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机械手
液压
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机械工程系 机械设计制造及自动化专业 论文答辩 工业机械手设计 液压原理及传动设计 学生： 指导老师： 目录 引言 第一章 机械手设计要求分析 第二章 液压系统设计 第三章 集成块的设计 第四章 液压集成块 引言 工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动 ， 而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置 ， 既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力 ，又有机器可长时间持续工作 、 精确度高 、抗恶劣环境的能力 ， 从某种意义上说它也是机器的进化过程产物 ， 它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备 ，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备 。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 第一章 机械手设计要求分析 上下料用机械手能在不同高度与不连续的工作台之间实现机械零件的重复取放，代替人工劳动，减轻了人工劳动强度，提高了自动化水平和劳动生产率，保证了产品和工人的质量与安全。 上下料用机械手采用圆柱坐标的结构形式，主要的组成部分有：升降机构，回转机构，手臂伸缩结构等，在这三中机构中采用液压驱动传动方式，能保证机械手的整体结构的紧凑性，运动平稳以及可以方便的实现无级调速。 如图所示 ， 机械手在工作过程中需三种运动 ，其中手臂的伸缩和立柱的升降为两种直线运动 ，而手臂的回转为圆周运动 ， 所以采用圆柱坐标形式 。 其特点是 ， 结构简单 ， 手臂运动范围大 ，有较高的定位准确度 。 机械手在水平方向上的伸缩范围为至两个不同高度的工作台的距离，手臂伸缩总行程为 500臂回转的运动范围为 90度，立柱升降的垂直方向的距离为两工作台的高度差，总行程为 200第二章 液压系统设计 5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 1） 1） 至位置 （ 2） ， 至位置 （ 1） 1） 2. 分析运动过程确定系统工况分析图 3. 拟订液压系统的工作原理图 1. 根据整个系统的工作完成步骤，选择合适的液压缸。伸缩运动和升降运动 选择单杆活塞液压缸，回转运动选择摆动液压缸，保证整个系统能够达到稳定的运动效果。 确定液压执行元件以后，根据设备的共组特点和工作要求确定对主要性能起决定性影响的主要回路，机械手液压系统主要有针对伸缩运动，升降运动和回转运动的三个主要运动回路。 液压回路的综合就是把选择的液压回路放在一起，进行归并整理，增加必要的液压元件和辅助回路，确定完整的液压传动系统。同时注意：少不必要的液压元件使用； 全，没有元件与机构之间的相互干涉问题的存在；少不必要的功耗的浪费； 综合以上的动作，原理以及元件，绘制液压系统原理图。下图为本机械手液压系统的工作原理图 机械手液压系统的主要液压元件选择包括：油箱 ， 滤油器 ， 油泵 ，溢流阀 ， 减压阀 ， 单向阀 ， 电磁换向阀 ，单向节流阀 ， 以及相应的电器开关等 ， 主要液压元件规格 如左表 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 第三章 集成块的设计 1 设计分析 2 根据具体的要求进行设计计算 3 下面为集成块的设计步骤 4 液压集成块的加工工艺 在整个液压系统中，由于整个系统由若干个液压阀有机组合在一起的，各个液压阀之间的连接方式主要有：管式连接，板式连接，集成式连接。集成式连接又可以分为集成块式连接，叠加阀式连接，插装锥阀式连接。 由于管式连接结构分散，尤其对于复杂的液压系统，占据空间很大，管路交错，接头较多，装卸维修困难，并且在接头处容易造成油液的泄露与空气的渗入，有时会产生噪音和震动 板式连接一般油管较多，而且易在两板之间形成间隙，出现漏油，串腔等问题。而集成块式连接是集成式连接中的一种，即借助于集成块把标准式的板式连接的液压元件连接起来，它是一种代替管路把元件连接起来的六面连接体，在连接体内根据各控制油路设计出 需要的油路通道 ， 液压阀装在集成块周围 。 集成块的上下面是块与块的结合面 ， 在结合面上加工有相同位置的压力油孔 P， 回油孔 T， 泄露油孔 L， 以及安装螺栓孔 。 集成块与装在周围的阀类元件之间组成一个集成块组 ， 可以完成一定典型回路的功能 。 将所有的集成块组叠加在一起 ， 就可以构成整个集成块式的液压传动接系统 。 在所有的集成块组的下面应该有底板结构，底板上有压力油孔 P，回油孔 T，泄露油孔 过底板来实现集成块组与油泵和油箱的连接，在所有的集成块组上面还应该有顶盖结构，在顶盖上可以安装压力表开关，以便于测量系统中各连接点或者某一油路的压力情况，这种集成方式的优点是它的机构紧凑，占地面积小，易于装卸和维修，并且具有标准化和系列化产品。以选用组合，因而被广泛用于各种中高压液压系统和各种中低压液压系统中，但是对于它的设计，工作量比较大，加工工艺复杂，不能任意修改等缺点。 2 根据具体要求进行设计计算 上下料用的机械手液压系统的集成块设计系统见集成块装配图，它包括地板块，升降机构控制集成块，回转机构控制集成块，伸缩机构控制集成块以及顶盖等五个集成块组成 。 下面针对整个系统中的伸缩缸液压控制回路集成块为例子，具体说明整个集成块的设计计算过程： 为了能满足整个循环的工作要求，则该回路共需四个液压元件，有相关手册查得它们的型号和规格，以及安装底板在安装这些元件时候应考虑的油孔的相对位置情况等 减压阀 型号： 通径： 10 连接底板标准： 外型尺寸：841 安装螺栓孔和油孔的相对位置如下 图 单向阀 型号： 通径： 10 外型尺寸：600 安装螺栓孔和油孔的相对位置如下 三位四通电磁换向阀 弹簧对中型 代号 O 型号： 34- 通径： 10 规格：流量 40 L/ 换向频率 60次 / 电压 20V 50 12V 24V 功耗 40W 42W 安装螺栓孔和油孔的相对位置如下： 单向节流阀 型号： L 板式连接 通径： 10 外型尺寸：1300 安装螺栓孔和油孔的相对位置如下 3 下面为集成块的设计步骤 液压元件样板，根据阀的油孔和外型尺寸确定液压集成块的外型尺寸，以及阀体在集成块某一面上所占的空间。 集成块上的公用通道 ， 即压力油孔 P， 回油孔 T， 泄露油孔 L， 以及四个安装孔 ， 压力油孔由液压泵流量决定 ， 本回路流量约为 30 L/取压力油孔的孔径为12 回油 孔 和泄 露 油孔 也 取孔 径 为12直接与液压元件连接的液压油孔由选定的液压元件规格确定 ， 由于所选液压阀的通径都为 10则统一取孔径为 12方便加工 。 而孔与孔之间的连接孔 （ 即工艺孔 ）也取 12， 并且要求用螺塞在集成块表面堵死 ，不允许堵孔用的螺塞对其他的液压元件和结合面有干涉作用 。 做好的液压元件样板在集成块各个视图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板以连接板为准。 在布局时应该避免电磁换向阀两端的电磁铁与其他部分或元件想干涉 ，液压元件的布置应以在集成块上加工的孔最少为最佳 。 如图 5所示 ， 孔道相通的液压元件应该尽可能布置在同一水平面上 ， 或在直径 如图 5 a） 否则要钻中间油孔 （ 如图 5 b， c） ，不通油孔之间的最小壁厚 如图 5 d） 。 液压元件在水平上的孔道若与公共油孔相通 ，则应尽可能地布置在同一垂直位置或在直径 如图 5 a， b） ， 否则要钻中间孔道 （ 如图 6 c） ， 集成块前后与左右连接的孔道应相互垂直 ，不然也要 钻中间孔 道（ 如图 6 d） 。 设计专用集成块时，要注意其高度应该比装在其上的液压元件最大横向尺寸大，以避免上下集成块上的液压元件相互干涉，影响集成块组之间的紧固问题。 电磁换向阀布置在集成块的前面和后面
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