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In this paper, the structure design and kinematics analysis of the upper and lower materials are described. First, through the full range of research status of mechanical hand, based on the proposed scheme of mechanical hands; then, design and calculation of the size of the structure of the major components; then, the hydraulic system design. Finally, through the AutoCAD software to draw the upper and lower material manipulator assembly drawing and the main parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. Key words: Up and down material, Manipulator, Hydraulic cylinder, Kinematics 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1背景及意義 1 1.2機(jī)械手概述 2 1.2.1機(jī)械手的組成 2 1.2.2機(jī)械手的分類 2 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1 設(shè)計(jì)要求 4 2.1.1 動(dòng)作要求 4 2.1.2參數(shù)要求 4 2.2方案擬定 4 2.2.1初步分析 4 2.2.2 擬定方案 4 第3章 機(jī)械手手部設(shè)計(jì) 6 3.1手部分析 6 3.2夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 7 3.3 夾緊油缸的設(shè)計(jì) 8 3.4手抓的設(shè)計(jì) 8 第4章 機(jī)械手臂部設(shè)計(jì) 11 4.1臂部整體設(shè)計(jì) 11 4.2手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 12 4.2.1 手臂摩擦力的分析與計(jì)算 12 4.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計(jì)算 13 4.2.3手臂慣性力的計(jì)算 13 4.3手臂伸縮油缸的設(shè)計(jì) 14 4.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 14 4.3.2液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 15 4.3.3活塞桿的計(jì)算校核 15 4.3.4 油缸端蓋的設(shè)計(jì) 16 第5章 機(jī)械手機(jī)身設(shè)計(jì) 18 5.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 18 5.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 5.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 18 5.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 19 5.3機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 21 5.3.1手臂片重力矩的計(jì)算 21 5.3.2升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 22 5.3.3升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 22 5.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 23 第6章 機(jī)械手液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 6.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 25 6.1.1手部夾緊機(jī)構(gòu) 25 6.1.2 臂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 25 6.1.3 臂部伸縮機(jī)構(gòu) 26 6.1.4臂部升降機(jī)構(gòu) 27 6.2液壓系統(tǒng)方案擬定 28 6.2.1調(diào)速回路方案分析 28 6.2.2 快進(jìn)回路方案分析 30 6.2.3夾緊回路的選擇 31 6.3液壓元件的計(jì)算和選擇 32 6.3.1液壓泵 32 6.3.2確定油箱容量 33 6.3.3液壓元件的選擇 33 6.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 33 6.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失 33 6.4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 35 總 結(jié) 37 參考文獻(xiàn) 38 致 謝 39 41 第1章 緒論 1.1背景及意義 目前，由于成本問(wèn)題和勞動(dòng)力技能、牽引機(jī)、卸料都用手動(dòng)，不僅效率低，精度低，工作強(qiáng)度，存在安全風(fēng)險(xiǎn)操作員生產(chǎn)機(jī)生產(chǎn)牽引，以避免安全事故操作者牽引機(jī)，增加保護(hù)措施，例如增加光電保護(hù)裝置等；但這并不能從根本上防止安全，而設(shè)計(jì)的機(jī)械手的替代材料曼聯(lián)EL操作變得非常重要。這個(gè)設(shè)計(jì)是必要的，根據(jù)應(yīng)用本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械手，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)高科技生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)械手在我國(guó)是80年代以來(lái)“七五”科技開(kāi)始，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科學(xué)和技術(shù)，掌握了機(jī)械手操作機(jī)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，機(jī)器人的部分關(guān)鍵元器件生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、涂裝、焊接電弧焊接、組裝、運(yùn)輸?shù)?，機(jī)器人，其中130多個(gè)機(jī)器人繪畫(huà)在20多個(gè)企業(yè)近30條自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線（站）的訪問(wèn)規(guī)則的弧焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于模具、焊接線的汽車廠。但總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)用機(jī)械手工業(yè)的發(fā)展和我國(guó)工程外，水平和一定的距離。 一些機(jī)械工業(yè)世界的手，如果每年都在增加，但市場(chǎng)是一個(gè)發(fā)展的浪潮。在新世紀(jì)的曙光的人尋求更舒適的工作條件，工作環(huán)境的危險(xiǎn)，需要機(jī)器人代替人工機(jī)器人應(yīng)用的深化。工業(yè)機(jī)械手和滲透性，在汽車工業(yè)中的應(yīng)用不斷開(kāi)辟新的機(jī)械手。也是第一液壓控制，改變了人工智能，隨著科學(xué)技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，它將PL美國(guó)更完美。 節(jié)奏不斷加快生產(chǎn)和人們的生活，人們對(duì)生產(chǎn)效率的不斷提出新的要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算，快速發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的軟硬件技術(shù)的不斷提高，使快速發(fā)展技術(shù)的液壓機(jī)械手，機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)源是簡(jiǎn)單，無(wú)環(huán)境污染，部件成本低、維護(hù)方便和安全系統(tǒng)等，已滲透到各個(gè)行業(yè)，在行業(yè)中發(fā)揮著重要的作用在保證液壓機(jī)械手的發(fā)展。本文介紹了一種氣動(dòng)機(jī)械手，一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸螺旋機(jī)構(gòu)、XY集團(tuán)的一部分，旋轉(zhuǎn)機(jī)械基礎(chǔ)等。主要作用是完成運(yùn)輸機(jī)械部件，可以放置在不同的生產(chǎn)線或物流管道，使工件的運(yùn)輸，貨物運(yùn)輸更快捷方便。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。部分運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂可以模擬，根據(jù)預(yù)定的計(jì)劃，路徑和其他要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)施握和運(yùn)輸工具或操作機(jī)械手。體力勞動(dòng)可以取代許多重復(fù)性，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 1.2機(jī)械手概述 機(jī)械手又稱一些手部動(dòng)作的自動(dòng)功能可以模仿的手和手臂，為了掌握按固定程序，自動(dòng)執(zhí)行裝置的處理或操作可以代替繁重的工作，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)機(jī)械，可在危險(xiǎn)的環(huán)境下工作，安全保護(hù)一個(gè)人，可廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等發(fā)展的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，機(jī)械化和自動(dòng)化液壓技術(shù)本身，液壓機(jī)械手已被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)。 1.2.1機(jī)械手的組成 機(jī)械手主要由手，一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制三部分。用手抓住一塊（或工具）的部件，根據(jù)對(duì)象的手柄形狀、大小、重量、形狀和多個(gè)結(jié)構(gòu)材料和勞動(dòng)力的需求，例如，鉗型、型和吸附載體等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使旋轉(zhuǎn)手（擺動(dòng)），以實(shí)現(xiàn)各種移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)定義的運(yùn)動(dòng)，改變位置和姿勢(shì)捕獲的對(duì)象的維護(hù)。伸縮升降機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立的方式，稱為機(jī)械手度的對(duì)象的位置和方向在空間任意掌握，需要六度自由度是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)機(jī)械手的自由度的機(jī)器人更靈活，通用性越來(lái)越大，更廣泛的，其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。一般的機(jī)械手具有特殊的2到3個(gè)自由度。 1.2.2機(jī)械手的分類 類型的機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式，液壓式機(jī)械，電氣，機(jī)械手；根據(jù)應(yīng)用范圍可分為機(jī)械手的通用機(jī)械手和兩種；按軌跡運(yùn)動(dòng)控制可以分為一個(gè)控制點(diǎn)，連續(xù)軌跡跟蹤控制機(jī)器人。機(jī)器人一般分為三類：第一類是通用機(jī)械手不需要操作是一個(gè)獨(dú)立的裝置非附屬可以根據(jù)需要完成的任務(wù)調(diào)度操作的規(guī)定。這是力學(xué)性能與普通，而且一般機(jī)械能力，智能機(jī)械記憶的三個(gè)成分。第二類是手工做的機(jī)器前，被稱為起源于原子，軍事工業(yè)，先用機(jī)器操作完成具體的開(kāi)發(fā)工作，然后使用無(wú)線電信號(hào)操作機(jī)的探針，以及鍛造操作機(jī)中使用的，也屬于這一三類是專用機(jī)械手，主要是固定在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線，供電問(wèn)題的機(jī)床和工件的機(jī)械手。它在國(guó)外稱為“機(jī)械手”，這是為主機(jī)服務(wù)的，通過(guò)控制主機(jī)，除了一些其他的工作計(jì)劃通常是固定的，它是其他國(guó)家，目前主要是使通用機(jī)械手，第一類外，作為一個(gè)機(jī)器人。 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)械手首先是從美國(guó)1958年美國(guó)研制了第一手的共同控制。其結(jié)構(gòu)體上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)臂頂部安裝工件，電磁塊夾持和釋放機(jī)制控制系統(tǒng)的教學(xué)形式。 1962年，美國(guó)社會(huì)的基礎(chǔ)上共同控制方案和試驗(yàn)在數(shù)控機(jī)床中的閱讀教學(xué)型機(jī)械手的名稱（即德?tīng)柾ㄓ米詣?dòng)建模系統(tǒng)）。在炮塔和臂可伸縮，旋轉(zhuǎn)，俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)與鼓作為存儲(chǔ)設(shè)備。很多球坐標(biāo)機(jī)械手的總體發(fā)展是同年，社會(huì)融合和普魯伯曼萬(wàn)能自動(dòng)有限公司，專業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962年，美國(guó)機(jī)械制造有限公司的成功經(jīng)驗(yàn)機(jī)械手的中心支柱。該機(jī)械手可以旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓提升教學(xué)，這兩種類型的機(jī)器人出現(xiàn)在60年代初，但是發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人在國(guó)外。 美國(guó)斯坦福大學(xué)德?tīng)枺?978年，麻省理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)械手式德?tīng)柵鋫淞宋⑿陀?jì)算機(jī)控制的裝配操作，定位誤差小于±1mm。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)自1970年以來(lái)應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸設(shè)備，焊接電源等操作。 德意志聯(lián)邦共和國(guó)也產(chǎn)生點(diǎn)焊機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)和程序日本是工業(yè)機(jī)械手的最快速、大量的國(guó)家1969年，從美國(guó)引進(jìn)兩個(gè)機(jī)械手大力從事前蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代以來(lái)，應(yīng)用和發(fā)展的機(jī)械手，在1977年年底，其中一半是國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口額的一半。 目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要取決于工人的控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本、提高二代機(jī)械手是加強(qiáng)配備了微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)和觸覺(jué)的能力；雖然聽(tīng)的能力，。安裝各種傳感器，方向信息反饋，機(jī)器人具有感覺(jué)功能。第三代機(jī)械手指能夠完成任務(wù)的過(guò)程中。電子裝置及其你的電視和保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，F(xiàn)MC單元柔性和柔性制造系統(tǒng)。 機(jī)械手一般應(yīng)用大多數(shù)國(guó)家機(jī)械工業(yè)機(jī)械手，固定裝置，其工作程序是fixé.un通用機(jī)械手也開(kāi)發(fā)，應(yīng)用電流開(kāi)關(guān)型位置控制，伺服生產(chǎn)單位的數(shù)量在調(diào)試控制軌跡的連續(xù)型，沒(méi)有固定觸點(diǎn)控制方式的控制程序的大多數(shù)，專用機(jī)械手的控制。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 2.1.1 動(dòng)作要求 機(jī)械設(shè)計(jì)要求手能夠處理工件之間的多臺(tái)機(jī)器和設(shè)備的加載和工件抓起，手臂抬起離開(kāi)定位裝置縮回，水平旋轉(zhuǎn)90度，手把工件。 2.1.2參數(shù)要求 本次設(shè)計(jì)選定參數(shù)如下： （1）伸縮行程：800mm，伸縮速度，250mm/s； （2）升降行程：330mm，升降速度，60mm/s； （3）回轉(zhuǎn)范圍：210°，回轉(zhuǎn)速度，70°/s； （4）參考抓取重量：15kg。 2.2方案擬定 2.2.1初步分析 掌握體重15kg，根據(jù)分類，工業(yè)機(jī)械手的平均分，利用通用機(jī)械手，其特征是可變的和獨(dú)立的程序控制系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)靈活，經(jīng)營(yíng)范圍主要通用機(jī)械手，定位精度高，通用性強(qiáng)；生產(chǎn)少量適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化連續(xù)生產(chǎn)加工圓柱坐標(biāo)型比較的直角坐標(biāo)機(jī)械手，機(jī)械手，占地面積小，活動(dòng)面積大，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，可近紅外高精度的位置，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 2.2.2 擬定方案 (1)由初始參數(shù)擬定整體設(shè)計(jì)方案 通用機(jī)械手是3~6個(gè)自由度，而本次設(shè)計(jì)為3由度圓柱坐標(biāo)機(jī)械手，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-1： 圖2-1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (2)整體結(jié)構(gòu) 通過(guò)本設(shè)計(jì)要求完成吊臂的伸縮、旋轉(zhuǎn)和三個(gè)運(yùn)動(dòng)。你可以考慮下升降旋轉(zhuǎn)筒或在兩個(gè)體驗(yàn)決定采用千斤頂?shù)男问健? 第3章 機(jī)械手手部設(shè)計(jì) 3.1手部分析 手在夾緊工件的原則，可分為控制部分和吸附是兩大最常見(jiàn)的夾式，本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)設(shè)計(jì)型夾手。 這是通過(guò)手指夾式、機(jī)械部分和驅(qū)動(dòng)裝置，工件夾持在各種形式的適應(yīng)性強(qiáng)的樹(shù)，能抓住，盤(pán)，套類零件，在正常情況下，用兩個(gè)手指。 滑槽杠桿式手設(shè)計(jì)的基本要求： （1）是一個(gè)合適的夾緊力和驅(qū)動(dòng)力。 （2）指一定范圍的開(kāi)啟和關(guān)閉。 （3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)夾持精度。 （4）的要求，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 （5）應(yīng)考慮通用性和特殊的要求。 本設(shè)計(jì)考慮設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用滑槽式反饋桿結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的手。下面的圖表。 控制桿可連接到液壓缸，包括一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使手指夾緊或放松。 考慮到第二夾緊裝置的選擇、雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，槽型反饋桿結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的手。下面的圖表。 控制桿可連接到液壓缸，包括一個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使手指夾緊或放松。 下面的基本結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析。 (a) (b) 圖3-1 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析 1-手指 2-銷軸 3-杠桿 3.2夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手指夾持力的工作，這是設(shè)計(jì)的手。他必須大小、方向和位置都calculées.de一般需要克服的部分電荷產(chǎn)生靜載荷和慣性力的房間來(lái)生產(chǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，以保持工件裝夾可靠。 手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算： 式中 ——安全系數(shù)，通常1.2~2.0； ——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦榔渲衋是重力方向的最大上升加速度 ，g=9.8 m/s ； (1) ==119=479N 取 (2) ==599N 3.3 夾緊油缸的設(shè)計(jì) 3.4手抓的設(shè)計(jì) 精密機(jī)械零件設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確定位，把握，精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，并有足夠的把握。 機(jī)械手可以準(zhǔn)確、夾緊工件，使工件在指定的位置，定位精度不僅取決于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)臂和手腕），而且?jiàn)A機(jī)大小的，尤其是在多品種在小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，需要的機(jī)械夾具的誤差分析。 圖3-3 手抓夾持誤差分析示意圖 1.484 0.166 所以=1.484<3 夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。 第4章 機(jī)械手臂部設(shè)計(jì) 4.1臂部整體設(shè)計(jì) 臂構(gòu)件的主要成分是實(shí)現(xiàn)的作用是支撐部分，手腕和手（包括工作），使他們的空間旋轉(zhuǎn)。 運(yùn)動(dòng)的目的：臂部的手柄部分在空間任意一點(diǎn)。因此，臂部具有兩個(gè)自由度，以滿足基本要求，即手臂轉(zhuǎn)動(dòng)和手臂動(dòng)作的升降由油缸驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各種分析，從應(yīng)力狀態(tài)在后面，這不僅是直接在腕部和手，房間靜、動(dòng)載運(yùn)動(dòng)本身，更重要的是，復(fù)雜的壓力。因此使用范圍，其結(jié)構(gòu)、靈活性和把握，資本和定位精度直接影響機(jī)械性能。 機(jī)身連接，傳動(dòng)部件和支撐臂，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)臂，臂部，以實(shí)現(xiàn)所需的運(yùn)動(dòng)滿足基本要求如下： 1）機(jī)械臂支撐體 機(jī)械臂體的承載能力，根據(jù)于其剛，采用懸臂梁結(jié)構(gòu)的水平。顯然，伸縮臂伸長(zhǎng)度越大，剛度差別較大，其剛度與支撐臂的伸縮桿改變手的運(yùn)動(dòng)、力學(xué)性能、定位精度和承載能力，有很大的影響。 （2）運(yùn)動(dòng)速度的臂部分必須是高，低慣性 臂的運(yùn)動(dòng)速度的機(jī)器人是一個(gè)主要的參數(shù)反映了生產(chǎn)水平一般的機(jī)械手，根據(jù)生產(chǎn)需求的步伐，一般，旋轉(zhuǎn)臂的快速運(yùn)動(dòng)的要求，（V，W是恒定的），但在發(fā)射臂和立即停止運(yùn)動(dòng)，是可變的，以減少?zèng)_擊加速度，要求結(jié)束前啟動(dòng)時(shí)間和加速度不能太大，否則會(huì)造成的沖擊和振動(dòng)。 高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，最大移動(dòng)速度1000到1500毫米/ S在設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)角度最大設(shè)計(jì)速度在一段180°／s，在大部分的移動(dòng)距離的移動(dòng)平均速度為1000毫米/秒，平均速度旋轉(zhuǎn)90度角。 （3）手臂動(dòng)作應(yīng)靈活 為了減少摩擦阻力臂的運(yùn)動(dòng)，可以使用滑動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。 機(jī)械手懸臂梁式，其驅(qū)動(dòng)元件，導(dǎo)向元件和定位元件設(shè)置應(yīng)合理，使手臂的運(yùn)動(dòng)平衡過(guò)程盡可能的減少起重力矩偏心支承軸上，特別是為了防止這種現(xiàn)象“封鎖”（堵塞現(xiàn)象）。 （4）位置精度要高 一般來(lái)說(shuō)，直角坐標(biāo)和圓柱機(jī)器人位置精度較高；另外，要求機(jī)器人具有相同的更好，做的工作要求；技術(shù)、易加工、安裝；機(jī)械熱處理，還考慮隔離，冷卻、手機(jī)加工區(qū)的大，但也有防塵裝置的設(shè)置等。 鑒于這種設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持固定的最大重量的15公斤，重量輕，因此設(shè)計(jì)選擇活塞桿伸縮機(jī)構(gòu)，伸縮臂油缸活塞桿安裝在活塞桿的導(dǎo)向套，減少應(yīng)力活塞桿彎曲，拉伸共同作用的壓力和彎曲載荷、應(yīng)力簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、運(yùn)輸、外形美觀、結(jié)構(gòu)采用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓缸雙作用液壓缸的選擇。 4.2手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 首先進(jìn)行估計(jì)的相同的結(jié)構(gòu)，或類似的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)初步確定主要尺寸有關(guān)機(jī)構(gòu)，然后進(jìn)行校核計(jì)算，設(shè)計(jì)變更。重復(fù)繪制最終的結(jié)構(gòu)。 這一水平直線運(yùn)動(dòng)的摩擦伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)幾個(gè)方面克服阻力，慣性，以確定液壓缸需要確定力驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算液壓缸的活塞。 4.2.1 手臂摩擦力的分析與計(jì)算 由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。 得 得 600=1260N 4.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計(jì)算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用O型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為： =0.03F。 4.2.3手臂慣性力的計(jì)算 =0.1 4.3手臂伸縮油缸的設(shè)計(jì) 表5-1 液壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 小于5000 0.8~1 20000~30000 2.0~4.0 5000~10000 1.5~2.0 30000~50000 4.0~5.0 10000~20000 2.5~3.0 50000以上 5.0~8.0 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=4378N，根據(jù)表5-1選擇液壓缸的工作壓力P=1MPa； 4.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖5-2所示 圖4-2 雙作用液壓缸示意圖 所以 （無(wú)桿腔） （有桿腔） 將數(shù)據(jù)代入得： ==43.8mm 根據(jù)表4-1（JB826-66），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=50mm. 4.3.2液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)（JB1068-67）取油缸外徑外徑選擇76mm. 4.3.3活塞桿的計(jì)算校核 表5-2 活塞桿直徑系列（GB/T2348-93） 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 現(xiàn)在進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為 =F()=3.14=90463.4MPa 取=3 =30154.47 MPa 所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 4.3.4 油缸端蓋的設(shè)計(jì) 表4-3 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) 0.5~1.5 小于150 1.5~2.5 小于120 2.5~5.0 小于100 5.0~10.0 小于80 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=46<150，滿足要求； ==838N； 選擇K=1.5，=1.5=1255N; =+=837+1257=2095N 螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算 =1.3=1.3×2095=2723.5N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0045m 第5章 機(jī)械手機(jī)身設(shè)計(jì) 支撐體和直接驅(qū)動(dòng)臂的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)和升降臂，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在飛機(jī)的機(jī)身，機(jī)身的樹(shù)干或直接連接的基礎(chǔ)。因此，該運(yùn)動(dòng)臂部，機(jī)身約束機(jī)制更為復(fù)雜。機(jī)身可以固定，也可以工作，我們可以沿地面或高架軌道運(yùn)動(dòng)。 5.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到210℃，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身。為了設(shè)計(jì)一個(gè)合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，考慮分析。 機(jī)身帶有旋轉(zhuǎn)臂、升降運(yùn)動(dòng)的重要組成部分，是機(jī)械手使用。機(jī)身結(jié)構(gòu)如下： （1）轉(zhuǎn)筒安裝在升降結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以承受更大的應(yīng)力缺點(diǎn)是傳輸路徑的長(zhǎng)度變形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的花鍵軸，一個(gè)大的旋轉(zhuǎn)精度的影響。 （2）旋轉(zhuǎn)筒的上方設(shè)置有升降結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)向活塞桿，結(jié)構(gòu)緊湊。但旋轉(zhuǎn)圓筒部分和吊臂運(yùn)動(dòng)，總的頂部。 （3）活塞缸和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪齒條連接臂的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使擺臂。 鑒于這種設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)筒上設(shè)有升降油缸結(jié)構(gòu)。這種機(jī)身設(shè)計(jì)包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，機(jī)身。如圖6所示，機(jī)身結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)筒上端的臂部件和旋轉(zhuǎn)氣缸與氣缸蓋旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件連接到氣缸體，包括筒體旋轉(zhuǎn)的臂。轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與升降氣缸的活塞桿，活塞桿是設(shè)置在中空的，一個(gè)扳手套筒和花鍵軸與柱塞舉升的花鍵軸，花鍵軸與下端蓋鍵升降油缸固定，上蓋和底座固定連接短地面固定。這也通過(guò)花鍵軸、花鍵軸固定在活塞桿上。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)桿內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的液壓控制，轉(zhuǎn)筒通過(guò)兩個(gè)油孔，進(jìn)油口、出油口，兩側(cè)的葉片旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)角度通常由一個(gè)機(jī)械停止來(lái)決定，這是設(shè)計(jì)的角度考慮葉片間可滿足設(shè)計(jì)要求的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與定子可旋轉(zhuǎn)210℃之間。 5.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算公式為： =++ (N·m) 慣性力矩 = 所以 =227.6+0+0.03 =234.6 5.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 =94.9mm 按標(biāo)準(zhǔn)油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為100mm。 （2）油缸缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 （3）動(dòng)片聯(lián)接螺釘?shù)挠?jì)算 螺紋連接的輸出軸之間，葉通常，對(duì)稱安裝，使用兩個(gè)定位銷的作用。連接螺釘，使相應(yīng)的移動(dòng)板和輸出軸之間的密切接觸面不留下的移動(dòng)部件的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩 = 即 式中 ——每個(gè)螺釘預(yù)緊力； D——?jiǎng)悠耐鈴剑? f——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 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 ===10416.7N 螺釘材料選擇Q235，則（n=1.2~2.5） 螺釘?shù)闹睆絛=9.3mm 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。 5.3機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.3.1手臂片重力矩的計(jì)算 圖 5-3 手臂各部件重心位置圖 (1) 估算重量：=150N，=150N，=500N (2) 計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離: =800mm，=760mm， =400mm。 由于 = 所以 =0.5425m (3) 計(jì)算偏重力矩 =434 5.3.2升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 即 h＞0.32×0.5425=0.1736m 5.3.3升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 489.8N (2) 的計(jì)算 =2500N 5.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 =110 則： =4.94mm 活塞桿直徑應(yīng)大于8.5mm。 (4) 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 D=120mm，取=180mm，P=1.0MPa，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表4-3，間距應(yīng)小于120mm，試選螺釘數(shù)為6個(gè)： 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=84<120，滿足要求； ==1962.5N； 選擇K=1.5，=1.5=2943.75N;=+=1962.5+2943.75=4907N =1.3=1.3×4907=6379.1N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0068m 第6章 機(jī)械手液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 根據(jù)前面幾部分的每個(gè)參數(shù)的液壓執(zhí)行元件，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)的分析工作狀態(tài)被確定為每個(gè)執(zhí)行元件在工作循環(huán)載荷的變化速度在每一個(gè)階段，液壓系統(tǒng)的工況分析，即液壓缸的P-t圖、Q-t圖、N-t圖。 6.1.1手部夾緊機(jī)構(gòu) 已知參數(shù)：D=25mm，d=12mm， ， 計(jì)算工況圖： 圖6-1 6.1.2 臂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 已知參數(shù)： D=100，d=50mm，b=50mm，M=，1.22rad/s 計(jì)算工況圖： 圖6-2 6.1.3 臂部伸縮機(jī)構(gòu) 已知參數(shù)： D=50mm，d=36mm， ， 計(jì)算工況圖： 無(wú)桿腔進(jìn)油情況下 圖6-3 有桿腔進(jìn)油情況下： 圖6-4 6.1.4臂部升降機(jī)構(gòu) 已知參數(shù)： D=125mm，d=90mm， ， 計(jì)算工況圖： 圖6-5 6.2液壓系統(tǒng)方案擬定 （a）安裝在清潔元件和煤油，壓力和密封試驗(yàn)合格，可以安裝。 （b）同心度泵及其驅(qū)動(dòng)要求。 （C）的輸入，輸出和泵的旋轉(zhuǎn)方向，給出了一般，不能逆轉(zhuǎn)。 （d）安裝閥門，應(yīng)注意方向的入口和一個(gè)回油。 （e）以防止空氣閥必須保持良好的密封性能。 （f）使用安裝法蘭閥件、螺絲不能擰擰緊，因?yàn)橛袝r(shí)，但密封失效。 6.2.1調(diào)速回路方案分析 （1）方案一：節(jié)流調(diào)速 節(jié)流調(diào)速泵供油量，通過(guò)流量控制閥的輸入和輸出執(zhí)行元件的流量變化對(duì)調(diào)速系統(tǒng)，稱為閥控系統(tǒng)。如圖（7） 圖（7）為節(jié)流調(diào)速原理圖 它的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量損失小，控制簡(jiǎn)單，維修方便。 而缺點(diǎn)是效率低，發(fā)熱。 （2）方案二：容積調(diào)速 控制容積調(diào)速，用泵或變量馬達(dá)，改變泵的轉(zhuǎn)速控制或發(fā)動(dòng)機(jī)。該系統(tǒng)被稱為水泵控制系統(tǒng)圖。（8） 圖（8）為容積調(diào)速原理圖 其優(yōu)點(diǎn)是：效率高，發(fā)熱小，使用維護(hù)方便。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜 （3）方案三：容積節(jié)流調(diào)速 容積節(jié)流調(diào)速，通過(guò)施加壓力式變量泵供油的反饋，通過(guò)流量控制閥進(jìn)入或離開(kāi)操作元件的變化率，從而控制速度和流量變量泵和流量流量控制閥的調(diào)整。如圖（9） 圖（9）為容積節(jié)流調(diào)速原理圖 其優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)溢流損失，效率高，速度穩(wěn)定性的缺點(diǎn)是：有節(jié)流損失。 以上方案，有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)每個(gè)液壓系統(tǒng)中。在一個(gè)小型機(jī)床、節(jié)流閥或調(diào)速閥通過(guò)控制進(jìn)給速度的基礎(chǔ)工作型專用機(jī)的低速性能在速度和負(fù)荷特性具有一定的要求，因此，設(shè)計(jì)容積調(diào)速節(jié)流的限壓閥和泵變速調(diào)節(jié)刀片。這種調(diào)速回路具有效率高，加熱速度低，剛度，和調(diào)速閥安裝在回油管，使切削力具有負(fù)電容。 6.2.2 快進(jìn)回路方案分析 （1）方案一：液壓缸差動(dòng)連接快速調(diào)速 差動(dòng)連接端面活塞桿，而表面面積端壓桿的大（大區(qū)（桿），這是因?yàn)椴煌谋砻妗２徊睿┑膬啥嗣娉惺軌毫Γ▔毫Γ┰谙嗤臅r(shí)間，總壓桿端面不大，去頂桿端的活塞移動(dòng)，這是目前油插桿室排出的無(wú)桿腔的基礎(chǔ)上，對(duì)泵油流量增加，使活塞移動(dòng)得更快，形成差迅速。這種油路的連接方法如圖（10）。 圖（10）為液壓缸差動(dòng)連接原理圖 其優(yōu)點(diǎn)是：活塞桿伸出時(shí)能獲得較快的速度，即使泵的流量較小.但這時(shí)油缸的出力較小，不適合重載.?油缸設(shè)計(jì)合理時(shí)，不需要調(diào)節(jié)，就可以使活塞桿伸出和回縮時(shí)速度相等。缺點(diǎn)：噪聲大。 （2）方案二：采用蓄能器的快速調(diào)速 蓄電池的能量，能量存儲(chǔ)裝置或液壓的液壓系統(tǒng)中。它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間在一個(gè)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的能量壓縮或存儲(chǔ)的能量，當(dāng)系統(tǒng)是必要的，壓縮的能量或能量轉(zhuǎn)換的液壓或氣動(dòng)的潛在可能可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)瞬時(shí)壓力的增加，可吸收能量的一部分，以確保系統(tǒng)的正常壓力。如圖（11） 圖（11）為蓄能器快速調(diào)速原理圖 其優(yōu)點(diǎn)是：敏感、可靠。缺點(diǎn)是制造困難，高密封性。 （3）方案三：雙泵供油快速調(diào)速 雙泵供油，用兩個(gè)泵提供動(dòng)力，其中一個(gè)高流量的泵，以實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)；另一種是小流量泵，用于實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給，如圖（12） 圖（12）為雙泵供油快速調(diào)速 優(yōu)點(diǎn)：功率損耗小，效率高，系統(tǒng)的應(yīng)用更缺點(diǎn)是復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 調(diào)速方法的綜合比較快速選擇差動(dòng)缸速度快。因?yàn)檠h(huán)工作效率高，使用油、調(diào)速是比較好的，結(jié)構(gòu)相對(duì)雙泵供油調(diào)速方法簡(jiǎn)單卷制造更困難，因?yàn)殡姵氐兔舾?。符合發(fā)展的需要，現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的需要。 6.2.3夾緊回路的選擇 兩位四通電磁閥控制，夾在釋放開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以避免工作，因?yàn)橥蝗粩嚯姸蓜?dòng)，應(yīng)采取損失夾緊裝置夾緊的時(shí)間可調(diào)節(jié)，當(dāng)秋天過(guò)渡油壓力時(shí)能保持夾緊力，使節(jié)流閥控制的訪問(wèn)速度和壓力的維持。在這個(gè)循環(huán)中還裝有一個(gè)減壓器，用來(lái)調(diào)節(jié)夾緊力的大小與隊(duì)伍穩(wěn)定夾緊。 最后把所選的液壓回路組合起來(lái)，即可以組成圖6-3所示液壓系統(tǒng)原理圖。 圖6-3液壓系統(tǒng)原理圖 6.3液壓元件的計(jì)算和選擇 6.3.1液壓泵 6.3.2確定油箱容量 V=100L 6.3.3液壓元件的選擇 表7 液壓元件一覽表 注：表中元件的序號(hào)與液壓系統(tǒng)原理圖中的序號(hào)相對(duì)應(yīng)。 6.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 6.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失 6.4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 Phr＝(15.3－3)kW＝12.3kW ⑵計(jì)算散熱功率 ⑶冷卻器所需冷卻面積的計(jì)算 A＝1.3×2.8m2＝3.6m2 總 結(jié) 設(shè)計(jì)即將結(jié)束，緊張的學(xué)習(xí)階段，大大提高了我的綜合能力。本畢業(yè)幾乎用我們專業(yè)的所有課程的大學(xué)，這是我們大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次綜合研究和這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)前，使我們對(duì)知識(shí)有一個(gè)全面的了解和的例子，我們需要材料力學(xué)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程制圖，設(shè)計(jì)，材料力學(xué)，工程力學(xué)，寬容的基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)輔助制圖與CAD專業(yè)知識(shí)范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們不僅了解一點(diǎn)舊知識(shí)，使我們發(fā)現(xiàn)了許多以前沒(méi)有注意到的細(xì)節(jié)，但正是這些細(xì)節(jié)問(wèn)題是如果我們可以確定關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)人員合格。 另外，我覺(jué)得畢業(yè)兩個(gè)月的設(shè)計(jì)極大地豐富我們的知識(shí)，我學(xué)到了很多知識(shí)，不僅可以學(xué)到很多知識(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于需要運(yùn)用知識(shí)，這要求我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)或圖書(shū)館訪問(wèn)，在設(shè)計(jì)方案，需要我們對(duì)工作環(huán)境的分析，設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)和工作能力的有了一定的了解來(lái)選擇合適的方案。沒(méi)有問(wèn)題，由于到這方面我們必須認(rèn)識(shí)到，通過(guò)實(shí)踐和查閱資料，可以做的更好。 生命的意義，工作認(rèn)真，在這個(gè)原則指導(dǎo)下，使我的設(shè)計(jì)可以順利進(jìn)行，學(xué)習(xí)和工作的未來(lái)，我會(huì)堅(jiān)持這個(gè)原則，我相信：只有在地球上，不能成功！ 參考文獻(xiàn) [1] 郭洪紅 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大學(xué)生活即將結(jié)束，在未來(lái)的幾年，我遇到了很多朋友熱心幫助教授工作設(shè)計(jì)成功的完成不是他們的熱情幫助和顧問(wèn)的指導(dǎo)，教師和學(xué)生在這里都給予指導(dǎo)和幫助我畢業(yè)這表示最誠(chéng)摯的謝意。 首先，設(shè)計(jì)指導(dǎo)，感謝你緊張的工作，試圖引導(dǎo)時(shí)間，我們總是關(guān)心我們的進(jìn)展?fàn)顩r，要求我們掌握幫助教師管理在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從實(shí)際操作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，它提供了指導(dǎo)，我不僅學(xué)到了書(shū)本上的知識(shí)，更學(xué)會(huì)操作方法。并了解如何把握設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵，如何準(zhǔn)備一個(gè)合理的時(shí)間和紙張，在設(shè)計(jì)過(guò)程中畢業(yè)設(shè)計(jì)她與我們一起解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題。 其次，給予幫助教師設(shè)計(jì)的畢業(yè)生，與我的同學(xué)以誠(chéng)摯的感謝，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，他們給了我很多的幫助和無(wú)私的關(guān)懷，更重要的是提供多方面的技術(shù)，我們感謝他們，他沒(méi)有這些數(shù)據(jù)不完整的文件。 此外，也給所有的學(xué)生我的幫助表示感謝。 總之，本設(shè)計(jì)的結(jié)果是教師和學(xué)生，在一個(gè)月內(nèi)，我們合作的非常愉快，教會(huì)我很多偉大的真理，是一種資產(chǎn)，我的生活，我在新教師和學(xué)生對(duì)我的幫助表示感謝！