沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 澆注機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 1103 學(xué)生姓名 趙利民 指導(dǎo)教師 趙艷春 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 1101 班 學(xué)生 趙利民 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)說明書一份 2 CAD 圖紙一套 包括總裝圖 零件圖 3 文獻(xiàn)綜述 不少于 3000 字 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 專題部分 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu) 起止時(shí)間 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指導(dǎo)教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘要 機(jī)械工業(yè)是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和人民生活耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè) 隨 著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家發(fā) 展水平的重要標(biāo)志 因此 世界各個(gè)國(guó)家都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本 國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn) 隨著工業(yè)革命的不斷變革 在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)械手的地位變得越 來越重 本篇文章主要記述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過程 首先 本文介紹了機(jī)械手的發(fā)展和機(jī)械手的用途 組成 分類等 說明自由度和機(jī)械手整體座標(biāo)的樣式 同時(shí) 文章給出了這臺(tái)機(jī)械手主 要的性能規(guī)格參量 文章中介紹了機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法 全面詳盡的討論了機(jī) 械手各主要組成部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞 機(jī)械手 液壓傳動(dòng) 液壓缸 Abstract Machinery industry is to provide equipment for the national economy and people s life and durable consumer goods industry With the development of world economy scale and technical level of machinery industry has become a measure of an important symbol of a nation s development Therefore the world all countries to develop machinery industry as a strategic priority to develop national economy With the constant change of the industrial revolution in various industrial fields in the position of the manipulator is becoming more and more heavy This article mainly describes the design and calculation process of the manipulator First this paper introduces the development and use of the manipulator of the manipulator composition classification and so on the degrees of freedom and the style of the manipulator overall coordinates At the same time the article gives the main performance specifications of the manipulator parameters The article introduces the design of the manipulator principle and design method Comprehensive and detailed discussed the structure design of the main component of manipulator Keywords manipulator hydraulic power transmission hydrauliccylin de 目錄 第一章引言 1 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 4 2 2 液壓缸的選定 5 2 2 1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 5 2 2 2 缸筒壁厚的計(jì)算 5 2 2 3 缸筒壁厚的驗(yàn)算 6 2 2 4 液壓缸活塞桿的確定及校核 8 2 2 5 活塞的最大行程 9 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 9 2 2 7 液壓缸其它元件的確定 10 第三章上升缸設(shè)計(jì) 12 3 1 上升缸活塞桿受力分析 12 3 1 1 缸筒壁厚驗(yàn)算 13 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)算 14 3 1 3 液壓缸其它元件的確定 14 3 1 4 液壓缸行程確定 15 第四章底座的設(shè)計(jì) 16 4 1 底座材料及尺寸的選定 16 4 2 地板螺栓的確定 16 4 2 1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 16 4 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 17 第五章計(jì)算和選擇液壓元件 19 5 1 閥的種類和功用 19 5 1 1 壓力控制閥 19 5 1 2 流量 速度 控制閥 流量閥 19 5 1 3 方向控制閥 19 5 2 擬定液壓系統(tǒng) 20 5 2 1 換向回路 20 5 2 2 調(diào)速方案 20 5 2 3 系統(tǒng)的安全性 20 5 2 4 合成并完善液壓系統(tǒng) 20 5 3 油泵的選擇 20 5 3 1 確定油泵的工作壓力 20 5 3 2 計(jì)算液壓泵的流量 21 5 3 3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 21 5 4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 22 5 4 1 油箱容積的確定 22 5 4 2 油箱的結(jié)構(gòu) 23 5 5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 23 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致謝 27 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第一章引言 工業(yè)機(jī)器人是一種智能機(jī)器人的簡(jiǎn)化版本 僅僅通過模仿人類行為來幫助完成大 量人類日常生產(chǎn)和生活 操作簡(jiǎn)單 重復(fù)率高的工作 在早期的工業(yè)機(jī)器人是一種教學(xué)和再現(xiàn)機(jī)器人 它由驅(qū)動(dòng)器 教箱 框架控制器 和機(jī)械臂爪等組成 運(yùn)營(yíng)商通過教學(xué)板輸入機(jī)械手的工作內(nèi)容 機(jī)器人收到啟動(dòng)命 令后 將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令 完成相對(duì)的工作內(nèi)容 中期的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)配備外部傳感器設(shè)備 如觸覺傳感器 力傳感器 視覺傳 感器和語音識(shí)別設(shè)備等等 可以得到關(guān)于工作條件和操作對(duì)象的基本信息 機(jī)器人 根據(jù)信息反饋控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)如今 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)擁有高度適應(yīng)性和各種認(rèn)知功能的智能 機(jī)器人 這種機(jī)器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息 使機(jī)器人在未知環(huán)境中提 前獨(dú)立操作 從事各種復(fù)雜的操作 工業(yè)機(jī)器人和其他專業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的主要區(qū) 別是 它的工作內(nèi)容可以通過改變計(jì)算機(jī)程序完成 當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)改變 工業(yè)機(jī)器人編 程和輔助器具配置 付出相對(duì)較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作 機(jī)器人機(jī)械手主要由本體和控制系統(tǒng)兩部分組成 本體部分包括機(jī)械臂 驅(qū)動(dòng)器 和爪子 爪用于抓取工件 或工具 的部件 根據(jù)抓住對(duì)象的形狀 尺寸 重量 材料和 需求和結(jié)構(gòu)有很多類型 比如夾類型 類型和吸附型 等等運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手完成各種各樣的 機(jī)械手臂 擺動(dòng) 移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn) 改變抓取工件的位置和姿態(tài) 機(jī)械臂的升 降 縮放 旋轉(zhuǎn) 等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式 稱為機(jī)械手的自由度 為了抓住任何在空間對(duì)象 的位置和方向 需要一定程度的自由 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 通用性更廣泛 它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附件 如自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn)讓工 件等 一般沒有獨(dú)立的控制裝置 一些操作需要由人直接操縱裝置 例如原子能部門 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 2 圖 1 1 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu) 在機(jī)械工業(yè)部門使用液壓傳動(dòng)的起點(diǎn)是不一樣的 1 在操作控制方面 如機(jī)床的 工作過程中使用液壓傳動(dòng)可使其實(shí)現(xiàn)無級(jí)速度 容易實(shí)現(xiàn)頻繁變換 容易實(shí)現(xiàn)自化 2 它 在傳動(dòng)功率方面 如工程機(jī)械 壓力機(jī)械和航空工業(yè)的主要原因是采用液壓傳動(dòng)使它 與之前相比結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單 減少體積 重量 輸出功率大等等 不同的主機(jī)也可以選擇 不同的準(zhǔn)確性控制式液壓傳動(dòng)裝置 現(xiàn)在液壓領(lǐng)域?qū)嶋H上已經(jīng)成為一個(gè)完整的智能 單元 一句話 液壓技術(shù)和微電子技術(shù)在一起 在微型計(jì)算機(jī)或微處理器控制 進(jìn)一步擴(kuò) 大其應(yīng)用領(lǐng)域 形成了使用機(jī)器人和智能組件形式類型只是它是最常見的例子 現(xiàn)在 一直在各種產(chǎn)業(yè)海外通用智能硬件的組合 他們只是用適當(dāng)?shù)能浖梢栽诓煌袠I(yè)完 成不同的任務(wù) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 3 通過上述相關(guān)的介紹可以知道 液壓行業(yè)變得越來越重要在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位中 其發(fā)展一直用作如何看待一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平的重要標(biāo)志 液壓行業(yè)在中國(guó)和其他 主要工業(yè)國(guó)家扔相當(dāng)落后 在標(biāo)準(zhǔn)化工作上仍需繼續(xù)保持 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 擬定最大抓取重量為 300N 根據(jù)工作位置和工作環(huán)境的需要 決定采用連桿杠 桿式手部 圖 2 1 擬訂手抓基架的材料為 HT200 如圖 10 a 4b 30 2 8 9smg 圖2 1 手爪結(jié)構(gòu)圖 手指夾緊力的計(jì)算 NGKN4503 025 1321 安全系數(shù) 5 工作情況系數(shù) 2 2 方位系數(shù) 手爪水平放置夾水平放置工件 03K 被抓取工件的重量 NG 夾緊時(shí)活塞桿的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 取N 500 則 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2 1 NrAnP40 2 故初步估算手爪結(jié)構(gòu)的重量為 6 2 2 液壓缸的選定 2 2 1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 液壓缸的負(fù)載推力 液壓缸的理論輸出力P 可按下式計(jì)算 2 t 需 2 活塞的實(shí)際作用力 需PN 負(fù)載力 一般取 0 5 0 7 液壓缸的總效率 一般取0 9 0 95 t NtP73 1982 06 78 109 需 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的液壓缸的工作壓力 初定 MpaPn5 由公式 mPDn 83 105 27946 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的可選用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑 D40 2 2 2 缸筒壁厚的計(jì)算 初定 3 0 D 則按下式計(jì)算 2 3 13 4 2max pP 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 缸筒材料的許用應(yīng)力 p 而 2 nb 4 因?yàn)楦淄驳牟牧弦笠凶銐虻膹?qiáng)度和可靠的沖擊韌性 所以選用45號(hào)缸 由機(jī)械 設(shè)計(jì)手冊(cè) 而知液壓缸為沖擊載荷 故查得安全系數(shù) pa610Mb 12 n 則得 panp 8 52 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得已選取 則選定 3 n5 1max Mpa6 1 pn4 61 max 故得 mDPDp 84 0 2318 504 2 3 0 2max 初選 則 6 5 外 故 08 1 40 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得 3 mPD8 04238 502 2max 則知初選壁厚成立 綜上所述選取標(biāo)準(zhǔn)液壓 則液壓缸壁厚為 外 72405 2 2 3 缸筒壁厚的驗(yàn)算 額定工作壓力 應(yīng)低于一定極限值 以保證安全 np 2 5 21 35 0DPsn 缸筒材料的屈服強(qiáng)度 缸筒外徑 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 D 缸筒內(nèi)經(jīng) 故可得 MpaPn 86 554 0 36 02 則可得 Mpan 1 為了使缸筒在工作時(shí)不使其發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定工作壓力 值應(yīng)該和 塑性變形壓力有一定的比例范圍 2 6 DPsrL1lg3 2 2 7 rLnP 4 0 5 缸筒發(fā)生塑性變形的壓力 S 而 則取 所以 MpaPrL9 107 MparL18max MpaPrn 4 5 8 37 10 42 35 0 42 35 本液壓缸最大工作壓力為1 6Mpa 故設(shè)計(jì)選擇的壁厚符合要求 缸筒的底部厚度計(jì)算 因?yàn)楦淄驳撞繛槠矫?所以它的厚度可以按照四周嵌住 圓盤的強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算得 取 mPD46 285134 043 021 故 m7 缸筒端部法蘭厚度的計(jì)算 2 8 310 4 PLadrFbh 選用M6的沉頭螺釘 初選 mb5 ra38 NAPF6 20946 1x 則 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 mdrFbhpLa 8 210 5 638 209410 4 33 為了防止油液的泄漏 兩端內(nèi)需裝入O型密封圈 所以端蓋向內(nèi)凹處厚度選為 7mm 即整個(gè)端蓋厚度14mm 2 2 4 液壓缸活塞桿的確定及校核 對(duì)于雙作用單活塞桿的液壓缸 其活塞桿直徑d 可依據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比 的要 求初步按下式計(jì)算活塞桿直徑d 2 9 1 D 缸筒內(nèi)徑 速度比 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得 33 1 md9 40 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 查得 3d20 大體估計(jì)整個(gè)液壓缸加上油液的重量約為25N 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算 2 10 pdF 26410 活塞桿在穩(wěn)定工況下 只受軸向推力或拉力 Mpa2 1024686 而 nsp3 活塞桿選用45號(hào)鋼 故可知 所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)度要求 p 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 2 2 5 活塞的最大行程 活塞桿一般為細(xì)長(zhǎng)桿 當(dāng) 時(shí) 由歐拉公式推導(dǎo)得 dLK 15 0 2 kKFFEIL223 11 活塞桿彎曲失衡臨界壓縮力 K 活塞桿縱向壓縮力 F 安全系數(shù) 通常 kn6 5 3 kn 材料的彈性模數(shù) 材鋼 E 25 10 2mNE 活塞桿橫截面慣性矩 IPnFkK4086 取 N 則 408 mLK20632 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 得取取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)行程 10 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 缸蓋用受軸向載荷的螺釘組聯(lián)接 工作載荷 N Z取6 2 Z PDAZFnn24 12 則 NF35610 462 KQP8 剩余預(yù)緊力 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 NQP536 1 F871 理 螺釘強(qiáng)度條件 即 243 1d Qd3 41 料的許用應(yīng)力 因 Mpa 為安全系數(shù) 則 取3 360 nn Mpas120 md5 3873 41 則選用標(biāo)準(zhǔn)六角螺栓6M 2 2 7 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 因?yàn)楦咨w的另一用途是活塞桿的導(dǎo)向套 所以缸蓋選用鑄鐵 擬 定HT200 活塞的材料 無導(dǎo)向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 HT300 HT350 球墨鑄 鐵 故初步擬定為HT300 密封圈的選擇 選用O形橡膠密封圈 選取橫截面為圓形 標(biāo)準(zhǔn)直徑 型號(hào)為 md5 32 192345 TGB 油口接頭的確定 因?yàn)橛涂诳状蠖鄶?shù)是屬于薄壁孔 其指的是孔的長(zhǎng)度與直徑 之比 的通孔 通過薄壁孔的流量按下面公式計(jì)算 0 l 2 13 PCAPCAQ 2 221 式中 為流量系數(shù) 接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí) 小于7 時(shí) 62 0 C 8 0 4 油孔的截面積 A 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 液壓油的密度 油孔前腔壓力 1P 油孔后腔壓力 2 油孔前后腔壓力差 推導(dǎo)可得式子 2 14 VQD6 4 液體的流量 按推薦值選定 一般 smV 3 Q 10256 1040 3462 D3 75 6 取標(biāo)準(zhǔn)值 md3 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 12 第三章上升缸設(shè)計(jì) 圖3 1 上升缸結(jié)構(gòu)圖 3 1 上升缸活塞桿受力分析 圖3 2 上升缸活塞桿受力圖 一個(gè)人的 mNM 2301540625608 因 W Zd 2 Mpa1036 W2 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 13 得出 md17 選標(biāo)準(zhǔn)值 選活塞桿直徑 md32 因 1 dPMpan5 mD3 6498 02 選取標(biāo)準(zhǔn)值 80 內(nèi) MpaP875 12 5 1maxy D 3 4dyp 外 選取標(biāo)準(zhǔn)值 m95外 所選液壓缸的壁厚為 7280 3 1 1 缸筒壁厚驗(yàn)算 額定壓力 3 2 21 35 0DPsn Mpan 64 39 80 6 2 則知符合 paMPn4 3a 2 為了缸筒在工作時(shí)不發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定壓力值應(yīng)該和塑性 變形壓力有一定的比例范圍 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 14 DPsrL1lg3 2 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力rrLnP 42 0 35 則 MpaDPsrL 45 673lg0 lg 1 選取 pa5 67maxrM pa 4 28 6 5 742 0 3n 本液壓缸最大工作壓力為2 5Mpa 故設(shè)計(jì)選擇的壁厚可滿足要求 缸筒底部厚度計(jì)算 mPD729 6850 743 043 021 取 m8 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)算 3 3 Fdrbha310 4 選用M6 沉頭螺釘初定 6 HAPdrbha 74 1683475 30 42max31 選定螺栓為M6 所以初選 d62mra0 為了防止油液的泄露兩端蓋內(nèi)需要裝入O 型密封圈 所以蓋內(nèi)凹處厚度選用為 8mm 即整個(gè)端厚度為16mm 3 1 3 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 缸蓋本身因?yàn)橛质腔钊麠U的導(dǎo)向套 所以缸蓋選用的材料為鑄鐵 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 15 擬定HT200 活塞的材料 無導(dǎo)向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 HT300 HT350 球墨 鑄鐵 初步擬定為HT300 密封圈的選擇 密封件大多采用O型密封圈 參考機(jī)械手冊(cè)可知 O型密封圈的 標(biāo)準(zhǔn)值 即截面直徑 故端蓋厚度符合要求 md5 3 管接頭的確定 由公式得 3 4 v6 4Q 液體流量 L min sm 103 63401 3462 v按推薦制選定 一般 sm v 求得 取標(biāo)準(zhǔn)值 9 dd 3 1 4 液壓缸行程確定 由公式 3 KFEIL 2 5 kKPn 5 3K 選用 可選行程為250mm 所以整個(gè)液壓缸的長(zhǎng)度為 4 8m27 250 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 16 第四章底座的設(shè)計(jì) 4 1 底座材料及尺寸的選定 初步擬定底座上底版和臂座以及連接板均采用200HT 底板邊長(zhǎng)為640mm 高 為438mm的方鑄鐵 臂座采用邊長(zhǎng)為600mm 高為70mm的方鑄鐵 連接板邊長(zhǎng)為 400mm 高為25mm的圓鑄鐵 立柱為80mm直徑 高為460mm的圓鑄鐵 回轉(zhuǎn)缸固 定在連接板和底板中間 采用螺栓連接 估算底座重量約為650N 4 2 底板螺栓的確定 受扭轉(zhuǎn)力矩以及翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 初步擬定底板用8個(gè)螺栓 螺栓中心距 翻轉(zhuǎn)軸距離270mm 公式 4 nifPrTKQ1 1 其中 防滑系數(shù) fK2 1 fK T 扭轉(zhuǎn)力 N m f 摩檫系數(shù) 0f r1 r2 r3 螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離 mNifTKQnP 64 35182 04 1 4 2 1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 公式 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 17 4 21maxaxniLZMF 2 其中 螺栓所受的最大工作載荷 N maxF 對(duì)稱軸線左側(cè)各螺栓軸線到對(duì)稱軸線的距離 mm iL 中最大值 mm maxi M 各運(yùn)動(dòng)工件的偏重力矩 求得 m 05 8618 09 19 475 01895 0 6532 4 321NXGXGXG 缸缸大 臂大 臂 缸缸小 臂小 臂缸缸缸缸手 部手 部物物重 NF4 27 4ax 4 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 公式 4 sQ 3 其中 Q 工作載荷 N Z PDQ24 P 缸蓋所受的負(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 D 螺釘中心所在圓的直徑 mm P 油缸內(nèi)油液的工作壓力 Mpa 剩余鎖緊力對(duì)于要求緊密的連接 取 sQKQs 8 1 56 K 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 18 公式 4 4 LjdQ 212143 臺(tái) 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) L sL 5 nMpas360 panSL725 mQdLj 41 3 1j 3 21 取標(biāo)準(zhǔn)開槽沉頭螺釘M16 100 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 19 第五章計(jì)算和選擇液壓元件 5 1 閥的種類和功用 5 1 1 壓力控制閥 其作用主要是控制系統(tǒng)中油液的壓力大小 用來達(dá)到機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的輸 出力 或力矩 這種類型閥主要包括溢流閥 液壓閥 安全閥和壓力繼電器等 溢流閥其主要功用是維持液壓系統(tǒng)中的壓力趨于穩(wěn)定 也可以作安全閥使用 以防止液壓系統(tǒng)壓力超負(fù)荷 還可以作卸荷閥用 以減少液壓系統(tǒng)的功率損耗和發(fā) 熱量 減壓閥其主要功用是使閥的出口壓力低于進(jìn)口壓力 并使液壓系統(tǒng)某一部分的 壓力低于油泵的穩(wěn)定壓力 5 1 2 流量 速度 控制閥 流量閥 它的作用主要是控制液壓系統(tǒng)中油液流量的大小 用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)所 要求的運(yùn)動(dòng)速度 如節(jié)流閥 調(diào)速閥 節(jié)流閥亦稱簡(jiǎn)式節(jié)流閥 其主要功用是以節(jié)流的形式改變所通過的流量大小 使執(zhí)行機(jī)構(gòu)得到不同的運(yùn)動(dòng)速度 它也可作背壓閥和截止閥使用 調(diào)速閥亦稱復(fù)式節(jié)流閥 它是由減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成 用以保證節(jié)流閥進(jìn) 出口壓力差趨于穩(wěn)定 從而調(diào)節(jié)流量時(shí)不受外界負(fù)荷的變化影響 5 1 3 方向控制閥 其主要功能是控制液壓系統(tǒng)中的油液流動(dòng)方向 用來達(dá)到機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所 要求的運(yùn)動(dòng)方向 如電磁換向閥等 電磁換向閥是利用其電磁鐵線圈通電后通過電磁鐵帶動(dòng)閥芯完成換向工作的 按電源的不同 它又分為交流和直流兩類 而按閥芯位置數(shù)和油路數(shù)又可分為二位二通 二位 三通 二位四通 二位五通 三位四通和三位五通等 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 20 閥類的選擇原則 是根據(jù)通過閥門的流量 工作壓力及要求的通路等因素結(jié)合 產(chǎn)品的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行選取 5 2 擬定液壓系統(tǒng) 5 2 1 換向回路 所有換向閥選用O型三位四通換向閥 選人控閥便于人工控制 選中位為 O型定 位準(zhǔn)確 5 2 2 調(diào)速方案 該系統(tǒng)功率較小 所以選簡(jiǎn)單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速 同理可見選用單泵供油 力求獲得較好的經(jīng)濟(jì)性 5 2 3 系統(tǒng)的安全性 為防止俯仰缸因?yàn)樽灾貙?dǎo)致自由下滑 在仰起一定角度后自由下滑 所以都采 用液控單向閥來控制其平衡 為樂保證夾緊缸工作的可靠性所以選用液控單向閥保 壓和鎖緊 5 2 4 合成并完善液壓系統(tǒng) 壓力繼電器在夾緊工件后發(fā)出訊號(hào) 讓微機(jī)控制其它缸開始運(yùn)動(dòng) 二位二通電 磁換向閥用于系統(tǒng)卸荷 5 3 油泵的選擇 5 3 1 確定油泵的工作壓力 公式 5 MpaVP 泵 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 21 P 油缸的最大工作油壓 Mpa 管道和各閥的全部壓力損失之和 V MpaVP8 0 5 因 估算 Mpa0 2max 大 缸 MpaVP8 0 P 泵 取 3泵 5 3 2 計(jì)算液壓泵的流量 油泵的流量 應(yīng)該根據(jù)各系統(tǒng)回路 按設(shè)計(jì)其要求在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流泵Q 量 并考慮系統(tǒng)的總泄露量來確定 即 最 大 最 大泵 K 是在系統(tǒng)中同時(shí)工作的所有并聯(lián)油缸 按最大的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)需要的最 大Q 總量 sm 3 K 考慮系統(tǒng)油液泄露的系數(shù) 一般取K 1 10 1 25 所選油泵的額定流量 應(yīng)該大于上述計(jì)算的數(shù)值 但也不宜過大 避免 Q泵Q 浪費(fèi)動(dòng)力和引起油溫的突然升高 min 75 16 25 L 泵 根據(jù)手冊(cè)選標(biāo)準(zhǔn)的定量單片葉泵YB in 10rmin 16L 泵 MpaP3 泵 5 3 3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 公式 5 泵泵 QPN 2 N 油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 所需油泵的工作壓力 Mpa 泵 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 22 油泵的額定流量 泵Qsm 3 油泵的總效率 一般葉片泵取 8 0 KWN 180 267 01 33 選電動(dòng)機(jī)Y801 4 Kin9rn 5 4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油箱的主要功用是存儲(chǔ)液壓油使供給液壓系統(tǒng)的工作液壓油不會(huì)出現(xiàn)缺失 同 時(shí)達(dá)到散發(fā)熱量 在工作環(huán)境溫度較低時(shí)可以保持液壓油中的熱量 沉淀液壓油中 雜質(zhì)和溢出混在液壓油中的氣體等作用 因此其容積不宜太小 最小容積應(yīng)能貯存 整個(gè)液壓系統(tǒng)都充滿油液還稍有富余 目前液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的油壓一般多為中壓 范圍內(nèi) 油管容積一般是油泵每分鐘流量的 倍以上 5 6 2 P 4 3 5 4 1 油箱容積的確定 從油箱的散熱和沉淀雜質(zhì)等方面考慮 油箱的體積越大就越好 但也因油箱的 體積過大導(dǎo)致占空間 難移動(dòng) 操作不方便等 油箱的有效容積是指油位高度大約 是槽體積高度的 80 因此 油箱的有效容積應(yīng)根據(jù)加熱的原理的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì) 算和熱平衡 一般條件下 油箱的有效容積可以根據(jù)油泵的額定流量計(jì)算 公式 pq v v 油箱的有效容積 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字 低壓系統(tǒng)中 中壓系統(tǒng)中4 2 高壓系統(tǒng)中 取 7 5 12 0 6 液壓泵的額定流量 pqmin L96v 擬定長(zhǎng) 寬 高分別為640mm 500mm 438mm 底座高為38mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 23 5 4 2 油箱的結(jié)構(gòu) 圖 4 2 油箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 5 5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油管 有紫銅管 塑料管 尼龍管和軟管等 應(yīng)根據(jù)油管的壓力 流量 裝置 條件和工作部位等不同進(jìn)行選取 紫銅管彎曲較方便 容易裝配 承受壓力65 100公斤 厘米以下 對(duì)機(jī)械手來 說一般還是夠用的 故采用較多 橡皮管多用于高壓和有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件上較為方便 尼龍和塑料管已逐漸廣泛 采用 尼龍管可用于低壓或中壓系統(tǒng)中 而塑料管則可用于回油管系統(tǒng)中 管接頭 在管路中應(yīng)采用管接頭進(jìn)行連成管路時(shí) 必須注意緊湊 美觀 整齊 等 在手部和腕部所用的油缸 如果在外部有很多較長(zhǎng)的軟管輸油 就有可能會(huì)影 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 24 響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng) 甚至損壞油管 因此 常將從液壓操作板來的油管在遠(yuǎn)離手部處 集中輸入 然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在油缸壁或活塞桿 導(dǎo)向桿等內(nèi)部鉆孔輸油 采用 回轉(zhuǎn)接頭或伸縮油管將油液輸往手部或腕部動(dòng)作的油缸內(nèi) 濾油器 它的主要作用是濾油 以保證油液的清潔 防止油泵和液壓系統(tǒng)中其 它元件的擦傷 咬死或堵塞節(jié)流閥和管路小孔而影響機(jī)械手工作 網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 清洗方便 通用性好 但濾油強(qiáng)度強(qiáng)度較大 抗腐蝕性 能較好 制造較簡(jiǎn)單 過濾精度較高 可是一旦本身的顆粒有脫落 則會(huì)影響過濾 精度 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 25 結(jié)論 機(jī)械手主要優(yōu)點(diǎn)是 1 工作環(huán)境工作時(shí)間長(zhǎng) 可重復(fù)的流程 維護(hù)生產(chǎn)線的正常工作 2 運(yùn)動(dòng)精度 靈活 尤其是在計(jì)算機(jī)的控制下 可達(dá)到很高的精度 3 對(duì)環(huán)境的要求簡(jiǎn)單 可用于粉塵 易燃 易爆糟糕的工作環(huán)境 4 工作效率高 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本 5 良好的通用性 除了特定的目的 簡(jiǎn)單的改變手部 就能完成噴涂 焊接的要求 本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械手綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 金屬工藝學(xué) 熱處理 技術(shù)測(cè)量配合與公差 機(jī)械制圖 機(jī)械原理 理論力學(xué)等知識(shí) 主要是運(yùn)用在那些 簡(jiǎn)單 頻繁的操作中來代替人的勞動(dòng)進(jìn)行工作 就本次設(shè)計(jì)而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及 機(jī)械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對(duì)液壓系統(tǒng)和 有關(guān)機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解 鞏固了以前書本上的理論知識(shí) 最重要的是 在這 次設(shè)計(jì)中 我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增 加了自己的知識(shí)面 同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力 但是 在這次設(shè)計(jì)中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 主要是因?yàn)槿鄙僭O(shè) 計(jì)經(jīng)驗(yàn) 對(duì)許多的細(xì)節(jié)問題考慮不周 希望老師給予批評(píng)和指導(dǎo) 我會(huì)在以后的學(xué) 習(xí)和設(shè)計(jì)工作中不斷的完善和糾正自己 努力的提高自己的專業(yè)素質(zhì) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 26 參考文獻(xiàn) 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動(dòng) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 15 36 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動(dòng) M 上海 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 27 59 3 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 12 31 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機(jī)械設(shè)計(jì) M 沈陽 東北大學(xué)出版社 2000 19 25 5 王承義 機(jī)械手及其應(yīng)用 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1981 13 78 6 加藤一郎 機(jī)械手圖冊(cè) M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1979 27 42 7 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機(jī)械制圖 M 北京 高等教育出版社 2002 25 30 8 劉鴻文 材料力學(xué) M 北京 高等教育出版社 2012 11 15 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 27 致謝 首先 我要誠(chéng)摯的感謝沈陽化工學(xué)院以及機(jī)械工程學(xué)院的各位老師在這四年中 給予我的悉心培育 使我由一個(gè)毫無專業(yè)概念的高中生 變成了一名對(duì)專業(yè)知識(shí)有 了相當(dāng)把握并具有較高設(shè)計(jì)實(shí)力的合格大學(xué)畢業(yè)生 特別要感謝的是趙艷春老師在 這一個(gè)學(xué)期內(nèi)對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的盡心指導(dǎo) 使我對(duì)所設(shè)計(jì)的課題有了深刻的了解 并 順利的完成了此次設(shè)計(jì) 在這次設(shè)計(jì)中 我將大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和 鞏固 對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)全新的理解 弄清楚了許多以前不甚了解的地方 使我的知識(shí)面得到了擴(kuò)展 也使我的專業(yè)水平得到了提高 在趙老師的耐心指導(dǎo)下 我在資料室和圖書館中查閱了大量的資料 并將他們綜合運(yùn)用于我的設(shè)計(jì)之中 理 論聯(lián)系實(shí)際 終于在設(shè)計(jì)課題上畫上了圓滿的句點(diǎn) 就本次設(shè)計(jì)而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及 機(jī)械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對(duì)液壓系統(tǒng)和 有關(guān)機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解 鞏固了以前書本上的理論知識(shí) 最重要的是 在這 次設(shè)計(jì)中 我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增 加了自己的知識(shí)面 同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力 本次設(shè)計(jì)是在趙艷春老師的仔細(xì)修訂和悉心斧正下完成的 無論是在最初課題 的選擇 還是在中間課題設(shè)計(jì)過程中 直至到最后的設(shè)計(jì)總結(jié) 趙老師都給予了我 莫大的幫助 她給予了許多設(shè)計(jì)的指導(dǎo) 并提出了許多建設(shè)性的意見 使我能夠直 接捕捉到本次設(shè)計(jì)的精髓所在 少走了許多彎路 因此 此次設(shè)計(jì)的成功與趙老師 的精心培養(yǎng)是分不開的 她注意培養(yǎng)同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)中的創(chuàng)造能力以及獨(dú)立思考能力 鼓勵(lì)同學(xué)們應(yīng)用現(xiàn)有的比較先進(jìn)的設(shè)備 并傳授她的學(xué)習(xí)的心得以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)的 順利進(jìn)行 此外 趙老師在生活上也給予了無限的關(guān)心和照顧 趙老師的工作作風(fēng) 與為人處事的態(tài)度都使我敬佩不已 在此 僅以此文表示對(duì)趙老師的教誨和幫助表 示我最衷心的感謝 另外 在此次設(shè)計(jì)的過程中 我還要特別感謝我的搭檔付曉慶對(duì)我的幫助 以 及教研室其他老師對(duì)我的幫助 使我在設(shè)計(jì)過程中能夠一直保持干勁 克服學(xué)習(xí)上 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 28 的困難 不斷前行 在此 本人予以最誠(chéng)摯的感謝 此外 我還要向其他所有幫助 過我 鼓勵(lì)過我的師長(zhǎng) 同窗致以我最深深的謝意 最后 謹(jǐn)祝科亞的明天更加美好 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見表 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化 班級(jí) 1103 姓名 趙利民 題目 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 趙利民同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中 設(shè)計(jì)題目為澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 經(jīng)檢查得出以下結(jié)論 1 完成圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的規(guī)定畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量 2 設(shè)計(jì)計(jì)算書參數(shù)選取及計(jì)算正確 應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力較強(qiáng) 文中插圖較合理 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好 視圖表達(dá)較為清晰 能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖 4 具有良好的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ) 能夠結(jié)合題目進(jìn)行分析運(yùn)算 基礎(chǔ)概 念清楚 5 能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)較多 可以參加答辯 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 評(píng)閱教師評(píng)閱意見表 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及 其自動(dòng)化 班級(jí) 機(jī)制 1103 姓名 趙利民 題目 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 趙利民同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中 設(shè)計(jì)題目為澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 經(jīng)檢查得出以下結(jié)論 1 完成圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的規(guī)定畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作量 2 設(shè)計(jì)計(jì)算書參數(shù)選取及計(jì)算正確 應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力較強(qiáng) 文中插圖較合理 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好 視圖表達(dá)較為清晰 能用計(jì)算機(jī)進(jìn)行繪圖 4 具有良好的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ) 能夠結(jié)合題目進(jìn)行分析運(yùn)算 基礎(chǔ)概 念清楚 5 能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)較多 可以參加答辯 評(píng) 閱 人 評(píng) 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)考核評(píng)價(jià)表 答辯小組 畢業(yè)設(shè)計(jì) 名 稱 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 1103 姓名 趙利民 評(píng)價(jià)人 權(quán)重 評(píng)價(jià)點(diǎn) 得分 10 圖紙完備 整潔 設(shè)計(jì)說明書的撰寫質(zhì)量 5 分析 計(jì)算 論證的綜合能力 5 能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí) 獨(dú)立工作能力強(qiáng) 指導(dǎo)教師 5 畢業(yè)實(shí)習(xí)表現(xiàn) 進(jìn)度表書寫情況 10 設(shè)計(jì)的有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解 有一定應(yīng)用價(jià)值 5 設(shè)計(jì)的難度和工作量 結(jié)合本專業(yè)情況 5 計(jì)算 圖紙 公式 符號(hào) 單位是否符合工程設(shè)計(jì)規(guī)范 評(píng)閱人 5 說明書的條理性 語言 書寫 圖表水平 10 設(shè)計(jì)規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準(zhǔn)備情況 10 答辯中思維敏捷 知識(shí)面寬厚程度 10 回答問題的正確性 有無錯(cuò)誤 答辯小組 10 是否有創(chuàng)新意識(shí) 設(shè)計(jì)是否有新意 合計(jì) 分?jǐn)?shù) 教師 評(píng)閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評(píng)價(jià)點(diǎn)給出得分 合計(jì)總分?jǐn)?shù) 在總成績(jī)分?jǐn)?shù)中 90 100 分為優(yōu)秀 80 89 分為良好 70 79 為 中等 60 69 為及格 不足 60 分為不及格 列入本表右側(cè)成績(jī)欄中 注意 有嚴(yán)重抄襲現(xiàn)象的學(xué)生成績(jī)應(yīng)定為不及格 有抄襲現(xiàn)象 但不嚴(yán)重的學(xué)生成績(jī)應(yīng)降檔處理 指導(dǎo)教師 評(píng)閱人及答辯小組對(duì) 此應(yīng)切實(shí)注意 如有不可解決的分歧 可交于院系答辯委員會(huì)裁定 成績(jī) 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 答辯記錄 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 1103 班 學(xué)號(hào) 311202127 姓名 趙利民 答辯內(nèi)容記錄 記錄人 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 答辯成績(jī)?cè)u(píng)定 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 答辯委員會(huì)于 2015 年 6 月 5 日 審查了 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 趙利民 的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 設(shè)計(jì) 論文 題目 澆注機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 論文 專題部分 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 論文 共 28 頁 設(shè)計(jì)圖紙 4 張 指導(dǎo)教師 評(píng) 閱 人 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 答辯委員會(huì)意見 成績(jī) 學(xué)院答辯委員會(huì) 主任委員 簽章 年 月 日 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述 澆注機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 姓名 趙利民 班級(jí) 機(jī)制 1103 指導(dǎo)教師 趙艷春 摘要 機(jī)械工業(yè)是國(guó)民的裝備部 是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為人民生提供耐用消 費(fèi)品的產(chǎn)業(yè) 機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平 的要標(biāo)志 因此 世界各國(guó)都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之 一 生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)中 生產(chǎn)過程的機(jī)械化 自動(dòng)化已成為突出的主題 然而在機(jī)械工業(yè) 中 加工 裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的 單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序接起來 不僅費(fèi)時(shí)而且效率不高 同時(shí)人的勞動(dòng)強(qiáng)度非常大 有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失誤及傷害 顯然 這嚴(yán)重影響制約了整個(gè)生產(chǎn)過程的效率和自動(dòng)化程度 機(jī)械手的應(yīng)用很 好的解決了這一情況 它不存在重復(fù)的偶然失誤 也能有效的避免了人身事故 機(jī)器人是一種智能機(jī)器人的簡(jiǎn)化版本 僅僅通過模仿人類行為來幫助完成大 量人類日常生產(chǎn)和生活 操作簡(jiǎn)單 重復(fù)率高的工作 在早期的工業(yè)機(jī)器人是一種教學(xué)和再現(xiàn)機(jī)器人 它由驅(qū)動(dòng)器 教箱 框架控制器 和機(jī)械臂爪等組成 運(yùn)營(yíng)商通過教學(xué)板輸入機(jī)械手的工作內(nèi)容 機(jī)器人收到啟 動(dòng)命令后 將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令 完成相對(duì)的工作內(nèi)容 中期的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)配備外部傳感器設(shè)備 如觸覺傳感器 力傳感器 視覺傳 感器和語音識(shí)別設(shè)備等等 可以得到關(guān)于工作條件和操作對(duì)象的基本信息 機(jī) 器人根據(jù)信息反饋控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)如今 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)擁有高度適應(yīng)性和各種認(rèn)知功能的智能 機(jī)器人 這種機(jī)器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息 使機(jī)器人在未知環(huán)境 中提前獨(dú)立操作 從事各種復(fù)雜的操作 工業(yè)機(jī)器人和其他專業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備 的主要區(qū)別是 它的工作內(nèi)容可以通過改變計(jì)算機(jī)程序完成 當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)改變 工業(yè)機(jī)器人編程和輔助器具配置 付出相對(duì)較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作 機(jī)器人機(jī)械手主要由本體和控制系統(tǒng)兩部分組成 本體部分包括機(jī)械臂 驅(qū)動(dòng)器 和爪子 爪用于抓取工件 或工具 的部件 根據(jù)抓住對(duì)象的形狀 尺寸 重量 材 料和需求和結(jié)構(gòu)有很多類型 比如夾類型 類型和吸附型 等等運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手完成各 種各樣的機(jī)械手臂 擺動(dòng) 移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn) 改變抓取工件的位置和姿態(tài) 機(jī)械臂的升降 縮放 旋轉(zhuǎn) 等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式 稱為機(jī)械手的自由度 為了抓住 任何在空間對(duì)象的位置和方向 需要一定程度的自由 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 通用性更廣泛 它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附件 如自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn) 讓工件等 一般沒有獨(dú)立的控制裝置 一些操作需要由人直接操縱裝置 例如原 子能部門 正文 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成 其組成及相互關(guān)系如下圖 手部安裝在手臂的前端 手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸 可把動(dòng)作傳給手腕 以轉(zhuǎn) 動(dòng) 伸屈手腕 開閉手指 機(jī)械手手部的機(jī)構(gòu)系模仿人的手指 分為無關(guān)節(jié) 固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種 手指的數(shù)量又可以分為二指 三指和四指等 其中以二指用的最多 可以根據(jù) 夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭 以適應(yīng)操作需要 手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分 本課所做的機(jī)械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂 手臂 的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確的抓住工件 并運(yùn)送到所需要的位置上 為了使機(jī)械手能 夠正確的工作 手臂的三個(gè)自由度都需要精確的定位 總括機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種 因此 它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要 是直線油缸 擺動(dòng)油缸 電液脈沖馬達(dá) 伺服油馬達(dá) 直流伺服馬達(dá)和步進(jìn)馬 達(dá)等 軀干是安裝手臂 動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種 液壓驅(qū)動(dòng) 氣壓驅(qū)動(dòng) 電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng) 其中以 液壓氣動(dòng)用的最多 占 90 以上 電動(dòng) 機(jī)械驅(qū)動(dòng)用的較少 液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過油缸 閥 油泵和油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng) 它利用油缸 馬達(dá)加 上齒輪 齒條實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng) 利用擺動(dòng)油缸 馬達(dá)與減速器 油缸與齒條 齒 輪或鏈條 鏈輪等實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是壓力高 體積小 出力大 運(yùn)動(dòng)平緩 可無級(jí)變速 自鎖方便 并能在中間位置停止 缺點(diǎn)是需要配備壓 力源 系統(tǒng)復(fù)雜成本較高 氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸 氣壓馬達(dá) 氣閥等 一般采用 4 6 個(gè)大 氣壓 個(gè)別的達(dá)到 8 10 個(gè)大氣壓 它的優(yōu)點(diǎn)是氣源方便 維護(hù)簡(jiǎn)單 成本低 缺點(diǎn)是出力小 體積大 由于空氣的可壓縮性大 很難實(shí)現(xiàn)中間位置的停止 只能用于點(diǎn)位控制 而且潤(rùn)滑性較差 氣壓系統(tǒng)容易生銹 電氣驅(qū)動(dòng)采用的不多 現(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 用大減速比減速器 來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 直線運(yùn)動(dòng)則用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu) 有的采用直線電動(dòng)機(jī) 通用機(jī)械手則考慮用步進(jìn)電機(jī) 直流或交流的伺服電機(jī) 變速箱等 電氣驅(qū) 動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡(jiǎn)單 維護(hù) 使用方便 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一 形式的動(dòng)力 出力比較大 缺點(diǎn)是控制響應(yīng)速度比較慢 機(jī)械驅(qū)動(dòng)只用于固定 的場(chǎng)合 一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作 它的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作確實(shí)可靠 速 度高 成本低 缺點(diǎn)是不易調(diào)整 機(jī)械手控制系統(tǒng)的要素 包括工作順序 到達(dá)位置 動(dòng)作時(shí)間和加速度等 控制系統(tǒng)可根據(jù)動(dòng)作的要求 設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制 它首先要編制程序加以 存儲(chǔ) 然后再根據(jù)規(guī)定的程序 控制機(jī)械手進(jìn)行工作 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 機(jī)械手也越來越多的地被應(yīng)用 機(jī)械手 有利于提高材料的傳送 工件的裝卸 刀具的更換以及機(jī)器裝配 等的自動(dòng)化程度 從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 降低生產(chǎn)成本 加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生 產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐 避免人身事故在高溫 高壓 低溫 低壓 有灰塵 噪聲 臭味 有放射 性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中 用人手直接操作是有危險(xiǎn)或 根本不可能的 而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè) 大大地 改善了工人的勞動(dòng)條件 同時(shí) 在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復(fù)作業(yè)的操作中 以機(jī) 械手代替人手進(jìn)行工作 可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作 這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面 同時(shí)由于 應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作 這是減少人力的另一個(gè)側(cè)面 因此 在自動(dòng)化機(jī) 床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手 以減少人力和更準(zhǔn)確地控制 生產(chǎn)的節(jié)拍 便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn) 目前國(guó)內(nèi)機(jī)械于主要用于機(jī)床加工 鑄鍛 熱處理等方面 數(shù)量 品種 性能 方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要 所以 在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍 重點(diǎn)發(fā)展鑄造 熱處理方面的機(jī)械手 以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 改善作業(yè)條件 在應(yīng) 用專用機(jī)械手的同時(shí) 相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手 有條件的還要研制示教式機(jī)械 手 計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等 同時(shí)要提高速度 減少?zèng)_擊 正確定 位 以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用 此外還應(yīng)大力研究伺服型 記憶再現(xiàn)型 以及具有觸覺 視覺等性能的機(jī)械手 并考慮與計(jì)算機(jī)連用 逐步成為整個(gè)機(jī) 械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元 國(guó)外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多 發(fā)展也很快 目前主要用于機(jī)床 橫鍛壓力機(jī)的上下料 以及點(diǎn)焊 噴漆等作業(yè) 它可按照事先指定的作業(yè)程序 來完成規(guī)定的操作 國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)是大力研制具有某種智能的機(jī)械手 使它具有一定的傳感能力 能反饋外界條件的變化 作相應(yīng)的變更 如位置 發(fā)生稍許偏差時(shí) 即能更正并自行檢測(cè) 重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能 目 前已經(jīng)取得一定成績(jī) 目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均有高精化 高速化 多軸化 輕量化的發(fā)展趨 勢(shì) 定位精度可以滿足微米及亞微米級(jí)要求 運(yùn)行速度可以達(dá)到 3M S 量新 產(chǎn)品達(dá)到 6 軸 負(fù)載 2KG 的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破 100KG 更重要的是將機(jī)械手 柔性造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合 從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操 作狀態(tài) 同時(shí) 隨著機(jī)械手的小型化和微型化 其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)突破傳統(tǒng)的機(jī) 械領(lǐng)域 而向著電子信息 生物技術(shù) 生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展 目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度 進(jìn)行機(jī)械手共性技術(shù)的研究 并朝 著智能化和多樣化方向發(fā)展 主要研究?jī)?nèi)容集中在以下幾個(gè)方面 工業(yè)機(jī)械手的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù) 探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料 進(jìn)一步提高負(fù)載 自 重比 同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化 可重構(gòu)方向發(fā)展 機(jī)械手控制技術(shù) 重點(diǎn)研究開放式 模塊化控制系統(tǒng) 人機(jī)界面更加友好 語言 圖形編程界面正在研制之中 機(jī)械手控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化 以及基 于 PC 機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器己成為研究熱點(diǎn) 編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可 操作性之外 離線編程的實(shí)用化將成為研究重點(diǎn) 多傳感器系統(tǒng) 為進(jìn)一步提高機(jī)械手的智能和適應(yīng)性 多種傳器的使用是其 問題解決的關(guān)鍵 其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器信息融合算法 特別是 在非線性及非平穩(wěn) 非正態(tài)分布的情形下的多傳感器信息融合算法 另一個(gè)問 題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)靈巧 控制系統(tǒng)愈來愈小 二者正朝著一體化方向發(fā)展 機(jī)械手遙控及監(jiān)控技術(shù) 半自主和自主技術(shù) 多個(gè)機(jī)械手和操作者之間的協(xié)調(diào) 控制 通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)械手遙控系統(tǒng) 在有時(shí)延的情況下 建立預(yù) 先顯示進(jìn)行遙控等 虛擬機(jī)械手技術(shù) 基于多傳感器 多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù) 實(shí)現(xiàn) 機(jī)械手的虛擬遙操作和人機(jī)交互 多智能體調(diào)節(jié)控制技術(shù) 這是目前機(jī)械手研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域 主要對(duì)多智 能體的群體體系結(jié)構(gòu) 相互間的通信與磋商機(jī)理 感知與學(xué)習(xí)方法 建模和規(guī)劃 群體行為控制等方面進(jìn)行研究 軟機(jī)械手技術(shù) 主要用于醫(yī)療 護(hù)理 休閑和娛樂場(chǎng)合 傳統(tǒng)機(jī)械手設(shè)計(jì)未 考慮與人緊密共處 因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料 軟機(jī)械手技術(shù)要求 其結(jié)構(gòu) 控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)械手意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全 機(jī)器人對(duì)人是友好的 仿人和仿生技術(shù) 這是機(jī)械手技術(shù)發(fā)展的最高境界 目前僅在某些方面進(jìn)行 一些基礎(chǔ)研究 總結(jié) 就本次設(shè)計(jì)而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程 以及機(jī)械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對(duì)液 壓系統(tǒng)和有關(guān)機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解 鞏固了以前書本上的理論知識(shí) 最重 要的是 在這次設(shè)計(jì)中 我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增加了自己的知識(shí)面 同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的 能力 但是 在這次設(shè)計(jì)中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 主要是因?yàn)槿?少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 對(duì)許多的細(xì)節(jié)問題考慮不周 希望老師給予批評(píng)和指導(dǎo) 我會(huì)在 以后的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作中不斷的完善和糾正自己 努力的提升自己的專業(yè)素質(zhì) 參考文獻(xiàn) 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動(dòng) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 15 36 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動(dòng) M 上海 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 27 59 3 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 12 31 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機(jī)械設(shè)計(jì) M 沈陽 東北大學(xué)出版社 2000 19 25 5 王承義 機(jī)械手及其應(yīng)用 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1981 13 78 6 加藤一郎 機(jī)械手圖冊(cè) M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1979 27 42 7 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機(jī)械制圖 M 北京 高等教育出版社 2002 25 30 8 劉鴻文 材料力學(xué) M 北京 高等教育出版社 2012 11 15