发动机曲轴搬运机械手设计【全套CAD图纸+答辩毕业论文】

买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 毕业设计 题 目 发动机曲轴搬运机械手 学生姓名 学 号 学 院 机电学院 专 业 机械工程及自动化 班 级 指导教师 二 一一 年六月 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 发动机曲轴搬运机械手 摘 要 如今，随着工业技术几十年的发展，机械手在工业生产中得到了广泛的应用，它可以代替工人来进行各种循环单调，危险，以及高疲劳强度的工作，从而提高生产效率和质量，降低了生产作业中的安全隐患。 机 械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓 住 工件 或工具 的部件，根据被抓 住工件 的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式 。 机械手配件运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件 的位置和姿势。 本文介绍了过对曲轴搬运机械手的结构设计，详细讨论了机械手的手抓、手臂、机身等主要部件的设计与选择，并给出了所需要的参数和计算。 最后通过本次设计，将大学所学的知识进行了巩固和应用，提高了动手和动脑的能力。 关键词 ： 机械手，液压驱动，液压缸， 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 is in a of it so as to to of is of is to or to of is a of of or to of of of of we of of 文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 目 录 摘 要 . . 一章 引言 . 1 械手的概念 . 1 械手的简史 . 1 械手的组成 . 2 行机构 . 2 动机构 . 2 制机构 . 2 械手的生产应用简述 . 3 第二章 机械手的设计 . 3 械手的总体设计 . 3 械手的总体结构类型 . 3 械手的总体设计 . 5 械手的手部设计 . 5 部概述 . 5 部的设计方案 . 6 械手的手臂设计 . 7 臂概述 . 7 手臂的设计 . 8 械手的驱动系统设计 . 8 动系统概述 . 8 动系统的选择原则 . 9 器人液压驱动系统 . 9 动系统的设计方案 . 10 第三章 液压系统设计与计算 . 10 定液压系统基本方案 . 10 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 定液压执行元件运动控制回路 . 11 压源系统的设计 . 11 制液压系统图 . 11 定液压系统的主要参数 . 12 择液压元件 . 16 压系统性能的验算 . 17 第四章 机械手控制系统的设计 . 17 械手控制系统硬件设计 . 17 械手的作业流程 . 18 械手操作面板布置 . 19 制器的选型 . 19 制系统原理分析 . 20 部接线设计 . 21 第五章 总结与展望 . 21 参考文献 . 22 致 谢 . 23 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 第一章 引言 械手的概念 机械手是指用于再现人手功能的技术装置。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。 工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科 机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。 工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备 。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。 机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自 动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的。 机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。 机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。 随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工 作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 械手的简史 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 机械手首先是从美国开始研制的。 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。 1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为 万能自动 )。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（ ,专门生产工业机械手。 1962 年美国机械铸造公司也试验成功一种叫 械手，原意是灵活搬运。 1978 年美国 司和斯坦福大学 、麻省理工学院联合研制一种 有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于 1 毫米。 第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。 第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。 械手的组成 机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。 行机构 执行机构包括手部、手臂和躯干。手部装在手臂前端，可以转动、开闭手指。机械手手部的构造系统模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种。手指的数量又可以分为二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。可根据夾持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作的需要。手臂的作用是引导手指准确地抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确地工作，手臂的三个自由度都需要精确地定位。总之，机械手的运动离不开直线移动和转动二种，因此它采用的执行机构主要是直线液压缸、摆动液压缸、电液脉冲马达、伺服 液压马达、交流伺服电动机、直流伺服电动机和步进电动机等。躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的机架。本设计采用二指的构造，直线液压缸。 动机构 驱动机构是工业机械手的重要组成部分。根据动力源的不同 , 工业机械手的驱动机构大致可分为液压、气动、电动和机械驱动等四类。采用液压机构驱动机械手 ,结构简单、尺寸紧凑、重量轻、控制方便。 制机构 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 在机械手的控制上，有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位控制，也有采用可编程序控制器控制、微型计算机控制，采用凸轮、磁盘磁带、穿孔卡等 记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特性。 械手的生产应用简述 机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬运、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。 在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。工业机械手是为实现这些工序而产生的。目前机械手常用于工业中快速抓取工件并将工件转移到下一个生产 工序。本文以能够实现这类工作的搬运机械手为设计对象。 第二章 机械手的设计 械手的总体设计 械手的总体结构类型 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 工业机械手有很多种分类方法，目前还没有统一的分类标准，比如可以按机械手的结构坐标系提点分类，或者按机械手的驱动方式分类，也可以按机械手的用途分类。在这里我们按工业机器人的结构坐标系特点来进行分类。 工业机械手按结构坐标系特点可以分为直角坐标型，圆柱坐标型，球坐标型，关节型四种。如图 示。 图 业机械手按结构坐标分类 1 直角坐标型 直角坐标型也称为笛卡尔坐标型或台架型。这种机器人有三个线性关节组成，这三个关节用来确定末端操作器的位置，通常还带有附加的旋转关节用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在 X,Y,Z 轴上的运动式独立的，运动方程可独立处理，且方程是线性的，因此进行计算机操作控制简单；他可以两端支撑，对于给定的结构长度，刚性最大；他的进度和位置分辨率不随工作场合而变化，容易达到高精度。 2 圆柱坐标型 圆柱坐标机器人有两个滑动关节有两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置，在附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴 旋转一个角，工作范围可以扩大且计算简单；直线部分可以采用液压驱动，可以输出较大的动力。 3 球坐标型 球坐标机器人采用球坐标系，它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置，再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转，在中心支架附近的工作范围很大，两个转动驱动装置容易密封，覆盖工作空间较大。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 4 关节型 关节型机器人的关节全部可以旋转，类似于人的手臂，他是工业机器人中最常见的结构，工作范围较复杂。 械手的总体设计 图 械手工作布局图 在本设计中， 因为设计要求搬运的工件的质量要求为 20搬运直线距离为 1000虑在满足系统工艺要求的前提下，尽量简化结构，以减小成本、提高可靠度。该机械手在工作中只需要做直线运动 ,其中手臂的升降和梁的平移为两个直线运动 ,机械手自由度数目取为 2，坐标形式选择直角坐标形 式，即 X 轴 Y 轴两个移动自由度，其特点是 :结构比较简单 ,且有较高的定位准确度。机械手工作布局图如图 示。 械手的手部设计 部概述 工业机器人的手部称为末端操作器，是机器人直接用于抓取、握紧、吸附专用工具进行操作的部件，他能够模仿人手的动作，是最重要的执行机构，安装于机器人手臂的前端。工业机器人发展到现在，应用范围越来越广泛，被操作的工件的形状、尺寸、重量、材料以及表面状态各不相同，所以工业机器人末端操作器是多种多样的，大部分末端操作器的结构是根据特定的工件专门加工的，常用的有以下 几种： 1， 夹钳式取料手。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 2， 吸附式取料手。 3， 专用操作器及转换器。 4， 仿生多指灵巧手。 部的设计方案 由于本设计所搬运的是发动机曲轴，所以选用夹钳式取料手。 夹钳式取料手是工业机器人最常用的一种末端操作器形式，在装配流水线上用的较为广泛。它一般由手指（手抓）、驱动机构、连接与支撑元件组成，工作机理类似于常用的手钳。 指的设计方案 手指是夹钳式取料手直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件是通过手指的张开与闭合实现的。机器人的手部一般有两个手指，个别有三个或多个手指，它们的结构形式通常取 决于被夹持工件的形状和特性。指端的形状有 V 型指，平面指、尖指等。 由于本设计被夹持的工件形状为圆柱体，所以选用 V 型指，其特点是加持平稳可靠，加持误差小。如图 示。 动机构设计 传动机构是向手指传递运动和动力，以实现加紧和松开动作的机构。该机构根据手指开合的动作特点，分为回转型和移动型。 本设计采用回转型传动结构，如图 示。驱动杆与连杆由销连接，当驱动杆做直线往复运动时，则通过两岸推动两杆手指各绕其支点做回转运动，从而使手指松开或闭合。该机构的活动环节较多，所以定位精度会差一些。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 图 械手手指 图 械手传动结构 械手的手臂设计 臂概述 手臂是机器人执行机构中重要的部件，它的作用是将被抓取的工件运送到指定的位置上，因而一般机器人手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和升降运动。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现的，所以，它不仅仅承受被抓工件的重量，而且承受末端执行器和手臂自身的重量。手臂的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度都直接影响机器人的工作性能。在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则； 互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。 作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。 在保证机器人手臂有足够强度和刚度的条件下，尽可能在结构上 、材料上设法减轻手臂的重量。力求选用高强度的轻质材料，通常选用高强度铝合金制造机器人手臂。目前，在国外，也在研究用碳纤维复合材料制造机器人手臂。碳纤维复合材料抗拉强度高，抗振性好，比重小（其比重相当于钢的 1/4，相当于铝合金的 2/3），但是，其价格昂贵，且在性能稳定性及制造复杂形状工件的工艺上尚存在问题，故还未能在生产实际中推广应用。目前比较有效的办法是用有限元法进行机器人手臂结构的买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 优化设计。在保证所需强度与刚度的情况下，减轻机器人手臂的重量。 减小机械间隙所造成的运 动误差。因此，各关节都应有工作可靠、便于调整的轴承间隙调整机构。 对减小电机负载和提高机器人手臂运动的响应速度是非常有利的。在设计机器人的手臂时，应尽可能利用在机器人上安装的机电元器件与装置的重量来减小机器人手臂的不平衡重量，必要时还要设计平衡机构来平衡手臂残余的不平衡重量。 及驱动装置，传动机构及其它元件的安装。 手臂的设计 机械手的垂直手臂（小臂）升降和水平 手臂（大臂）的伸缩运动都为直线运动。直线运动的实现一般是气动传动，液压传动以及电动机驱动滚珠丝杠来实现。考虑到搬运工件的重量较大，考虑加工工件的质量达 20中型重量，同时考虑到机械手的动态性能及运动的稳定性，安全性，对手臂的刚度有较高的要求。综合考虑，两手臂的驱动均选择液压驱动方式，通过液压缸的直接驱动，液压缸既是驱动元件，又是执行运动件，不用再设计另外的执行件了；而且液压缸实现直线运动，控制简单，易于实现计算机的控制。 因为液压系统能提供很大的驱动力，因此在驱动力和结构的强度都是比较容易实现的，关键 是机械手运动的稳定性和刚度的满足。因此手臂液压缸的设计原则是缸的直径取得大一点（在整体结构允许的情况下），再进行强度的较核。 同时，因为控制和具体工作的要求，机械手的手臂的结构不能太大，若仅仅通过增大液压缸的缸径来增大刚度，是不能满足系统刚度要求的。因此，在设计时另外增设了导杆机构，小臂增设了两个导杆，尽量增加其刚度。通过增设导杆，能显著提高机械手的运动刚度和稳定性，比较好的解决了结构、稳定性的问题。 械手的驱动系统设计 动系统概述 工业机器人的驱动系统，按动力源可以分为液压、气动和电 动三大类。根据需要也可以将这三种基本类型组合成一个复合式的驱动系统。这三类基本驱动系统的主要特点如下。 由于液压技术是一种比较成熟的技术，它具有动力大、力（或力矩）与惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点。适合于在承载能力大，惯量大以及在防火防爆的环境中买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 工作的机器人。但是，液压系统需要进行能量转换（电能转换成液压能），速度控制多数情况下采用节流调速，效率比电动驱动系统低，液压系统的液体泄露会对环境产生污染，工作噪音也较高。 具有速度快，系统结构简单，维修方便、价格低 等特点。适用于中、小负荷的机器人中采用。但是因难于实现伺服控制，多用于程序控制的机器人中，如在上、下料和冲压机器人中应用较多。 由于低惯量、大转矩的交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器（交流变频器、直流脉冲宽度调制器）的广泛采用，这类驱动系统在机器人中被大量采用。这类驱动系统不需要能量转换，使用方便，噪声较低，控制灵活。大多数电机后面需安装精密的传动机构。直流有刷电机不能直接用于要求防爆的工作环境中，成本上也较其他两种驱动系统高。但因为这类驱动系统优点比较突出，因此在机器人中被广泛的使用。 动系统的选择原则 设计机器人时，驱动系统的选择，要根据机器人的用途、作业要求、机器人的性能规范、控制功能、维护的复杂程度、运行的功耗、性价比以及现有的条件等综合因素加以考虑。在注意各类驱动系统特点的基础上，综合上述各因素，充分论证其合理性、可行性、经济性及可靠性后进行最终的选择。一般情况下： 括上下料）使用的有限点位控制的程序控制机器人，重负荷的选择液压驱动系统，中等负荷的可选电机驱动系统，轻负荷的可选气动驱动系统。冲压机器人多采用气动驱动系统。 焊及喷涂作业的机器人，要求具有点位和轨迹控制功能，需采用伺服驱动系统。只有采用液压或电动伺服系统才能满足要求。点焊、弧焊机器人多采用电动驱动系统。重负荷的任意点位控制的点焊及搬运机器人选用液压驱动系统。 器人液压驱动系统 液压系统自 1962 年在世界上第一台机器人中应用到现在，已在工业机器人中获得了广泛的应用。目前，虽然在中等负荷以下的工业机器人中大量采用电机驱动系统，但是在简易经济型、重型的工业机器人和喷涂机器人中采用液压系统的还仍然占有很大的比例。 液压系统在机器人中所起的 作用是通过电 液压动力机构进行方向、位置、和速度的控制，进而控制机器人手臂按给定的运动规律动作。液买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 压动力机构多数情况下采用直线液压缸或摆动马达，连续回转的液压马达用得很少。在工业机器人中，中、小功率的液压驱动系统用节流调速的为多，大功率的用容积调速系统。节流调速系统，动态特性好，但是效率低。容积调速系统，动态特性不如前者，但效率高。 动系统的设计方案 具体到本设计，在分析了具体工作要求后，综合考虑各个因素。机械手的手臂驱动系统全部采用液压缸；而手爪通过 液压柱塞缸活塞与中间驱动杆配合来实现控制，即手爪在柱塞缸推力作用下推动驱动杆，通过端部销连接到手指进行松开和夹紧。 第三章 液压系统设计与计算 定液压系统基本方案 液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，前者实现直线运动，后者实现回转运动。二者的特点及适用场合见表 3 表 3压缸与液压马达的特点与适用场合 名 称 特 点 适 用 场 合 双活塞杆液压缸 双向对称 双向工作的往复场合 单活塞杆液压缸 有效工作面积大、 双向不对称 往返不对称的直线运动，差动连接可实现快进 柱 塞缸 结构简单 单向工作，靠重力或其它外力返回 摆动缸 单叶片式小于 360 双叶片式小于 180 小于 360 的摆动； 小于 180 的摆动 齿轮马达 结构简单、价格便宜 高转速、低转矩的回转运动 叶片马达 体积小、转动惯量小 高速低转矩、动作灵敏的回转运动 摆线齿轮马达 体积小、输出转局大 低速、小功率大转矩的回转运动 轴向柱塞马达 运动平稳、转矩大、转速范围宽 大转矩的回转运动 径向柱塞马达 转速低，结构复杂，输出转矩大 低速大转矩回转运动 本设计因为机械手的形式为直角坐标形式，具有两个自由度， 均为移动自由度。同时考买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 虑机械手的工作载荷和工作现场环境对机械手布局以及定位精度的具体要求，以及计算机的控制的因素，手臂运动均为直线运动。因此，机械手的手臂都采用单活塞杆液压缸，来实现直线往复运动。 定液压执行元件运动控制回路 液压执行元件确定后，其运动方向和运动速度的控制是液压回路的核心问题。 方向控制是用换向阀或是逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，通过换向阀的有机组合来实现所要求的动作。对高压大流量的系统，多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。 速度控制通过改变液压执行元 件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调速方式有节流调速、容积调速以及二者结合的容积节流调速。 本设计的方向控制采用电磁换向阀来实现，而速度的控制主要采用节流调速，主要方式是采用比较简单的节流阀来实现。 压源系统的设计 液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵。节流调速系统一般用定量泵供油，在无其他辅助油源的情况下，液压泵的供油量要大于系统的需油量，多余的油经溢流阀流回油箱，溢流阀同时起到控制并稳定油源压力的作用。容积调速系统多用变量泵供油，用安全阀来限定系统的 最高压力。 油液的净化装置是液压源中不可缺的元件。一般泵的入口要装粗滤油器，进入系统的油液根据要求，通过精滤油器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁过滤器。根据液压设备所处的环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。 本设计的液压系统采用定量泵供油，由溢流阀 确定系统压力。为了保证液压油的洁净，避免液压油带入污染物，故在油泵的入口安装粗过滤器，而在油泵的出口安装精过滤器对循环的液压油进行净化。 制液压系统图 本机械手的液压系统图如图 示， 它拥有垂直手臂的上升、 下降，水平伸缩缸 /的前伸、后缩，以及执行手爪的夹紧、张开三个执行机构。 其中，液压泵是由三相交流异步电动机 M 拖动；系统压力由溢流阀 定； 1得失电决定了动力源的投入与摘除。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 考虑到手爪的工作要求轻缓抓取、迅速松开，系统采用了节流效果不等的两个单向节流阀。当 5电时，工作液体经由节流阀 入柱塞缸，实现手爪的轻缓抓紧；当 6电时，工作液体进入柱塞缸中，实现手爪的迅速松开。 另外，由于机械手垂直升降液压缸在工作时其下降方向与负荷重力作用方向一致，下降时有使运动速度加快的趋势，为使运动过 程的平稳，同时尽量减小冲击、振动，保证系统的安全性，采用 成的平衡回路向升降油缸下腔提供一定的排油背压，以平衡重力负载。 执行手爪柱塞缸垂直升降缸水平伸缩缸感应式位移传感器电液伺服阀图 机械手的液压系统原理图 定液压系统的主要参数 液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。 根据机构的工作情况液压缸所受的总机械载荷为 （ 3 式中， 为水平方向无外载荷，故为 0； 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 （ 1）（ 3 式中， G 为 100 g 2/81.9 v t 般为 取 各值带入上式，得：（ 2）1（ 3 式中，该液压缸工作压力 16 相关手册取 =0.2 1A 启动时： 动时： 83N （ 3）机械手水平方向上有两个导杆，内导杆和外导套之间的摩擦力为 （ 3 式中， G 为 100 f f= 带入数据计算得： 8N （ 4）回油背压形成的阻力按下式计算 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 2（ 3 式中，般为 .5 =0.3 虑两边差动比为 2； 将各值带入上式有， 24分析液压缸各工作阶段受力情况，作用在活塞上的总机械载荷为 088 。 手爪要能抓起工件必须满足： 21 （ 3 式中， N 1k 常取 ； 2k 要考虑惯性力的影响可按 12 估算， a 为机械手在搬运工件过程的加速度 2/ 2/8.9 ， g 为重力加速度； 3表选取 13 k； G 20 带入数据，计算得： 0 ； 计算驱动力计算公式为： 1（ 3 式中， 1k 处选 4k 处选 其他同上。带入数据，计算得： 20 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 而液压缸的工作驱动力是由缸内油压提供的，故有 （ 3 式中， P A 积； 经计算，所需的油压约为： 针对本设计是一个机械手的特点考虑，机械手系统的刚度及其稳定性是很重要的。因此，先从刚度角度进行液压缸缸径的选择，以尽量优先保证机械手的结构和运动的稳定性、安全性。至于液压缸的工作压力和缸的工作速度，放在液压系统设计阶段，通过外部的液压回路、采用合适的调速回路和元件来实现。经过仔细分析，综合考虑各方面的因素，初步确定各液压缸的基本参数如下； 表 3手爪执行液压缸参数 内径 壁厚 直径 行程 工作压力 20 5 20 11 36 注：手爪液压缸工作压力由系统压力阀调定。 表 3平伸缩液压缸参数 缸内径 壁厚 杆直径 行程 工作压力 60 10 20 1100 1 因为伸缩缸的作用主要是实现伸缩直线运动这个运动形式，在轴向上并不承受显性的工作载荷（因为手爪夹持的工件，受力方向为垂直方向），轴向主要是克服摩擦力矩，其所受的载荷主要是径向载荷，载荷性质为弯矩，使其产生弯曲变形。而且因为机械手要求具有一定的柔性，水平液压缸活塞杆要求具有比较大的工作行程。同时具有比较大的弯矩和比较长的行程，这对液压缸的稳定性和刚度问题有较高的要求。 表 3垂直液压缸参数 缸内径 壁厚 杆直径 行程 工作压力 60 10 25 100 1 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 因为垂直液压缸所承受的载荷方式既有一定的轴向载荷，又存在着比较大的倾覆力矩（由加工工件的重力引起的）。作为液压执行元件，满足此处的驱动力要求是轻而易举的，要解决的关键问题仍然是 它的结构设计能否有足够的刚度来抗倾覆。这里同样采用了导向杆机构，围绕垂直升降液压缸设置两根导杆，较好的解决了这一问题。 （ 1）缸筒壁厚的较核 当 D/ 10 时，液压缸壁厚的较核公式如下： )(2 （ 3 式中， D 液压缸的额定压力 6时，取为ny ， b 为材料抗拉强度，经查相关资料取为650 n 为安全系数，此处取 5n ； 带入数据计算，上式成立。因此液压缸壁厚强度满足要求。 （ 2）活塞杆直径的较核 活塞杆直径的较核公式为 4 （ 3 式中， F 处 b ； 带入数据，进行计算需要上式成立，因此活塞杆的强度能满足工作 要求。 择液压元件 通过计算和分析，最后决定选择： 向地脚型液压缸 。如图 示。 买文档就送全套 纸 14951605 或 1304139763 充值就可以下载原稿，疑问咨询 14951605 或 1304139763 图 B 轴向地脚型液压缸 根据系统最高工作压力和