畢業(yè)設(shè)計液壓上下料機(jī)械手設(shè)計

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1、本科生畢業(yè)設(shè)計 第1章 緒 論 1.1 工業(yè)機(jī)械手概況 　　工業(yè)機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器,更是人類創(chuàng)造的一項偉大奇跡,其研究、開發(fā)和設(shè)計是從二十世紀(jì)中葉開始的.我國的工業(yè)機(jī)械手是從80年代"七五"科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù),運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有130多臺噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機(jī)

2、械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機(jī)械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。影響我國機(jī)械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機(jī)械結(jié)構(gòu)。目前工業(yè)機(jī)械手仍大量應(yīng)用在制造業(yè)，其中汽車工業(yè)占第一位（占28.9%），電器制造業(yè)第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。發(fā)達(dá)國家汽車行業(yè)機(jī)械手應(yīng)用占總保有量百分比為23.4%～53%，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機(jī)械手?jǐn)?shù)為（包括整車和零部件）：日本88.0臺，德國64.0臺，法國32.2臺，英國26.9臺，美國33.8臺，意大利48.0臺。 世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪

3、式向前發(fā)展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項技術(shù)將日益完善。 　　上料機(jī)械手與卸料機(jī)械手相比，其中上料機(jī)械手中的移動式搬運(yùn)上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動搬運(yùn)及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的搬運(yùn)及高溫材料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達(dá)180mm，最大抓握重量可達(dá)30公斤，最大行走距離為1200mm。根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動速度可調(diào)。

4、移動式搬運(yùn)上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時具有高溫棒料啟動疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實現(xiàn)可以通過編程實現(xiàn)。 國內(nèi)外實際使用的多是定位控制的機(jī)械手，沒有“視覺”和“觸覺”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸覺”的工業(yè)機(jī)械手，使它能夠?qū)λト〉墓ぜM(jìn)行分辨，能選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器上定位、定向。 為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零部件，它由視覺傳感器輸入

5、三個視圖方向的視覺信息，通過計算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。 為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。 　　因此，這種機(jī)械手就具有以下幾個方面的性能： 　　(1）能準(zhǔn)確地抓住方位變化的物體； (2）能判斷對象的重量； (3)能自動避開障礙物； (4)抓空或抓力不足時能檢測出來。 這種具有感知能力并對感知的信息做出反映的工業(yè)機(jī)械手稱之為“智能機(jī)械手”，它是有發(fā)展前途的。 現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，其效用是

6、代替從事繁重的工作，危險的工作，單調(diào)重復(fù)的工作，惡劣環(huán)境下的工作方面尤其明顯。至于像汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費(fèi)工的工業(yè)部分，機(jī)械手的應(yīng)用情況決不能說是好的。雖然這些工業(yè)部門工時不足的問題尖銳，但采用機(jī)械手只限于一小部分工序，其原因是，工業(yè)機(jī)械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機(jī)械手工作的范圍很狹小，這是主要原因。經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看，不一定總是合算的。然而，利用機(jī)械手或類似機(jī)械設(shè)備節(jié)省人力和實現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的問題得到解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將會飛躍發(fā)展。 　　上料機(jī)械手和卸料機(jī)械手相對，其中上料機(jī)械手中的移動

7、式搬運(yùn)上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動搬運(yùn)及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型機(jī)鋁棒料的搬運(yùn)及高溫棒料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑可達(dá)180mm，最大抓握重量可達(dá)30公斤，最大行走距離為1200mm。根據(jù)作用要求和載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動速度可調(diào)。移動式搬運(yùn)上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時具有高溫棒料啟動疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實現(xiàn)可以通過編程實現(xiàn)。 隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開發(fā)水平獲得

8、了迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會生產(chǎn)及生活的各個領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用。轎車半軸加工上料機(jī)械手設(shè)計在綜合多種機(jī)械手的設(shè)計原理和設(shè)計思想，根據(jù)轎車半軸加工的特點(diǎn)提出的，有一定的理論基礎(chǔ)，設(shè)計水平和應(yīng)用價值。 1.2 工業(yè)機(jī)械手的分類 　　現(xiàn)在對工業(yè)機(jī)械手的分類尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，一般都從規(guī)格和性能兩方面來分類。按規(guī)格（所搬運(yùn)工件的重量）分類： 1.微型的—搬運(yùn)重量在1公斤以下： 2.小型的—搬運(yùn)重量在10公斤以下： 3.中型的—搬運(yùn)重量在50公斤以下： 4.大型的—搬運(yùn)重量在50公斤以上。 目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運(yùn)的重量為1～30公斤。最小的為0.5公斤，最大的已達(dá)

9、到800公斤。 按功能分類： 1． 簡易型工業(yè)機(jī)械手 有固定程序和可變程序兩種。固定程序有凸輪轉(zhuǎn)鼓和擋塊轉(zhuǎn)鼓控制：可變程序可插銷板或順序轉(zhuǎn)動控制來給定程序。 這種機(jī)械手多為氣動或液動，結(jié)構(gòu)簡單，改變程序比較容易。只使用在程序較簡單的點(diǎn)位控制，但作為一般單機(jī)服務(wù)的搬運(yùn)作業(yè)已足夠。所以，目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。 2． 記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手 這種工業(yè)機(jī)械手由人工通過實驗裝置傳動一遍，由磁帶（或磁鼓）把程序記錄下來，此機(jī)械手就自動按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動作。 這也是采用較多的一種，多為電液伺服驅(qū)動。與前者比較有較多的自由度，能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè)，通用性較廣。 3． 計算機(jī)數(shù)字控

10、制的工業(yè)機(jī)械手 可通過更換穿孔帶或其他記憶介質(zhì)來改變工業(yè)機(jī)械手的動作，還可以進(jìn)行多種控制（DNC）。技術(shù)還可以是可編程序控制或普通的微機(jī)計算機(jī)。 4． 智能工業(yè)機(jī)械手（機(jī)器人） 由電子計算機(jī)控制，通過各種傳感元件等具有視覺、熱感、觸覺、行走機(jī)構(gòu)等。 按用途分： 1． 專用機(jī)械手 附屬于主機(jī)的，具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置，這種工業(yè)機(jī)械工作對象不變，手動比較簡單，結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，施用于大批量生產(chǎn)自動線或?qū)C(jī)作為自動上、下料用。 2． 通用機(jī)械手 具有獨(dú)立控制系統(tǒng)，程序可變、動作靈敏、動作靈活多樣的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，使用于工件經(jīng)常變

11、換的中、小批量自動化生產(chǎn)。 1.3 工業(yè)機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 　　工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，還可以歸納為以下的一些方面： 1. 建造旋轉(zhuǎn)零件體自動線方面 　　建造旋轉(zhuǎn)零件體（軸類、盤類、環(huán)類零件）自動線，一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳送工件。 2. 在實現(xiàn)單機(jī)自動化方面 　　(1)各類半自動車床，有自行夾緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料，裝上機(jī)械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。 　　(2)注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動取料，可實現(xiàn)全自動生產(chǎn)。 　　(3)沖床有自動上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動化。 3. 鑄、鍛、

12、焊、熱處理等方面 總的來說，由于工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)滿足了社會生產(chǎn)的需要，進(jìn)而帶來了經(jīng)濟(jì)效益。其特點(diǎn)： 　　(1)對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險，有害的操作，在長時間對人體有害的場所，機(jī)械手不受影響。 　　(2)機(jī)械手能持久、耐勞、可以把人從單調(diào)的繁重的勞動中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。 　　(3)動作準(zhǔn)確，可保證穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時可避免人為操作的錯誤。 　　(4)通用性靈活性好，特別是通用機(jī)械手，能適應(yīng)產(chǎn)品品種迅速變化的要求，滿足柔性生產(chǎn)的需要。 (5)采用機(jī)械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 1.4 本章小結(jié) 　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的概括，工業(yè)機(jī)械手的分

13、類、應(yīng)用。工業(yè)機(jī)械手在國民生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，許多機(jī)械設(shè)備都用到工業(yè)機(jī)械手，它是近代自動控制領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的一種新型的技術(shù)裝備。我設(shè)計的工業(yè)機(jī)械手設(shè)備簡單，動作靈活，經(jīng)濟(jì)實用，穩(wěn)定性好，適于使用。 第2章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計方案 2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成 　　工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制部分所組成，各部分關(guān)系如下框圖： 　　　　　　 圖2.1 工業(yè)機(jī)械手各部分關(guān)系圖 　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走機(jī)構(gòu)等運(yùn)動部件所組成。 　

14、　1.手部：直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型。傳動機(jī)構(gòu)形式多樣，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、彈簧式等。 2.腕部：是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物體的方位。 3.臂部：手臂是支撐被抓物體，手部，腕部的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到給定位置。 　　該設(shè)計的手臂有三個自由度，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（繞橫軸旋轉(zhuǎn)，上下擺動和左右擺動）關(guān)節(jié)坐標(biāo)式具有較大的工作空間和操作靈活性，機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)性容易進(jìn)行優(yōu)化，便于提高機(jī)械手的動態(tài)操作性能。 　　4.行走機(jī)構(gòu)：有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)。 　　驅(qū)動機(jī)構(gòu)：有氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式。 　　

15、控制系統(tǒng)：有點(diǎn)位控制和連續(xù)控制兩種方式。 　　機(jī)身：它是整個工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。 2.2 規(guī)格參數(shù) 工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)是說明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個方面： 　　1.抓重（又稱臂力）：額定抓取重量或稱額定負(fù)荷，單位為公斤； 　　2.自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：整機(jī)，手臂和手腕等運(yùn)動共有幾個自由度，并說明坐標(biāo)形式； 　　3.定位方式：固定機(jī)械擋塊，可調(diào)機(jī)械擋塊，行程開關(guān)，電位器及其他各種位置設(shè)定和檢測裝置； 　　4.驅(qū)動方式：氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式； 　　5.手臂運(yùn)動參數(shù)； 　　6.手腕運(yùn)動參數(shù)； 　　7.手指夾持范圍和握力； 　　8.定位精度：位置設(shè)

16、定精度和重復(fù)定位精度； 　　9.輪廓尺寸：長寬高（毫米）； 　　10.重量：整機(jī)重量。 2.3 設(shè)計路線與方案 2.3.1 設(shè)計步驟 　　1.查閱相關(guān)資料； 　　2.確定研究技術(shù)路線與方案構(gòu)思； 　　3.結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)分析； 　　4.根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計算； 　　5.按所給規(guī)格，范圍，性能進(jìn)行分析，強(qiáng)度和運(yùn)動學(xué)校核； 　　6.繪制工作裝配圖草圖； 　　7.繪制總圖及零件圖等； 　　8.總結(jié)問題進(jìn)行分析和解決。 2.3.2 研究方法和措施 　　使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計方法和液壓傳動技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（四個自由度，可以繞橫，縱軸轉(zhuǎn)動和上下左右擺動）。 2.4 本章小

17、結(jié) 　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的組成、規(guī)格參數(shù)、設(shè)計路線等內(nèi)容，這種設(shè)計的機(jī)械手組成全面，配置合理，能達(dá)到一定的使用要求。 第3章 機(jī)械手各部分的計算與分析 3.1 手部計算與分析 手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持類最常見的主要有夾鉗式，本設(shè)計主要考慮夾鉗式手部設(shè)計。 夾鉗式手部是由手指，傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤，套類零件，一般情況下多采用兩個手指。 3.1.1 滑槽杠桿式手部設(shè)計的基本要求 　　(1)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。

18、　　(2)手指應(yīng)具有一定的開閉范圍。 　　(3)應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度。 　　(4)要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 　　(5)應(yīng)考慮通用性和特殊要求。 3.1.2 手部的計算和分析 　　（1）手部受力分析 圖3.1 手部受力圖(1) 圖3.2手部受力圖(2) 　?。?）手指尺寸初步設(shè)定 　　由拉桿的力平衡條件： 得 由得 又由工件的平均半徑 mm 初取V型手指的夾角2 mm，，，，滑桿總長h=170 　　(3)夾緊力計算 又由于工件的直徑不影響其軸心的位置即定位誤差為零，手指水平位置夾取水平位置放置的工件。 由工業(yè)

19、機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)表2－1查得 N＝0.5G=0.525=12.5kg 又因為 （3.1） 當(dāng)取最小值時，則增力比較大，手指走到最小行程時則有 則 又因為2amin=19.88kg 取安全系數(shù)，工作情況系數(shù) 傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率 (3.2) 手指夾緊時：夾緊缸活塞移動范圍L＝130mm，其動作時間t=1.5s（由機(jī)械手的動作節(jié)拍時間得之），所以夾緊活塞移動得平均速度v為： 運(yùn)動部件得總重估算G＝10kg 夾緊力N與驅(qū)動力P的關(guān)系： 由于結(jié)構(gòu)左右對稱，在驅(qū)動力P的作用下，每一滑槽杠

20、桿受力相等 圖3.3夾緊力與驅(qū)動力的關(guān)系圖 在不計摩擦力的情況下 ，為夾緊狀態(tài)得傾斜角＝50夾緊工件半徑為50mm為例 ＝38.9kg (3.3) 根據(jù)各力對回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的力矩平衡條件，同樣在不計摩擦力的情況下 ，c為杠桿動力臂，即驅(qū)動銷對滑槽杠桿作用力對支點(diǎn)的垂直距離。 又因為a=50mm C= 則 Nb= 當(dāng)夾緊半徑為25mm的工件時，＝ 則Nb= (4)動作特性和傳動特點(diǎn) 　　定位到最大行程時， 則取 又因為， 滑槽杠桿手指最大開閉角為 滑槽傾斜角的變化范圍可以為

21、可見機(jī)構(gòu)傳動比將在下列范圍內(nèi)變化 ， 所以開始所初步取的a，b與均符合要求。 （5）確定夾緊油缸外徑D 　　驅(qū)動桿行程與手指開閉范圍關(guān)系 　?。謩e為手指夾緊工件范圍值時，滑槽相對于兩支點(diǎn)連接的傾斜角。 　　 機(jī)構(gòu)效率 考慮到機(jī)構(gòu)效率，傳力比N/P的公式應(yīng)力 ＝0.9 又因為G=250N,夾緊力F=500N, -工作負(fù)載即為重物重力＝250N。 －導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，對于平導(dǎo)軌 －垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，＝0。 f-導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。 ， ，一般取＝0.010.5s，時間內(nèi)速度變化量 啟動： 穩(wěn)態(tài)： 　　

22、工作壓力P的確定，工作壓力根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定。參閱機(jī)械設(shè)計手冊表37.5按載荷選擇工作壓力為1。 計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，由負(fù)載可知最大負(fù)載F為275N。 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊表2－2可取為0.5，為0.95，d/D為0.7。 又因為 (3.4) 根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊表2－4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=25mm,活塞桿直徑按d/D＝0.7及表2－5活塞直徑系列取d=18mm。 按工作要求夾緊力為一個夾緊缸提供，考慮到夾緊力的穩(wěn)定性。夾緊缸的工作壓力應(yīng)大于復(fù)位彈簧的彈力。 又因為進(jìn)油缸在有桿腔，則其有效工作面積

23、 (3.5) 液壓缸壁厚和外徑計算 ，為最大工作壓力的1.5倍，＝1.5。 　　高強(qiáng)度鑄鐵，＝60 液壓缸工作行程的確定，并參照表2－6中的系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值S=100mm。 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求計算。 (3.6) 現(xiàn)取t=20mm。 活塞的寬度B一般取B=()D=0.6D=15mm。 夾緊缸彈簧的確定。 彈簧工作載荷F=50N 最大軸直徑 最小筒直徑 彈簧剛度 查機(jī)械設(shè)計手冊表30.2－8圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數(shù)得 材料直徑d=2.5mm,彈簧中徑D=

24、25mm,節(jié)距P=10.4mm . 單圈彈簧工作極限載荷下變形量為7.075mm，單圈彈簧剛度。 (3.7) 曲度系數(shù)＝1.14，G－彈簧材料的剪切彈性模量，鋼材G= Z=110mm,則活塞缸總長L=120mm。 3.2 腕部計算與分析 3.2.1 腕部設(shè)計的基本要求 　　手腕部件置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕具有獨(dú)立的自由度，此設(shè)計手腕有繞X軸轉(zhuǎn)動和沿X軸左右擺動兩個自由度。手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)油缸，擺動也采用回轉(zhuǎn)油缸。他的結(jié)構(gòu)緊湊

25、，靈活，自由度符合設(shè)計要求，它要求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。 1.腕部處于臂部的前端，它連同手部的動靜載荷均由臂部承受。腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)動性能。因此在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。 2.腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支承作用，除了保證力和運(yùn)動的要求以及具有足夠的強(qiáng)度和剛度外還應(yīng)綜合考慮合理布局腕部和手部的連接、腕部自由度的檢測和位置檢測、管線布置以及潤滑、維修調(diào)整等問題。 3.腕部設(shè)計應(yīng)充分估計環(huán)境對腕部的不良影響（如熱膨脹，壓力油的粘度和燃點(diǎn)，有關(guān)材料及電控電測元件的耐熱性等問題）。 3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 　　

26、腕部回轉(zhuǎn)時，需要克服以下幾種阻力： 1.腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 從圖3.4可知：＝-軸承直徑（m） 式中：－軸承處支反力；可靜力學(xué)平衡方程求得。 f-軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承f= 為簡化計算取 圖3.4 腕部回轉(zhuǎn)支承處的受力圖 -工件重量（kgf），-手部重量（kgf），－手腕轉(zhuǎn)動件重量（kgf） 2.克服由于重心偏置所引起的力矩 ＝（kgf） 式中e－工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m） 3.克服啟動慣性，所需的力矩 啟動過程近似等加速運(yùn)動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角加速度及啟動所用的角速度： ＝ (3.8) 式中：－

27、工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 J－手腕回轉(zhuǎn)部分對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 －手腕回轉(zhuǎn)過程的角加速 －啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（度） 手腕回轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動力矩應(yīng)當(dāng)?shù)扔谏鲜鋈椫汀? (3.9) 因為手腕回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量不是很大，手腕起動過程所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩也不大，為了簡化計算，可以將計算，適當(dāng)放大，而省略掉，這時 　　(1)設(shè)手指，手指驅(qū)動油缸及回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動件為一個等效圓柱體，L=50cm，直徑D=10cm，則m=27.5kg。 　　(2)摩擦阻力矩＝0.1 　　(3)設(shè)起動過程所轉(zhuǎn)過的角度＝,等速轉(zhuǎn)動角速度 計算：求＝ 查型鋼表有：

28、 代入＝256（Nm） ＝0;＝0.1;＝0.1+265 M= 確定轉(zhuǎn)軸的最小尺寸 ，－抗扭剖面模量 ，查得 ，，取轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm。 4.回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩計算 回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩，機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動 所采用的單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片1與缸體2固連，動片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a,b口分別進(jìn)出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目的。 M= (3.10) 　　式中：—手腕回轉(zhuǎn)總的阻力矩（Nm） 　　　　　　P—回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 　　　　　　r—缸體內(nèi)徑半徑（cm） 　　　　　　R—輸出軸半徑（

29、cm） b—動片寬度 注：可按外形要求或安裝空間大小，先設(shè)定b,R,r中兩個： =1.5—2.5,,取=2，=3 又因為d=40mm，則D=80mm，b=60mm 去頂回轉(zhuǎn)油缸工作壓力： (3.11) 由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力足以克服摩擦力。 3.2.3 腕部擺動油缸設(shè)計 偏離重心e的計算及 圖3.5 腕部擺動油缸設(shè)計尺寸圖 估計L=45cm，， =30cm 克服重心偏置所需的力矩 克服摩擦所需力矩 =0.1cm 克服運(yùn)動慣性所需的力矩 =0.7654(kg-m-) ==25=5.1(k

30、g-m-) =5.8654(kg-m-) =JW/t 設(shè)w=, =0.0175/=12.83(kgfm) 則擺動所需的驅(qū)動力矩 =32.14(kgfm) 確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑 抗拒剖面摸量 所需驅(qū)動力矩 (3.12) 取d=50mm 所以機(jī)械手的擺動采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動片與轉(zhuǎn)軸固連，當(dāng)兩油口分別進(jìn)出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動達(dá)到腕部擺動目的。 (3.13) 又因為：=1.5—2.5,，取=2，=3 所以：d=50mm，所以D=100mm，b=75mm 確定回轉(zhuǎn)油缸

31、工作壓力 (3.14) 由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力。 3.2.4 選鍵并校核強(qiáng)度 轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm,由GB1095-79選鍵為bh=128 轉(zhuǎn)軸直徑d=50mm,由GB1095-79選鍵為bh=2010 鍵校核如下公式 =2T/kld[]，K——接觸面的高度 取接方式：靜連接，輕微沖擊，查得=100 所以滿足要求 3.3 臂部計算與分析 3.3.1 臂部設(shè)計的基本要求 　　手臂部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動它們作空間轉(zhuǎn)動。 　　臂部運(yùn)動的目的：把手部送到空

32、間范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。因此，臂部具有兩個自由度才能滿足基本要求：即手臂，左右回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動。手臂的各種運(yùn)動由油缸驅(qū)動和各種傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，從背部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動載荷，而且自身運(yùn)動又較多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。 機(jī)身是固定的，它直接承受和傳動手臂的部件，實現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運(yùn)動。臂部要實現(xiàn)所要求的運(yùn)動，需滿足下列各項基本要求： 1.機(jī)械手臂式機(jī)身的承載 機(jī)械手臂式機(jī)身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。顯然，伸縮臂桿的懸伸長度愈大，則剛度逾差，而且其剛度隨支臂桿的伸

33、縮不斷變化，對于機(jī)械手的運(yùn)動性能，位置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為可提高剛度，盡量縮短臂桿的懸伸長度，還應(yīng)注意： 　　(1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸 臂部和機(jī)身既受彎曲（而且不僅是一個方向的彎曲）也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。所以機(jī)械手常用工字鋼或槽鋼作為支撐板，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動裝置，傳動機(jī)構(gòu)以及管道，有利于結(jié)構(gòu)的緊湊，外形整齊。 　　(2)高支承剛度和選擇支承間的距離 臂部和機(jī)身的變形量不僅與本身剛度有關(guān)，而且同支撐的剛度和支撐件間距離有很大關(guān)系，要提高剛度，除從支座的結(jié)構(gòu)形狀，底板的剛度以及

34、支座與底版的連接剛度等方面考慮外，特別注意提高配合面間的接觸剛度。 　　(3)合理布置作用力的位置和方向 　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合具體受力情況，設(shè)法使各作用力的變形相互抵消。 　　(1)設(shè)計臂部時，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理，確定調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以及減少重要不見的間隙，從而提高剛度。 　　(2)水平放置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時提高其配合精度和相對位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或者大部分自重。 　　(3)提高活塞和剛體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂俯仰的剛度。 　　2.臂部運(yùn)動速度要高，慣性要小 　　機(jī)械手臂的運(yùn)動速度

35、是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般時根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來決定。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn)俯仰均要求均速運(yùn)動，（V和w為常數(shù)），但在手臂的啟動和終止瞬間，運(yùn)動是變化的，為了減少沖擊，要求啟動時間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動。 　　對于告訴運(yùn)動的機(jī)械手，其最大移動速度設(shè)計在1000～1500mm/s，最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在內(nèi)，在大部分行程距離上平均移動速度為1000mm/s內(nèi)，平均回轉(zhuǎn)角速度為內(nèi)。 　　為減少轉(zhuǎn)動慣量的措施： 　　(1)減少手臂運(yùn)動件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。 　　(2)減少手臂運(yùn)動件的尺寸輪廓。 (3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手

36、動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸）， 盡可能在前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，并且驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。 　　3.手臂動作應(yīng)靈活 為減少手臂運(yùn)動件之間的摩擦阻力，盡可能用滑動摩擦代替滑動摩擦。 對于懸臂式的機(jī)械手，其傳動件，導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運(yùn)動過程盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 (1)計算零件重量，可分解為規(guī)則的體形進(jìn)行計算。 (2)計算零件重心位置，求出重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。 (3)求重心位置并計算偏重力臂 (3.15)

37、(3.16) 　　(4)計算偏重力矩 (3.17) 4.位置精度要高 一般說來，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度教高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制，精度差；在手冊上加設(shè)定位裝置和自檢測機(jī)構(gòu)，能較好的控制位置精度，檢測裝置最好裝在最后的運(yùn)動環(huán)節(jié)以減少或消除傳動，嚙合件的間隙。 除此之外，要求機(jī)械手同用性要好，能適合做種作業(yè)的要求；工藝性要好，便于加工和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱，冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手，還要設(shè)置防塵裝置等。 3.3.2 手臂的設(shè)計計算 通常先進(jìn)行粗略的估算，根據(jù)運(yùn)動參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，在進(jìn)行校核計算

38、，修正設(shè)計。 為了便于進(jìn)行液壓機(jī)械手的設(shè)計計算，分別俯仰缸回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計敘述如下： 1.小臂設(shè)計 設(shè)小臂L=40cm,D=60cm 則m= 則手臂總重，L=100mm =0.79kg 俯仰缸的設(shè)計計算 圖3.6 仰俯缸的設(shè)計尺寸圖 設(shè)，， 當(dāng)手臂處在仰角為的位置時，驅(qū)動力P通過連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩為 因為， 又因為 =，=， 而P= P—油缸的工作壓力（） D—油缸內(nèi)徑（cm） —活塞缸與缸徑，活塞桿與端差的密封裝置處的摩擦阻力（kg） —通油箱，=0 10590.3kg取=10600kg 106000.8=60356.601kgcm 當(dāng)

39、手臂處在俯角為的位置時，驅(qū)動力P通過連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動力 因為： 所以 則 當(dāng)手臂處在水平位置即為驅(qū)動力矩時 因為 由于手臂與支柱連軸有振動軸承，摩擦力矩較小=0 所以 驗證油缸是否滿足要求，滿足上仰條件，出于時 (3.18) = =1134kgf 選取=0.7，所以 (3.19) D=0.053m 整理得到D=63mm，則d=45mm。 液壓缸壁和外徑計算 (3.2

40、0) 高強(qiáng)度鑄鐵，=60 液壓缸為平底缸差，其厚度t按強(qiáng)度要求計算 無孔時 (3.21) 取t=3mm 液壓缸工作行程的確定 由 則S=16mm 則由表2-6中的系列尺寸查得（液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊） S=25cm則活塞桿L=30cm 活塞桿的穩(wěn)定性校核，活塞桿由45鋼制成。 桿長300mm，d=45mm 最大壓力P=1134N 設(shè)穩(wěn)定安全系數(shù)為， 由式（10.9）求出 (3.22) 活塞桿兩端可簡化為鉸支座，故，活塞桿橫截面為圓形i= 故為，因為，故不能用歐拉公式計算 使用直線公式，由表10.1查得，優(yōu)化

41、碳鋼的 由公式（10.12）可得 可見活塞桿是小柔度變壓桿，由直線公式求出 而P=1134N，活塞桿的工作安全系數(shù)為n= 所以滿足要求。 2.油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計算 為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目。 缸的一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。 (1)缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目 在這種連接中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷Q和預(yù)進(jìn)力之和。 式中： P—驅(qū)動力kgf P—工作壓力kgf/ Z—螺釘數(shù)目，取8 —預(yù)緊力kgf =K，K=1.5-1.8

42、 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： 式中：=1.3——計算載荷（kgf） 表3-1 螺釘間距與壓力p的關(guān)系 工作壓力（） 螺釘間距（mm） 5—15 <150 15—25 <120 25—50 <100 50—100 <80 ()抗拉許用應(yīng)力 ，——螺紋內(nèi)徑（cm） 表3-2 常用螺釘材料的流動極限 鋼號 10 A2 A3 35 45 40cr 2100 2200 2400 3200 3600 6500-9000 (2)缸體螺紋計算 (3.23) 式中，， D—油缸內(nèi)徑

43、 —考慮螺紋拉應(yīng)力和扭應(yīng)力合成作用系數(shù)取=1.3 3.大臂回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計 驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩 D—輸出軸與缸差密封處的直徑（cm） L—密封的有效長度（cm） —“O”形密封圈的截面直徑（cm） —“O”形圈在裝配時壓縮率，對于回轉(zhuǎn)運(yùn)動，k=0.03-0.35 —摩擦系數(shù) P—回轉(zhuǎn)軸缸的工作壓力（kg/） 選取=0.5，b=10cm,p=80kg/,設(shè)=6mm 若，則取 ，取，則，D=14cm 選用O型橡膠密封圈S58型，=4.7mm 則 (3.24) —動片側(cè)面與缸蓋密封處的摩擦阻力距 —回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在啟動過

44、程中（弧度/秒） —啟動過程時間 —手臂回轉(zhuǎn)部件，對回轉(zhuǎn)軸的輕功慣量（） 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 則 —回轉(zhuǎn)零件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 (3.25) =649.2（） 設(shè)角速度，啟動時間 —般取=0.2P=16（） 由內(nèi)徑公式 (3.26) 基本滿足要求，則D=16cm，d=8cm。又由 4.缸蓋連接螺釘和動片連接螺釘計算 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 或（取=8mm） 式中：—螺釘?shù)膬?nèi)徑（cm） —計算載荷（kgf） —螺釘材料作用拉應(yīng)力 3.4 機(jī)身計算與分析 機(jī)身是直接支撐和傳動手臂的部件。一般

45、實現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動。此次設(shè)計機(jī)身為地面軌道運(yùn)動式。它的驅(qū)動系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)其型號為Y132S—8功率2.2KW轉(zhuǎn)速710r/min，再電動機(jī)后接了一個圓錐圓柱齒輪減速器其輸出速度為1.2m/s。在后是一個制動箱。其主要參數(shù)是由外部計算機(jī)調(diào)整和控制，在很大程度上是由運(yùn)動學(xué)和軌跡運(yùn)動而去編制小車的運(yùn)行程序。 3.5本章小結(jié) 　　本章介紹了機(jī)械手各部分的計算與分析，分別為手部、腕部、臂部、機(jī)身的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)

46、行了計算與校核，在使用中能滿足要求。 第4章 液壓系統(tǒng) 4．1 液壓缸 根據(jù)前面設(shè)計好的各種液壓缸的參數(shù)。 1.活塞缸 已知參數(shù)（包括設(shè)計出的參數(shù)）： —表示第幾個缸的參數(shù) }無桿腔進(jìn)油 }有桿腔進(jìn)油 2.擺動缸 已知參數(shù)： 注意已知參數(shù)中在前面設(shè)計中不夠明確時，則要進(jìn)行分析。已知參數(shù)（包括已設(shè)計好的參數(shù)） (1)單作用彈簧復(fù)位的夾緊缸； =25mm，=18mm F= =8.67cm/s 注意：為尚未夾持工件的時間。 (2)手腕回轉(zhuǎn)缸。 =80mm，=40mm，=60

47、mm (4.1) (3)手腕擺動缸 (4)手臂回轉(zhuǎn)缸 =160mm =80mm =120mm 注意：忽略角加速度和角減速度的影響 (5)手臂仰俯活塞缸： =63mm，=45mm V=5cm/s 3.估算流量 (1)夾緊缸：。 (2)手腕回轉(zhuǎn)缸： (3)手腕擺動缸： (4)手臂回轉(zhuǎn)缸： (5)手臂仰俯活塞缸： 4．2 計算和選擇液壓元件 4.2.1 液壓泵的選取要求及其具體選取 （1）計算液壓泵的工作壓力 泵的工作壓力是所有液壓缸中工作壓力最大者與管道壓力損失之和。即： —管道和各類閥的全部壓力損失之和。 可

48、先估計，一般取：=（5—8） （2）計算液壓泵的流量 ，式中：K—泄露折算系數(shù)，一般，K=1.1—1.5 （3）選擇液壓泵的規(guī)格 參照設(shè)計手冊或產(chǎn)品樣本，選取其額定壓力比高25%—60%，其流量與上述計算一致的液壓泵。 （4）計算功率，選用電動機(jī) 按工況圖，找出所有缸N-t圖中最高功率點(diǎn)的對應(yīng)的（計算值）和泵額定流量的乘積，然后除以泵的總效率 (4.2) 確定液壓泵的流量壓力和選擇泵的規(guī)格，泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失，所以，泵的工作壓力為： —液壓泵的最高工作壓力；—執(zhí)行元件的最高工作壓力

49、—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時，簡單系統(tǒng)可取0.2—0.5， =0.5，=4.5+0.5=5 上述計算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡，階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到，一定的壓力儲備量并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿足 泵流量的確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為： ，—液壓泵的最大流量 —同時工作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進(jìn)行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量2～3L/min —系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1-1.3，現(xiàn)取=1.2 選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得和，再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YB-80BI雙聯(lián)葉片泵，該泵的基本

50、參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量：10—194mL/r;泵的額定壓力=10.5；電動機(jī)轉(zhuǎn)速；容積效率；總效率。 與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定。首先分別計算出不同工況時的功率，取它們之間的最大值作為選取電動機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在速度較小時，泵輸出的流量減小，泵的效率急劇下降，一般當(dāng)流量在0.2—1L/min范圍內(nèi)時，可取=0.03—0.14。同時，應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時，不致停車，需進(jìn)行驗算，即 (4.3) 泵的工作壓力：P=245.25 —余量系數(shù)，取K=1.05 —泵出油量 —油頭 —主管損失油頭

51、 —泵的功率 —傳動效率直接傳遞為1 選電機(jī)： 4.2.2 選擇液壓控制閥的原則 按控制閥的額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量原則 4.2.3 選擇液壓輔助元件的要求 (1)濾油器 按泵的最大流量選取流量略大些的濾油器，濾油精度在為網(wǎng)式或線段式濾油器即可。 (2)油管和管接頭的通徑與閥一致來選取。 (3)油箱容積 Q=50Qp 注意：Qp單位若為L/min時，V的單位為 Qp單位若為時，V的單位為 4.2.4 具體選擇液壓元件 （1）換向回路的選擇 緊缸換向選用二位三通閥，其他缸全部選用B型的三位四通電磁換向閥。選用B型電磁閥便于微機(jī)控

52、制，選中位為O型是使定位準(zhǔn)確。 （2）調(diào)速方案的選擇 本系統(tǒng)是功率較小的，故選簡單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速。 （3）緩沖回路的選擇 選用二位三通閥加入油路，便于微機(jī)控制，提高自動化程度。 (4)系統(tǒng)的安全可靠性的選擇 為防止伸縮缸在仰起一定角度后的自由下滑，都采用單向順序閥來平衡。 為保證夾緊缸夾持工件的可靠性選用液控單向閥保壓和鎖緊。 液壓元件的選擇 單向壓力補(bǔ)償調(diào)速閥：QI-63B，QI-130B，QI-23B 單向閥：I-25 減壓閥：I-10 單向順序閥：XI-160B 二位三通電磁閥：23D-10B，23D-50B，23D-100B 二位四通電磁閥：24D-25

53、B，34DY-63B，34S-160B 線隙式濾油器：XU-B327-75 XU-1337-50 壓力表：Y-60 確定管道尺寸時本系統(tǒng)主油路流量q=160L/min，壓油管的允許流速為v=4m/s，則內(nèi)徑d=4.6=4.6=29mm 夾緊油路d=11mm 手腕回轉(zhuǎn)油路d=18mm 手腕擺動油路d=18mm 手腕回轉(zhuǎn)油路d=26mm 手腕仰俯油路d=28mm 液壓油箱的設(shè)計： 液壓油箱的作用是儲存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時起到分散的作用。 　　1.液壓油箱有效容積的確定 　　液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效

54、容量v可概略地確定為： 在中低壓系統(tǒng)中（p），可取v=（5—7）。 式中：V—液壓油箱有效容量；—液壓泵額定流量 V=3=696=576，故V=576L 　　應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分會因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過液壓油箱高度的 　　2.液壓油箱的外形尺寸 　　液壓油箱的有效容積確定或，需設(shè)計液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長：寬：高）為：1：1：1—1：2：3 　　為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大。 根據(jù)油箱有效容量可選BEX—630。 4.3 本章小結(jié)

55、 本章介紹了機(jī)械手液壓系統(tǒng)的組成，工作原理及工作過程，液壓傳動有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.液壓傳動的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活的來布置； 2.重量輕、體積小、運(yùn)動慣性小、反應(yīng)速度快、定位精度好； 3.操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速； 4.可自動實現(xiàn)過載保護(hù)； 5.成本低廉、性能優(yōu)越。 第5章 液壓缸的保養(yǎng)與維修 5.1 液壓元件的安裝 1.安裝前元件應(yīng)以煤油進(jìn)行清洗，并要進(jìn)行壓力和密封性實驗，合格后可安裝。 2.泵及其傳動要求較高的同心度。 3.油泵的入口，出口和旋轉(zhuǎn)方向一般在泵上均有標(biāo)明，不得接反。

56、 4.安裝各種閥時，應(yīng)注意進(jìn)油口與回油口的方向。 5.為了避免空氣滲入閥內(nèi)，連接處應(yīng)保持密封良好。 6.用法蘭安裝的閥件，螺釘不能擰的過緊，因為有時擰的過緊反而密封不良。 5.2 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護(hù) 1.油箱中的液壓油應(yīng)經(jīng)常保持正常油面。 2.液壓油應(yīng)經(jīng)常保持清潔。 3.油溫應(yīng)適當(dāng)，油箱的油溫一定不能超過 4.回路里的空氣應(yīng)完全清除掉?；芈防镞M(jìn)入空氣后，因為氣體的體積和壓力成反比，可以隨著負(fù)荷的變動，油缸的運(yùn)動也要受到影響。為了防止回油管回油時帶入空氣，回油管必須插入油面以下。吸入管和泵軸的密封部分等各個低于大氣壓的地方應(yīng)注意不要漏入空氣。 5.在初次起動油泵時，應(yīng)向泵里

57、灌滿油，檢查轉(zhuǎn)動方向是否正確，入口與出口是否接反。 6.在油泵起動和停止時，應(yīng)使溢流閥御荷。 7.溢流閥的調(diào)節(jié)壓力不得超過液壓系統(tǒng)的最高壓力。 8.應(yīng)盡量保持電磁閥的電壓穩(wěn)定，否則可能會導(dǎo)致線圈的過熱。 9.易損的零件，如密封圈等，應(yīng)經(jīng)常有備品，以便及時更換。 5.3 一般技術(shù)安全事項 液壓系統(tǒng)的使用維護(hù)中，必須注意技術(shù)安全否則會引起傷亡事故。 用扳手去擰緊或調(diào)整的零件，避免放在當(dāng)扳手松滑時容易把手弄傷的地方。 所有連接螺釘必須擰緊。法蘭上所有螺釘都必須裝上。 一切連鎖或鎖緊裝置校準(zhǔn)。 檢查用的壓力計等儀表，必須放于便于觀察的地方。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，禁止在工作的條件下進(jìn)

58、行檢查和調(diào)整。 當(dāng)打開放氣閥時，眼睛不要對著噴射的方向。 第6章 機(jī)械手控制系統(tǒng) 本次設(shè)計的機(jī)械手是以PLC控制個液壓元件來實現(xiàn)機(jī)械手各關(guān)節(jié)的運(yùn)動。至于機(jī)械手在空間的運(yùn)動和定位則由外部的電腦操作系統(tǒng)完成，它主要先進(jìn)行機(jī)器手的運(yùn)動學(xué)分析，動力學(xué)分析，軌跡規(guī)劃和編程。從而由上述系統(tǒng)完成整個機(jī)械手在空間的行走，定位和重復(fù)定位等操作。 圖6.1PLC控制液壓系統(tǒng)圖 結(jié) 論 本篇設(shè)計的機(jī)械手綜合和運(yùn)用了機(jī)械零件、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、金屬工藝學(xué)、熱處理、技術(shù)測量、機(jī)械制圖等知識

59、，它主要是應(yīng)用在那些單調(diào)、頻繁的操作中用以代替人的勞動進(jìn)行工作，它的主要優(yōu)點(diǎn)是： 1. 工作時間持久，不會出現(xiàn)人的疲勞，可以重復(fù)不斷的勞動，維持流水線的正常工作。 2. 對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可以在多粉塵、易燃、易爆、放射性強(qiáng) 等惡劣環(huán)境中工作。 3. 運(yùn)動精確、靈活、特別是在計算機(jī)的控制下，可以達(dá)到非常高的精度要求。 4. 通用性好，除了特定用途外，適當(dāng)改變手部，便可以完成噴涂、焊接等。 5. 工作效率高，提高勞動生產(chǎn)率的同時也提高了成本。 本機(jī)械手可以根據(jù)需要加上行走機(jī)構(gòu)，以便實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴.機(jī)

60、械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2003.6 [2]張普禮.機(jī)械工程手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.5 [3]鄧廣敏.工業(yè)機(jī)械手手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.8 [4]何發(fā)昌，邵遠(yuǎn).多功能機(jī)械手的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2002.1 [5]吳延本，劉世華.機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)手冊.吉林：吉林科技出版社，1996.7 [6]劉躍南.機(jī)械零件設(shè)計問題解析.北京：中國致公出版社，1999.4 [7]徐福玲.液壓與氣壓傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 致 謝 緊張的畢業(yè)設(shè)計即將接近尾聲

61、，我在這次設(shè)計中收獲了很多。這次設(shè)計對于我們每一即將走向工作崗位的同學(xué)來說都是非常重要。這不僅是我們在這四年里所學(xué)過的知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，而且是將我們所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐的一次檢驗。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我將大學(xué)四年所學(xué)的知識進(jìn)行了一次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)總結(jié)，加深了對所學(xué)知識的掌握，提高了我們對所學(xué)的知識的合理運(yùn)用的能力，同時也發(fā)現(xiàn)了自己知識的弱點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，并及時地加以改正和補(bǔ)充。也使我的知識系統(tǒng)更加的完善。 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)四年所學(xué)知識及個人能力的一次綜合檢驗，既鞏固了原有知識，又拓寬了知識面，加深了對機(jī)械設(shè)計的認(rèn)識，也了解了當(dāng)今世界工業(yè)的發(fā)展趨勢，更進(jìn)一步學(xué)習(xí)了有關(guān)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)知識，學(xué)到了許多未

62、曾接觸過的知識，增強(qiáng)了自己的學(xué)習(xí)能力和邏輯思維能力。我在設(shè)計過程中，不僅應(yīng)用了以前所學(xué)過的相關(guān)專業(yè)知識，同時還查閱了大量的相關(guān)資料和文獻(xiàn)，使我對這一領(lǐng)域有了初步的了解和認(rèn)識。在整個設(shè)計過程中，我在現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)之上又充分地發(fā)揮了自己的創(chuàng)造和思維能力，使此產(chǎn)品更加的完善。能將自己學(xué)習(xí)的理論知識真正運(yùn)用到實際中，讓理論真正的得到檢驗，這對我們每個人來說都是一個十分寶貴而難得的機(jī)會。對實際中出現(xiàn)的問題用理論解決的能力，也是我們在今后走向工作崗位所十分需要的。通過設(shè)計培養(yǎng)了我科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精、認(rèn)真對待問題的工作態(tài)度；使我明白在實際中來不得半點(diǎn)馬虎。 由于實際設(shè)計的經(jīng)驗不足、相關(guān)的專業(yè)知識缺乏、

63、設(shè)計水平也是有限的，在設(shè)計上還存在著許多的不足。在此感謝指導(dǎo)老師**老師給予的充分指導(dǎo)，并提出了許多的寶貴意見，及時地改正了許多設(shè)計中的錯誤，使我的設(shè)計更加的合理、完善。再次向*老師表示深深的謝意。同時也感謝各位同學(xué)能在繁忙的設(shè)計工作之余給予我很多建議和幫助。 短暫而充實的大學(xué)的生活即將結(jié)束，在這四年的學(xué)習(xí)和生活中，全體老師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)和忘我的敬業(yè)精神使我深深地受到了感動。老師們的言傳身教培養(yǎng)了我良好的學(xué)習(xí)態(tài)度。各位老師教給我的知識將伴隨我以后的工作生涯。老師的教誨我將牢記在心中，在今后的學(xué)習(xí)和工作中我會更加努力地拼搏，不辜負(fù)各位老師的期望和厚愛。再次對老師們的教導(dǎo)和辛勤勞動表示萬分感謝。 44