畢業(yè)論文終稿-變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)-機(jī)械手設(shè)計(jì)[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預(yù)覽請(qǐng)見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）本科 2011 級(jí)機(jī)械工程 系 專業(yè) 班設(shè)計(jì)（論文）題目變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 1101101028 起訖日期 2014.11.28-2015.05.31 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 2015 年 5 月 5 日 需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763I目 錄摘 要 ....................................................................................................................................IIIAbstract...............................................................................................................................IV第一章 緒論 ..........................................................................................................................11.1 研究背景及意義 .......................................................................................................11.2 機(jī)械手概述 ...............................................................................................................11.2.1 機(jī)械手的組成 .................................................................................................11.2.2 機(jī)械手的分類 .................................................................................................21.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ......................................................................................................2第二章 總體方案設(shè)計(jì) ..........................................................................................................42.1 設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................................................42.2 方案擬定 ...................................................................................................................42.2.1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型 .............................................................................................42.2.2 擬定方案 .........................................................................................................52.2.3 工作原理分析 .................................................................................................6第三章 升降裝置設(shè)計(jì) ..........................................................................................................73.1 升降裝置結(jié)構(gòu)方案 ...................................................................................................73.2 升降缸設(shè)計(jì) ...............................................................................................................73.2.1 負(fù)載計(jì)算 .........................................................................................................73.2.2 初選液壓缸的工作壓力 .................................................................................83.2.3 液壓缸直徑確定 .............................................................................................93.2.4 液壓缸其它參數(shù)計(jì)算 .....................................................................................93.2.5 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................143.3 升降連接板設(shè)計(jì) .....................................................................................................18第四章 夾爪裝置設(shè)計(jì) ........................................................................................................194.1 夾爪裝置結(jié)構(gòu)方案 .................................................................................................194.2 夾爪手部設(shè)計(jì) .........................................................................................................194.3 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 .........................................................................................................204.4 夾緊缸設(shè)計(jì) .............................................................................................................22需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763II4.4.1 負(fù)載計(jì)算 .......................................................................................................224.4.2 初選液壓缸的工作壓力 ...............................................................................224.4.3 液壓缸直徑確定 ...........................................................................................224.4.4 液壓缸其它參數(shù)計(jì)算 ...................................................................................23第五章 托料裝置設(shè)計(jì) ........................................................................................................245.1 托料裝置結(jié)構(gòu)方案 .................................................................................................245.2 擺動(dòng)缸設(shè)計(jì) .............................................................................................................245.2.1 擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ...............................................................................245.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 ...............................................................................265.2.3 擺動(dòng)缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 ...................................................................................275.2.4 動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘 .......................................................................285.3 托板設(shè)計(jì) .................................................................................................................29第六章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................................................................306.1 方案的擬定 .............................................................................................................306.1.1 供油方式 .......................................................................................................306.1.2 調(diào)速回路 .......................................................................................................306.1.3 速度、換接回路 ...........................................................................................306.2 方案的確定 .............................................................................................................306.3 液壓元件的選擇 .....................................................................................................316.3.1 確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率 ...............................................................316.3.2 選擇閥類元件及輔助元件 ...........................................................................326.3.3 油箱及油管的設(shè)計(jì) .......................................................................................326.4 液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算 .............................................................................................346.4.1 壓力損失及調(diào)定壓力的確定 .......................................................................346.4.2 系統(tǒng)的發(fā)熱和溫升 .......................................................................................35總 結(jié) ....................................................................................................................................36參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................37致 謝 ....................................................................................................................................38需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763III摘 要機(jī)械手不僅是一種自動(dòng)化的機(jī)器。機(jī)械手是一種可重新編程的、多功能的、機(jī)械手，為實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)設(shè)計(jì)成通過可改變的程序動(dòng)作來移動(dòng)材料、零部件、工具或是其他專用裝置。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)上下料機(jī)械臂是某變速箱傳動(dòng)軸加工線專用的設(shè)備，主要由升降裝置、夾爪裝置、托料裝置、液壓系統(tǒng)四大部分組成。設(shè)計(jì)過程中，首先，通過對(duì)自動(dòng)上下料機(jī)械臂結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了機(jī)械臂的總體結(jié)構(gòu)方案；接著，對(duì)四大裝置各主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核；然后，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后，通過 AutoCAD 制圖軟件繪制了該機(jī)械臂裝配圖、液壓系統(tǒng)原理圖及主要零部件圖。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖、液壓傳動(dòng)等；掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。關(guān)鍵字：機(jī)械臂，液壓缸，液壓系統(tǒng)，設(shè)計(jì)需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IV需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763V需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VI需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VIII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IXAbstractNot only is an automated robotic machines. A robot is a reprogrammable, multifunctional manipulator designed to achieve a variety of tasks can be changed by the program actions to move material, parts, tools or other special equipment.The automatic loading and unloading arm design is a transmission shaft processing line special equipment, mainly by lifting devices, jaw means care feeding device, four major hydraulic system. The design process, first by performing automatic unloading arm structure and principle analysis, the analysis presented in this overall structure of the program on the basis of arm; then, for each of the four main components of device was designed and checked; Then, the hydraulic system design; and finally, through AutoCAD drawing software to draw a diagram of the arm assembly, hydraulic system schematics and main components Fig.Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerances and interchangeability theory, mechanical drawing, hydraulic transmission, etc; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life.Keywords: Arm, Hydraulic Cylinders, Hydraulic system, Design需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763X變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)1第一章 緒論1.1研究背景及意義機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。我國(guó)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(guó)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(jì)制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù),運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)械手關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)械手，其中有 130 多臺(tái)噴漆機(jī)械手在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機(jī)械手已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定距離。隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中液壓機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。機(jī)械手能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具。機(jī)械手可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。1.2機(jī)械手概述機(jī)械手也被稱為自動(dòng)手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展以及液壓技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn)，液壓機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。 1.2.1機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)2動(dòng)） 、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有 6 個(gè)自由度。自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2～3個(gè)自由度。1.2.2機(jī)械手的分類機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、液壓式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號(hào)操作機(jī)來進(jìn)行探測(cè)月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是用專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料和工件送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國(guó)外，目前主要是搞第一類通用機(jī)械手，國(guó)外稱為機(jī)械手1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。1958 年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962 年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為 Unimate（即萬能自動(dòng)） 。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。1962 年美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫 Vewrsatran 機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)3出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978 年美國(guó) Unimate 公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 Unimate-Vicarm 型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1 毫米。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)是從 1970 年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。聯(lián)邦德國(guó) KnKa 公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自 1969 年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至 1977 年底，其中一半是國(guó)產(chǎn)，一半是進(jìn)口。目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機(jī)械手具有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手則能獨(dú)立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS和柔性制造單元 FMC 中的重要一環(huán)。一般概況國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用的機(jī)械手絕大部分為專用機(jī)械手,附屬于某一設(shè)備,其工作程序是固定的。通用機(jī)械手也有發(fā)展,目前應(yīng)用的都是開關(guān)式點(diǎn)位控制型,伺服型已試制出數(shù)臺(tái)在調(diào)試中,連續(xù)軌跡控制型還沒有。 控制方式—有觸點(diǎn)固定程序控制占絕大多數(shù),專用機(jī)械手多采用這種控制。變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)4第二章 總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)汽車變速箱傳動(dòng)軸生產(chǎn)線上的自動(dòng)上下料系統(tǒng)，傳動(dòng)軸最大直徑 80mm，最大長(zhǎng)度 450mm。要求設(shè)計(jì)機(jī)械臂系統(tǒng)能夠自動(dòng)將上道工序加工完成并由傳送帶傳遞來的工件自動(dòng)送料，并將本工序加工完成的工件自動(dòng)下料并放置于傳送帶。2.2方案擬定2.2.1機(jī)械手結(jié)構(gòu)類型工業(yè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下。（1）直角坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu) 直角坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖 a2-1.。由于直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)械手有可能達(dá)到很高的位置精度（μm 級(jí)） 。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)空間相對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動(dòng)空間，直角坐標(biāo)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)械手的工作空間為一空間長(zhǎng)方體。直角坐標(biāo)機(jī)械手主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)械手有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。（2）圓柱坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1.b。這種機(jī)械手構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。（3）球坐標(biāo)機(jī)械手結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，如圖 2-1.c。這種機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)5（4）關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)械手的空間運(yùn)動(dòng)是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如圖 2-1.d。關(guān)節(jié)型機(jī)械手動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對(duì)機(jī)械手本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)械手在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)械手。關(guān)節(jié)型機(jī)械手結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。圖 2-1 四種機(jī)械手坐標(biāo)形式2.2.2擬定方案本次設(shè)計(jì)的上下料機(jī)械臂是某變速箱傳動(dòng)軸加工線專用的設(shè)備，調(diào)查發(fā)下凸輪軸自動(dòng)線是由幾臺(tái)專用車床所組成。料道方向平行于機(jī)床主軸中心線，并且位于機(jī)床主軸的上方。因此機(jī)械手只需要做上下動(dòng)作，即可實(shí)現(xiàn)上下料動(dòng)作。料道的托板2 是可以回轉(zhuǎn)的，她是有旋轉(zhuǎn)油缸來操縱。送料是托板處于水平位置，當(dāng)機(jī)械手往機(jī)床主軸上下料時(shí)，托板就回轉(zhuǎn)到下方。料道傳送工件是間歇式的，加工完一個(gè)工件便送料一次，工件從左邊依次進(jìn)料。每臺(tái)機(jī)床上面都裝有一個(gè)機(jī)械手，各自完成自己的上下料動(dòng)作。方案如下圖示：變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)6圖 2-2 總體方案簡(jiǎn)圖2.2.3工作原理分析該自動(dòng)上下料機(jī)械臂主要由升降裝置、夾爪裝置、托料裝置、液壓系統(tǒng)四大部分組成。工作原理是：（1）車床之間有滑道，當(dāng)上道工序有加工完成的工件時(shí)，工件會(huì)被機(jī)械臂的托板托起至機(jī)床上方，生產(chǎn)線一端的液壓缸會(huì)將其沿料道推送至下工序的機(jī)床上方托板上；（2）機(jī)械臂升降液壓缸活塞桿伸出，夾爪快速下降接近工件；（3）夾爪慢速下降，握住工件，之后升降缸停留；（4）夾緊缸動(dòng)作，使夾爪夾緊工件；（5）托板擺動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，托板向下轉(zhuǎn)動(dòng)，離開升降缸下方（即主軸上方）的空間；（6）升降缸繼續(xù)下降，至機(jī)床主軸高度處停止，將工件夾持在雙頂尖之間；（7）夾爪松開，同時(shí)升降缸快速上升，回復(fù)至初始位置；（8）托板擺動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)，使托板再次位于對(duì)準(zhǔn)料道的位置，等待下一個(gè)工件。變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)7第三章 升降裝置設(shè)計(jì)3.1升降裝置結(jié)構(gòu)方案根據(jù) 2.2.2 該自動(dòng)上下料手臂總體結(jié)構(gòu)方案，得到如下圖示升降裝置結(jié)構(gòu)方案：變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)8圖 3-1 升降裝置結(jié)構(gòu)方案3.2升降缸設(shè)計(jì)3.2.1負(fù)載計(jì)算（1）工作負(fù)載 工作負(fù)載等于工作臺(tái)自重加上物料的重量已知傳動(dòng)軸最大直徑 80mm，最大長(zhǎng)度 450mm，則物料重：NgLDG150421??鋼??工作臺(tái)自重： G2?故有： FL61?（2）摩擦負(fù)載由于工件為垂直起升，所以摩擦負(fù)載較小可以忽略不計(jì)，即：變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)9靜摩擦負(fù)載 0fsFN?動(dòng)摩擦負(fù)載 fd（3）慣性負(fù)載加速 650.3981aGvFNgt????根據(jù)以上計(jì)算，液壓缸各階段中的負(fù)載如以下表 3-1 所示。表 3-1 液壓缸各階段負(fù)載工況 計(jì)算公式 總負(fù)載 F/N 缸推力 F/N啟動(dòng) fsLF??650 722.2加速 fda617 685.6下降 fL?650 722.2上升 LfdaFF??683 758.93.2.2初選液壓缸的工作壓力執(zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)負(fù)載循環(huán)圖中的最大負(fù)載來選取，也可以根據(jù)主機(jī)的類型了確定（見表 3-2 和表 3-3） 。表 3-1 按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載/ KN 50工作壓力/MPa 50工作壓力/MPa <0.8 1 1.5 2 2.5 3 3 4 4 5 ≥5表 3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī) 床設(shè)備類型 磨床 組合機(jī)床龍門刨床 拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械液壓機(jī)、重型機(jī)械等工作壓力 0.8~2.0 3~5 2~8 8~10 10~16 20~32所設(shè)計(jì)的動(dòng)力滑臺(tái)在加速上升時(shí)負(fù)載最大，其值為 357N，其它工況時(shí)的負(fù)載都相對(duì)較低，參考表 3-1 和表 3-2 按照負(fù)載大小或按照液壓系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合來選擇工作壓力的方法，初選液壓缸的工作壓力 。MPap3.01?4.4.3液壓缸直徑確定 24263571.900.FAmp?????；424.38.Dm???d5.192.38??由計(jì)算所得的 D 與 d 的值分別按表 3-3 和表 3-4 圓整到相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。表 3-3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列 (GB2348--1980) (mm)8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 （90） 100 （110）125 （140） 160 （180） 200 （220） 250320 400 500 630注：括號(hào)內(nèi)數(shù)值為非優(yōu)先選用值表 3-4 活塞桿直徑系列 (GB2348--1980) (mm)4 5 6 8 10 12 14 16 18變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)2520 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400由 GB/T2348-1980 查得標(biāo)準(zhǔn)值為 D=40mm，d=20mm。4.4.4液壓缸其它參數(shù)計(jì)算夾緊缸其他結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)計(jì)算過程與升降缸類似，再次不一一復(fù)述，經(jīng)過計(jì)算最終得到的夾緊缸結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：圖 4-3 夾緊缸結(jié)構(gòu)尺寸第五章 托料裝置設(shè)計(jì)5.1托料裝置結(jié)構(gòu)方案根據(jù) 2.2.2 該自動(dòng)上下料手臂總體結(jié)構(gòu)方案，得到如下圖示托料裝置結(jié)構(gòu)方案：圖 5-1 托料裝置結(jié)構(gòu)方案變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)265.2擺動(dòng)缸設(shè)計(jì)5.2.1擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩 的計(jì)算公式為：驅(qū)M= + + (N·m)驅(qū) 慣 回 封慣性力矩 =慣 0Jt??式中 ——臂部回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg·m ） ；0J 2——回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量，在啟動(dòng)過程 = (rad/s)；?? ??——啟動(dòng)過程的時(shí)間(s)；t若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 (前面計(jì)算得 =800mm)，則??2c0?gGJ??式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 c=cJ)3(122Rlm?回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng) 600mm，直徑為 1000mm 的圓柱體，質(zhì)量為 100Kg.設(shè)置起動(dòng)角速度 =70°/s，則起動(dòng)角速度 =1.22 ，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為 0.5s。???rads= = = 28 kg·mcJ)3(122Rlm?)136.0(12??2=28+ =93.3kg·m2c0?gG?2.892= =93.3 =227.6 慣M0Jt??.501?mN?為了簡(jiǎn)便計(jì)算，密封處的摩擦阻力矩 ，由于回油背差一般非常的驅(qū)封 M3.0?小，故在這里忽略不計(jì)， =0回M所以 =227.6+0+0.03驅(qū) 驅(qū)變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)27=234.6驅(qū)MmN?回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩 。M慣回轉(zhuǎn)缸回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 。摩夾取棒料直徑 100mm，長(zhǎng)度 1000mm，重量 10~50Kg，當(dāng)手部回轉(zhuǎn) 時(shí)，計(jì)018算力矩：手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高為 220mm，直徑 120mm，其重力估算 G=3.14230.6.7809.810GKgmNg?????擦力矩 。1M摩啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度 =0.314rad，等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 。??啟 01 2.61s?????2J???慣 工 件 啟查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有： 2222190.60.34.8NJMRmsNsKg????????2 22219.83.5.11Gl m??????工 件代入： ?2.610.45.034N??慣 .MM??慣 摩 慣561.0.9Nm?5.2.2回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑 D 計(jì)算公式為： 23810dbpM???驅(qū)式中 P——回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力；變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)28d——輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，初步設(shè)計(jì)按 D/d=1.5~2.5；b——?jiǎng)悠瑢挾龋砂?2b/(D-d)≥2 選取。選定回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片寬 b=50mm，工作壓力為 5MPa，d=50mm=94.9mm23506.4810???D按標(biāo)準(zhǔn)油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為 100mm。表 5-1 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB826-66） （mm）20 25 32 40 50 55 63 6570 75 80 85 90 95 100 105110 125 130 140 160 180 200 250經(jīng)過以上的計(jì)算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為 100mm，外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表 5-2（JB1068-67）取外徑選擇 168mm，輸出軸徑為 50mm。圖 5-2 回轉(zhuǎn)缸的截面圖表 5-2 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB1068-67） （mm）液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 20020 鋼 P 160Mpa?50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 24545 鋼 250 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 2455.2.3擺動(dòng)缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)29圖 5-3 缸蓋螺釘間距示意表 5-3 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系工作壓力 P（Mpa） 螺釘?shù)拈g距 t(mm)0.51:小于 1502小于 120.小于 100小于 80缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，如圖 5-3 所示，t 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān)，見表3-3，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力： 0'sQF??計(jì)算：液壓缸工作壓強(qiáng)為 P=5Mpa,所以螺釘間距 t 小于 80mm,試選擇 6 個(gè)螺釘3.1403.17806D????所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=6 個(gè) 危險(xiǎn)截面222 2..450.7985SRr m?????QPFZ所 以 ，?4906.3NSQK1.58?:.79.4SF?所以， =4906.3+7359.4=12265.7N0'sQF?螺釘材料選擇 Q235， （ ）??201.sMPan??:1.25n?:變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)30螺釘?shù)闹睆? ??041.3QFd??????041.3QFd????6.25.71140m???螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=10mm.選擇 M10 的內(nèi)六角圓頭螺釘。5.2.4動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘動(dòng)片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘?dòng)片和輸出軸之間的配合面緊密接觸不留間隙。根據(jù)動(dòng)片所受力矩的平衡條件有： ??282QbpdDdMFZf??摩=驅(qū) 摩即 ??24QbpdZf?式中 ——每個(gè)螺釘預(yù)緊力；FD——?jiǎng)悠耐鈴剑籪——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)鋼取 f=0.15螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 ??21.34QFd???合或 ??14QFd???帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得= = =10416.7NQF)(42dDZfbp?)05.1.(05.64226??螺釘材料選擇 Q235，則 （n=1.2~2.5 ）??4.sn??MPa螺釘?shù)闹睆?d =9.3mm?Q1.3F4??變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)31螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=10mm.選擇 M10 的內(nèi)六角圓頭螺釘。5.3托板設(shè)計(jì)料道的托板用于托起待加工的軸，他用螺栓連接在擺動(dòng)缸輸出軸法蘭盤上，根據(jù)托起的待加工軸的尺寸匹配得到的托板結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示：圖 5-4 托板結(jié)構(gòu)尺寸第六章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1方案的擬定變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)326.1.1供油方式從系統(tǒng)速度相差很大可知，該系統(tǒng)在快上和慢上時(shí)流量變化很大，因此可以選用變量泵或雙泵供油。6.1.2調(diào)速回路由于速度變化大，所以系統(tǒng)功率變化也大，可以選容積調(diào)速回路或雙泵供油回路。6.1.3速度、換接回路由于系統(tǒng)各階段對(duì)換接的位置要求高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。根據(jù)上述分析，至少有兩種方案可以滿足系統(tǒng)要求。（1）用變量泵供油和容積調(diào)速回路調(diào)速，速度換接用二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)，平衡和鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性很好，功率損失較小，但是系統(tǒng)價(jià)格較貴。（2）用雙泵供油，調(diào)速回路選節(jié)流調(diào)速回路，平衡及鎖緊用液控單向閥和單向背壓閥實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的機(jī)械特性、調(diào)速特性不及第一種方案，但其經(jīng)濟(jì)性很好，系統(tǒng)效率高。6.2方案的確定綜上所述，液壓系統(tǒng)圖的擬定，主要是考慮以下幾個(gè)方面的問題：供油方式 從工況圖分析可知，該系統(tǒng)在快上和快下時(shí)所需的流量較小，因此從提高系統(tǒng)的效率，節(jié)省能源的角度考慮，采用單個(gè)定量泵的供油方式顯然是不適合的，宜選用雙聯(lián)式定量葉片泵作為油源。調(diào)速回路 由工況可知可知，該系統(tǒng)在慢速時(shí)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度需要調(diào)節(jié)，考慮到系統(tǒng)功率小，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度低，工作負(fù)載變化小，所以采用調(diào)速閥的回油節(jié)流調(diào)速回路。速度換接回路 由于快上和滿上之間速度需要換接，但對(duì)換接到位置要求不高，所以采用由行程開關(guān)發(fā)訊控制二位二通電磁閥來實(shí)現(xiàn)速度的換接。下圖為擬定的液壓系統(tǒng)原理圖。變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)33圖 6-1 液壓系統(tǒng)原理圖6.3液壓元件的選擇6.3.1確定液壓泵的型號(hào)及電動(dòng)機(jī)功率液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大工作壓力為 2.15Mpa.由于該系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，所以取其壓力損失 ，所以液壓泵的工作壓力為0.3pMPa???(215.)2.45pPMPa???兩個(gè)液壓泵同時(shí)向系統(tǒng)供油時(shí)，若回路中的泄漏按 10%計(jì)算，則兩個(gè)泵的總流量應(yīng)為 ，由于液壓缸慢升時(shí)所需的流量為 :1.930./minpqL??1.87L/min，所以高壓泵的輸出流量不得少于： 1.87.206minqL??根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查產(chǎn)品目錄，選用 YB1-6.3/6.3 型的雙聯(lián)葉片泵，其變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)34額定壓力為 6.3Mpa，小泵和大泵的排量分別為 3ml/r,15ml/r；容積效率 ，0.9pV??總效率 ，所以驅(qū)動(dòng)該泵的電動(dòng)機(jī)的功率可由泵的工作壓力（2.15MPa）和0.8p??輸出流量（當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 910 r/min）31910.246/minpqL???2509?????6 312.5.12.90742.908ppP W????????查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，擬定選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y90S-6,功率為 750W，額定轉(zhuǎn)速為 910r/min。6.3.2選擇閥類元件及輔助元件根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件和輔助元件的流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格如下表 5-1。表 6-1 液壓元件及規(guī)格序 號(hào) 名 稱通過流量 )min./(1ax?Lq型號(hào)及規(guī)格1 濾油器 11.47 XLX-06-802 雙聯(lián)葉片泵 9.75 YB1-6.3/6.33 單向閥 4.875 I-10B4 外控順序閥 4.875 XY-B10B5 溢流閥 3.375 PB-10B6 三位四通電磁換向閥 9.75 BD1034?7 單向順序閥 11.57 XI-B10B8 液控單向閥 11.57 IY-25B9 二位二通電磁換向閥 8.21 2110 單向調(diào)速閥 9.75 QI-10B11 壓力表 Y—100T12 壓力表開關(guān) K-3B13 電動(dòng)機(jī) Y90S-66.3.3油箱及油管的設(shè)計(jì)（1）油箱的設(shè)計(jì)液壓油箱的作用是貯存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)還起到散熱變速箱傳動(dòng)軸加工線自動(dòng)上下料機(jī)械臂設(shè)計(jì)35的作用。（a）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。油箱容積根據(jù)液壓泵的流量計(jì)算，取其體積 ：(24)pVq???。?，取 V=830L32.69.pVq???式中，V —液壓油箱的有效容積p—液壓泵的額定流量（b）液壓油箱的外形尺寸油箱長(zhǎng)、寬、高的確定：根據(jù)油箱三個(gè)邊長(zhǎng)必須在 1：1：1—1：2：3 的范圍內(nèi)，又有油箱的容積為 V=830L,所以油箱的長(zhǎng)（L ） 、寬（D） 、高（H ）可以設(shè)計(jì)為L(zhǎng)=1100