畢業(yè)論文定稿-搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

《畢業(yè)論文定稿-搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)論文定稿-搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第一章 前言1.1 工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來。如古希臘神話《阿魯哥探險(xiǎn)船》中的青銅巨人泰洛斯（Taloas)，猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡(jiǎn)單的機(jī)械偶人。到了近代 ，機(jī)器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世之后，不同功能的機(jī)器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進(jìn)入尋常百姓家。機(jī)器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)（機(jī)械本體） ，控制器，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成的人形操作，可自動(dòng)控制，可被重新編程，在三維空間完成各種任務(wù)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種，多樣化的柔性生產(chǎn)。其穩(wěn)定性對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的升級(jí)換代迅速，起著非常重要的作用。 機(jī)器人并不是簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，但人的專業(yè)知識(shí)和擬人化機(jī)特種機(jī)電設(shè)備，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析能力，但機(jī)器的結(jié)合可以是一個(gè)漫長(zhǎng)連續(xù)操作，精確度高，抗惡劣環(huán)境，在一定意義上，它也是機(jī)器進(jìn)化的產(chǎn)物，它是工業(yè)和非工業(yè)行業(yè)的重要生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)備，是先進(jìn)制造技術(shù)不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。1.2 世界上工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展國(guó)外的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展近期有如下幾個(gè)趨勢(shì)：（1）. 工業(yè)機(jī)器人的參數(shù)不斷提高（高速、高精、高可靠性、便于操作和維修） ，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格已經(jīng)從 91 年的 10.3 萬美元降至 97 年的 6.5 萬美元。（2） ．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化，可重構(gòu)化開發(fā)。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)，減速機(jī)，檢測(cè)系統(tǒng)三位一體；關(guān)節(jié)模塊，連桿模塊重組機(jī)器人機(jī)；（3） ．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的一個(gè)開放的基于 PC 的控制器方向，促進(jìn)規(guī)范化，網(wǎng)絡(luò)化，設(shè)備集成度提高，控制柜變得日趨小型化和模塊化結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，易用性和可維護(hù)性。（4） ．機(jī)器人中的傳感器作用越來越重要，除采用傳統(tǒng)的位置，速度，加速度傳感原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763器，裝配，焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺，力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人使用睡眠視覺，聲音觸覺，觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制，在產(chǎn)品配置技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用的多傳感器融合系統(tǒng)。（5） ．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的作用在機(jī)器人仿真，預(yù)演用于過程控制的發(fā)展，如遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生的感覺來操縱機(jī)器人遠(yuǎn)程操作環(huán)境的暴露。（6） ．現(xiàn)代遠(yuǎn)程機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，但正在致力于運(yùn)營(yíng)商和機(jī)器人的交互控制，即遠(yuǎn)程和本地自治系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的監(jiān)控遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，智能機(jī)器人出來的實(shí)驗(yàn)室成實(shí)用階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納” 機(jī)器人成功應(yīng)用這樣一個(gè)系統(tǒng)是最有名的例子。(7)．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從 94 年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床” 以來，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。1.3 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展概述有些人認(rèn)為，機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而中國(guó)有豐富的勞動(dòng)力資源，開發(fā)機(jī)器人不一定符合中國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在中國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人可以充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)。它不僅能帶來高度的中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)也為我國(guó)空間開發(fā)，海洋開發(fā)和利用核能源等新興領(lǐng)域的發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)。在國(guó)家的支持下，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從在 80 年代的“計(jì)劃” 的科學(xué)和技術(shù)開始，通過的“七月”， “八月”科學(xué)和技術(shù)，已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，在控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)的一些關(guān)鍵部件的機(jī)器人開發(fā)一幅畫，弧焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有超過 20 家企業(yè)的 130 余臺(tái)套噴漆機(jī)器人在近 30 自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）到大規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線。但是，總體而言，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品;機(jī)器人應(yīng)用工程啟動(dòng)晚，窄應(yīng)用，技術(shù)和生產(chǎn)線系統(tǒng)在國(guó)外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模，中國(guó)已經(jīng)安裝了約 200 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人，在世界各地安裝的單位，數(shù)量的萬分之四。最主要的原因是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)之上，目前的機(jī)器人生產(chǎn)都是根據(jù)用戶的請(qǐng)求， “一個(gè)客戶，一個(gè)重新的設(shè)計(jì)” ，不同規(guī)格，數(shù)量小，低度零部件通用化，交貨周期長(zhǎng)，成本不低，但質(zhì)量，可靠性不穩(wěn)定。是一個(gè)迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化初期，產(chǎn)品的一個(gè)全面的計(jì)劃，提高系列化，通用化，模具設(shè)計(jì)，原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763并積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863” 計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最突出的是水下機(jī)器人，6000 米水下無纜機(jī)器人成果處于世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人手臂的協(xié)調(diào)控制機(jī)器人，爬壁機(jī)器人，機(jī)器人和其他飛機(jī)管;在機(jī)器人視覺，觸覺，觸覺，良好的睡眠和其他基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)等方面開展了很多工作，有一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是，在多傳感器信息融合控制技術(shù)，遠(yuǎn)程和本地自治系統(tǒng)遙控機(jī)器人，智能裝配機(jī)器人，機(jī)器人機(jī)械等方面的開發(fā)和應(yīng)用還剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平有很大差距，你需要原來的得分一個(gè)集中的系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，以形成一個(gè)實(shí)用的系統(tǒng)配套技術(shù)和產(chǎn)品，要想在“ 十五 ”后期躋身于世界先進(jìn)行列的立場(chǎng)。1.4 本文設(shè)計(jì)的機(jī)械手1.4.1 臂力的確定目前使用的機(jī)械手的臂力范圍較大，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械手的臂力最小為 0.15N，最大為 8000N。本機(jī)械手的臂力為 N 臂=1650（N） ，安全系數(shù) K 一般可在 1.5~3，本機(jī)械手取安全系數(shù) K=2。定位精度為 ±1mm。1.4.2 工作范圍的確定機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來確定。一個(gè)操作運(yùn)動(dòng)的軌跡是幾個(gè)動(dòng)作的合成，在確定的工作范圍時(shí)，可將軌跡分解成單個(gè)的動(dòng)作，由單個(gè)動(dòng)作的行程確定機(jī)械手的最大行程。本機(jī)械手的動(dòng)作范圍確定如下：手腕回轉(zhuǎn)角度±115°手臂伸長(zhǎng)量 150mm手臂回轉(zhuǎn)角度±115°手臂升降行程 170mm手臂水平運(yùn)動(dòng)行程 100mm1.4.3 確定運(yùn)動(dòng)速度機(jī)械手各動(dòng)作的最大行程確定之后，可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個(gè)動(dòng)作的時(shí)間，進(jìn)而確定各動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)速度。搬運(yùn)機(jī)器人要完成整個(gè)搬運(yùn)過程，需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn)，平移等一系列的動(dòng)作，這些動(dòng)作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，具體時(shí)間的分配取決于很多因素，根據(jù)各種因素反復(fù)考慮，對(duì)分配的方案進(jìn)行比較，才能確定。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763機(jī)械手的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，要按時(shí)間長(zhǎng)的計(jì)算，分配各動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮以下要求：① 給定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時(shí)間；② 伸縮運(yùn)動(dòng)的速度要大于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性一般大于伸縮運(yùn)動(dòng)的慣性。在滿足工作拍節(jié)要求的條件下，應(yīng)盡量選取較底的運(yùn)動(dòng)速度。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度與臂力、行程、驅(qū)動(dòng)方式、緩沖方式、定位方式都有很大關(guān)系，應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。③ 在工作拍節(jié)短、動(dòng)作多的情況下，常使幾個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行。為此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施，以保證動(dòng)作的同步。液壓上料機(jī)械手的各運(yùn)動(dòng)速度如下：手腕的旋轉(zhuǎn)速度 V 腕回 = 40°/s手臂的伸展速度 V 臂伸 = 50 mm/s手臂的旋轉(zhuǎn)速度 V 臂回 = 40°/s手臂的升降速度 V 臂升 = 50 mm/s立柱的移動(dòng)速度 V 柱移 = 50 mm/s手指夾緊油缸的速度 V 夾 = 50 mm/s1.4.4 手臂的配置形式機(jī)械手的手臂配置形式基本上反映了它的總體布局。運(yùn)動(dòng)要求、操作環(huán)境、工作對(duì)象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。本機(jī)械手采用機(jī)座式。機(jī)座式結(jié)構(gòu)多為工業(yè)機(jī)器人所采用，機(jī)座上可以裝上獨(dú)立的控制裝置，便于搬運(yùn)與安放，機(jī)座底部安裝履帶行走機(jī)構(gòu)，以滿足搬運(yùn)需要，它分為手臂配置在機(jī)座頂部與手臂配置在機(jī)座立柱上兩種形式，本機(jī)械手采用手臂配置在機(jī)座立柱上的形式。手臂配置在機(jī)座立柱上的機(jī)械手多為圓柱坐標(biāo)型，它有升降、伸縮與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作范圍較大。1.4.5 驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)與控制方式是根據(jù)它們的特點(diǎn)結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來選擇的，要盡量選擇控制性能好、體積小、維修方便、成本底的方式?？刂葡到y(tǒng)也有不同的類型。除一些專用機(jī)械手外，大多數(shù)機(jī)械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)方式一般有四種：氣壓驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763參考《工業(yè)機(jī)器人》表 9-6 和表 9-7，按照設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手采用的驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)，控制方式為固定程序的 PLC 控制。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第二章 手部結(jié)構(gòu)2.1 概述機(jī)械手是直接用于抓取和夾住工件或夾緊零件的特殊工具，它具有模仿人手的功能，安裝在機(jī)器人手臂的前端。機(jī)器人結(jié)構(gòu)類型確實(shí)不像人，這是不象一個(gè)人的手指的手指的形狀，它確實(shí)沒有手掌，所以在結(jié)構(gòu)和類型的手根據(jù)其使用場(chǎng)合和夾緊的工件的形狀，大小的移動(dòng)，重量，材料和其他部件被抓取和手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，顎式，氣吸式，電磁式和其他類型可分為不同的類型。鉗爪形手結(jié)構(gòu)由手指和力機(jī)構(gòu)。功率傳輸更多的機(jī)構(gòu)形式，如溜槽桿，棒桿，楔形桿，齒條和小齒輪，彈簧桿等，其中使用滑槽桿。2.2 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題①應(yīng)具有足夠的握力（鎖緊力）在設(shè)計(jì)手部結(jié)構(gòu)時(shí)，除了考慮工件重量，也要可以考慮轉(zhuǎn)動(dòng)或在操作過程中的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。②手指應(yīng)該有一定的開閉角度兩個(gè)手指打開和關(guān)閉的角度的兩個(gè)極限位置被稱為夾緊手指的開合角度。手指開合角度，確保工件能順利進(jìn)入或脫開。如果夾緊不同直徑的工件，工件的最大直徑應(yīng)予以考慮。③應(yīng)確保定位準(zhǔn)確的工件手指和工件保持精確的相對(duì)位置必須爬形狀的工件，選擇手指的形狀。例如，使用與“V”形的臉手指自定心的圓柱形工件。④應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度除了工件保持由手指的反應(yīng)，而且還由機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中的慣性力和振動(dòng)是需要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防止斷裂或彎曲變形，但其結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)單，緊湊，重量輕。⑤應(yīng)考慮被抓取的對(duì)象的要求工件的形狀應(yīng)該抓住，抓住不同部位的數(shù)量，抓取到手指的形狀設(shè)計(jì)，并確定。2.3 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397631. 手指 2.銷軸 3.拉桿 4.指座圖 1 滑槽杠桿式手部受力分析圖中顯示手槽的結(jié)構(gòu)。在杠桿 3 的力的作用下銷軸 2 向上的拉力為 ，并通過銷軸P中心 點(diǎn)，兩手指 1 的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為 、 ，其力的方向垂直于滑槽中心線O1P和 并指向 點(diǎn)， 和 的延長(zhǎng)線交 于 及 ，由于△ 和△ 均為121P22OAB1OA2直角三角形，故∠ =∠ = 。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即 ACB?120,,0xyF????cosP1/?銷軸對(duì)手指的作用力為 。手指握緊工件時(shí)所需的力稱為握力（即夾緊力） ，假想1P?握力作用在過手指與工件接觸面的對(duì)稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以表示。由手指的力矩平衡條件，即 得N??01mF??1PhNb??因 /cosa?所以 2()/a原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763式中 ——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心線的距離（毫米） 。a——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。?由上式可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 一定時(shí)， 角增大則握力 也隨之增加，但 角過大會(huì)導(dǎo)P?N?致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長(zhǎng)度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取 。這里取角 。304??:30??這種手部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有動(dòng)作靈活，手指開閉角大等特點(diǎn)。查《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》中表 2-1 可知， 形手指夾緊圓棒料時(shí)，握力的計(jì)算公式 ，綜合前面驅(qū)動(dòng)V 0.5NG?力的計(jì)算方法，可求出驅(qū)動(dòng)力的大小。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動(dòng)以及傳力機(jī)構(gòu)效率的影響，其實(shí)際的驅(qū)動(dòng)力 實(shí)際應(yīng)按以下公式計(jì)算，即：P12/PK??實(shí) 際式中 ——手部的機(jī)械效率，一般取 0.85~0.95；——安全系數(shù)，一般取 1.2~21——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 可近似按下式估計(jì)，2K 2K，其中 為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度， 為重力加速度。2/ag?? g本機(jī)械手的工件只做水平和垂直平移，當(dāng)它的移動(dòng)速度為 500 毫米/秒，移動(dòng)加速度為 1000 毫米/秒 ，工件重量 為 98 牛頓，V 型鉗口的夾角為 120°，α=30°時(shí)，拉緊2G油缸的驅(qū)動(dòng)力 實(shí)際計(jì)算如下：P根據(jù)鉗爪夾持工件的方位，由水平放置鉗爪夾持水平放置的工件的當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式0.5NG?把已知條件代入得當(dāng)量夾緊力為49由滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式2(cos)/PbNa??計(jì)算 2457(cs30)491.5N????計(jì)算實(shí) 際 12/K?取 ， ，0.85??1./8.???原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763則 12.5.1/08523PN???實(shí) 際2.4 兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析圖 2 帶浮動(dòng)鉗口的鉗爪鉗口與鉗爪的連接點(diǎn) 為鉸鏈聯(lián)結(jié)，如圖示幾何關(guān)系，若設(shè)鉗爪對(duì)稱中心 到工件中E O心 的距離為 ，則O?x22(/sin)lRba?????當(dāng)工件直徑變化時(shí)， 的變化量即為定位誤差△，設(shè)工件半徑 由 變化到 時(shí)，x RmaxminR其最大定位誤差為△ =∣ ∣ 2 2(ma/sin)lRba????2)sin/(bl???其中 minmax45,,7,10,5,30lbR????代入公式計(jì)算得最大定位誤差△= ∣44.2-44.7∣=0.5＜0.8故符合要求.原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第三章 腕部的結(jié)構(gòu)3.1 概述從支承部的手部，手的手腕和臂連接。設(shè)計(jì)手腕應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)緊湊，重量越輕越好。②轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，密封性要好。③也要注重解決手的手腕，手臂連接，位置檢測(cè)，管道布局和潤(rùn)滑，維修，調(diào)整等問題。④必須要能適應(yīng)工作得環(huán)境需要。3.2 腕部的結(jié)構(gòu)形式該機(jī)器人采用旋轉(zhuǎn)氣缸驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，但密封不良，回轉(zhuǎn)角度為±115°.下圖顯示了在手腕上的結(jié)構(gòu)，包含有固定板和蓋，旋轉(zhuǎn)滾筒和前蓋螺絲。當(dāng)旋轉(zhuǎn)滾筒的兩個(gè)腔室被引入壓力油，驅(qū)動(dòng)器動(dòng)片與夾緊缸體，是指座椅一起旋轉(zhuǎn)，即手腕的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖 3 機(jī)械手的腕部結(jié)構(gòu)3.3 手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算駕駛手腕克服轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的的手腕旋轉(zhuǎn)軸的支承孔的摩擦力矩，可動(dòng)片的孔，固定片，原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763蓋等摩擦轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)扭矩的轉(zhuǎn)動(dòng)手腕的密封裝置，由于重力的中心的旋轉(zhuǎn)軸線不重合產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩由強(qiáng)調(diào)。在手腕下列公式計(jì)算所需的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算：驅(qū)動(dòng)力 = 慣性力 + 偏重力 + 摩擦力 （ ）MMNm?式中 驅(qū)動(dòng)力——用來驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩慣性力 ——慣性力矩（ ） ?偏重力 ——參與轉(zhuǎn)動(dòng)的所有零件的總質(zhì)量（包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動(dòng)片）對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩（ ） Nm?摩 ——手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸與固定處的摩擦力矩（ ） M?圖 4 腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算圖⑴ 摩擦阻力矩 摩擦力M摩擦力 = （ ） 12()fND?Nm?式中 f——軸承的摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取 ，滑動(dòng)軸承取 ；0.f?0.1f?、 ——軸承支承反力 （ ） ；1N2、 ——軸承直徑（ ）Dm由設(shè)計(jì)知 時(shí)121210.35,0.4,80,0,98,0.2NNGe???摩M(.35.4)/???得 摩 ）.?⑵ 工件重心偏置力矩引起的偏置力矩 偏M偏= （ ） 1GeNm?原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763式中 ——工件重量（ ）1GN——偏心距（即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線的垂直距離） ，當(dāng)工件重心e與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合時(shí)， 為零M偏當(dāng) ， 時(shí)0.2e?198GN.6m??偏⑶ 腕部啟動(dòng)時(shí)的慣性阻力矩 慣 ① 當(dāng)知道手腕回轉(zhuǎn)角速度 時(shí)，可用下式計(jì)算 慣?M慣 M()Jt??工 件式中 ——手腕回轉(zhuǎn)角速度 （/s）——手腕啟動(dòng)過程中所用時(shí)間（s） ， （假定啟動(dòng)過程中近為加速運(yùn)動(dòng)）T——手腕回轉(zhuǎn)部件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J工件——工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 按已知計(jì)算得 ， ， ，2.5?6.25J工 件 20.3/m??t?故 慣 M13N?② 當(dāng)知道啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度 時(shí)，也可以用下面的公式計(jì)算 慣：?M慣=（ + ） J工 件 ?2式中 ——啟動(dòng)過程所轉(zhuǎn)過的角度?——手腕回轉(zhuǎn)角速度。?考慮到驅(qū)動(dòng)缸密封摩擦損失等因素，一般將 取大一些，可取M1.2()M??:慣 偏 摩5.9613.Nm???原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第四章 臂部的結(jié)構(gòu)4.1 概述機(jī)械臂的主要執(zhí)行單位，其作用是支持的手臂和手腕，將被轉(zhuǎn)移到工件抓取特定的位置和方向，這是一般的機(jī)器人手臂的自由，即伸縮臂有三個(gè)度，調(diào)頭上下運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)和起重臂的運(yùn)動(dòng)是通過立柱。列是在臂的橫向移動(dòng)的橫向移動(dòng)。各種動(dòng)作的臂由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常是各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，因此，它不僅承擔(dān)被抓取工件的重量，下的手，手腕和臂的自身重量。臂結(jié)構(gòu)，范圍工作，靈活性和偉大的漁獲?。?，手臂） ，并因此直接影響定位精度機(jī)器人的工作性能，所以你必須爬的機(jī)器人的重量，運(yùn)動(dòng)形式，自由度，移動(dòng)速度下和定位精度的要求來設(shè)計(jì)的臂的結(jié)構(gòu)類型。在同一時(shí)間，在設(shè)計(jì)中必須考慮的力臂，氣缸和導(dǎo)向裝置連接的內(nèi)部管道和手腕的表格和其他因素的影響。因此設(shè)計(jì)臂部時(shí)一般要注意下述要求：① 剛度要大 為了防止臂在運(yùn)動(dòng)過程中的過度變形的臂的橫截面形狀是一個(gè)合理的選擇。蝴蝶結(jié)形橫截面的彎曲剛度一般大于圓形橫截面的中空管的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度遠(yuǎn)大于實(shí)心軸。因此通常使用的臂和鋼導(dǎo)桿，與梁和支撐板。② 導(dǎo)向性要好 為了防止在一條直線上移動(dòng)，沿該軸的運(yùn)動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的臂，或設(shè)置的導(dǎo)向裝置，一個(gè)正方形或設(shè)計(jì)，比如樣條臂的形式。③ 偏重力矩要小 側(cè)重于所謂的轉(zhuǎn)矩裝置支承的旋轉(zhuǎn)軸，其產(chǎn)生的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩臂的重量。要增加機(jī)器人的速度，以盡量減少臂移動(dòng)部分的重量，以減少在旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)矩和強(qiáng)調(diào)。④ 運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)、定位精度要高 手臂運(yùn)動(dòng)的速度越高，重量越大，定位之前，運(yùn)動(dòng)不平滑的影響更大的慣性力引起的，定位精度不高。故應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量的小臂上，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，并采取措施的緩沖區(qū)。4.2 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)伸縮機(jī)械臂，升降和橫向運(yùn)動(dòng)屬于直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)臂往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的體制形式是較常用的活塞油（氣）缸，活塞缸機(jī)架和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)和活塞缸和聯(lián)動(dòng)。 4.2.1 手臂伸縮運(yùn)動(dòng)在這里實(shí)現(xiàn)所述活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由液壓缸驅(qū)動(dòng)的。由于活塞缸的體積小，重量輕，因此，機(jī)器人臂機(jī)構(gòu)申請(qǐng)。如圖所示為兩個(gè)導(dǎo)桿的伸縮臂結(jié)構(gòu)。手臂和手腕的板安裝在提升缸的上端，當(dāng)兩個(gè)腔室的壓力油引入的雙作用缸 1，然后推入桿 2（即臂）原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)桿導(dǎo)套 4 內(nèi)移動(dòng)時(shí)，為了防止旋轉(zhuǎn)的伸縮臂（和滿足的手腕和手旋轉(zhuǎn)滾筒 6 7 夾緊缸與石油管道） 。由于伸縮臂油缸安裝在兩個(gè)導(dǎo)桿導(dǎo)桿彎曲，拉伸和壓縮桿之間的效果，所以受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊?？捎糜谧ゲ牧希谐梯^長(zhǎng)。圖 5 雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)4.2.2 導(dǎo)向裝置液壓驅(qū)動(dòng)的伸縮機(jī)械臂攜帶（或向下）移動(dòng)，以防止臂繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以確保手指的正確方向，并從一個(gè)大的彎矩作用在活塞桿，為了提高剛性的臂，臂的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向。而應(yīng)最大限度地減少的重量和旋轉(zhuǎn)中心的臂的移動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局，它被安裝在臂的形式，具體的結(jié)構(gòu)重量和其他因素來確定抓取的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。導(dǎo)向裝置，目前使用一個(gè)導(dǎo)桿，兩個(gè)導(dǎo)桿，4 個(gè)導(dǎo)桿和其他導(dǎo)向裝置，機(jī)器人使用一個(gè)雙導(dǎo)桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。雙導(dǎo)桿伸縮氣缸排列在兩側(cè)手臂和手部和腕部迎合輸油管道。臂的膨脹和收縮，以防止導(dǎo)桿延伸的彎曲變形的大的行程，所述導(dǎo)桿的末尾可以是另外的輔助支撐框架，為了提高導(dǎo)向桿的剛性。為了防止導(dǎo)桿延伸的彎曲變形，在圖 5 中所示，一個(gè)大的行程的伸縮臂，所述導(dǎo)桿的末尾可以是另外的輔助支撐框架，以提高剛性導(dǎo)桿。圖 4.3.2 示出的導(dǎo)桿 1 與支撐框架 4 連接的兩個(gè)導(dǎo)桿，支撐框架 2 兩個(gè)滾動(dòng)軸承安裝在兩側(cè)，隨著膨脹汽缸的后端時(shí)，沿移動(dòng)導(dǎo)桿桿支撐框架上的支撐表面的支撐板 3 的輥的滾動(dòng)軸承。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 6 雙導(dǎo)向桿手臂結(jié)構(gòu)4.2.3 手臂的升降運(yùn)動(dòng)圖 7 示出了臂機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)提升缸的壓力油通過的上部和下部腔室，所述活塞向上移動(dòng)和向下桿 4 做的活塞缸 2 被固定在旋轉(zhuǎn)軸?；钊麠U套 3 做升降運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)下。通過指導(dǎo)立柱平鍵 9 實(shí)施其作用。圖 7 手臂升降和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖4.3 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)各種各樣的形式，常用的旋轉(zhuǎn)滾筒，齒輪傳動(dòng)裝置，鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，連桿機(jī)構(gòu)。在機(jī)械臂與齒條汽缸型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如圖 6 所示，活塞桿 8 的旋轉(zhuǎn)原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)齒輪齒條，傳動(dòng)軸和氣缸與油一起旋轉(zhuǎn)，然后通過氣缸來驅(qū)動(dòng)上的平坦的外套鍵 9 轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)。4.4 手臂的橫向移動(dòng)如圖 7 所示為手臂的橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。手臂的橫向移動(dòng)是由活塞缸 5 來驅(qū)動(dòng)的，回轉(zhuǎn)缸體與滑臺(tái) 1 用螺釘聯(lián)結(jié)，活塞桿 4 通過兩塊連接板 3 用螺釘固定在滑座 2 上。當(dāng)活塞缸 5 通壓力油時(shí)，其缸體就帶動(dòng)滑臺(tái) 1，沿著燕尾形滑座 2 做橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。圖 8 手臂橫向移動(dòng)機(jī)構(gòu)4.5 臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 手臂的驅(qū)動(dòng)力的運(yùn)動(dòng)（包括轉(zhuǎn)矩）計(jì)算，應(yīng)考慮到臂遭受的整個(gè)負(fù)載。機(jī)器人的操作，在主臂的負(fù)荷受到慣性力，重力和摩擦力。4.5.1 臂水平伸縮運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算水平臂做伸展運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先克服的摩擦阻力，包括氣缸和活塞導(dǎo)桿和軸承套筒等之間的摩擦阻力之間的摩擦，而且還克服了在啟動(dòng)過程中的慣性力。其驅(qū)動(dòng)力 可按下式qP計(jì)算：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763qmgPF??式中 ——各支承處的摩擦阻力；——啟動(dòng)過程中的慣性力，其大小可按下式估算：ggWFa??式中 ——手臂伸縮部件的總重量；——重力加速度（9.8m/s ）;2——啟動(dòng)過程中的平均加速度（m/s ） ，a 2而 ?tv?——速度變化量。如果手臂從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度 時(shí)，則這v個(gè)過程的速度變化量就等于手臂的工作速度；——啟動(dòng)過程中所用的時(shí)間，一般為 0.01∽0.5s。t當(dāng) 時(shí)，80,198,50/mFNWvms???.8129qPN????4.5.2 臂垂直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算手臂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除克服摩擦阻力 和慣性力 之外，還要克服臂部運(yùn)動(dòng)部件mFg的重力，故其驅(qū)動(dòng)力 可按下式計(jì)算：qPmgW???式中 ——各支承處的摩擦力；mF——啟動(dòng)時(shí)慣性力可按臂伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況計(jì)算；g——臂部運(yùn)動(dòng)部件的總重量；——上升時(shí)為正，下降時(shí)為負(fù)。?當(dāng) ， ， 時(shí)40mFN?10g198WN?4023qP?4.5.3 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計(jì)算。由于啟動(dòng)過程一般不是等加速度運(yùn)動(dòng)，故最大驅(qū)動(dòng)力矩要比理論平均值大一些，一般取平均值的 1.3 倍。故驅(qū)動(dòng)力矩 可按下式計(jì)算：qM1.3()qmg???式中 ——各支承處的總摩擦力矩； m——啟動(dòng)時(shí)慣性力矩，一般按下式計(jì)算：gMJt???式中 ——手臂部件對(duì)其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量——回轉(zhuǎn)手臂的工作角速度——回轉(zhuǎn)臂啟動(dòng)時(shí)間t當(dāng) ，84mN??0.832gNm???1.365.qM?對(duì)于活塞、導(dǎo)向套筒和油缸等的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都要做詳細(xì)計(jì)算，因?yàn)檫@些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對(duì)總的計(jì)算結(jié)果影響也較大，對(duì)于小零件則可作為質(zhì)點(diǎn)計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，可劃分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的零件分別進(jìn)行計(jì)算，其中有的部分可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)計(jì)算?？梢詤⒖肌豆I(yè)機(jī)器人》表 4-1。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第五章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1 液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介機(jī)器人是為工作介質(zhì)的液壓動(dòng)力傳遞流體的壓力。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵輸出的壓力油供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能的馬達(dá)油。壓力油通過的管道，和一些控制和調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸裝置，推桿的運(yùn)動(dòng)，使伸縮臂，起重及其他運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。臂在運(yùn)動(dòng)中克服摩擦阻力的大小，而將工件夾緊鉗手的握力須維持活塞桿和活塞的流體壓力和相關(guān)的有效工作區(qū)的大小。 ARM 做各種運(yùn)動(dòng)取決于在氣缸密封數(shù)量的流體體積流量。這意味著移動(dòng)體積變化的壓力油的液壓動(dòng)力傳遞被稱為排量的液壓傳動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手屬于液壓傳動(dòng)位移。5.2 液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：① 油泵 是供給油壓的液壓系統(tǒng)，電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能的流體，與整個(gè)液壓系統(tǒng)的壓力油驅(qū)動(dòng)器。② 液動(dòng)機(jī) 外部壓力油驅(qū)動(dòng)工作部件的運(yùn)動(dòng)部件。 ARM 直線運(yùn)動(dòng)，流體的動(dòng)機(jī)是為了武裝伸縮缸。的流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是公知的動(dòng)力馬達(dá)油，小于 360°的旋轉(zhuǎn)角的液體動(dòng)力，通常被稱為旋轉(zhuǎn)滾筒③ 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。5.3 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路操縱器的液壓系統(tǒng)，根據(jù)程度的自由度機(jī)器人的數(shù)量，液壓系統(tǒng)可以是簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的，但不超過基本控制回路的總數(shù)。這些基本的控制電路，它具有的各種功能，如工作壓力調(diào)整泵的卸荷，扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行速度調(diào)節(jié)和同步運(yùn)動(dòng)。5.3.1 壓力控制回路① 調(diào)壓回路 在定量泵的液壓系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般在油泵溢流閥出口附近，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力和多余的液體溢流槽。② 卸荷回路 機(jī)械手不工作時(shí)，燃料箱，泵電動(dòng)機(jī)不停止的情況下，為了降低油泵的功率損耗，以節(jié)省電源，減少熱量的產(chǎn)生系統(tǒng)，泵必須在低負(fù)荷下工作的，所以使用卸荷回路。該機(jī)器人采用兩個(gè)電磁閥控制溢流閥遠(yuǎn)程控制端口卸荷回路。③ 減壓回路 為了使機(jī)器人的液壓系統(tǒng)中的分壓降低或穩(wěn)定，減壓閥與串聯(lián)的前原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763一分支，以獲得較低的壓力比系統(tǒng)所要求的壓力。④ 平衡與鎖緊回路 在液壓系統(tǒng)中，以防止任何垂直的機(jī)構(gòu)，通過其自身重量下降，可以垂直體重平衡的電路的平衡。為了使機(jī)器人手臂的移動(dòng)過程中，在任何位置停止，以防止發(fā)生由于外力的位移，可以鎖相環(huán)油箱返回線路脫落的活塞停止移動(dòng)，并擰緊。該機(jī)器人采用單向閥，以實(shí)現(xiàn)任意位置做平衡閥鎖定回路。⑤ 油泵出口處接單向閥 泵出口止回閥。它的作用是雙重的：首先是對(duì)泵進(jìn)行保護(hù)。液壓系統(tǒng)，泵的壓力流體供給到系統(tǒng)中，以驅(qū)動(dòng)氣缸動(dòng)作的演技。一旦使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)油泵不再，中原和一些高壓流體系統(tǒng)具有一定的能量，將迫使泵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從而在噪聲，加速泵的磨損。額外的油泵，單向閥，關(guān)閉系統(tǒng)和高壓泵油的接觸時(shí)間，從而在口中，發(fā)揮作用，保護(hù)汽缸。第二個(gè)是，以防止空氣夾帶系統(tǒng)。在關(guān)機(jī)時(shí)，單向閥和泵切斷系統(tǒng)可以防止系統(tǒng)來自油泵的油流回油箱，避免了對(duì)空氣的混合，以確保順利啟動(dòng)。5.3.2 速度控制回路液壓機(jī)械臂各種體育速度控制，主要是改變流入鋼瓶問：控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用節(jié)流流截面來改變電機(jī)的油進(jìn)入氣缸或流;另一種是采用變排量泵，更換機(jī)油泵容積。本機(jī)械手采用定量油泵節(jié)流調(diào)速回路。根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用 LI 型單向節(jié)流閥、LCI 型單向節(jié)流閥或QI 型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)速閥的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單可靠、調(diào)速范圍較大、價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。使用的節(jié)流閥節(jié)流，當(dāng)負(fù)載的變化會(huì)引起氣缸的速度變化，從而使速度穩(wěn)定性差。其原因是，在負(fù)載變化將導(dǎo)致液壓缸速度的變化，高速穩(wěn)定性較差。其原因是，負(fù)載變化引起的壓力油入口和出口節(jié)流的變化，從而通過節(jié)流閥，以及所述變速缸的流量。與負(fù)載控制閥可自動(dòng)調(diào)節(jié)的變化和無負(fù)荷變化時(shí)，通過氣缸的流速穩(wěn)定的速度穩(wěn)定性要求的場(chǎng)合，它是適合于實(shí)現(xiàn)節(jié)流控制閥。5.3.3 方向控制回路用于控制各汽缸的液壓系統(tǒng)的機(jī)器人，運(yùn)動(dòng)和電機(jī)的方向打開或關(guān)閉油，通常是由兩個(gè)通，兩個(gè)三，二位三通電磁閥及電動(dòng)液壓滑閥，電控系統(tǒng)發(fā)送的電信號(hào)來控制電磁原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763閥換向，電機(jī)油艙和換油實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和正向和反向旋轉(zhuǎn)。目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（D 型）和直流電磁閥（E 型）兩種。交流電磁閥的使用電壓一般為 220V（也有 380V 或 36V） ，直流電磁閥的使用電壓一般為 24V（或 110V） 。這里采用交流電磁閥。AC 電磁閥，起動(dòng)性能好，換向時(shí)間短，接線簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，但是當(dāng)煙霧不容易燒壞，可靠性差，減刑有一定的影響，使換向頻率端，壽命較短。5.4 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)映射的液壓系統(tǒng)的液壓操縱器的一個(gè)主要設(shè)計(jì)。各種液壓組件的液壓系統(tǒng)圖，以滿足要求的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的有機(jī)連接圖。它通常包括一些典型的壓力控制，流量控制，方向控制電路組成一些特殊用途的電路。畫出的液壓系統(tǒng)圖的一般順序是：首先確定在燃料箱和泵，然后在中間配置的控制調(diào)節(jié)回路的組件和相應(yīng)的其他輔助設(shè)備，從而構(gòu)成整個(gè)液壓系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)，繪制液壓原理。5.4.1 自動(dòng)機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹圖 9 機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng)原理如圖 9 所示。該系統(tǒng)選用功率 N =7.5 千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763泵 YB-35/18 ，其公稱壓力為 60×10 帕，流量為 35 升/分+18 升/ 分=53 升/分，系統(tǒng)壓5力調(diào)節(jié)為 30×10 帕，油箱容積選為 250 升。手臂的升降油缸及伸縮油缸工作時(shí)兩個(gè)油5泵同時(shí)供油；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)和手指夾緊用的拉緊油缸以及手臂回轉(zhuǎn)的定位油缸工作時(shí)只有小油泵供油，大泵自動(dòng)卸荷。手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥（QI-63B、QI-25B、QI-10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。設(shè)置有單向閥序列的臂提升缸滑，可以調(diào)整順序閥保持打開狀態(tài)，在活塞上的彈簧力時(shí)，活塞桿和軸承流體在壓力下所造成的武器等權(quán)重。提升缸的上部腔室，工作油的泵的輸出壓力油進(jìn)入，以使該閥處于增加的壓力的作用，活塞向下移動(dòng)。當(dāng)活塞上升時(shí)，通過單向閥進(jìn)入下腔的流體壓力的升降油缸閥不被阻礙的順序，使單向閥，以克服臂的重量等，為了防止下降，滑手指夾緊缸帶單向閥，當(dāng)手指夾緊工件系統(tǒng)壓力波動(dòng)保證手指工件的牢固。當(dāng)反向進(jìn)油時(shí)，油箱的油通過控制閥打開頂端單向的，從而使油折回，油箱。在手臂回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（J-10） ，使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為 15—18×10 帕 ，同時(shí)還給電液動(dòng)滑閥5（或稱電液換向閥，34DY-63B）來實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。系統(tǒng)的壓力由溢流閥來調(diào)節(jié)。此系統(tǒng)四個(gè)主壓力油路的壓力測(cè)量，是通過轉(zhuǎn)換壓力表開關(guān)（K-3B ）的位置來實(shí)現(xiàn)的，被測(cè)量的四個(gè)主油路的壓力值，分別從壓力表（Y-60）上表示出來。5.5 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算計(jì)算的主要內(nèi)容是，根據(jù)所需要的輸出的致動(dòng)器力和速度的大小來決定的氣缸內(nèi)的流動(dòng)速率和結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是必需的，以確定總的油流來選擇泵的馬達(dá)泵的規(guī)格和選擇的功率。確定各控制閥，并通過該裝置的流量和壓力的輔助參數(shù)。在本機(jī)械手中，用到的油缸有活塞式油缸（往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)）和回轉(zhuǎn)式油缸（可以使輸出軸得到小于 360°的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）及無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸） 。5.5.1 雙作用單桿活塞油缸原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 10 雙作用單桿活塞桿油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖①流量、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 當(dāng)壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度 運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量 為1v1Q1Q2140D??對(duì)于手臂伸縮油缸： ，對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手3.98/cms 31.02/cms?臂升降油缸： 。31.8/cs油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力 即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：1P2114PD??對(duì)于手臂伸縮油缸： ，對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手臂升降油96N126N?缸： 1320PN?當(dāng)壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度 運(yùn)動(dòng)時(shí)所需輸入油缸的流量 為：2v2Q22()40QDd???對(duì)于手臂伸縮油缸： ， 對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于31.87/cms 310.96/cms?手臂升降油缸： 31./油缸的有桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力 即油缸的驅(qū)動(dòng)力為：2P原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763221()4PDdP???對(duì)于手臂伸縮油缸： ， 對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手臂升降17N108PN?油缸： 1305PN?② 計(jì)算作用在活塞上的總機(jī)械載荷機(jī)械手手臂移動(dòng)時(shí)，作用在機(jī)械手活塞上的總機(jī)械載荷 為PP???工 導(dǎo) 回 封 慣其中 為工作阻力工導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力導(dǎo)密封裝置處的摩擦阻力P封慣性阻力慣背壓阻力回83125680256PN????③確定油缸的結(jié)構(gòu)尺寸㈠油缸內(nèi)徑的計(jì)算 油缸工作時(shí)，作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動(dòng)力與活塞桿上所受的總機(jī)械載荷平衡，即（無桿腔）= （有桿腔）1P?2P油缸（即活塞）的直徑可由下式計(jì)算厘米 （無桿腔） 14.3D?對(duì)于手臂伸縮油缸： ， 對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手臂升降50m?30Dm?油缸： ，對(duì)于立柱橫移油缸：80m?40?或 厘米 （有桿腔） 241PdD??㈡ 油缸壁厚的計(jì)算：依據(jù)材料力學(xué)薄壁筒公式，油缸的壁厚 可用下式計(jì)算：?原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763厘米 ??2PD???計(jì)為計(jì)算壓力P計(jì)油缸材料的許用應(yīng)力。???對(duì)于手臂伸縮油缸： ， 對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手臂升降油6m??17m??缸： ，對(duì)于立柱橫移油缸: 16m??17㈢ 活塞桿的計(jì)算可按強(qiáng)度條件決定活塞直徑 ?；钊麠U工作時(shí)主要承受拉力或壓力，因此活塞桿d的強(qiáng)度計(jì)算可近似的視為直桿拉、壓強(qiáng)度計(jì)算問題，即??24Pd????即 ??()cm?對(duì)于手臂伸縮油缸： ， 對(duì)于手指夾緊油缸： ，對(duì)于手臂升降油30d?15dm?缸： ，對(duì)于立柱橫移油缸：50dm?165.5.2 無桿活塞油缸（亦稱齒條活塞油缸）圖 11 齒條活塞缸計(jì)算簡(jiǎn)圖原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763① 流量、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算213DdQ???當(dāng) ， ， 時(shí)0m40.95/rads?952N② 作用在活塞上的總機(jī)械載荷 PP??工 回封 慣其中 為工作阻力工密封裝置處的摩擦阻力P封慣性阻力慣背壓阻力回610823PN???③ 油缸內(nèi)徑的計(jì)算根據(jù)作用在齒條活塞上的合成液壓力即驅(qū)動(dòng)力與總機(jī)械載荷的平衡條件，求得4PDp??5m5.5.3 單葉片回轉(zhuǎn)油缸 在液壓機(jī)械手上實(shí)現(xiàn)手腕、手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的另一種常用機(jī)構(gòu)是單葉片回轉(zhuǎn)油缸，簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)油缸，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 12 回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算簡(jiǎn)圖①流量、驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算當(dāng)壓力油輸入回轉(zhuǎn)油缸，使動(dòng)片以角速度 運(yùn)動(dòng)時(shí)，需要輸入回轉(zhuǎn)油缸的流量?為：Q23()40bDdQ???當(dāng) ， ， ， 時(shí)1m53bm?0.95/rads?3.2/s回轉(zhuǎn)油缸的進(jìn)油腔壓力油液，作用在動(dòng)片上的合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩 ：M2()8bPDdM??得 0.Nm?② 作用在動(dòng)片（即輸出軸）上的外載荷力矩 M??工 回封 慣其中 為工作阻力矩M工密封裝置處的摩擦阻力矩封參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件，在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩慣回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背反力矩回原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397632.30851.2085.4MNm????③ 回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑的計(jì)算回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片上受的合成液壓力矩與其上作用的外載荷力矩相平衡，可得：28Ddbp??30D?5.5.4 油泵的選擇 一般的機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據(jù)系統(tǒng)所需要的油泵工作壓力 泵 和最大流量 泵來確定。PQ⑴ 確定油泵的工作壓力 泵 泵 ≧ ???式中 ——油缸的最大工作油壓——壓力油路（進(jìn)油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元P件的局部損失和管道的沿程損失。泵= 5601a?⑵ 確定油泵的 泵 Q油泵的流量，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)個(gè)回路按設(shè)計(jì)的要求，在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量 最Q大，并考慮系統(tǒng)的總泄漏來確定泵 = 最大 K其中 一般取 1.10—1.25泵 =53 升/分 Q5.5.5 確定油泵電動(dòng)機(jī)功率 N612P??式中 ——油泵的最大工作壓力——所選油泵的額定流量Q——油泵總效率?N=7.5（千瓦）原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第六章 PLC 控制回路的設(shè)計(jì)6.1 電磁鐵動(dòng)作順序表 1 電磁鐵的動(dòng)作順序表序號(hào)電磁鐵1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 6DT 7DT 8DT 9DT 10DT 11DT12DT 13DT 14DT1 插定位銷+2 手臂前伸+ +3 手指張開+ +4 手指閉合+5 手臂上升+ +6 手臂回縮+ +7 立柱橫移+ +8 手腕回轉(zhuǎn)+ +9 拔定位銷10 手臂回轉(zhuǎn)+11 插定位銷+12 手臂前伸 +13 手臂中停、大泵卸荷+ +14 手指張開+ +15 手指閉合+16 手臂縮回+ +17 手臂下 + +動(dòng)作原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763降18 手腕反轉(zhuǎn)+ +19 拔定位銷 20 手臂反轉(zhuǎn)+21 立柱回移+22 待料卸荷+ +23注：+表示電磁鐵線圈通電6.2 根據(jù)機(jī)械手的動(dòng)作順序表，選定電磁閥、開關(guān)等現(xiàn)場(chǎng)器件相對(duì)應(yīng)的 PLC 內(nèi)部等效繼電器的地址編號(hào)，其對(duì)照表如下：表 2 現(xiàn)場(chǎng)器件與 PLC 內(nèi)部等效繼電器對(duì)照表 現(xiàn) 場(chǎng) 器 件 內(nèi)部繼電器地址 說 明輸入1SB2SB3SB1ST2ST3ST4ST5ST6ST7ST8ST9ST10STX000X001X002X003X004X005X006X007X010X011X012X013X014啟動(dòng)按扭連續(xù)啟動(dòng)按扭連續(xù)停止按扭手腕回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手腕反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂回轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂反轉(zhuǎn)限位開關(guān)手臂上升限位開關(guān)手臂下降限位開關(guān)手臂前伸限位開關(guān)手臂縮回限位開關(guān)立柱橫移限位開關(guān)立柱移回