1323-機械手-液壓機械手,機械手,液壓 ,,機械工程系,機械設計制造及自動化專業(yè) 論文答辯,工業(yè)機械手設計液壓原理及傳動設計,學生： 指導老師：,目錄,引言 第一章 機械手設計要求分析 第二章 液壓系統(tǒng)設計 第三章 集成塊的設計 第四章 液壓集成塊CAD技術,引言,工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。,,機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。,,機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。,第一章 機械手設計要求分析,1.設計目的和要求 上下料用機械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺之間實現(xiàn)機械零件的重復取放，代替人工勞動，減輕了人工勞動強度，提高了自動化水平和勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質量與安全。,2.機械手簡介與分析,1.坐標形式分析 上下料用機械手采用圓柱坐標的結構形式，主要的組成部分有：升降機構，回轉機構，手臂伸縮結構等，在這三中機構中采用液壓驅動傳動方式，能保證機械手的整體結構的緊湊性，運動平穩(wěn)以及可以方便的實現(xiàn)無級調速。,2.運動分析,如圖所示，機械手在工作過程中需三種運動，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運動，而手臂的回轉為圓周運動，所以采用圓柱坐標形式。其特點是，結構簡單，手臂運動范圍大，有較高的定位準確度。,,3.機械手的工作范圍,機械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個不同高度的工作臺的距離，手臂伸縮總行程為500mm，手臂回轉的運動范圍為90度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺的高度差，總行程為200mm,第二章 液壓系統(tǒng)設計,1.根據(jù)工作要求確定一個工作循環(huán)周期的運動過程 2.據(jù)工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖 3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 4.根據(jù)整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標準的液壓元件 5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核,1.確定一個工作循環(huán)周期的運動過程,1.手臂位于初始位置（1） 2.手臂伸長至工作臺（1） 3.手指抓取工件 4.手臂縮回 5.立柱升高至至工作臺 6.手臂回轉角度α至位置（2） 7.手臂伸長并釋放工件 8.手臂縮回 9.手臂回轉角度 —α，至位置（1） 10.立柱下降至工作臺（1）,,2.? 分析運動過程確定系統(tǒng)工況分析圖,,3. 擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖,1. 根據(jù)整個系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運動和升降運動 選擇單桿活塞液壓缸，回轉運動選擇擺動液壓缸，保證整個系統(tǒng)能夠達到穩(wěn)定的運動效果。,,2.液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據(jù)設備的共組特點和工作要求確定對主要性能起決定性影響的主要回路，機械手液壓系統(tǒng)主要有針對伸縮運動，升降運動和回轉運動的三個主要運動回路。,,3.綜合以上的液壓元件和液壓回路 液壓回路的綜合就是把選擇的液壓回路放在一起，進行歸并整理，增加必要的液壓元件和輔助回路，確定完整的液壓傳動系統(tǒng)。同時注意：a.盡量簡化系統(tǒng)機構，減少不必要的液壓元件使用； b.保證整個液壓系統(tǒng)運動動作的可靠，安全，沒有元件與機構之間的相互干涉問題的存在；c.盡可能的去提高系統(tǒng)的工作效率，減少不必要的功耗的浪費； d.盡可能采用標準通用的液壓元件。,綜合以上的動作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖,,4.根據(jù)整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標準的液壓元件,機械手液壓系統(tǒng)的主要液壓元件選擇包括：油箱，濾油器，油泵，溢流閥，減壓閥，單向閥，電磁換向閥，單向節(jié)流閥，以及相應的電器開關等，主要液壓元件規(guī)格 如左表,,2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核,1.伸縮液壓缸的設計計算 2.擺動缸的設計計算 3.升降機構的設計計算,第三章 集成塊的設計,1 設計分析 2 根據(jù)具體的要求進行設計計算 3 下面為集成塊的設計步驟 4 液壓集成塊的加工工藝,在整個液壓系統(tǒng)中，由于整個系統(tǒng)由若干個液壓閥有機組合在一起的，各個液壓閥之間的連接方式主要有：管式連接，板式連接，集成式連接。集成式連接又可以分為集成塊式連接，疊加閥式連接，插裝錐閥式連接。 由于管式連接結構分散，尤其對于復雜的液壓系統(tǒng)，占據(jù)空間很大，管路交錯，接頭較多，裝卸維修困難，并且在接頭處容易造成油液的泄露與空氣的滲入，有時會產(chǎn)生噪音和震動 板式連接一般油管較多，而且易在兩板之間形成間隙，出現(xiàn)漏油，串腔等問題。而集成塊式連接是集成式連接中的一種，即借助于集成塊把標準式的板式連接的液壓元件連接起來，它是一種代替管路把元件連接起來的六面連接體，在連接體內(nèi)根據(jù)各控制油路設計出,需要的油路通道，液壓閥裝在集成塊周圍。集成塊的上下面是塊與塊的結合面，在結合面上加工有相同位置的壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及安裝螺栓孔。集成塊與裝在周圍的閥類元件之間組成一個集成塊組，可以完成一定典型回路的功能。將所有的集成塊組疊加在一起，就可以構成整個集成塊式的液壓傳動接系統(tǒng)。 在所有的集成塊組的下面應該有底板結構，底板上有壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L等，通過底板來實現(xiàn)集成塊組與油泵和油箱的連接，在所有的集成塊組上面還應該有頂蓋結構，在頂蓋上可以安裝壓力表開關，以便于測量系統(tǒng)中各連接點或者某一油路的壓力情況，這種集成方式的優(yōu)點是它的機構緊湊，占地面積小，易于裝卸和維修，并且具有標準化和系列化產(chǎn)品。以選用組合，因而被廣泛用于各種中高壓液壓系統(tǒng)和各種中低壓液壓系統(tǒng)中，但是對于它的設計，工作量比較大，加工工藝復雜，不能任意修改等缺點。,2 根據(jù)具體要求進行設計計算,上下料用的機械手液壓系統(tǒng)的集成塊設計系統(tǒng)見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機構控制集成塊，回轉機構控制集成塊，伸縮機構控制集成塊以及頂蓋等五個集成塊組成 。 下面針對整個系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說明整個集成塊的設計計算過程：,3.液壓元件的選擇,為了能滿足整個循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個液壓元件，有相關手冊查得它們的型號和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時候應考慮的油孔的相對位置情況等,減壓閥,型號：JF3-10B 通徑：Φ10 連接底板標準：GB8100-AG-06-2-A 外型尺寸：84mm*61mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下圖,,單向閥,型號：AJ-H10B 通徑：Φ10 AJ型直角單向閥板式連接 外型尺寸：60mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下,,三位四通電磁換向閥,彈簧對中型 代號O 型號：34- H10B 通徑：Φ10 規(guī)格：流量40 L/min 換向頻率 60次/min 電壓 AC 220V 50Hz DC 12V 24V 功耗 AC 40W DC 42W 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下：,,單向節(jié)流閥,型號：L -H10 板式連接 通徑：Φ10 外型尺寸：130mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對位置如下,,3 下面為集成塊的設計步驟,1.根據(jù)上面查得的標準，做液壓元件樣板，根據(jù)閥的油孔和外型尺寸確定液壓集成塊的外型尺寸，以及閥體在集成塊某一面上所占的空間。,2.確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為Φ12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為Φ12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為Φ10mm，則統(tǒng)一取孔徑為Φ12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取Φ12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對其他的液壓元件和結合面有干涉作用。,3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準。,在布局時應該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（如圖5 a）否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核（如圖5 d）。,,液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。 設計專用集成塊時，要注意其高度應該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問題。,,4.集成塊上液壓元件布置程序,電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。,