構(gòu) 12 3.1.1手指的形狀和分類(lèi) 13 3.1.2設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 14 3.1.3手部夾緊液壓缸的設(shè)計(jì) 14 3.2液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 16 3.3液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算校核 17 3.4 電機(jī)的選型計(jì)算 18 3.5 直線導(dǎo)桿的選型計(jì)算 20 第四章 高爐上料機(jī)械手中關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度計(jì)算與校核 23 4.1齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 24 4.2軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 25 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 5.1液壓系統(tǒng)原理圖的確定 27 5.2電磁元件動(dòng)作循序表的確定 29 總結(jié) 30 致謝 31 參考文獻(xiàn) 32 第一章 緒論 　工業(yè)機(jī)械手技術(shù)和產(chǎn)品強(qiáng)度的可靠性得到了增強(qiáng)，有望應(yīng)用于教學(xué)，免費(fèi)的產(chǎn)品系統(tǒng)和一些新的領(lǐng)域。 只有我們創(chuàng)建的模式可十分完美地與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，才能建立一個(gè)滿(mǎn)是生機(jī)的社會(huì)環(huán)境，幫助型機(jī)械手也才能服務(wù)大眾的各類(lèi)活動(dòng)。如果多個(gè)應(yīng)用程序可以為我們創(chuàng)造的，他們提供快速，安全的服務(wù)，滿(mǎn)足他們的需求，將是非常愉快的。所以，我們應(yīng)該抓緊實(shí)現(xiàn)建設(shè)這樣一個(gè)好的平臺(tái)。 此外，因?yàn)榻逃侨瞬诺呐囵B(yǎng)，社會(huì)和工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域也要由它來(lái)服務(wù)。教育以及教育系統(tǒng)以機(jī)械手為目標(biāo)的不僅得提高應(yīng)付難處的能力；他們也喜歡傳統(tǒng)的技術(shù)，在不同的方向、在合作領(lǐng)域，但關(guān)鍵是要把機(jī)械手技術(shù)對(duì)社會(huì)和高級(jí)人才使用。對(duì)于很多特殊地方，像危險(xiǎn)性很大或我們難以到達(dá)的，比如拆除炸彈，未知探測(cè)等相應(yīng)領(lǐng)域，對(duì)以上危險(xiǎn)狀況深入探尋通常需要機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)。微小型步行機(jī)械手是機(jī)械手的一個(gè)重要分支，步行機(jī)械手與超過(guò)六英尺，八條腿的機(jī)械手相比，由于承載能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，所以，全球大批研究者，開(kāi)始普遍重視它。 1）實(shí)現(xiàn)的潛力 2010年，國(guó)家各部委進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和論證后認(rèn)為：智能機(jī)械手這個(gè)大產(chǎn)業(yè)在接下來(lái)的幾十年內(nèi)產(chǎn)值和市場(chǎng)占有率都會(huì)是井噴式的。 在2013七月，在測(cè)量市場(chǎng)大小的根本上行使2010之“機(jī)械手產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)趨勢(shì)考查”后續(xù)。情況即中國(guó)市場(chǎng)正在急劇膨脹，然后韓國(guó)，日本和德國(guó)都在拼命瓜分市場(chǎng)。 2）工業(yè)機(jī)械手的定義和需求 在日本，工業(yè)機(jī)械手從開(kāi)始普及到現(xiàn)在已然30年。工業(yè)機(jī)械手對(duì)全球制造業(yè)發(fā)展提供了很多的幫助，像戰(zhàn)勝了困難的，污濁的，無(wú)法掌握的應(yīng)用情況，供應(yīng)了優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)，補(bǔ)充了貧乏的現(xiàn)場(chǎng)人力。 能理解，在將來(lái)數(shù)年，由于老齡化加劇，現(xiàn)場(chǎng)人力數(shù)目縮小，會(huì)發(fā)生很多的用人貧乏。因此，產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的希冀變得更多。產(chǎn)業(yè)機(jī)械手在全新范疇的施行（像食物，藥劑以及消費(fèi)物的研發(fā)，建設(shè)以及制造范圍）亦然有很好的遠(yuǎn)景。特別是在醫(yī)學(xué)范疇，試劑以及樣品分析前處理，可能獲得類(lèi)似于高度精準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。人力也能夠防止于在危急境況下作業(yè)，如病毒和細(xì)菌。 另一面來(lái)說(shuō)，怎么去教依舊是產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的很大問(wèn)題。利用口令進(jìn)行示范，必須鍛煉的非常好，方能嫻熟的操縱各式各樣產(chǎn)業(yè)機(jī)械手。在當(dāng)下的機(jī)械手體系里，多臂互相配合鏈接操縱的境況下，操縱要用去巨額的工夫。早前的機(jī)械手體系愈來(lái)愈艱巨，是讓教授更易學(xué)的一個(gè)大難點(diǎn)。在將來(lái)的時(shí)間里邊，達(dá)成不必講授成了終極的目的。更由于這樣，智能的機(jī)械手會(huì)成為不可或缺的。我們需求各式各類(lèi)的研發(fā)成效，聯(lián)合科研院所的協(xié)助。 3）機(jī)械手在社會(huì)中的定義和需要 由于全球都邁進(jìn)了衰老型社會(huì)，想讓老弱病殘幼在存活和環(huán)境容納中獲得援手。估計(jì)機(jī)械手會(huì)給以充分的反饋，好比訊號(hào)的供應(yīng)以及撐持，幫助那些居家討生活的人，向組建社團(tuán)給以幫助，縮小休養(yǎng)之包袱，給身體功能施以幫助，以及增加商業(yè)設(shè)施。這會(huì)能使得老人以及殘疾人覺(jué)得就是貌似孩子們、孫子們和他們呆在一塊兒似的。歷經(jīng)實(shí)踐，這是愈來(lái)愈明朗，在以后，服務(wù)型機(jī)械手的成長(zhǎng)會(huì)加快環(huán)境容納度，我們會(huì)使得延續(xù)康健的時(shí)期愈來(lái)愈長(zhǎng)，用自幫自助的存在方法，有目的地工作和參與社會(huì)。所以有，它可以變成構(gòu)建更好環(huán)境以及衰老境況乃至世界上生長(zhǎng)的能量。 B）機(jī)械手服務(wù)平臺(tái) 如果我們必須領(lǐng)會(huì)服務(wù)機(jī)械手體系的運(yùn)作方法，就得懂得實(shí)際情況、顧客還有產(chǎn)品中的懸殊，包括領(lǐng)導(dǎo)大批機(jī)械手還給以幫助。不只是增添了很多額外花費(fèi)，以及能否賺錢(qián)的疑惑。誠(chéng)然我們可以建造出來(lái)服務(wù)機(jī)械手體系，若是服務(wù)的回報(bào)無(wú)法回本更無(wú)盈利，就更不能擴(kuò)大利用了。假如一個(gè)多服務(wù)系統(tǒng)機(jī)械手可以建造出來(lái)，可給他人用的嶄新的幫助方式已初露鋒芒，制造者才敢去想走到了這一步，得到的回報(bào)能否順利地抵消甚至超出用去的本金。所以，現(xiàn)在極大的障礙是創(chuàng)造出一個(gè)體系，這體系會(huì)滲透進(jìn)幫助型機(jī)械手的發(fā)展范疇，也更容易滲透進(jìn)IT行業(yè)。 　　4）機(jī)械手在教育中的定義和需求 C）機(jī)械手在教育中的需求 在日本，那樣的向來(lái)肩負(fù)著本國(guó)對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)科技、生產(chǎn)制造人員卻是在急劇銳減，現(xiàn)在，他們加快應(yīng)對(duì)著居民衰老化，真正境況是，依托相應(yīng)調(diào)研報(bào)告，眼下的事實(shí)卻是，日本群眾用在高端科技的精力以及會(huì)意程度非常明顯的愈來(lái)愈少了。即使如此，機(jī)械手和機(jī)械手應(yīng)用工程課堂展示教學(xué)也收獲了重視，是一種很好的鍛煉制造員工以及淡化對(duì)科學(xué)害怕的技術(shù)措施。機(jī)械手活動(dòng)比賽被承辦在各式各樣的地區(qū)，傳統(tǒng)刊物也錄用了興趣者們的作品，還有機(jī)械手知識(shí)亦然在人民里邊傳播開(kāi)來(lái)。電機(jī)把持，傳感器科學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用，機(jī)構(gòu)零部件和別的技術(shù)歸納在一塊，是為機(jī)械手技術(shù)。于是，途徑PBL——源自困難的進(jìn)修以及同等的要領(lǐng)，激發(fā)了察覺(jué)麻煩的本領(lǐng)以及處理的技巧，相當(dāng)順應(yīng)思維培養(yǎng)的組合，其也可增強(qiáng)優(yōu)化多組件科技以及提升歸納體系的優(yōu)點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)此方針，不妨面向基礎(chǔ)教育的同學(xué)達(dá)成科學(xué)培養(yǎng)，使培養(yǎng)方式和手段得以普遍使用，還有方針即是開(kāi)始于小學(xué)和初中止于科技培養(yǎng)部門(mén)工程師。 D)機(jī)械手在教育中的挑戰(zhàn) 說(shuō)起機(jī)械手培養(yǎng)的要求，如此3種方向在未來(lái)數(shù)年會(huì)當(dāng)作機(jī)械手培養(yǎng)的中心。首先是對(duì)各行各業(yè)的外部人力的教導(dǎo)。比方說(shuō)，各個(gè)社區(qū)來(lái)負(fù)責(zé)踐諾開(kāi)放向青少年的機(jī)械手培養(yǎng)行徑。全體地區(qū)的互動(dòng)方式中都有他們的身影，比如地方廣電局以及私人單位的加入。 然后就是達(dá)成社會(huì)機(jī)械手培養(yǎng)觀念的引導(dǎo)。第五科技根本設(shè)計(jì)的種種資料已然贊同社會(huì)達(dá)成了技能的看法。 末了一點(diǎn)，是關(guān)于重用高素質(zhì)的人力。2005年，日本的幾個(gè)部委在定期工作資料中早就說(shuō)明，他的高管以及技能人力的減少源自于本國(guó)的群眾衰老在加劇。他呼吁必須善加利用那種高級(jí)人才，不要過(guò)于限制他們的歲數(shù)以及保持工作場(chǎng)所。這成為一個(gè)極度首要的困難，對(duì)校企培養(yǎng)來(lái)講。真正尊重知識(shí)人材是處理此困難的一個(gè)絕佳思維，針對(duì)日本眼下難處來(lái)講。我們應(yīng)該建造渠道，傳播知識(shí)人材得到的技巧、技能和經(jīng)歷的給接下來(lái)的工程師。機(jī)械手的培養(yǎng)愈加發(fā)展，熟練掌握每種能力的工程師已然能夠有所擔(dān)當(dāng)，接下來(lái)具備雄厚履歷的知識(shí)人材操作起來(lái)也是十分順手了。從上面的話(huà)，機(jī)械手的應(yīng)用情況中的大量看法被歸納出來(lái)，計(jì)議了產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的釋義以及用途，還有機(jī)械手進(jìn)行培養(yǎng)用處，給人類(lèi)帶來(lái)了巨大好處。共同的希冀是讓機(jī)械手變成如此般用途的焦點(diǎn)，穩(wěn)定性很好，物美價(jià)廉，還可把感應(yīng)器與移動(dòng)電話(huà)接洽為一，普遍增加機(jī)械手的服務(wù)率，如此方能使老弱病殘幼的生存容易實(shí)現(xiàn)醫(yī)療，權(quán)利福利得到完整保證，災(zāi)害虧損減到最少。 由于產(chǎn)業(yè)機(jī)械手知識(shí)的能力教育和傳授技巧是拿去交給很多熟能生巧的工人，還有品種眾多的智能化機(jī)械手，所以要強(qiáng)調(diào)可靠地，并樂(lè)意與別人溝通的機(jī)械手技能協(xié)作。接下來(lái)，還得尋求掌控接口技能以及平臺(tái)機(jī)械手服務(wù)打造服務(wù)型機(jī)械手，能讓其巧妙貼切的服務(wù)大眾，完成運(yùn)輸以及系統(tǒng)IT的服務(wù)成長(zhǎng)化。 機(jī)械手培養(yǎng)的效力可使大眾的求知欲以及發(fā)展性得到加強(qiáng)。所以必須得整合可靠地技能，激勵(lì)所有年齡段人的培養(yǎng)，平時(shí)實(shí)踐中的經(jīng)歷、事件加入、愛(ài)好趣味以及文明發(fā)展。要想提升機(jī)械手研究和建造的速度，就得沖出那些很能磨練人的職責(zé)障礙，一定會(huì)更好的服務(wù)大眾。 1.1本課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的題目是高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的主要內(nèi)容為： （1）對(duì)上料機(jī)械手的工況進(jìn)行分析。 （2）實(shí)現(xiàn)上料機(jī)械手完成小臂上下俯仰、大臂正反向回轉(zhuǎn)、行走裝置進(jìn)退三個(gè)自由度，以及手爪的開(kāi)啟和閉合等動(dòng)作要求。 （3）給出液壓系統(tǒng)的電磁元件動(dòng)作循序表和液壓系統(tǒng)原理圖。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 在日本，工業(yè)機(jī)械手從開(kāi)始普及到現(xiàn)在已然30年。工業(yè)機(jī)械手對(duì)全球制造業(yè)發(fā)展提供了很多的幫助，像戰(zhàn)勝了困難的，污濁的，無(wú)法掌握的應(yīng)用情況，供應(yīng)了優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)，補(bǔ)充了貧乏的現(xiàn)場(chǎng)人力。能理解，在將來(lái)數(shù)年，由于老齡化加劇，現(xiàn)場(chǎng)人力數(shù)目縮小，會(huì)發(fā)生很多的用人貧乏。因此，產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的希冀變得更多。產(chǎn)業(yè)機(jī)械手在全新范疇的施行（像食物，藥劑以及消費(fèi)物的研發(fā)，建設(shè)以及制造范圍）亦然有很好的遠(yuǎn)景。特別是在醫(yī)學(xué)范疇，試劑以及樣品分析前處理，可能獲得類(lèi)似于高度精準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。人力也能夠防止于在危急境況下作業(yè)，如病毒和細(xì)菌。 另一面來(lái)說(shuō)，怎么去教依舊是產(chǎn)業(yè)機(jī)械手的很大問(wèn)題。利用口令進(jìn)行示范，必須鍛煉的非常好，方能嫻熟的操縱各式各樣產(chǎn)業(yè)機(jī)械手。在當(dāng)下的機(jī)械手體系里，多臂互相配合鏈接操縱的境況下，操縱要用去巨額的工夫。早前的機(jī)械手體系愈來(lái)愈艱巨，是讓教授更易學(xué)的一個(gè)大難點(diǎn)。在將來(lái)的時(shí)間里邊，達(dá)成不必講授成了終極的目的。更由于這樣，智能的機(jī)械手會(huì)成為不可或缺的。我們需求各式各類(lèi)的研發(fā)成效，聯(lián)合科研院所的協(xié)助。 由于全球都邁進(jìn)了衰老型社會(huì)，想讓老弱病殘幼在存活和環(huán)境容納中獲得援手。估計(jì)機(jī)械手會(huì)給以充分的反饋，好比訊號(hào)的供應(yīng)以及撐持，幫助那些居家討生活的人，向組建社團(tuán)給以幫助，縮小休養(yǎng)之包袱，給身體功能施以幫助，以及增加商業(yè)設(shè)施。這會(huì)能使得老人以及殘疾人覺(jué)得就是貌似孩子們、孫子們和他們呆在一塊兒似的。歷經(jīng)實(shí)踐，這是愈來(lái)愈明朗，在以后，服務(wù)型機(jī)械手的成長(zhǎng)會(huì)加快環(huán)境容納度，我們會(huì)使得延續(xù)康健的時(shí)期愈來(lái)愈長(zhǎng)，用自幫自助的存在方法，有目的地工作和參與社會(huì)。所以有，它可以變成構(gòu)建更好環(huán)境以及衰老境況乃至世界上生長(zhǎng)的能量。 如果我們必須領(lǐng)會(huì)服務(wù)機(jī)械手體系的運(yùn)作方法，就得懂得實(shí)際情況、顧客還有產(chǎn)品中的懸殊，包括領(lǐng)導(dǎo)大批機(jī)械手還給以幫助。不只是增添了很多額外花費(fèi)，以及能否賺錢(qián)的疑惑。誠(chéng)然我們可以建造出來(lái)服務(wù)機(jī)械手體系，若是服務(wù)的回報(bào)無(wú)法回本更無(wú)盈利，就更不能擴(kuò)大利用了。假如一個(gè)多服務(wù)系統(tǒng)機(jī)械手可以建造出來(lái)，可給他人用的嶄新的幫助方式已初露鋒芒，制造者才敢去想走到了這一步，得到的回報(bào)能否順利地抵消甚至超出用去的本金。所以，現(xiàn)在極大的障礙是創(chuàng)造出一個(gè)體系，這體系會(huì)滲透進(jìn)幫助型機(jī)械手的發(fā)展范疇，也更容易滲透進(jìn)IT行業(yè)。 在日本，那樣的向來(lái)肩負(fù)著本國(guó)對(duì)外競(jìng)爭(zhēng)力的研發(fā)科技、生產(chǎn)制造人員卻是在急劇銳減，現(xiàn)在，他們加快應(yīng)對(duì)著居民衰老化，真正境況是，依托相應(yīng)調(diào)研報(bào)告，眼下的事實(shí)卻是，日本群眾用在高端科技的精力以及會(huì)意程度非常明顯的愈來(lái)愈少了。即使如此，機(jī)械手和機(jī)械手應(yīng)用工程課堂展示教學(xué)也收獲了重視，是一種很好的鍛煉制造員工以及淡化對(duì)科學(xué)害怕的技術(shù)措施。機(jī)械手活動(dòng)比賽被承辦在各式各樣的地區(qū)，傳統(tǒng)刊物也錄用了興趣者們的作品，還有機(jī)械手知識(shí)亦然在人民里邊傳播開(kāi)來(lái)。 電機(jī)把持，傳感器科學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用，機(jī)構(gòu)零部件和別的技術(shù)歸納在一塊，是為機(jī)械手技術(shù)。于是，途徑PBL——源自困難的進(jìn)修以及同等的要領(lǐng)，激發(fā)了察覺(jué)麻煩的本領(lǐng)以及處理的技巧，相當(dāng)順應(yīng)思維培養(yǎng)的組合，其也可增強(qiáng)優(yōu)化多組件科技以及提升歸納體系的優(yōu)點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)此方針，不妨面向基礎(chǔ)教育的同學(xué)達(dá)成科學(xué)培養(yǎng)，使培養(yǎng)方式和手段得以普遍使用，還有方針即是開(kāi)始于小學(xué)和初中止于科技培養(yǎng)部門(mén)工程師。 何人最先取得此項(xiàng)專(zhuān)利已無(wú)可知曉，只了解到外國(guó)科學(xué)家在十九世紀(jì)末建造出了一部類(lèi)似于騾馬，整體部分是用齒輪以及連接桿件機(jī)構(gòu)組裝，人可以騎在上面用腳蹬踏板推動(dòng)運(yùn)行的機(jī)械手，但是卻沒(méi)有做出實(shí)物來(lái)加以佐證.20世紀(jì)初又有人運(yùn)用齒輪以及連接桿件體系制造出類(lèi)似的機(jī)械手，然而相關(guān)資料中并沒(méi)有找到對(duì)這個(gè)作品的介紹，所以那個(gè)時(shí)候有關(guān)機(jī)械手的研究還僅能思索腿的組成以及運(yùn)動(dòng)起來(lái)的行程路徑。20世紀(jì)中期Shigley已然放進(jìn)步態(tài)研究的思維制造出來(lái)在每一條腿上都用成組的連接桿件體系拼裝而且安裝兩個(gè)搖桿體系結(jié)構(gòu)以操縱機(jī)械手的步伐軌跡，已然加入步態(tài)設(shè)計(jì)的思路。同期，又有兩位發(fā)明家麥吉以及弗蘭科創(chuàng)作了首部徹底用計(jì)算機(jī)操縱的行走機(jī)械手。接下來(lái)幾年有關(guān)此機(jī)器的設(shè)計(jì)被充分的融入了運(yùn)行操縱理論。1979年席羅思在行進(jìn)機(jī)械手里加入了操縱水平行走的儀器，同樣在腿上加入了保持和校對(duì)偏向的裝置。20世紀(jì)末布朗、羅布特以及莎普恩斯研究了加入了液壓部件和直流電機(jī)的相應(yīng)機(jī)械手。這都意味著人類(lèi)對(duì)四桿動(dòng)力體系的認(rèn)識(shí)已從簡(jiǎn)單的考慮邁入了整體操縱、計(jì)算機(jī)和高新科技的相互融匯貫通的康莊大道。 1.3機(jī)械手的組成和分類(lèi) 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1所示。 圖1機(jī)械手組成方框圖 (一)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。 1、手部 即與物件接觸的部件，這是高爐上料機(jī)械手的核心部件之一，手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好與壞與高爐上料機(jī)械手的功用性能的好壞有直接的關(guān)系。 2、手腕 起到連接手部和手臂部分的組件就是手腕，常規(guī)的手腕有多種形式，視具體情況而定。 1.4液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 廣泛的液壓工程和多方位的服務(wù)領(lǐng)域都需要液壓系統(tǒng)的支持，在各行各業(yè)，特別是工程機(jī)械領(lǐng)域，液壓缸的使用非常廣泛，幾乎無(wú)處不在。傳統(tǒng)的液壓傳動(dòng)形式已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足當(dāng)今越來(lái)越快的工業(yè)腳步的進(jìn)展，迫切需要液壓系統(tǒng)進(jìn)行更新?lián)Q代處理，從而來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)液壓工業(yè)發(fā)展的需要?？傊?，現(xiàn)代液壓工程有五個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域：能源液壓的開(kāi)發(fā)和交付，用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的液壓開(kāi)發(fā)和交付，在各種液壓服務(wù)的開(kāi)發(fā)和交付，以及家庭和個(gè)人生活中的應(yīng)用提供了各種液壓的發(fā)展，液壓臂的開(kāi)發(fā)和交付。水利工程的理論基礎(chǔ)的建立和發(fā)展。例如，在工程力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)流體和壓力的研究；金屬和非金屬材料性能的研究，材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用；熱生成熱力學(xué)，傳導(dǎo)和開(kāi)關(guān)；各種液壓部件的研究有不同的功能，工作原理，結(jié)構(gòu)，和液壓原理和液壓零件的科學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)算；研究金屬和非金屬成型和金屬切削加工技術(shù)和非技術(shù)等。研究，并開(kāi)發(fā)新的液壓產(chǎn)品，不斷改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代液壓產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)前和未來(lái)的需求設(shè)計(jì)。液壓產(chǎn)品包括：規(guī)劃和實(shí)施生產(chǎn)設(shè)施；生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)計(jì)劃的發(fā)展和實(shí)施的準(zhǔn)備；制造工藝；設(shè)計(jì)和制造工具，模具和材料定額；確定工作定額；組織加工，裝配，測(cè)試和包裝運(yùn)輸；產(chǎn)品質(zhì)量的有效控制。液壓機(jī)制造企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理。液壓系統(tǒng)的液壓部件通常是由許多獨(dú)特的形狀組合，精密零件的加工工藝復(fù)雜的產(chǎn)品。一個(gè)單件、小批量的生產(chǎn)量，而且在批量，大批量生產(chǎn)，直到。銷(xiāo)售目標(biāo)在所有行業(yè)和個(gè)人，家庭。還賣(mài)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件影響下，可能會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)。因此，液壓元件制造企業(yè)的管理和經(jīng)營(yíng)特別復(fù)雜，和生產(chǎn)管理的研究，規(guī)劃和管理等企業(yè)都開(kāi)始在液壓行業(yè)。液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這包括選擇，排序，檢查，安裝，調(diào)整，操作，維護(hù)，修理和用于各種工業(yè)和成套液壓設(shè)備的液壓改造，液壓產(chǎn)品保證長(zhǎng)期使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)。液壓產(chǎn)品的應(yīng)用。這包括選擇，排序，檢查，安裝，調(diào)整，操作，維護(hù)，修理和改造各種工業(yè)用液壓及成套液壓設(shè)備，液壓產(chǎn)品，保證長(zhǎng)期使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 第二章 高爐上料機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 2.1高爐上料機(jī)械手的總體方案圖 本械手由大臂結(jié)構(gòu)，小臂、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度，分別為手爪的開(kāi)合，旋轉(zhuǎn)，小臂的上下擺動(dòng)以及大臂的旋轉(zhuǎn)等等功能。當(dāng)需要夾持的工件是固態(tài)物體的時(shí)候，手部應(yīng)該設(shè)計(jì)成開(kāi)合型的，這樣就可以直接通過(guò)汽缸實(shí)現(xiàn)工件的夾緊與松開(kāi)了。本次設(shè)計(jì)的高爐上料機(jī)械手的總體方案圖如下圖2所示： 圖2機(jī)械手總體方案圖 2.2 高爐上料機(jī)械手的工作原理 本次設(shè)計(jì)的高爐上料機(jī)械手主要由大臂結(jié)構(gòu)，小臂、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及直線導(dǎo)桿、滾珠絲桿等等組成。該設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度，分別為手爪的開(kāi)合，旋轉(zhuǎn)，小臂的上下擺動(dòng)以及大臂的旋轉(zhuǎn)等等功能。當(dāng)需要加持料到爐子里面的時(shí)候，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿螺母副動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)底座的移動(dòng)，然后由液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的大臂、小臂動(dòng)作，手部的夾爪夾住工件放到指定的位置，然后上料完成后，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械手后退，液壓缸驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的大臂、小臂動(dòng)作，如此循環(huán)。 第三章 高爐上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1夾持式手部結(jié)構(gòu) 夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所組成。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。 3.1.1 手指的形狀和分類(lèi) 夾持式是最常見(jiàn)的一種，其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的兩個(gè)回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的距離縮小到無(wú)窮小時(shí)，就變成了一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指;同理。 3.1.2 設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 (一)具有足夠的握力(即夾緊力) (二)手指間應(yīng)具有一定的開(kāi)閉角 (三)保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動(dòng)定心。 (四)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 (五)考慮被抓取對(duì)象的要求 3.1.3 手部夾緊液壓缸的設(shè)計(jì) 1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手夾持器結(jié)構(gòu)原理如圖3所示： 圖3手部 其工件重量G=5公斤， V形手指的角度，,摩擦系數(shù)為 其驅(qū)動(dòng)力為: 握力計(jì)算公式: 所以 (3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力: I,因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng)，故取，并取。若被抓取工件的最大加速度取時(shí)，則: 所以 2、液壓缸的直徑 本液壓缸屬于單向作用液壓缸。其公式為: 式中: - 活塞桿上的推力，N - 彈簧反作用力，N - 液壓缸工作時(shí)的總阻力，N - 液壓缸工作壓力，Pa 彈簧反作用按下式計(jì)算: Gf = 式中:- 彈簧剛度，N/m - 彈簧預(yù)壓縮量，m - 活塞行程，m - 彈簧鋼絲直徑，m - 彈簧平均直徑，. - 彈簧有效圈數(shù). - 彈簧材料剪切模量，一般取 則: 液壓缸的直徑: 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得 所以: 查有關(guān)手冊(cè)圓整，得 由,可得活塞桿直徑: 有: 其中，[]， 則: 滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)要求。 3,缸筒壁厚的設(shè)計(jì) 式中:6- 缸筒壁厚，mm - 液壓缸內(nèi)徑，mm - 實(shí)驗(yàn)壓力，取, Pa 材料為:ZL3,[]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為: 取，則缸筒外徑為: 3.2 液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 單葉氣缸的壓力P驅(qū)動(dòng)力矩M的關(guān)系為: , 或 3.3 液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算校核 1.尺寸設(shè)計(jì) 氣缸長(zhǎng)度,氣缸內(nèi)徑=96mm,半徑,軸徑=26mm,半徑,氣缸運(yùn)行角速度=，加速度時(shí)間=0.1s, 壓強(qiáng), 則力矩 2.尺寸校核 1．測(cè)定參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況， 質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑的圓盤(pán)上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： （） 已知整個(gè)工件的重量為5千克，5,質(zhì)量分布于長(zhǎng)的棒料上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 假如工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，對(duì)于長(zhǎng)的棒料來(lái)說(shuō)，最大偏心距 ，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: 2、與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線,則 + 3、 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 4、在此處估計(jì)為的3倍， 3 設(shè)計(jì)尺寸符合使用要求，安全。 3.4 電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)機(jī)械手夾持器的總重量50KG,其他重量150KG，我們?nèi)】傊亓繛?00Kg，移動(dòng)速度為1~2r/min。即： 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-A，此電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。160BL-A型號(hào)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.2KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。 3.5 直線導(dǎo)桿的選型計(jì)算 為了要智能錢(qián)箱保證平穩(wěn)，需要有導(dǎo)向裝置，這里就需要設(shè)計(jì)導(dǎo)向光桿和直線軸承配合智能錢(qián)箱升降。 1直線軸承的選擇 用于測(cè)試的POM工程塑料支架；鋼架適用于工作溫度；不銹鋼軸承適用于水，蒸汽，硝酸等腐蝕性介質(zhì)和真空的工作場(chǎng)所，按下列公式確定型軸承的計(jì)算。 硬度：硬度系數(shù)FH HRC58的硬度，hrc52-58，F(xiàn)H = 0.6-1.0 FH = 1。 FT的溫度系數(shù)：工作溫度小于100C，F(xiàn)T = 1，溫度100oc-125oc，F(xiàn)T = 1.0-0.95。 接觸系數(shù)FC： 每根軸裝一套軸承，F(xiàn)C=1.0 每根軸裝二套軸承，F(xiàn)C=0.81 每根軸裝三套軸承，F(xiàn)C=0.72 每根軸裝四套軸承，F(xiàn)C=0.66 載荷系數(shù)FW： 小于15米/分鐘的速度，無(wú)沖擊，無(wú)振動(dòng)，F(xiàn)W = 1.0-1.5； 小于60米/分鐘的速度，超調(diào)量小或振蕩，F(xiàn)W = 1.5~2.0； 運(yùn)行速度大于60米/分鐘，或有更大的沖擊，振動(dòng)，F(xiàn)W = 2.0～5.0。 時(shí)間是生命的LH =（10000×1）/ 2 * L（S * N1 * 60）（單位：小時(shí)小時(shí)）L：長(zhǎng)度壽命 (萬(wàn)米)， LS：工作行程 (米)， N1：每分鐘往復(fù)次數(shù) 已知行程L=0.2米，工作溫度60oC，每分鐘往復(fù)次數(shù)n1=20，微小沖擊，軸承工作載荷PC=200Kg，硬度大于HRC60，期望壽命Lh=5000小時(shí)，試選擇軸承型號(hào)。 按以上工作條件： 根據(jù)本次載荷重量為1000N，我們選用兩個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣滑動(dòng)軸承的所受負(fù)載就平均分配，上下六個(gè)滑動(dòng)軸承分別連接底板和連接上固定圓盤(pán)，兩邊軸承座為固定式的，中間六個(gè)為可以隨著絲桿螺母上下滑動(dòng)。六個(gè)導(dǎo)向光桿加上絲桿螺母，這樣每個(gè)導(dǎo)向光桿的滑動(dòng)軸承處的所受負(fù)載為166N。本次設(shè)計(jì)中所選擇的滑動(dòng)軸承為帶法蘭形狀的。 第4章 高爐上料機(jī)械手中關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度計(jì)算與校核 4.1 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 由于機(jī)械手夾持器的主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪材料均選用45,調(diào)質(zhì)處理。 查得： 則： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得： (1)驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 載荷系數(shù)，取K=1.5 查得： 接觸應(yīng)力為： (2)驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 取 K=1.5 查表：許用彎曲應(yīng)力： 彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 則： 由上述計(jì)算可知，均滿(mǎn)足要求。 4.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的計(jì)算應(yīng)力 MPa （3.43） 選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，MPa。因此，，故安全。 （7）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ①判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看，截面IV和V引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重，而V受的彎矩較大；從受載的情況來(lái)看，截面C的應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大，故C面不用校核。只需校核截面V。 ②截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm （3.44） 抗扭截面系數(shù) mm （3.45） 截面V左側(cè)的彎矩M為 Mpa （3.46） 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng) Mpa （3.47） 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力MPa （3.48） 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)[1]表可知，MPa，MPa，MPa。 用插入法求出 ， 軸按精車(chē)加工，表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理， 固得綜合系數(shù)為 （3.49） 由文獻(xiàn)[1] §，§可知，碳鋼的特性系數(shù) 取 取 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 （3.50） （3.51） （3.52） 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 ③截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù) mm 抗扭截面系數(shù) mm 截面V左側(cè)的彎矩M為 MPa 截面V上的扭矩T為 MPa 截面上的彎曲應(yīng)力 MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表查取。因，， ， 又由文獻(xiàn)[1]附圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為 ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按文獻(xiàn)[1，附]為 （3.53） 軸的截面形狀系數(shù)為 軸的材料的敏感扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)為 綜合系數(shù)為 所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為 故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度是足夠的。 第5章 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 液壓系統(tǒng)原理圖的確定 根據(jù)系統(tǒng)工況，可知，此次設(shè)計(jì)的高爐上料機(jī)械手主要是通過(guò)液壓缸提供動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的上下、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的，其具體的液壓系統(tǒng)原理圖如下圖5所示： 圖5 液壓系統(tǒng)原理圖 5.2 電磁元件動(dòng)作循序表的確定 電磁元件動(dòng)作循序表如下圖6所示： 圖6 電磁元件循序表 總結(jié) 寫(xiě)到這里，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)總算快要完成了，通過(guò)幾個(gè)月的努力和時(shí)間的付出，總算有了這么一點(diǎn)點(diǎn)成就，覺(jué)得挺自豪的，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己之前思念在學(xué)校學(xué)習(xí)的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還有很多問(wèn)題不大懂，也不明白，幸虧有我的導(dǎo)師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助，然后自己查找相關(guān)書(shū)籍和資料，總算有了論文的初步構(gòu)思，然后通過(guò)這幾個(gè)月的付出，以至于今天的論文總算要告一段落了，此時(shí)的我心里百感交集，覺(jué)得做一門(mén)學(xué)問(wèn)很不容易，想要成為一名合格的設(shè)計(jì)工程師，我們要走的路還很長(zhǎng)，需要在工作中邊工作邊學(xué)習(xí)，在工作中學(xué)習(xí)，在工作中成長(zhǎng)，這樣才能使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過(guò)我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過(guò)。 致 謝 至此在論文完成之際，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時(shí)，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個(gè)愛(ài)貪玩的我了。經(jīng)過(guò)近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類(lèi)的高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)資料，論文終于可以完成了，我的心里無(wú)比的激動(dòng)和開(kāi)心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的個(gè)人能力，更重要的是從周?chē)睦蠋熀屯瑢W(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識(shí)，在此對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。 參考文獻(xiàn) [1] 鄭淑芳 機(jī)械設(shè)計(jì)理論研究與探討 北京：科學(xué)出版社，2004.5 [2] 黃長(zhǎng)藝 機(jī)械手操作系統(tǒng)概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [3] 周宏甫. 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì).高等教育出版社，2004.3 [4] 姜繼海，宋錦春，高常識(shí). 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)工作原理.高等教育出版社，2002.8 [5] 張春林，曲繼方，張美麟.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2001.4 [6] 錢(qián)平. 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1 [7] 張遼遠(yuǎn). 高爐上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 機(jī)械工業(yè)出版社2002.8 [8] 基恩士傳感器選擇手冊(cè) 2010版本 [9] 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