热处理机械手---机械结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 热处理上下料机械手 摘要 随着科学技术的发展，人类社会进入了一个以自动化和电子技术为标志的新时代。自动化机械大量应用于工业工程中，其中工业机械手的应用最为广泛。工业机械手是一种模仿人手动作的机器，可以取代很多的人工操作，并可以取得更高的效率。 本论文介绍了用于夹持热处理件的上下料机械手的设计。它采用液压驱动， 动作平稳，控制方便。 本论文主要阐述该机械手的升降和回转的设计 和计算。首先从机械手的基础知识介绍有关机械手的组成、分类、臂部设计， 液压控制的多种方案，再从本次设计所要求的功能原理设计开始，对 于不同的方案 加以比较和论证，从中可确定出最优方案，并采用其方案。 着重阐述了机身的设计，具体阐述了机械手的设计原则和步骤，分析了设计时应注意的问题，并对机械手的平稳性及定位精度给予详细的论述。设计并分析了该机械手所用的液压控制的方法和过程。由于经验不足，知识有限，难免有误，有待改进。 关键词 机械手 ； 液压；驱动力；定位精度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of a is in of is of a of a of to to a It to a of s of in in in of a a to to in as to its of of as to its of in a of to of of is do to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 题的研究背景和意义 . 1 题的发展前景 . 1 章小结 . 2 第 2 章 工业机械手概述 . 3 业机械手的分类 . 3 业机械手的组成 . 3 业机械手的自由度和坐标形式 . 5 业机械手的自由度 . 5 械手的几种坐标形式 . 6 章小结 . 7 第 3 章 工业机械手的设计 . 8 部 . 8 部 . 10 部升降部分 . 13 章小结 . 23 第 4 章 机械手总体方案 的总结 . 24 械手的动作和规格参数 . 24 机械手的特点 . 24 章小结 . 24 结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 . 28 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1章 绪论 题的研究背景和意义 有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处 。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。 题的发展前景 我国的工业机器人从 80 年代 “ 七五 ” 科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊 机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约 200 台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求， “ 一客户，一次重新设计 ” ，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品 进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。 我国的智能机器人和特种机器人在“ 863”计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人， 6000 米水下无缆机器人的成果居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种；在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较 大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 章小结 本章主要介绍了，机械手的研究意义和发展前景，由此体现出该课题在生产实际中的重要。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2章 工业机械手概述 业机械手的分类 工业机械手目前在国内是专用机械手和通用机械手的统称。 专用机械手是指附属于主机、动作程序固定，一般没有独立控制系统，只做专门用途的自动抓取或操作装置。 通用机械手（国外泛称工业机器人）是指程序可变的、独立的、自动化的抓取或操作装置 。 目前多机械手尚无明确的分类标准，全国各地区尚未统一，我们按目前应用比较多的两方面进行分类 ： 1. 按搬运的工件重量（或称臂力）分类 (1) 小型的 臂力在 1 公斤以下； (2) 中型的 臂力在 130 公斤以内； (3) 大型的 臂力在 30 公斤以上。 目前大多数的工业机械手其搬运重量为中型的。 2. 按机能分类 简易型通用机械手 有固定程序和可变程序两种。固定程序由挡块或凸轮转鼓控制；可变程序用插销板来给定程序。 这种机械手多为气动或液压驱动，结构简单，成本较低，改变程序较容易。只适用于程 序较简单的点位控制，实现重复性操作作为一般单机服务的搬运工作也完全够。目前这种机械手的数量最多。 示教再现型通用机械手 这种机械手由人工通过示教装置领动一遍，或者预先操作给定一遍，称为示教。它由磁鼓（或磁带、磁芯）把程序记录下来，以后机械手就自动按记忆的程序，重复地进行循环动作。 这种机械手多为电液伺服控制。与前者比较，这种机械手可有较多的自由度，有可能实现连续轨迹控制，能进行程序较复杂的作业，通用性较大。 具有视觉、触觉的通用机械手 这种机械手由电子计算机控制，装有电视摄像管和传感器等，因而具有视觉、热感 、触觉等 。 业机械手的组成 工业机械手的结构有简单的也有复杂的。但从结构形式分析，主要有买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 执行机构、驱动机构、位置检测装置和控制系统等组成。 1. 执行机构 它包括手部、腕部、臂部、立柱和基体等构件组成： (1) 手部 是夹持工件的构件。它由手爪和夹紧装置两部分组成。手爪有夹紧和松开动作。夹持式手爪的形式和人的手指相仿。另外还有真空和电磁吸盘（相当于手爪），用来吸取表面光滑的零件或薄板。有的手爪还可以夹持一些专用工具，如喷枪、扳手、焊接工具等。 (2) 腕部 是联接手部和臂部的构件，起支撑手部的作用。它可以有俯仰、左右摆动和回转三个运动。特殊情况下可以增加一个横向移动。有的机械手没有手腕动作。 (3) 臂部 是支撑手部、腕部的构件。机械手的臂部是为了取代人的手臂而研究设计的，但是它却达不到象人手臂的灵巧和适应功能。因此，只有把结构简化，把运动轨迹分为沿三坐标轴线方向往复移动和绕三坐标轴线进行回转。一般手臂具有前后伸缩、左右回转、上下升降或上下摆动等几个运动。根据需要可选其中一个、二个或三个运动。 (4) 立柱 是支撑手臂等构件的。一般机械手的立柱为固定不动的，也有的因工作需要立柱作横向移动，此种称 可移动式立柱。 (5) 行走机构 机械手要求完成较远距离的操作时，可增加滚轮、轨道等行走机构。 2. 驱动系统 驱动系统是驱动臂部、腕部、手部的动力源。它有气动、液压、电力和机械式等四中形式，由直线缸、回转缸、各种阀、管及管接头等组成。 3. 控制系统 控制系统是机械手的重要组成部分，它是支配机械手按规定程序、行程和速度进行运动的装置。它必须保存或记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序，到达位置和时间信息）。机械手工作时根据这些信息对机械手的执行机构按程序发出控制指令，必要时还可以多机械手的动作进行监测 ，当动作错误或发生故障时可发出警告信号。 4. 行程位置检测装置 行程位置检测装置的作用是控制机械手每个运动的运动位置，或将运动系统的位置反馈给控制系统，再由控制系统进行调节，使机械手实现位置精度的要求。 5. 辅助装置 基体 是机械手的基础部分。机械手的执行机构各部件，驱动系统都安装在基体上，它起支撑作用。 油箱 用来储存油和供油的装置，并使油散热和杂质沉淀。 气缸 贮存压缩空气。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 业机械手的自由度和坐标形式 业机械手的自由度 机械手的运动可分为整机运动、本体运动、臂部运动、腕部运动、每个运动 坐标称为自由度。 一个机械手有几个运动就叫有几个自由度。手爪的抓取动作（指的是手爪的夹紧和松开）不计在自由度数目内。 1整机运动 是指整个机械手作为一个整体运动，如整机行走。 2本体运动 是指机械手的本体部分运动，如本体横向运动（整个手臂沿 Y 坐标轴的移动），可参看图 2 3臂部运动 臂部一般有三个自由度，即臂部直线运动、回转运动和上下摆动运动。 4腕部运动 基本上有三个自由度，如图 2示。绕 X 轴的运动叫回转运动；绕Y 轴转动叫俯仰运动；绕 Z 轴运动叫左右摆动。 要确定抓区工件的空间点位及方位坐标 ，有臂部三个自由度和腕部三个自由度就足够了。 图 2械手自由度表示 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 2械手腕部运动 械手的几种坐标形式 直角坐标 式： 机械手的臂部可做前后、左右、升降三个移动，如图 2示。这种坐标形式直观性好，结构简单，但惯性较大，占用的空间也较大，一般多安装在架空的梁上。 圆柱坐标式： 见图 2有二个移动（伸缩和升降）和一个转动。这种坐标直观性较好，结构简单，所占空间较小，动作范围较大，是应用最多的一种。 球坐标式： 见图 2有一个移动（手臂伸缩）和两个 转动（左右回转和上下摆动）。这种坐标形式结构较复杂，但惯性不大，本体所占的空间较小，动作范围比圆柱坐标式更大，在通用机械手中应用较多。 多关节式 ： 见图 2有三个转动（左右旋转、两个关节旋转）。这种坐标形式运动件的惯性较小，本体占空间不大，而动作范围大，并且可以绕过障碍物抓区工件，但是其结构复杂，位置精度难于控制，故应用比较少。 图 2械手的坐标形式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 章小结 本章主要介绍了，工业机械手的分类，组成以及自由的和坐标形式。在实际生产中应考虑具体情况，适当的进行取舍，不应该拘泥于形式。依据实际情况，本次设计的机械手，腕部不需做出复杂动作。故，腕部采用直接固定。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 3章 工业机械手的设计 部 机械手的手部是用来抓取并握紧工件的，它包括手爪和夹紧装置两部分。夹持工件的迅速、灵活、准确和牢靠程度，直接影响到机械手的性能，是机械手的关键部件之一。 1 手部设计要求： (1) 手部应有足够的夹紧力。除工件的重力外，还要能不使工件在传递过程中松动或脱落； (2) 夹持范围要与工件相适应。手爪的开闭角度（手爪张开或闭合时的极限位置所摆动的角度）应能适应夹紧较大的直径范围； (3) 夹持精度要高。既要求 工件在手爪内定位准确，又不夹坏工件的表面。一般需根据工件的形状选择相应的手爪结构：如圆柱形工件应采用带 V 形槽的手爪来定位；对于工件表面光洁度要求较高的，应在手爪上镶铜、夹布胶木或其它软质垫片等； (4) 夹持动作要迅速、灵活； (5) 手部结构要简单紧凑、刚性好、自重轻、易磨损处应该便于更换，在腕部或臂部上安装要方便，更换要迅速。 2. 手部的结构 手爪的类型大致分为下列三种： (1) 夹持式手爪：根据手爪的动作可分为回转型和平移型；根据手指的数量可分为双指式和多指式；根据夹持工件的方法又可分为外卡式和内胀 式两种。 (2) 吸附式手爪：分为真空吸盘式和电磁吸盘式两种。真空吸盘式又可分为真空泵式和气流负压式。 (3) 带视觉或触觉的手爪。 根据所设计课题的要求，该机械手是用于生产线上下料的，其抓取的工件是外圆件，所以可以不考虑吸附式手爪和带视觉或触觉的手爪。所以重点在于夹持式手 依据本次设计实际情况，采用夹持式手爪。 3. 夹持式手爪的计算 (1) 夹紧力的计算 夹紧力 (3式中： 为安全系数一般 ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 为工作情况系数，主要考虑惯性力的影响。 可以近似，的按下式估算， ，其中 a 为被抓取工件的最大加速度， g 为重力加速度 约为 ; 为方位系数 ; 被抓取工件重量 根据本次所设计的手抓结构 所以 取 （ 3 为夹紧缸计算压力 为夹紧缸实际压力 为夹紧缸效率 (2) 确定油缸直径 D 因为 （ 3 选取活塞杆直径 ，压力有工作压力 所以 根据油缸内径 可 知 最后取油缸内径为 (2348最后取活塞杆直径为 (2348(3) 油缸缸壁厚度 壁厚度计算公式 （ 3 D 为液压缸内径 P 为液压缸工作压力 缸筒材料许用应力 ， 为材料的抗拉强度极限 n 为安全系数一般取 5 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 经过计算得出 根据实际加工情况，设计壁厚为 5以满足要求。 (4) 缸底厚度 缸底厚度计算公式 (3P 为筒内最大工作压力 为计算厚度外径 筒底材料许用应力 经计算得出 缸底厚度取 40以满足要求 部 臂部是机械手完成各项动作的执行机构，也是其运动部分的主体。 在上面分析了机械手的四种坐标形式，综合这四种坐标形式运动的目的，是想达到人的手臂的功能，但是目前技术还是做不到的，因而把运动方式转化为直线移动和旋转运动，这样臂部的结构也就比较简单了。臂部和机座相连，可固定在地面上、机器上或悬挂在横梁滑道上以及可行走的机架上。臂部前端连接腕部或直接连接手部。 臂部的作用在于将手爪移动到所需的位置和承受工件、手部和腕部的重量。所以，臂部的结构性能、工作范围、承载能力和动作位置精度直接影响 机械手的工作性能。 1. 臂部一般有以下几部分组成： (1) 动作元件：如直线缸、回转缸、齿轮齿条、连杆凸轮等，它是驱动手臂运动的元件。动作元件与驱动源相配合，就能实现手臂的各种运动。 (2) 导向装置：手臂在静止状态，要承受由夹持工件重量所产生的弯曲力，以及由于载荷不平衡而产生的扭转力矩。在运动时又有一个惯性力，为保证手爪的正确位置和动作元件不受较大的弯曲力，手臂必须设置导向装置。 (3) 臂：手臂上的动作元件、导向装置和其他装置都要安装在臂上，起支承、连接和承受外力的作用。所以需要臂具有足够的刚性， 以免承重后发生形变产生颤动。 (4) 其他装置：如管路、冷却装置、位置检测机构 等 2. 臂部设计要求： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 臂部设计首先要求实现所要求的运动，为了实现这些运动，需要满足下列几项要求 (1) 臂部应承载能力大、刚性好、自重轻 (2) 臂部运动速度要高，惯性要小机械手的运动速度一般是根据生产节拍的要求来决定的。 (3) 臂部动作要灵活 要使手臂运动轻快灵活，手臂的结构必须紧凑小巧，或在运动臂上加滚动轴承或采用滚珠导轨。对于悬臂式机械手手臂上零件的布置要合理，以减少回转升降支撑中心的偏重力矩。不然，会引起手臂振动 ，严重时会使手臂与立柱卡住别坏。对于双臂同时操作的机械手，应使两臂布置尽量对称以达到平衡。 (4) 位置精度要高 手臂的刚性好，偏重小，惯性力小，则位置精度就容易控制，所以设计手臂时要周密考虑和计算，还要合理的选择机械手的坐标形式。一般来说，直角和圆柱坐标式机械手位置精度较高；关节式机械手的位置最难控制，精度差；在手臂上加设定位装置和自动检测机构，来控制手臂运动的位置精度；还要减少或消除各传动、啮合件的间隙。 3. 臂部伸缩运动结构： 手臂的伸缩运动是一种往复的直线运动，实现这种运动可以采用往复直线液压缸结 构、多级油缸结构、滚珠丝杠结构、直线缸和齿轮齿条传动机构等。 (1) 直线缸结构 在机械手中，实现往复运动采用直线缸结构的最多。活塞杆的一端固定在中间架体上，油缸固定在滑枕上。当压力油经油孔，分别进入油缸的两腔时，油缸体带动滑枕在燕尾形导轨内实现手臂的往复运动，其行程大小靠挡块和组合行程开关来调整，伸出端装有可调式定位螺钉。 (2) 多级油缸结构 这种油缸用在传送机构上较好，用在机械手上，其活塞杆的刚性不好，挠度大，影响位置精度。 (3) 滚珠丝杠结构 有的机械手用电机带动滚珠丝杠，实现手臂的直线传动。 滚 珠丝杠与油缸驱动相比有下述优点： 滚珠丝杠的摩擦损失小，一般其传动效率在 90%以上；滚珠丝杠灵敏性高，不易产生爬行现象，定位精度高；由于电机直接（或经减速齿轮组）连接丝杠，丝杠直接传动，故油缸刚性好；用于同样的距离，滚珠丝杠占用空间更小。 滚珠丝杠的缺点是成本高，由于滚珠丝杠的传动效率高，所以基本上没有自锁作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 4. 臂部伸缩油缸的计算 (1) 确定缸内径 液压缸的工作压力为 推力 (3为液压缸的机械效率，一般取 为液压缸有效面积 由公式 (3知 代入数值计算得出 因为 (3代入数值计算得出 因为对往返速比有要求，所以 （ 3 为往返速比， 取 ，由此计算可知 则 D 为 80 （ 2348 d 为 40 （ 2348 (2) 缸筒壁厚计算 带入数值计算得 缸筒壁厚取 8以满足要求 (3) 活塞杆强度的校核 （ 3 代入数值计算得出 所以强度满足要求 (4) 缸底 厚度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 代入数值计算得出 所以取 满足要求 部升降部分 一般圆柱坐标式，直角坐标式有升降运动，球坐标式有时为了增加提高高度，也有升降运动。由于本次设计的机械手采用的直角坐标式，所以，手臂的升降运动是必不可少的。 由于本次设计的机械手负载较大，所以升降部分采用，剪叉式升降平台。 1. 剪叉式升降平台的分类 图 3械手的坐标形式 图中表示气液动剪叉式升降平台的三种结构形式。长度相等的两根支撑杆 接于二杆的中点 E，两 杆的 M、 A 端分别铰接于平板和机架上，两杆的 B、 N 端分别与两滚轮铰接，并可在上平板和机架上的导向槽内滚动。图中的三种结构形式的不同之处在于驱动件液压缸的安装位置不同。 图 3的驱动液压缸的下不固定在机架上，上部的活塞杆以球头与上平板球窝接触。液压缸通过活塞杆使上平板铅直升降。 图 3的卧式液压缸活塞杆与支撑杆 接于 N 处。液压缸驱动活塞杆控制平台铅直升降。 图 3的液压缸缸体尾部与机架铰接于 G 处，活塞杆头部与支撑杆 接于 F 处。液压缸驱动活塞杆可控制平台铅直升降。 按照液压缸的安装形式， 称图 a 的形式为直立固定剪叉式结构，图 c 的形式为双铰接剪叉式结构。 直立固定剪叉式结构，液压缸的行程等于平台的升降行程，整体结构尺寸庞大，且球铰链加工负载，在实际种应用较少。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 水平固定剪叉式机构，通过分析计算可知，平台的升降行程大于液压缸的行程，在应用过程中可以实现快速控制升降的目的，但不足之处是活塞杆受到横向力的作用，影响密封件的使用寿命。而且活塞杆所承受的载荷力要比实际平台上的载荷力要大的多。所以实际也很少采用。 双铰接剪叉式结构避免了上述缺点。结构比较合理，平台的升降行程可以 达到液压缸行程的二倍以上。因此，在工程实际中逐渐得到广泛的应用。本设计就重点对双铰接剪叉式结构形式加以分析、论述。 2 双铰接剪叉式升降平台机构的位置参数计算 图 3置参数示意图 由图 3知 （ 3 （ 3 H 为任意位置时升降平台的高度 C 为任意位置时铰接点 F 到液压铰接点 G 的距离 L 为支撑杆的长度 l 为支撑杆固定铰支点 A 到铰接点 F 的距离 T 为机架长度（ A 到 G 的距离） 为活塞杆与水平线的夹角 以下相同 将公式整理得 出 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 （ 3 设 ， 得出 （ 3 为升降平台的初始高度 为液压缸初始长度 3 双铰接剪叉式升降平台机构的运动参数计算 图 3动参数示意图 由图 3知 （ 3 （ 3 （ 3 （ 3 （ 3 为液压缸活塞平均相对运动速度 为升降平台升降速度 为支撑杆与水平线的夹角 是 F 点的绝对速度 是 B 点绝对速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 是 撑杆的速度 4 双铰接剪叉式升降平台机构的动力参数计算 图 3力参数示意图 通过分析机构受力情况并进行计算（过程省略）得出 （ 3 P 液压缸作用于活塞杆的推力 Q 升降平台所承受的重力 载荷 5 剪叉式升降平台机构设计时应注意的问题 当 、 增大时21/ 当 、 减小时， P/Q 值随之增大。在确定整体结构值随之减小；当 、 减小时， P/Q 值 随之增大，在液压缸行程不变的情况下，升降平台升降行程会减小；反之，则会使液压缸行程受力增大。因此设计时应综合考虑升降行程与液压缸受力两个因素。在满足升降行程及整体结构尺寸的前提下，选取较高的 、 初始值。而且在整个机构中 撑杆是主要受力杆件，承受有最大的弯矩，所以应重点对其进行强度校核。 液压缸可采用单作用缸也可以采用双作用缸，不过要看具体情况。一般我们都采用单作用柱塞缸，因为采用这样的缸比较经济，而 且总体泄漏量少，密封件寿命长。采用单作用柱塞缸时考虑到在空载荷时，上平板的自重应能克服液压缸活塞与缸体间的密封阻力。否则，会导致升降平台降买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 不下来。 6双铰接剪叉式升降平台液压缸的计算 (1) 确定缸内径 液压缸的工作压力为 推力 为液压缸的机械效率，一般取 为液压缸有效面积 由公式 (3知 代入数值计算得出 因为 代入数值计算得出 因为对往返速比有要求，所以 为往返速比，取 ，由此计算可知 则 D 为 80 （ 2348 d 为 40 （ 2348 (2) 缸筒壁厚计算 带入数值计算得 考虑到升降缸所承受载荷较大，故壁厚可以适度加厚，缸筒壁厚取10以满足要求 (3) 活塞杆强度的校核 代入数值计算得出 所以强度满足要求 (4) 缸底厚度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 代入数值计算得出 所以取 满足要求 7台板 的设计计算 台 板位于升降台的最上部 ，是支撑件的组成部分。 需要说明的是台板并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮 在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。下底板也如此，如 图 3 图 3板示意图 叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个设计工作的成败，选材 45 号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图 3示。 图 3杆示意图 8 叉杆的设计计算 首先定义每根杆的名称编号，如图 3 图 3杆编号示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 对于杆 3、杆 4 的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不计，现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过分析杆 3 的受力情况如图 3 图 3杆受力示意图 计算其最大弯矩及轴向力： 经力学分析，当升降台处于最低位置， 5 时，所受弯矩最大，如图 3 图 3杆弯矩示意图 2 2 2 2 5 6 2 78m a xW l lc o sW c o sM l . N 当升降台处于最高位置， 30 时，轴向力最大，如图 3 3杆受力示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 12254D B WN s ， 1225B A （正值为拉力，负值为压力）。 杆 4 受力情况同杆 3。 下面再分析一下杆 1,对杆 1 作受力分析，如图 3 3杆弯矩示意图 对 D 点做力矩分析： 4 2 2 2 3W W l lF l s i n l c o s c o s s i n ( ) 可得 计算弯矩，由上图可转化成 图 3分析： 图 3杆弯矩转换示意图 根据以上条件画弯矩图，如 图 3： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 图 3杆弯矩转换示意图 由此图可知，杆 1 的最大弯矩在 C 点。经计算当 5 时，拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将 5 ，W=9800N， P=P 与 W 的关系值根据上述的公式2 c o ss i n ( ) s i n ( ) 求得 ）代入以上各式，求得的值如 图 3 图 3杆弯矩计算示意图 则 21 511236m a x A R R ) l N m 。 计算轴向力，同样将杆 1 的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图3 图 3向力示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 经分析计算， 受到的轴向压缩力最大， 54929由于刚刚计算出的杆 3 与杆 4 的最大弯矩和最大轴向力都小于杆 1 的值，故不对杆 3 杆 4 计算工作应力。计算杆 1 该状态下的工作应力，设叉杆横截面积A=图 3 图 3分析示意图 则该状态下的工作应力为 m a x 226 5 1 1 2 6 5 4 9 2 9 , hM b h A b h n 其中， 叉杆实际工作应力 , 材料许用应力， s 材料的极限应力，对于 45 号钢，为 340 n 安全系数 ,一般为大于 1 的值，这里取 n=2。 根据经验初选 h= 由此式可以看出弯矩对工作应力 的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆 1 所承受的最大工作应力。杆1 的 C 截面拥有最大弯矩，即可以认为 C 截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将 h=入上式： 最大工作应力 36165 1 7 0 2 1 . 30 . 0 1 M P a b m 。这里取 25b ，即叉杆的横截面为 100 25 2 选取套联在活塞杆端部的横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要220于是单耳环联接，其内径 0，横轴的外径也应为 50考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于 50里 d=48耳环的宽度值 0叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 使两者接触面积适当的增大以减小弯曲应力及及剪应力。因此可按 图 3 图 3分析示意图 对于其它几个销轴，由于所受的应力都小于上述值，在不改变材料的基础上选择直径各为 3540完全可以的，这里就不一一校核了。 章小结 本章内容主要包括 机械手每一部分的具体设计方法，以及剪叉式液压升降平台 的简介和设计。 在具体设计过程中应充分考虑实际情况，不应该拘泥于数据形式，应从实际生产方便出发。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 第 4章 机械手总体方案的总结 械手的动作和 规格参数 由于本次设计的是热处理上下料机械手。所以，机械手动作分为： 夹取 上升 进炉 松开 出炉 进炉 夹取 出炉 松开 经过 上面章节的设计计算，本机械手的主要部件的相关参数已经得出。其余辅助部件尺寸， 主要根据 应用地点的条件来设计， 在保证正常使用和安全性的前提下，尽量节约成本。 详尽规格参数可见设计图纸。 机械手的特点 本次设计的机械手与一般机械手的最大区别在于，升降