灯壳冲压上下料机械手液压系统设计（含全套CAD图纸）
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e 10 +35159 +35128 is a on in in of In of is to to a on In to do a to of a of It in of of of 1 is an a in to in an to a o of to a an $ 1998 42 of l. to of on to l of to a to of as as is to is a to as as to of In a of of In in 2 he by in ) is by C i5 to or 98 - to of is by a of of of of is by to of of of . to a 2). To M) of a), B,) R) , in of as of 5) be to V). is l to v) 0) of on to , he to a of in 2. In in a to an as to of a in l a is to e) on of to is as in to to in to an In e) is on xo,yo,it is to of to e (3). of e to of is to , an &). If is it is if is of is In an a mm to or ,.+:? . he of of it it to of by . 43 he in a of of of lm 0 80 is in 4 a of 30m. U it to so it to is to e to n is to , be to ,. to ,. be to of is to as on or in of To to nd . is a 00 he as in in 96 of a ay of 1,3. =g of =0,7 to m,= 1 R=7 Q m=) m b=m v=40 Kg/s ,=s of of =O. 18 m 3 s be 2, V, d,to is is e of as by If is it be e to is in . is to be is by . n be as in 1). In it be of to a V, as a of e as be to a to it at in of as 1) be To of by v.is of 44 0 04 of is to a e. p is to in a as it is it is to by of , a p=200, in in . a AE 5.1 SE 9 mm In of of is . ,. . . . . . a p=200. to by of is to a in to a to in 6. Kp*e+Kd*of Kp d, of in p=200 200. 3 mm AE It is by of an to p d. 200 400 600 000 -0 t) . a PD p=00. ,= 3 mm AE A is is of to in to a of is in in be as a of by an to to to of or . . . . 0 200 400 600 800 1000 . a PD p=400 380. 545 be it in of is II(e). p=200, ,=it to 25 No to D of a of is of a in he be an to it is , PD ID it is to it is on by 4. In a of is 51. e) is he be on . of is a 2D in a to 1 . a D to to of a he of to a in is a in a 6. is . P is or is to e is ce is in is a p is a to on it is 0 of to up to D 0 AE 0 is As as of an to OC to as be in . 0. AE 46 to of of in to a by of a 2 8 a 7 000 it to a a as be in . 4 of of N) it is to of an A PD an is to is up to of D , is in D a a 0s 0m. a PD is or is no of to be ID is to in be D. of is to it is in by or in . to an % P D( 10 (15 7 6 8 8 7 9 7 6 9 6 of OC a to a as as of it is it is to be in of a be be in to in in . be to of OC I ., 1997. o Revi附件 1：外文资料翻译译文 比较控制策略的自主线追踪机器人 摘要 自主移动机器人是一个非常激动人心的领域 ， 特别是对那些参加电子产品课程 的 学生。作者 和 阿维罗大学 的 学生参与了一些在这一领域的活动。特别是，其中一个此类活动是 发明了能够沿着画在地板上直线运动的 机器人。为了 达到 这一效果 ， 一个模拟器已经实施并多次测试了对机器人不同控制方法的影响 。 本文 对 基于 机器人模型和线追踪模拟器 进行了一个简短的描述 。然后 在导致 绝对误差（ 积分误差平方（ ， 易微调和各自代码复杂性方面比较了几种不同 的控制方法。 比较的方 法 :成正比 、 比例微分 、 比例积分导数 、 模糊 、 表为基础的模糊 ， 自我组织唱模糊和神经网络逆模型基础。 1 导言 研发 自主机器人是一个跨学科的活动，因此有很大的教育价值。与此事实上，考虑到作者一直支持阿维罗大学学生小组参加每年一度 在法国举办 的盛事， 在法国，除了其他的任务，自主移动机器人必须沿着一条线运动。 为了更好地理解的线追踪机器人 的行为 ， 为了 显示学生 们在发明机器人时来自 物理 、 几何 、 电子 、仪表和控制集成 方面综合的科学理念， 作者建立了一个 沿线分布机器人的 分析模型。该模型考虑到一些现实世界的限制，允许 预测 以 电动机 电压为基础的 移动机器人 的运动。 另外，作者所描述的几何形状线追踪过程被用来建立一个模拟器。这 决定了某一机器人的 确定路径以及 该路径和参考路径 之间的关系。 该模拟器是一种宝贵的工具， 在之前研发机器人是能够 比较 不同的控制方法以及不同的传感器布局。这样在实际 制造过程中 可以更好地决定机器人 有关 的物理性质。 下一节本文 将对 机器人模型和模拟器 进行一个简短的描述，在 第 3节 是几种不同 控制 方 法 的 比较， 包括 比例 、 比例微分 、 比例积分微分，模糊，表为基础的模糊，模糊自我组织和神经网络逆模型基础。 在 第 4节 中将提到相关结论包 括一些对正在进行的工作的评论。 2 仿真机器人 器人模型 之前已经 提到 学生们建造 的 机器人的活动通常 很 简单 ，见 （图 1） 。 运动是通过使用两个独立的直流电电动机驱动每一个车轮。差分驱动器用于 控制 机器人。一个或两个额外的连铸机车轮用来保持机器人 的横向稳定 。 与参考路径相比较 机器人的偏差是 通过放置在机器人之前的红外光探测器测量的。 通常情况下，车轮速度 的 闭环控制已 经不再运用 。每个车轮的速度控制 间接地 采用马达电压的。此选项可能会降低性能的跟踪算法但简化了最后的调整。请记住，闭环速度控制方向盘使用将需要调整两个额外 的独立循环。图 1， 基本 机器人 。 图 1 基本机器人 这些特点已用于计算模型线追踪机器人（图 2 ） 。 为了进一步 提高 准确性 ，该模型在 惯性（质量（ M） 和转动惯量（ j ），摩擦系数（ 平移 （ 旋转（ B）运动） ， 电动马达参数（电阻（ R ）和 电机常数（ ，额外的 噪声（ 在 传感器 中读取 ）和机器人 的 物理限制，如线传感器（ 5） 的长度 和可用于电机（ 大电压 。该 模型 l描述并且计算电压应用电动机为基础的机器人的线性度（ v）和角速度（ 0)。 追踪模拟器 上文 已经 提到 机器人模型与 几何分析线追 踪 问题是相辅相成的 。这个问题属于一般路径跟踪问题 在众多文献 2中已经被解决 。 特别是， 本文呈现的该 模拟器 用 被动的方式来跟踪未知 的 线 的 方法 与之 前计划的 跟 踪路径 相反。 因此， 这是事先得知。 图 2 机器人模型 几何分析还表明，可根据目前的偏差 、 车轮速度和 机器人相对于线的 角度位置 来 计算出未来偏离线（ e）。该机器人是用来作为参考。然而，为了更好地界定参考轨迹和想象的机器人轨迹，另一种模式是建立在该机器人的位置 基础上而做出 一个绝对的参考。 在这几何模型基 中 ， 机器人 偏离线 （ e） 可根据 机器人绝对位置和车轮的速度 来计算 。 知道 机器人的位置（坐标 X,Y,Z） 是有可能计算相交的传感器阵列与线（ ， 然后可以计算出偏差 e（图 3 ） 。 由此 可以得出机 器 人位移的轨迹 图 3 线追踪几何模型 在一个无限小的时间间隔来计算机器人位移 。 如果这个区间保持足够小则是不相关的，如果直线运动是分开考虑的 ,那 角运动和其中 那 些是 要 首先考虑 的。在实验进行 时 ，这样的一个区间 里 轨迹点 以 每 5毫米计算是小到足以获得同样的轨迹 ，不管 是角或直线运动 都会 被 首先考虑 。 几何模型可以参考线组成的直线段和圆弧的周长一个接一 个 加入 。 虽然它似乎 有 限制，它允许创建几乎任何种类的轨迹顺利通过使用不同的圆弧半径。图 2 为 该机器人模型 。 考路径 该模拟是 在 由直线段与弧线交错的 围成 的弧形 90 或 180 孔一起插入纸的直片段所组成的参考路径。 这种路径 在 图 4中所描述 ，总长度约 30米 。 图 4 参考路径 器人 参数 在 5月的这一年 ， 阿维罗大 学以本文模拟为基础的 机器人 为 代表 参加在法国堡贝尔纳 的 1996年的国际移动机器人锦标赛 。 根据 1,3的 详细资料，下面的参数 为： 重量 M = 转动惯量 J = 克 马达最大可用电压 = 电机参数（ R= 7 欧姆 和 ） 车轮直径 车轮之间的距离 b = 线性运动摩擦系数 0kg/s 角运动摩擦系数 g. /s 类型传感器阵列 宽度传感器阵列 S=18米 3 比较控制策略 可以 图 看出，机器人模型有两个投入 ， V 和 驱动电动机。然而，只有一个错误的信号是偏差的机器人 将通过传感器经 参考路径 传送 。如果机器人总是向前推进，可以看出，任何控制 方法 ，将减少使机器人回 到参考路径。 由于差动电压是一个确定的角运动的机器人 的 ，让它改变方向，使之收敛的路线，一个简单的可能性是使用电子邮件直接控制 为最终目的是为实现最高速度的参考路径 ， 平均电压 V， 可以设置为最大值 。 然而，实际的电压适用于马达的驱动器是有限的。反映了修正到平均收益率差电压变风量和 将真正提供给机器人模型。 此外，产出的传感器功能被损坏 和 加性噪声 。 这噪声允许这些缺陷影响线路或地板，电器干扰传感器的读数和有限精度。为了便于比较，噪音载体，保持同对所有运行从开始到终结点。 控制是数字化 ，采样周期为 100毫秒。 完整的控制系统图 5。 那个参考输入的路径进行跟踪。错误信号是偏差宣读的传感器阵列。 图 5 完整的控制系统 在这种简单的模式控制功能可书面表达 。 在非常快的机器人 中 ， 有兴趣的也可以 使用 如，这可以用来减慢机器人，同时描述了曲线和加快沿直线部分。然而，机器人通常都建不是非常快 ， 运行不到 语。因此， 在 本文其余的简单的办法在（ 1 ）中 将被用于 。 要比较性能的每一个控制方法两项主要措施已使用的整体绝对误差（ 积分 误差平方（ ，综合沿着充分参考路径。其他两个措施也被使用时，机器人 将达到 最大绝对误差（ 和平均时速 。 例控制 最简单的形式的控制是使用比例 e 控制功能产生 。 虽然简单，这种方法提出了几个问题。 正 如这一点最 大价 值为 是很难找到（需要许多 判断 ）特别是在非线性系统 。 另外，它能够提供的相对较 少 最佳的性能，因为它无法弥补的滞后所造成的机器人惯性。 为充分参考路径图 4,使用比例控制 200 ，造成偏差情节描述见图 6。 注意典型的振荡起因于与简单的比例的方法一起获得比较 差的控制。 图 6 使用 00控制比例 附件 2：外文原文 哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书 学生姓名： 学号： 学 院：机械动力学院 专业：机械设计制造及其自动化 任务起止时间： 2015年 3 月 2 日至 2015年 月 日 毕业设计（论文）题目：灯壳冲压上下料机械手液压系统设计 毕业设计工作内容： 机械手总体布局设计及动作分析，重点进行液压系统的设计与计算。具体任务和进度如下： 集资料、方案论证、写开题报告； （ 13周） （ 1； （ 45周） 压系统原理图（ 1 （ 69周） 1 （ 1012周） 5. 集成块零件图（ 1 （ 13周） 文资料翻译和中英文摘要各一份。（ 1416周） 资料： 业机械手设计 基础编写组 M1980. 工业机械手设计 M1996. 机械设计手册（液压传动与控制单行本） M2007. 指导教师意见： 以上任务要求在 6月 1日前完成。 签名： 2015年 3 月 2日 系主任意见： 签名： 年 月 日 教务处制表 购买后包含有 咨询 I 宁学 毕业设计 (论文 ) 灯壳冲压上下料机械手 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 购买后包含有 咨询 摘 要 机械手是在在机械化、自动化生产过程中发展的一种新型装置 ,使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置 。机械手能代替人类 、重复枯燥 完成危险工作，提高劳动生产力 ,减轻人劳动强度。 该装置涵盖了 位置控制技术 可编程控制技 术 、 检测技术等 。 本课题拟开发的物料 液压机械手 可在空间抓放物体，动作灵活多样 ， 根据工件的变化及运动流程的要 求随时更改相关参数 ,可代替人工在高温危险 区 进行作业 ，。 关键词： 机械手 , 液压 机械手 ， 灯壳冲压 ，提升购买后包含有 咨询 is a of in of an a of to to be in to in of at in 买后包含有 咨询 买后包含有 咨询 V 目 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 1 题背景及目的 . 2 课题研究的目的和意义 . 3 压机械手概念 . 3 内液压机械手的研究 . 3 第 2 章 灯壳冲压 上下料液压机械手设计要求与方案 . 5 压机械手设计要求 . 5 本设计思路 . 5 统分析 . 5 体设计框图 . 5 压机械手的基本参数 . 6 压机械手结构设计 . 6 械手材料的选择 . 6 械臂的运动方式 . 7 压机械手驱动方式的选择 . 7 作要求分析 . 8 压机械手结构及驱动系统选型 . 8 第 3 章 机械手机械部分的设计计算 . 9 部结构 . 9 执行器的要求 . 9 爪的分类和选取 . 9 械手手爪设计计算 . 10 爪的力学分析 . 10 紧力及驱动力的计算 . 11 紧液压缸的设计 . 11 爪夹持范围计算 . 13 械手手爪夹持精度的分析计算 . 14 簧的设计计算 . 15 降方向设计计算 . 18 步确系统压力 . 18 降液压缸计算 . 18 塞杆的计算校核 . 20 压缸工作行程的确定 . 21 塞的设计 . 22 向套的设计与计算 . 22 盖和缸底的计算校核 . 23 体长度的确定 . 24 冲装置的设计 . 24 购买后包含有 咨询 0 液压缸的选型 . 24 平方向设计计算 . 26 平方向计算 . 26 压缸的选型 . 26 身结构的设计校核 . 28 柱的 设计与校核 . 28 制液压系统图 . 30 第 4 章 液压集成块的设计 . 31 式集成的结构 . 32 式集成的特点 . 32 式集成液压控制装置的设计 . 33 算和选择液压元件 . 36 压系统性能的验算 . 37 总结 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 1 购买后包含有 咨询 2 第 1 章 绪论 题背景及目的 由于现代科学技术的发展，在工业生产和日常生活中， 液压机械手 技术得到了广泛的应用。智能型 液压机械手 的研究是近年来科学家同意致力的方向。式 液压机械手 的人体模型，它可以模拟各种人类行为和人类的外部特征。未来的 液压机械手 的管家将不是梦想。 根据不同的 液压机械手 的结构， 液压机械手 可以分为各种各样的。轮式移动 机械手 ，履带式 液压机械手 ，机械手，行走 液压机械手 等。值得一提的是，行走 液 压机械手 ，他是近年来类机的一个重要研究成果。移动它最喜欢的动物甚至人类交谈。这是一个非常复杂的自动化程度很高的运动。与传统的轮式和履带式 液压机械手 相比，对环境的适应性。在工作空间很小，在崎岖的道路上，楼梯等。不久的将来，这项技术将被广泛使用。 在研究中， 液压 机械的生产，对 液压机械手 设计的计算机模拟中的应用是一个非常重要的过程。包括零件建模，装配 液压机械手 的仿真，与运动仿真。通过仿真，设计师可以观察各机构的运动非常直观，知道没有干扰；可以了解各部件的受力，不同的模拟数据。该方法大大降低了开发时间和成本。 在学 校的毕业设计是机械设计制造及其自动化专业学习的最后一个环节，学习在大学四年的继续深化和检验，具有实践性和综合性，是不是一个单一的其他替代方案，通过毕业设计可以提高综合能力的培养，是要去上班，提高实际工作能力起着非常重要的作用。为了实现以下目标： （ 1） 基本理论，基本知识和基本技能的综合运用，提高分析和解决实际问题的能力。 （ 2）接受全面的培训工程师必须，提高实际工作能力。为调查研究，文献和数据收集和分析能力；设计和开发测试计划能力；设计，计算和绘图能力的提高；总结和撰写论文的能力。 （ 3）的综合素质和实践能 力的测试。 3 课题研究的目的和意义 （ 1）通过对的设计使我们得到对所学相关课程的综合训练； （ 2）传统的配料以人为主体，而人的操作总是有失误的，并不如机器可靠。本设计，自动上料系统效率高，反应快，确保高质量进行工作。 （ 3）本设计的主要任务是通过自动送料系统送到 别的地方 传统夹紧机构对加工时的干涉太大，对生产量影响较大，设计一款新的夹紧机构，使得加工时间缩短，加工精度得到保证，生产量得到提高。 压机械手 概念 目前，工业机械手的概念，世界是不统一，分类是不一样的。国际标准化联合国最近采 用了美国 机械手 协会定义了工业机械手的组织：工业 机械手 是一种可编程的多功能操作装置，可以改变行动计划，完成各种工作，主要用于材料处理，工件传送。 液压机械手 （ 机械手 ）是一台自动执行工作。它是一个产品的控制理论，先进的集成机械电子，计算机，材料和仿生。在工业，医学，农业，建筑业甚至军事等领域中均有重要的应用。 液压机械手 是一种有代表性的，机械的和电子控制系统，自动化程度高的生产工具，在近 50 年的发展。在制造业中， 液压 工业 机械手 技术已经得到了广泛的应用。这是一个高的自动化程度，改善劳动条件，保证产品质量和提高工作 效率，发挥了非常重要的作用。可以说，他是现代工业的技术革命。 执行系统一般包括手，腕，臂，底座，一个主要的运动系统。 主要由 液压机械手 执行系统，驱动系统和控制系统三部分。 手抓（或吸附，控股）和松开工件或工具的部分，由手指（或吸收），驱动元件和驱动元件。 内 液压机械手 的研究 工业 液压机械手 的应用在日本有着悠久的历史。在七十年代当工业 液压 操纵器，然后经过十年的发展，已在工业 液压机械手 八十年代流行。他们的年工业产值迅速增加。1980达到一千亿日元， 1990至六千亿日元。在 2004达到了一兆和八千五百亿 日元。这表明工业 液压机械手 在提高生产效率的重要性。 在国际上，各个国家都实现了工业 液压机械手 的重要性。因此，工业 液压机械手 订购买后包含有 咨询 4 单锐减。相比于 2003 2002 百分之十的增长的订单。然后工业 液压机械手 的需求量仍在上升。从 2001到 2006，超过 90000的全球经济增长中的订单。 7%的平均年增长率。 国际工业 液压机械手 的发展方向： 液压机械手 涉及多学科、多领域的知识。包括：计算机，电子，控制，人工智能，传感器，通信和网络，控制，机械等。 液压机械手 的发展离不开主题。正是由于各学科整合的相互作用，创建一个自动化程度高 ，其。随着科学技术的进步，在 液压机械手 的应用范围越来越广泛；技术越来越高，功能更强大。它是 液压机械手 的研究向小型化发展。 液压机械手 将更多地进入人们的日常生活。总的发展趋势是模块化，标准化，智能化。 广泛应用于工业 液压机械手 ，以提高质量和生产力，产品安全人员安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高生产效率，节约原材料的消耗，降低了生产成本，具有非常重要的作用。广泛应用于工业 液压机械手 的以人为本的原则，它的出现使人们的生活更方便、美 好 。 液压机械手 工业是一个大型高新技术工业计算机，后车。现代军事工业，液压 机械发展的 市场前景是非常好的。从第二十世纪起， 液压 机械行业的稳步增长。在第二十世纪九十年代， 液压 机械产品的开发和快速增长，年均增长率超过百分之十。在2004 到百分之二十的记录。亚洲 液压机械手 的更多需求，年增长率高达百分之四十三。经过 40 年的发展，应用工业 液压机械手 的许多领域。生产中使用最广泛的 液压机械手 。如制造焊接，热处理，表面涂层，加工，装配，测试和仓库，毛（冲压，压铸，锻坯等）等操作，代替人工操作的 液压机械手 ，极大地提高了生产效率。 5 第 2 章 灯壳冲压上下料液压机械手 设计要求与方案 压机械手 设计要求 设 计一种 液压机械手 ,用于 灯壳冲压上下料机械手 ,可上升下降 ,可左右旋转 ,可手部伸长缩短 ,可夹持工件 . 本设计思路 统分析 该 机械手 是实现生产过程自动化，提高劳动生产率的有力工具。为了在生产过程实现自动化，机械化，自动化的综合技术经济分析的需要，从而判断是否适当的机械手。以完成机械手的设计，一般都要先做以下工作： （ 1）根据使用场合的 机械手 机械手的，明确的目标和任务。 （ 2）机械手的工作环境分析。 （ 3）对系统要求的分析，确定了机械手和方案的基本功能，如自由度的数目， 机械手 的运动速度，定位 准确，抓住重。此外，根据抓斗 液压 质量，形状，尺寸和批量生产，以确定的形式和机械手的位置和握力的大小。 在这方面，我分析如下： （ 1）为手材料 液压 机械设计问题，机械手是物料输送机械手。虽然机械手的使用场合，也非常广泛，涉及到材料的状态，环境因素的作业线，比我的知识和能力，我选择了材料 液压机械手 的小对象处理非生产线。 （ 2）由于机械手我选择的是材料的 液压机械手 ，小对象处理非生产线。因此，系统的工作环境下，机械厂，准确度高，故障率低，速度。 体设计框图 人 机 交 互 系 统( 系 统 软 件 、 编程 语 言 系 统 )控 制 器 及控 制 算 法控 制 系 统驱 动 系统 ( 各 驱动 器 )机 械 系 统 ( 机身 、 臂 部 、手 腕 、 手 爪 )作 业 对 象内 部 传 感 器 信 息 反 馈工 作 对 象 及 环 境 信 息 反 馈感 知 系 统购买后包含有 咨询 6 图 2 总体设计框图 如图 2为总设计框图 ，说明如下： (1) 控制系统：任务是根据机械手的作业指令程序和传感器反馈回来的信号，控制机械手的执行机构，使其完成规定的运动和功能。主要设计目标为 选择， (2) 驱动系统：驱动系统工作的驱动装置。 (3) 机械系统：包括机身、机械臂、手腕、手爪。需要确定其自由度、坐标形式，并计算得出具体结构。 (4) 感知系统：即传感器的选择及具体作用。 压机械手 的基本参数 1. 机械手的最大 液压 物料的重量是它的主参数。 2. 运动速度直接影响机械手的动作快慢和机械手动作的稳定性，所以运动速度也是是物料物料 液压机械手 的一个主要的基本参数。设计速度过低的话，会无法满足机械手的动作功能，限制机械手的使用范围。设计的速度过高又会加重机械手的负载并影响机械手动作的平稳性。 3. 伸缩行程和工作半径是决定机械手工作范围及整机尺寸的关键，也是机械手设计的基本参数。 械手精度太低，就完成不了功能，精度太高又意味着成本的增加。综合考虑，该物料 液压机械手 的定位精度设定 定位精度料 液压机械手 的各个部分的基本参数可以由上面已经知道的物料 液压机械手各关节的行程和时间分配来决 定。 压机械手 结构设计 根据所设计的机械手的运动方式：机械臂的转动，机械臂的升降。根据上文所说的，机械手按照坐标的分类情况，选择圆柱坐标式机械手更为妥当。 械手材料的选择 机械手的材料应根据手臂的工作条件，满足机械手的设计和制造要求。从设计思想，机械臂完成各种运动。因此，对材料的要求是为移动部件，它应该是轻质材料。另一方面，手臂振动经常的运动过程中，这将大大减少它的运动精度。所以在材料的选择上，综合考虑的质量，刚度，阻尼的需要，从而有效地提高了机械臂的动力学性能。此外，机械手选材料和不同 材料的一般结构。机械手是一种伺服机构，受控制，必须考虑其可控性。在臂的材料选择，可控性和可加工性的材料，结构，质量性能的考虑。 总之，选择一个机械臂的材料，应考虑强度，刚度，重量轻，弹性，耐冲击，外观和价格等因素。这里有几个机械手使用的材料： 7 （ L）的高强度钢，碳素结构钢和合金结构钢：这类材料的强度，特别是合金结构钢的强度增加了 4 5 倍，弹性模量，抗变形能力，是最广泛使用的材料； （ 2）铝，铝合金等轻合金材料的共同特点是重量轻，弹性模量 E 的小，但材料的密度小，与 E P 比值还与钢相比； （ 3）陶瓷：陶瓷材 料具有良好的质量，但易碎，但处理不好，接头需要特殊的设计与金属零件。然而，日本已开发 瓷机械手用于高速机械手的样品； 从机械手设计的角度来看，不需要负载能力在材料的选择，也不需要高弹性模量和抗变形能力，除了要考虑到材料成本，加工和其他因素。在各种因素的措施，结合铝合金的初步选择的工作条件，如机械臂组件。 械臂的运动方式 机械手的运动形式有五种常见的 ，直角坐标式极坐标型，联合型和圆柱坐标。根据运动形式的选择主要运动参数为基础的结构设计。一种运动形式以满足不同生产工艺的需要，可以采用不 同的结构。选择表格的具体位置，必须根据操作要求，工作地点，和 液压 工作中心线方向的变化，比较和选择。 这种机械手的定位 2 个肩关节和肘关节的 1， 2 或 3 手腕方向。其中，绕垂直轴肩，另一个肩斜度。肩关节的两个正交轴。平行于第二轴肩关节，考虑到机械手的工作特点，这就要求动作灵活，具有较大的工作空间，结构紧凑，占用空间小，关节式机械手的选择。如图所示。这种配置，动作灵活，工作空间大，干涉仪的最小空间机械臂操作，结构紧凑，占地面积小，关节相对运动部位易密封与防尘。但这种机械手运动学逆解比较复杂，难以确定的端元；态度不够直 观，并在控制，计算量比较大。 图3 常见的运动方式 压机械手 驱动方式的选择 机械手使用的驱动方式主要有 液压 驱动， 液压 驱动和电机驱动的四种基本形式。 但是，与 液压 传动相比，低功耗，能源， 液压 传动结构相对简单的速度不易控制，精度不高。 油马达驱动能量是简单，速度和位置精度高，使用方便，低噪音，高速变化的机制，高效，灵活的控制。 购买后包含有 咨询 8 液压 驱动的特点是功率大，结构简单，省去了减速装置，响应速度快，精度高。但需要有 液压 源，但也容易漏 气 。 首先，我会选择驱动电机，但考虑到纯机械结构的机械手的运动并不能达到理想 的传播效果。如果你使用 液压 或 液压 传动机械臂的旋转，必须与回转 液压 或旋转 液压 缸，结构比较复杂，不利于设计。 改进后的方案，将驱动方式分为两个部分。其机械臂伸缩，升降机械手抓抓，采用液压 驱动方式。 作要求分析 动作一：送 料 动作二：预夹紧 动作三：手臂上升 动作四：手臂旋转 动作五：小臂伸长 动作六：手腕旋转 预夹紧 手臂上升 手臂旋转 手臂伸长 手臂转回 手腕旋转 图 压机械手 动作简易图 压机械手 结构及驱动系统选型 本课题所设计的 液压机械手 为通用型的 液压机械手 ，其中坐标系为圆柱坐标系结构。驱动系统选用 油马达 驱动和 液压 驱动， 油马达 驱动用于机座的旋转和手臂的上下移动， 液压 驱动用于手臂的伸缩和 液压机械手 的夹取和翻转 3。 9 第 3 章 机械手机械部分的设计计算 部结构 四自由度气动机械手采用夹持式手部结构，由手 爪 和传力机构所组成。其传力结构形式多样，有楔块杠杆式、滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条平行连杆式、左右旋丝杠平移型 10，本设计采用滑槽杠杆式的传力机构。 执行器的 要 求 （ 1）不论是夹持或是吸附，末端执行器需具有满足作业要求的足够的夹持力和所需的夹持位置精度。 （ 2）应尽可能使末端执行器 结构简单，紧凑、重量轻，以减轻手臂的负荷。专用的末端执行器机构简单，工作效率高，而能完成多种作业的万能末端执行器可能具有结构复杂、费用昂贵的缺点，因此提倡设计可快速更换的系列化、通用化专用末端执行器10。 爪的分类和选取 工业机器人中应用的机械式夹持器多为双指手爪式，按其手爪的运动方式可分为平移型和回转型。回转型手爪又可分为单支点回转和双支点回转型，按夹持方式可分为外夹式和内撑式，按驱动方式有电动、液压和气动三种。 回转型夹持器结构较简单，但当所夹持的工件直径有变化时，将引起工件的轴心偏移 。这个偏移量称为夹持误差。 平移型夹持器，工件直径的变化不影响其轴心的位置，但其架构复杂，体积大，制造精度要求高。 当设计机械式夹持器式，在满足工件定位精度要求的条件下，尽可能采用结构较简单的回转型夹持器。 10 结合机械手设计任务书中要求：手爪开合角为 60 度，且能够抓取重约 1圆柱形铁质工件。所以本设计采用双支点回转型滑槽杠杆式手爪。 购买后包含有 咨询 10 械手手爪设计计算 爪的力学分析 下面对其基本结构进行力学分析：滑槽杠杆，如图 3常见的滑槽杠杆式手部结构。 图 3槽杠杆式手部结构、受力分析 1 手指 2 销轴 3 杠杆 22 a （ 3 式中： 驱动力； 夹紧力； a 手指的回转支点到对称中心的距离； b 手指长度； 工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。 由分析可知，当驱动力 角增大，则夹紧力 随之增大，但 角过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好 = 030 040 。 11 紧力及驱动力的计算 手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。 （ 1）手指对工件的夹紧力可按公式计算： s 2 （ 3 式中 : K 安全系数，通常 轴向力； a V 形手抓的开合角； 工件和手抓间的摩擦系数； 计算：设 a=10mm,b=30 = 035 ，求夹紧力 驱动力 设 K=1.5，x ， 据公式，将已知条件带入得： 2 . 5 1 9 . 8 s i n 6 03 5 . 3 6 4 00 . 6 N （ 2）根据驱动力公式得： 2 2p2 b c o s 4 0 2 3 0 c o s 3 51 6 1 . 0 4a 1 0 由于实际采用的液压缸驱动力大于计算，把手抓的机械效率考虑在内， 。 （ 3）取 p 1 6 1 . 0 41 7 8 . 9 1 8 00 . 9 实（ 3 紧液压缸的设计 （ 1）液压缸 工作压力的确定 由 表 3 液压缸 工作压力 1p M 购买后包含有 咨询 12 表 3压负载常用的工作 压力 负载 F/N 50000 工作压力 p/7 （ 2）液压缸 内径 D 和活塞杆直径 d 的确定 可由下式推算出液压缸的内径 D： 224F D d p实 际（ 3 624 4 1 8 0 0 . 0 2 7 61 1 0 0 . 7 51 0 . 5FD p 实 际预设活塞杆直径 d=压缸工作压力 P=据机械设计手册液压传动分册 取液压缸内径为： D=32 可以得出活塞杆内径为 : d=2 6取 d=14 （ 3） 缸筒壁厚和外径的设计 缸筒直接承受压缩空 液压 力，必须有一定厚度。一般 液压缸 缸筒壁厚与内径之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算 : / 2 （ 3 式中 ， 缸筒壁厚， ( D 液压缸 内径， ( 液压缸 试验压力，一般取 ； p 液压缸 工作压力 （ ； 缸筒材料许用应力（ 。 本设计 手爪夹紧 液压缸 缸筒材料采用为 :铝合金 =3入己知数据，则壁厚为 : / 2 13 3 6 63 2 1 0 1 . 5 0 . 4 1 0 / ( 2 3 1 0 )2 . 4 ( ) 取 3 ，则缸筒外径为 : 1 3 2 3 2 3 8 ( )D m m （ 4） 手部活塞杆行程长 活塞杆的位移量 S 1 0 t g 3 5 1 0 t g 5 6 . 1 2 7 （ 3 液压缸的活塞 行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下不应使用满行程，以免活塞与缸盖相碰撞，尤其用于夹紧等机构。为保证夹紧效果，必须按计算行程多加 0 的行程余量 11。 6 . 1 2 0 2 6 . 1l m m （ 3 故 液压传动 手册圆整为 27l 。 （ 5）手爪 部分总质量估算 ： 手 爪 气 缸 零 件（ 3 其中 ： 手爪部分和活塞杆材料采用 45钢，缸筒和端盖连接材料采用铝合金 相关手册 可得 ， 45号钢密度为 337 1 0 k g /m ； 332 1 0 k g /m 。 手爪 部分总质量约为 ： m 0 . 0 3 1 4 1 . 2 1 2 . 2 3 1 4 k g 爪夹持范围计算 为了保证手爪张开角为 060 ，活塞杆运动长度为 27 购买后包含有 咨询 14 （ a）手爪最小夹持半径 （ b）手爪最大夹持半径 图 3爪张开示意图 手爪夹持范围的计算，手指长 30手抓没有张开角的时候，如图 3a） 所示，根据机构设计，它的最小夹持半径1R=10，当张开 060 时，如图 3b） 12所示，最大夹持半径 2R 计算如下： 002 3 0 3 0 1 0 c o s 3 0 2 6 m mR t g 机械手的夹持半径从 10 26 械手手爪夹持精度的分析计算 机械手的精度设计要求工件定位准确 ,抓取精度高 ,重复定位精度和运动稳定性好 ,并有足够的抓取能力。 机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度（由臂部和腕部等运动部件来决定），而且也于机械手夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，一定要进行机械手的夹持误差计算。 15 图 3爪夹持误差分析示意图 该设计以棒料来分析机械手的 夹持误差精度。 机械手的夹持范围为
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