750 汽车零件加工自动线上的多功能机械手的设计【优秀含4张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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摘 要
本次设计的多功能机械手用于汽车零件加工自动线上的设计，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为球坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、手臂俯仰、腕部转动和腕部摆动4个自由度。驱动方式为液压驱动，选用双泵，共有整机回转油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸缩油缸、手腕摆动油缸、手腕回转油缸、手爪夹紧油缸6个液压缸。送放机构的液压驱动系统是由液压基本回路组成，包括调压回路，缓冲回路，调速回路，换向回路.锁紧回路，保压回路。定位采用机械挡块定位，定位精度为0.5～1mm，采用行程控制系统实现点位控制。
关键词： 机械手，自动线，液压，设计 ，点位控制
- 内容简介：
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课题任务书 指导教师 学生姓名 课题名称 汽车零件加工自动线上的多功能机械手的设计 内容及任务 本课题为 汽车零件加工自动线的辅助装置之一，机械手在零件加工自动线上完成上料、转位和翻转等多种功能。 2、设计内容 （ 1）机械手的总装图， （ 2）部件装配图及零件图， （ 3）机械手液压系统工作原理图； （ 4）设计计算说明书：份 （所有图纸折合不得少于 3 张 ） 拟达到的要求或技术指标 1、设计（论文）基本要求 （ 1）材料牌号，形位公差，粗糙度，图纸的标题栏及明细表都宜采用新图标。 （ 2）设计 应以独立完成为主，图纸表达要正确清晰，计算正确，能借助各种工具书和技术资料获得所需的正确数据。 （ 3）说明书应内容完整，字迹工整，语言简练，文字通顺。说明书中应重点包括设计方案的分析与论证，考虑问题的出发点和最后选择的依据，必要的计算过程，其他说明等 2、主要技术指标： （ 1）最大抓取重量： 15 （ 2）工件最大尺寸（长 宽 高） 250170140 3）最大操作范围：提升高度 转半径 1m；行走范围 30m； （ 4）机械手的自由度： 45 个； （ 5）定 位 精度： （ 6）装 料高度： 1050送轨道宽度： 350送速度： 20m/ 7）生产纲领： 10 万件 /年；生产节拍： 3； （ 8）性能要求：抓取灵活，送放平稳，安全可靠，寿命不低于 15 年。 进度安排 起止日期 工作内容 备注 第 2 5 周 毕业调研及实习、搜集设计的相关资料，写出开 题报告 第 6 8 周 设计方案的确定 第 9 11 周 完成部件装配图及零件图的绘制 第 12 15 周 编写设计计算说明书 , 通过指导老师验收，准备答辩 第 16 周 毕业答辩 主要参考资料 1 刘心治主编 M重庆大学出版社 ,10 2 模具制造手册 编写组 J机械工业出版社 ,3 工程材料及机械制造基础 系列教材编写委员会 M中南大学出版社 ,1995,13 47 4 刘守勇主编 M械工业出版社 ,56 5 章跃主编 M械工业出版社， 78 6 甘永立主编 M科学技术出版社， 13 7 吴宗泽主编 J（上册 下册 ） 机械工业出版社， 05 8 杨恢先，黄辉先等编著 M防科技大学出版社， 2003 9 何永然，唐增宝，刘安俊主编 二版） M 华中科技大学出版社， 2002. 58 88 10 周良德，朱泗芳等编著 M南科学技术出版社， 2000 11 华中理工大学等院校编，画法几何及机械制图 M：高等教育出版社， 2003 12 冯炳尧，韩泰荣，殷振海，蒋文森编 J 上海科学技术出版社， 1992. 108 120 13 冲模设计手册 编写组 J机械工业出版社 ,15 14 王卫卫主编 M机械工业出版社 ,50 教研室 意见 年 月 日 主管领导意见 年 月 日 开题报告 题 目 汽车零件加工自动线上的多功能机械手的设计 学生姓名 班级学号 专业 一、本课题研究的背景目的和意义 工业机械手是近十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支它的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业任务，早构造和性能上兼具有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手祖业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域中有着广阔的发展前景。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现 代生产中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好的实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛的得到了应用。 在机械工业中，工业机械手的意义可以概括如下： 1、以提高生产过程中的自动化程度 2、以改善劳动条件，避免人身事故 3、可以减轻人力，并便于有节奏的生 产 二、机械手的现状和发展前景及方向 随着工业生产效率的提高以及 机械控制方面的广泛应用，机械手已逐步代替工人手工的操作，在工厂车间得到了广泛的应用。 就目前来看，总的来说机械手的发展前景及方向： a) 重复高精度 精度是指机器人的机械手到达指定点的精确程度，它与驱动器的分辨率以及反馈装置有关。重复精度是指如果动作重复多次，机械手达到同样位置的精确程度。重复精度比精度更重要，如果一个机器人定位不够准确，通常会显示一个固定误差，这个误差是可预测的，因此可以通过编程予以校正。重复精度限定的是一个随机误 差的范围，它通过一定次数的重复运行来测定。随着微电子技术和现代控制技术的发展，机械手的重复定位精度将越来越高，它的应用领域也将更广阔，如核工业和军事工业等。 b) 模块化 有的公司把带有系列导向驱动装置的机械手称为简单的传输技术，而把模块化拼装的机械手称为现代传输技术。模块化拼装的机械手比组合导向驱动装置更具灵活的安装体系。它集成电接口和带电缆及油管的导向系统装置，使机械手运动自如。模块化机械手是同一机械手可能由于应用不同模块而具有不同功能，扩大了机械手的应用范围，是机械手的一个重要的发展方向。 c) 机电一体化 由“ 可编程控制器 液压元件”组成的典型的控制系统仍然是自动化技术的重要方面；发展与电子技术相结合的自适应控制液压元件，使液压技术从“开关控制”进入到高精度的“反馈控制”；省配线的复合集成系统，不仅减少配线、配管和元件，而且拆装简单，大大提高了系统的可靠性。而今，电磁阀的线圈功率越来越小，而 输出功率在增大，由 接控制线圈变得越来越可能。随着科学与技术的发展，机械手的应用领域也不断扩大。目前，机械手不仅应用于传统制造业，如：采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天 、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁，医疗康复等服务业领域中。机械手广泛应用于各行各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各式各样的机械手将不断应用于各行各业。 三、拟采取的研究方法、技术路线、实验方案 1、收集相关资料，并对现有资料进行可行性研究分析，进而分析自己完成本课题还存在哪些问题，除了现有的知识还应具备哪些知识。 2、选定自己适合和熟悉的制图软件，对选定的工具进行深入的学习及具体实践。 3、对驱动油路进行仔细研究，了解液压驱动原理，绘制油路图。 4、机械手结构分析，根据要 求设计出合理轻便的机械手。 5、用 件绘制出设计的机械手装配图以及相关零件图。 6、对相关资料进行整理，并总结此次设计的得失，为以后的设计打基础。 四、研究计划安排及预期效果 2014 年 3 月 内外研究概况、水平和发展趋势以及应用前景等，为自己设计定下初步目标和方向。参阅外文文献并翻译一篇，并完成开题报告。 2014 年 3 月 行整体结构方案的设计，不但要满足功能要求，而且追求结构简单、传动布置合理，噪 声低，安全可靠，操作和维护方便等，并同时考虑驱动液压缸的安装位置来设计好接口。 2014 年 4 月 定机械手的总体设计方案，对机械手各部件进行全面细致的设计，使其能完成自动取料和下料的运动需要。 2014 年 5 月 制上料机械手结构设计图、装配图、以及液压原理图等，并完成设计说明书一份。 指导教师批阅意见 指导教师 (签名 )： 年 月 日 2011, 1, 47011 () 2011 of a rm , 9, 2011; , 2011; 5, 2011 he of to of of to as be a as an is do so no To we to a of of it . he is as of 1. to as of a an is a or to to of 2. on is SO as an in or 1. to or to a of An or to as as or 007 % 14,000 At 007 in an 0,000 3. to of an to to in a a of a of of 4. of SA of is to a of a to a of 5. In is of of to a of as of a at of 6. on to . 48 1,000 in of is of up an by In a a a to a is of a a to be to to In in to of an of to as be a as an 2. he of is on a to a 6 of a by of is to a of of is or it is to of As is in a is is is of . of of in it is to a of is of a of 4 a of of of is is in in . by to of is is 80 by 9. of on by In of 0 of at , it is by A. on B, B ) C D) as . of 2011 49A. . of . of B. of E) of D) of B) L = 1 of m (of C) m (of D) m (of E) of in as , B, 1)-(4). of , 5), , 6), to , 7) 8), 0 (1) .8 m s (2) 0 (3) .8 m s (4) 220E m CD D L M (5) 2202D c M (6) m 278.6 oz (7) m oz (8) on is a 80 oz/it is we at , 8), we at to is at is 60 oz/of be , 0 30 a 7.9 of be to to 2011 . 50 it a we to of It to t a on be as In to a to to in of . By of in in we of In we of of a on in a of it is an in in of is . 3. o of to of . D . a by as . a in in y in x z by xz as . In 9: z: in z x: in x y: in y as , 21as 9) 10). 2222180 BC x 2(9) 222122x z2(10) 0(11) is to 1 is to 2. is 2011 51A. . . 11). of in to to 4. he is of of it is to a to it be or is in an we of of is of is a as 0. is by a in 0. 5. he be or In a a a to a to do In we of a a a in it be in a of is 1. is 68 a as 2. is in of , it a it is to is is a It to a as as 3, a s 2011 . 52 1. of 2. 3. on or a In is n As is a as 4. to a to or to to is In x y z 1 2 by an so be in a is is a as 5. to In it a 4. 2011 53A. 5. of it an of be as A on is a 80. of is an in In of we of a of as a to In to a as 6, be to as an a in by a or a of we 6. to as 7. by by to on to a on or on by to of to We a to 6. 7. of is by a in it is by to by in to of an polarizati 外文翻译 of a rm 个具有竞争力的低成本的四自由度机械人手臂的设计与开发 摘 要 这项工作的主要重点是设计，开发和实施具有竞争力的机器人手臂具有增强控制和粗短的成本。机器人手臂的设计采用四自由度和才华来完成精确简单的任务，如光材料处理，这将被整合到了作为一个助理为工业劳动力的移 动平台。机器人手臂上配有数个伺服电机的臂之间做链接和执行的手臂动作。伺服电机编码器包括使没有控制器实施。控制我们使用 它执行逆运动学计算和串行通信的适当的角度，以一个微控制器，驱动伺服电机，修改的位置，速度和加速度的能力的机器人。机器人手臂的测试和验证，进行和结果表明，正常工作。关键词：机器人手臂，低成本，设计，验证，四自由度，伺服电机， 机器人控制 目 录 1 引言 . 1 2 机械设计 . 1 3 机械手逆运动 . 6 4 最终选择效应 . 6 5 机械手的控制 . 7 运动学控制 . 8 动 . 9 6 测试和验证 . 10 7 结果与讨论 . 11 服电机运动范围 . 11 流消耗 . 12 大负载 . 12 终位置 . 12 8 结论 . 13 参考文献 . 14 1 1 引言 机器人实际上是定义为研究，设计和使用机器人系统的制造 1。机器人通常用于执行不安全的，危险的，高度重复的，和 单调 的任务。它们具有许多不同的功能，如材料处理，组装，电弧焊接，电阻焊接，机床的装载和卸载功能，刷涂，喷涂等。主要有两种不同类型的机器人 ：一个服务机器人以及工业机器人。服务机器人是机器人，工作半或完全自主地去履行服务，有用的福祉人类和设备，但不包括生产操作 2 。工业用机器人，在另一方面，被正式通过 义的自动控制和多用途可编程操纵器在三个或更多个轴 3。工业机器人是移动的材料，零件，工具，或通过可变的程式动作的专门设备来执行各种任务。工业机器人系统不仅包括工业机器人，但也能够执行其任务以及测序或监视通信接口需要对机器人的任何设备和 /或传感器。 2007 年全球市场增长了 3，约 114,000 新安装的工业机器人。截至 2007 年底，全国共 有大约一万个工业机器人的使用，估计有50,000 服务机器人用于工业用途比较 3 。由于增加使用工业机器人手臂，演变到该主题开始试图模仿人类动作的细节模式。例如一组学生在韩国做创新的设计，为舞蹈的手，举重，中国书法和颜色分类机械臂考虑 4 。另一组工程师在美国开发八个自由度机械臂。该机器人是能够把握多个对象与很多从笔形状的一球，也模拟人类的手 5。在空间上，航天飞机遥控器系统，被称为 其继任者是例子多度已经用来执行各种使用专门部署热潮的任务，例如航天飞机的检查自由机械臂有摄 像头和连接在末端执行器和卫星的部署和检索演习从货舱航天飞机传感器 6 。 在墨西哥，科学家们已经上了轨道设计和 发展 许多机器人的手臂，墨西哥政府估计，在墨西哥有在不同的工业应用中使用了大约 11,000 机械臂。不过，专家认为，机器人手臂的最高点，不仅质量更高，而且准确，可重复性和粗短的成本。 大多数机器人都设置了一个操作的示教和重复技术。在这种模式下，一个训练有素的操作者（编程器）通常使用的便携式控制装置（示教）手动教机器人的任务。在这些编程会话机器人的速度很慢。 目前的工作是一个两阶段的项目，这需要一个移动 机器人能够运送工具从存储室到工业单元的一部分。在这个阶段中的项目，该项目开展了在科技，墨西哥蒙特雷大学，主要的重点是设计， 制定和实施了工业机器人手臂粗短的成本，准确和优越的控制。这个机器人手臂的设计采用四自由度和才华来完成简单的任务，如光队友里亚尔处理，这将被整合到移动平台的形式，作为一个助理为工业劳动力。 2 机械设计 机器人手臂的机械设计是基于一个机器人操作器具有类似功能的一个人的 2 手臂 6这样的操纵器的链接是由关节，允许旋转运动和操纵器的链接被认为形成一个运动链连接。机械手的运动链的业务最终被 称为末端效应器或臂端的 - 工具，它是类似于人的手。图 1 显示了自由体图的机器人手臂的机械设计。 图 1 机械手的自由体图 如图所示，端部执行器不包括在设计，因为市售的夹持器被使用。这是因为端部执行器是系统中最复杂的部分之一，并且，反过来，这是很容易和经济地使用商业 化 生 产 它。 图 2 示出了机器人手臂的工作区域。 图 2 机械手工作区域图 这是一个机器人臂具有四个自由度（ ）的典型的工作空间。机械设计仅限于 4 自由度，主要是因为，这样的设计允许大部分必要的运动，并保持 成本和机器人竞争的复杂性。因此 ，关节的旋转运动被限制，其中旋转的肩完成围绕两个轴和周围只有一个在肘和手腕上，参见图 1。 机器人手臂的关节通常是由驱动的电气马达。伺服电动机被选择，因为它们包括编码器，它可以自动提供 3 反馈给电动机并相应地调整位置。但是， 这些电动机的缺点是转动范围小于 180跨度，从而大大减小了臂和可能的位置到达该区域的 9。的基础上，选定了伺服电机的资格 由结构和可能的负载所需的最大扭矩。在目前的研究中，用于构造的材料是丙烯酸树脂。 图 3 示出用于负载计算的力的图。的计算均只对具有最大负荷关节，由于其他关节将具有相同的电机 ，即电机可以移动的链接没有问题。计算考虑了权重 的电动机，约 50 克，除电机在关节 B 的重量，因为它是通过链接的 4 示出了力示意图上链路 包含接头（ B 和 C）具有最高的负载（携带了该书的 计算如下进行。 图 3 机械手负载分布图 图 4 负载分布图 用于扭矩计算的值： 克（体重链接的 克（体重链接的 克（体重链路的 L = 1 千克（负载） 斤（重电机） （公元前链路的长度） 4 液晶显示屏为 （链接的 度） 斯 = （ E 的长度） 执行力之和在 Y 轴，用负载，如图 4 中，并求解 方程（ 1） - （ 4）。同样，执行的时刻周围的点 C 的总和，式（ 5），和点 B，方程 化（ 6），以获得在 C 和 B，等式（ 7）和（ 8），分别在转矩。 0)( y 4 2 0)( y 4 7 5 2 )()( 22 0)()( 0)()( 2)()( 2 0)()( 2 C （ 6） c / （ 7） / （ 8） 该被选择的基础上，计算在伺服马达，是 其具有 280盎司 /英寸的扭矩。该电动机被推荐，因为它比任何其他电机与同样规格便宜得多。由于我们需要更大的扭矩在关节 B，见公式（ 8） ，我们使用两个电动机在点 B 处，以符合扭矩要求 ;然而，一个马达是不够的其它关节。采用两台电机的合资 B 比使用一个大电机 560 盎司 /英寸便宜得多。 图 5 伺服电机 可以在图 5 中示出，其他有关的特征是，它们可以转动 60 度，在 130 毫秒 5 和它们有各自 的重量。一旦被定义为机器人手臂和电机的初始尺寸，设计进行了使用 台 ;设计应仔细考虑丙烯酸类片材的厚度和该块将被彼此连接的方式。用于使机器人的聚丙烯酸酯片材是 1/8 厚度和该薄片的选择，因为它更容易加工和更轻的重量以良好的抗性。在设计过程中，我们面临着由于强烈的加盟薄亚克力部分的方式有些困难。它是需要工具来烧，并加入丙烯酸零件和未提供的和 球队认为机械结基于螺钉和螺母会比其他的替代品，如胶如多强。为了做到这一点，一个小的特征，设计这允许紧固用螺母，螺栓，而不必在薄的丙烯酸层的螺丝。这个过程的结果是在图 6 所示立体设计。 图 6 机械手 3D 模型 按照设计的结束，每个部分被印在满刻度的硬纸板，然后我们核实了所有尺寸和组件的接口。反过来，我们建立了机器人手臂的第一个原型。接着，上述机器人手臂的部件从使用圆锯和皮肤的工具的聚丙烯酸酯片材进行机械加工。的详细说明在各部分被做在一个专业工场因为机器人手臂的部分太小，这并不是一件容易的实现这种小而准确 的切割。在组装机器人部件的电机，几个问题弹出。有报道说，没有抵抗所述紧固，并且，反过来，可能会破裂的临界点 ;因此，在这些点援军进行了审议。机器人手臂的最终结果示于图 7。 图 7 机械手总体装配图 6 3 机械手逆运动 为了验证机械臂的定位准确，逆运动学计算进行。这样的计算来获得每个电机从通过使用直角坐标系， 图 8 坐标系 如图 8 所示的位置上的角度各电动机将具有特定功能：位于 A 结合的位置的马达，在 y 的最终元件轴，马达 B 和 C 的位置在 x 和 z 轴的最后一个元件。该问题已经通过使用 面简化，如图 9 在其下面的 已知值被定义在 9 ：前臂长度。 臂长。 Z：在 z 轴上的位置。 X：在 x 轴的位置。 Y：在 y 轴的位置。利用三角关系，如图 9 所示， 2和 1可以得到，如在方程（ 9）可见，（ 10）的马达角度。 图 9 面 马达 1和马达 C 被打算用 2。的角度为马达 11）。通过这些计算，伺服电机的角度得到，从而他们采取的行动，整个结构移动到特定位置。 4 最终选择效应 端部执行器可能是该系统的最重要和最复杂的部分之一。 明显 的，它是非常 7 容易和经济地使用商业人比构建它 。端部执行器主要是根据应用和机器人臂完成的任务而变化 ;它可以是气动，电动或液压。由于我们的机器人手臂是基于在电力系统中，我们可以选择末端效应器的电基础。此外，本系统的主要应用是处理，因此，我们的末端执行器的推荐类型是一个夹持器，如图 10。 图 10 夹持器与伺服 5 机械手的控制 该机器人手臂能自动或手动控制。在手动模式下，训练有素的操作人员（程序员）通常使用的便携式控制装置（示教）教一个机器人做手工任务。在机器人的速度这些编程会话是缓慢的。在目前的工作中，我们所包围的两种模式。一个微控制器，一个驱动器和一个台电脑化用户界面：三个层次的呈现机器人手臂的控制基本上由。该系统具有独特的特点，允许灵活的编程和控制方法，它是利用逆实施运动学 ;此外它也可以在全手动模式下实现。控制的电子设计示于图 11。 图 11 控制器的电子方案 8 用微 控制器是一个的 68 ，它有一个名为 “ ”发展规划板，如图 12 。 图 12 微控制器板 图 13 伺服控制器驱动器 编程语言非常类似于 C ，但包括几个库，帮助在 I / O 端口，定时器的控制和串行通信。该微控制器被选中因为它具有低的价格，这是很容易重新编程，该编程语言是简单的，并且中断可用于这个特定的芯片。所使用的驱动程序是一个六通道微大师伺服控制器板。它支持三种控制方式： 接连接到一台计算机， 口与嵌入式系统，如 微控制器和内部脚本中使用自包含和主机无需控制器的应用。这个控制器，如图 13 所示，包括位置和内置的速度和加速度控器 秒分辨率 用户界面取决于所使用的控制方法，即，逆运动学或全手动模式。在下文中，每个接口描述： 运动学控制 在这种控制方法中，用户输入的坐标系统中的位置，其中夹爪应。至于后果，接口与 过一个可视化的用户生成的，如图 14 图 14 用户界面 9 程序将自动执行逆运动学的计算，以得到每个电机应具有的角度，然后发送一个命令要么到微控制器，或直接将机 器人移动到指定的位置的驱动器。通信是通过 32 协议进行。在下文中，您可能会看到 用户界面的输入和输出。 用户界面输入： X 轴位置。 y 轴的位置。 Z 轴位置。夹持器打开。叼纸牙攻角。串行端口。 用户界面输出是： 电机 A 角。 电机 度。 电机 度。 电机 角。 攻角。 姿势角度 这样的输出变量进行处理，并通过适当的方式发送的，这样的信息可以在一个正确的方式来解释。该输出是通过其连通于控制器串行端口发送。当按钮 “移动 ”被点击时，一个过程将发生，如图 15 图 15 程序流程 在图 15 中，随着这个动作，所述机器人臂将根据所输入的值改变其位置。此外，它有一个待机按钮，停止该通信控制器。 这种方法的主要优点是，它使用移动的有效方法，并提供进一步的功能，可以实现，比如位置和顺序学习。的缺点，另一方面，是使 具有有效的角度逆运动学计算之后可能的位置是非常有限的，因为伺服电机有180一个约束。 动 这种类型的控制是我们的系统，在特定的位置有用多了一种选择。在强制的情况下持仓逆运动学模式不能计算其 有效的角度，我们可以用手动控制来代替。 10 基本上，手动控制包括一系列模拟输入，诸如电位器，一种是与这将解释该值并发送一个命令到伺服驱动器的微控制器相连。为了实现这一点，一个控制板，如图 16 图 16 电位器板 应该被构建为一个接口与用户的工作。可能实现包括教学功能，使微控制器存储在内存中，并通过键盘或系列交换机，我们可能还记得这些职位的职位 。 6 测试和验证 若干 测试 是 验证该机器人臂和它的组件。 测验 涉及的特定元件和整个系统的，如图 17 所示。 图 17 机械手测试 微控制器测试是由软件发送不同的命令给单片机， 检查这是连接到开启或关闭取决于命令伺服电机的输出发生变化。伺服电动机分别通过发送不同的直接脉冲到每个伺服电动机和验证移动到合适的位置的响应之后进行测试。我们使用的 11 标记知道在哪里的初始位置是和最终电机的位置是通过与微控制器发送信号，并且，反过来，它是由伺服解释和比较，由编码器提供的信号，从而在旋转到所需的位置来确定。在测试过程中，伺服电动机是因为不正确的极化的不一致性与机器人臂系统。 伺服电机驱动器中使用 件发送命令到发送的特定命令其中有一台电机连接根据称道改变位置的驱动微控制器也测试。要注意 到，在这一点很重要开始一个项目的不同的伺服电机驱动器被选中，但与他们和微控制器之间的通信几个问题都存在。所以，我们选择一个驱动器，允许数据被直接从计算机发送到它与只有一个 ，所以，微控制器将仅在箱子的使用实现手动控制。其他测试，以验证整个系统的功能， 图 18 机器人手臂的动作 如显示在图 18 中通过引入在 面中的特定位置和测量，以验证一个参考点和最后点之间的距离发生了那些测试：该从逆正确变换到正运动学，指定的角度和马达的转动之间的关系。机器人手臂的测试和验证是需要细长时间 ，因为需要几次迭代的任务之一。在我们的测试中，很多问题出现的：错误的角度计算，电机的错误校正，问题与物理角度和位置测量，因为这是没有预料过载烧毁伺服电机之一 。 7 结果与讨论 服电机运动范围 伺服电机的极限得到规范，因为这种类型的电机都包含有小于 180 度的跨 12 度。实际范围为所有电机被发现是在范围 125 - 142 度，如表 1 所示的这清楚地表明，机器人手臂的实际操作是从机架的情况下不同。 表 1 电机角的范围 电动机 角度范围 电机 A 130 电机 135 电机 140 电机 142 电机攻击角度 125 流消耗 消耗电流取决于负载和机器人臂的运动的类型。在目前的研究中，有 4 个级别的电流消耗为： 低（从 0 到 200 这种消费发生时，机器人处于静止状态（不运动的情况下）。 正常（从 200 到 500 这件事发生时，机器人手臂移动与能力去目标没有很大的扭矩需求。 高（ 500 900 毫安）。达到按账面负载的开头这个范围。通过克服的惯性载荷的初始瞬间，在正常范围内发生的地方。 过电流（超过 900 负荷太重，电机不能动弹。为在此条件下被用于多于一分钟，将马达烧毁，也就是说， 它是不可能使用的任何多 大负载 这些结果是用不同的权重得到的 ;一袋玉米被用于与规模来决定包的体重。结果进行了使用机器人手臂拿起袋子，并将其移动到特定位置。表 2电流消耗袋玉米的不同权重。从表 2 中可以看出，该机器人可在负载没有问题的移动超过 50 克以下。在负载 60 克，机器人手臂开始有困难，并通过 80 克后发生严重的情况，其中愤怒可逆的损害可发生在马达。 终位置 结果表明，该机器人臂的精度移动至不同的重量（ 50 克），结果列于表 3 ，如图所示，在机器人手臂能够执行移动到指定的位置 。然而，这种移动不平滑，有时马达没有足够的力，尤其是当负载很重。此外，一些问题可能会由于同步两个底部的电机。两个电机的步骤是不重合而引起的丙烯酸部位张力，这在箱子被过多会破坏的部分。 13 表 2 负载与电流消耗 空载 电流损耗 20 克 低 40 克 正常 50 克 正常 60 克 高 80 克 过流 100 克 过流 表 3 精度上的所有轴 轴 精度（ + / - ） 1 厘米 2 厘米 1 厘米 8 结论 本文介绍了机器人手臂，具有天赋太一， 单的任务，如光材料处理的 设计，开发和实施。机器人手臂的设计和建造从那里伺服电机被用来进行武器之间的联系和执行的手臂动作亚克力材质。伺服电机编码器包括使没有控制器实施 ;然而，电机的转动范围小于 180范围，从而大大减小了臂和可能的位置到达该区域。机器人手臂的设计，因为这是有限的四个自由度设计允许大多数必要的运动和保持成本和机器人竞争的复杂性。末端执行器是不包括在设计，因为市售的夹持器使用，因为它是更容易和经济地使用商业 1 比生成它。在设计过程中，我们面临着由于强烈的加盟薄亚克力部分的方式有些困难。根据螺钉和螺母的机械连接点被使用，并且 ，为了实现这一点，一个小的特征，设计这使与紧固螺母螺栓，而无需在薄亚克力层螺旋。到控制的机器人手臂，三种方法被执行：一个微控制器，一个驱动器，和一个基于计算机的用户界面。该系统具有独特的特点，允许在编程和控制方法的灵活性，它利用逆运动学实施 ;是 - 两侧也有可能是在全手动模式下实现。这个机器人手臂是与他人的对比作为多比现有机器人手臂更便宜，还可以控制所有从一台计算机的动作，使用 接口。数进行测试，以验证上述机器人手臂其中睾丸不但涉及特定元素和整个系统 ;在不同的操作条件下的结果显示信任的机器人手 臂呈现的。 14 参考文献 1 操作型工业机器人 - 词汇，国际标准化组织标准 8373 ， 1994 . 2 工业和服务机器人，机器人的 际联合会， 2010. 3 案例研究和投资的机器人，机器人协会统计部， 2008 年盈利能力。 4 ， 人， “多重功能的智能机械臂， ” 志，韩国， 2009 年 8 月 20 ,1995。 5 ，米 人， “设计 8 自由 度人型机器人手臂， ”国际智能与先进系统，吉隆坡， 2007 年 11 月 25 1069 6 丽酿， 罗伯茨， “介绍到航天飞行设计：太空机器人 ”太空机器人，马里兰大学巴尔的摩， 2002 年 3 月 26 日的研讨会。 7 职业安全与健康管理局技术手册， 167 ，劳动， 1970 年美国国防部。 8 L. G “机器人，建模，规划与控制 ”，施普林格，伦敦， 2009 。 9 M. P. “工业机器人 ,可编程 的技术 应用 “西哥 1989 摘 要 本次设计的多功能机械手用于汽车零件加工自动线上的设计，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为球坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、手臂俯仰、腕部转动和腕部摆动 4 个自由度。驱动方式为液压驱动，选用双泵，共有整机回转油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸缩油缸、手腕摆动油缸、手腕回转油缸、手爪夹紧油缸 6个液压缸。送放机构的液压驱动系统是由液压基本回路组成，包括调压回路，缓 冲回路，调速回路，换向回路 压回路。定位采用机械挡块定位，定位精度为 1用行程控制系统实现点位控制。 关键词 ： 机械手，自动线，液压，设计 ，点位控制 he of 175of so of of is of of to of a of of a of to 目 录 1 绪论 . 1 械手的概述 . 1 械手的组成与分类 . 1 械手的组成 . 1 械手的分类 . 2 械手的组成 . 3 2 总体方案分析 . 4 体方案分析 . 4 案的确定 . 4 作原理 . 4 要技术指标 . 5 3 手部的设计 . 6 部结构 . 6 爪的计算与分析 . 6 爪执行液压缸工作压力计算 . 6 手爪的夹持误差分析与计算 . 7 4 腕部的设计 . 8 部结构 . 8 部回转力矩的计算 . 8 5 手臂的设计 . 11 臂伸缩液压缸的设计计算 . 11 臂作水平伸缩直线运动驱动力的计算 . 11 臂垂直升降运动驱动力的计算 . 11 定液压缸的结构尺寸 . 12 压缸壁厚计算 . 12 塞杆的计算 . 13 压缸端盖的联接方式与强度计算 . 13 盖螺钉计算 . 13 体螺纹计算 . 14 臂俯仰运动的设计计算 . 15 臂俯仰时所需的驱动力矩 . 15 盖联接螺钉计算和动片联接螺钉计算 . 16 片联接螺钉的计算 . 16 . 18 身结构的计算 . 18 身设计时应注意的事项 . 19 7 机械手液压系统的工作原理 . 20 压系统的组成 . 20 压传动系统机械手的特点 . 20 缸泄漏问题与密封装置 . 20 塞式油缸的泄漏与密封 . 21 转油缸的泄漏与密封 . 21 压系 统传动方案的确定 . 22 液压缸的换向回路 . 22 整方案 . 22 速缓冲回路 . 22 统安全可靠性 . 23 参考文献 . 25 致 谢 . 26 1 1 绪论 械手的概述 工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，作为多学科融合的边沿学科，它是当今高技能发展速度最快的领域之一，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要 组成部分。 所谓工业枢机手就是一种能按给定的程序或要求自动完成物件（如材料、工件、零件或工具等）传送或操作作业的机械装置，它能部分地代替人的手工劳作。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。 械手的组成与分类 械手的组成 工业机械手是由执行机构、驱动系统和控制系统所组成，各部关系如图 1所示： 图 1 工业机械手组成图框 机械手大致可分为手部、传送机构、驱动部分、控制部分以及其他部分。 手部（或称抓取机构）包括手指、传力机构 等 传送机构（或称臂部）包括手腕、手臂等 驱动部分 它是驱动前两部分的动力 用的有液压、气压、电力和机械式驱动等四种形式； 控制部分 它是机械手动作的指挥系统 序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等； 其它部分 如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。 2 械手的分类 机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类分别为： （ 1）按机械手的使用范围分类： 1）专用机械 手 一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如“毛胚上下料机械手”、“曲拐自动车床机械手”、“油泵凸轮轴自动线机械手”等等。这种机械手结构较简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。 2） 通用机械手（也称工业机器人） 指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种机器，而且能自动生成传送物件或操作某些工具的机械装置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可以分为简易型和伺服型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可以是 点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型。这种机械手由于手指可以更换（或可调节），程序可变，故适用于中、小批生产。但因其运动较多，结构复杂，技术条件要求较高，故制造成本一般也较高。 按机械手臂部的运动坐标型式分类： 1)直角坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标系 X、 Y、 即臂部可以前后伸缩（定为沿 左右移动（定为沿 上下升降（定为沿 ; 2)圆柱坐标式机械手 手臂可以沿着直角坐标系的 X 和 Z 方向移动，又可绕 Z 轴转动（定为绕 亦即臂部可以前 后伸缩、上下升降和左右转动； 3)球坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴 可以绕 轴转动，亦即手臂可以前后伸缩（沿 下摆动（定为绕 左右转动（仍定为绕 4)多关节式机械手 这种机械手的臂部可以分为小臂和大臂。其小臂和大臂的连接（肘部）以及大臂和机体的连接（肩部）均为关节（铰链）式连接，亦即小臂对大臂可以绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部摆动多角，手臂还可以 左右移动。 （ 3）按机械手的驱动方式分类： 3 1）液压驱动机械手以压力油进行驱动； 2）气压驱动枢机手以压 缩空气进行驱动 ; 3）电力驱动机械手直接用电动机进行驱动； 4）机械驱动机械手是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传给机械手的一种驱动方式。 械手的组成 机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本上的组成形式是相同的。一般机械手由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。机构手的执行机构，由手、手腕、手臂、支座组成。手是抓取机构，用来夹紧或是松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指和手臂白元件，可以上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有 手腕，而只有手臂，手臂的动作和手腕相类似，只是动作范围更大，可以前后伸缩，上下升降和左右摆动等。支柱用来支撑手臂，它是固定的，也可以根据需要做成移动的。 执行机构的动作要有传动系统来实现。常用的机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。 控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程度、方向、位置、速度进行动作。简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现对传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作。动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控 制。 简单的组成和分类以及适用范围如下： 执行系统的组成：手部、腕部、机身、行走机构。 驱动系统的组成：各种电气、液压元件。 控制系统的组成：位置检测器、记忆存储器。 4 2 总体方案分析 体方案分析 由设计内容可知，本次设计所确定的机械手整体结构为球坐标式机械手，此机械手要实现从传送带到设备的上下料过程。传送带移动方向与设备上所夹持的工件方向垂直。因此手臂动作摆动或者转动，手爪的动作为伸缩和松夹。由于此机械手的动作要求旋转不同的工件，所以实现上下料过程也要求手腕能旋转动作。 多种方案 分析 通过以上分析，这里初选三个方案，各方案如下： 方案一：机身的旋转，采用电动机驱动实现，大手臂的俯仰也采用电动机驱动实现，小手臂的伸缩用伸缩缸实现，手腕的回转用电动机实现。 方案二：机身的旋转，采用电动机驱动实现，大手臂的俯仰也采用电动机驱动实现，小手臂的伸缩用齿轮条实现，手腕的回转用电动机实现。 方案三：机身的旋转，采用摆液压缸驱动实现，大手臂的俯仰采用摆动液压缸驱动实现，小手臂的伸缩用伸缩缸实现，手腕的回转用摆液压缸实现。 案的确定 通过方案一，方案二和方案三的比较 分析可知，方案一从功能上讲可以满足条件，但电动机的造价太高，不太经济。方案二中也存在上述的问题。同时齿轮齿条的驱动精度太低，在抓取工件时定位不够准确，而且结构大而复杂。方案三中，由液压缸来完成的部分，不仅驱动力大且结构也相对简单，摆动缸结构尺寸大但输出转矩大，进行优化设计，从而得出方案三最佳，并最终确实此次的设计方案为方案三，方案如下： 机身旋转、手腕转动，均采用摆缸来控制，手臂的伸缩用伸缩缸控制，而爪的松夹用夹紧缸来控制。 作原理 本次设计是液压驱动，电气控制。机械手的各个动作是由液压缸来驱动的 ，其动作过程是由液压缸的各个动作运动至终点时压合行程开关，将行程开关的机械运动通过 化为电磁阀得电和失电，后由电磁阀控制各油路的通断，以实现各液压缸的相应运动，从而控制机械手的和个动作。 5 要技术指标 （ 1）最大抓取重量： 15 （ 2）工件最大尺寸（长 宽 高） 250170140 3）最大操作范围：提升高度 转半径 1m；行走范围 30m； （ 4）机械手的自由度： 45 个； （ 5）定 位 精度： （ 6）装料高度： 1050送轨道宽度： 350送速 度： 20m/ 7）生产纲领： 10 万件 /年；生产节拍： 3； （ 8）性能要求：抓取灵活，送放平稳，安全可靠，寿命不低于 15 年 ； 6 3 手部的设计 部结构 手部（亦称抓取机构）是用来直接握持工件的部分，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。归结起来，常用的手部，按其握持工件的原理，大致可以分成夹持和吸附两大类。 夹持手部按其手指夹持工件时的运动方式， 可分为手指回转型和手指平移型两种。 平移型手指的张开和闭合靠手指的平行移动，适用于夹持平板、方料。在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。所以选择平移型手指。 由于工件为方料，而平移型手指适于夹持平板和方料，故本设计选用平移型十指。移动型即两手指相对支座往复移动。 其驱动力为： F=2爪的计算与分析 爪执行液压缸工作压力计算 一般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化所产生的载荷（惯性力或惯性力矩），以使工件保持可靠的夹紧状态。 手爪对工件的夹紧力： 式中 安全系数，通常取 工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，可近似按下式估算 +运载工件重力方向的最大上升加度； g 重力加速度， g=s2 a=运载工件时重力方向的最大上升速度； t 响 系统达到最高速度 的时间；根据设计参数选取。一般取 7 方向系数，由于手爪是水平放置夹持水平放置工件， 由 表 2 取 G 被抓持工件的重量， G=15 47N 代入数据，计算得 1 =147N=112N 查 表 2： 驱动力： F 计算 =2 24N 取 = 实际 = =224/64N 手爪的夹持误差分析与计算 机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度，而且也与手指的夹持误差大小有关。为适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，必须注意选用合理的手部结构参数，从而使夹持误差控制在较小的范围。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过 1 8 4 腕部的设计 部结构 手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础 上进一步改善或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的运动范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更强。 手腕部件具有独立的自由度。 手腕运动有：绕 俯仰）；绕 Z 轴转动称为左右摆动；甚至沿着 Y 轴（或 横向移动。 采用一个自由度的回转缸驱动的腕部结构，具有结构紧凑、灵活等优点而被广泛采用。 部回转力矩的计算 腕部回转时，驱动力矩用来克服腕部摩擦力矩、工件重心偏移力矩和惯性力矩。受力分析和图所示。 图 2 腕部回转受力分析图 手腕回转所需的驱动力矩大小可以按下式计算： M 驱 =M 摩 +M 偏 +M 惯 ） 考虑驱动缸密封摩擦损失的系数，通常 M 偏 工件重心偏执引起的偏置力矩（ N m）； M 摩 腕部转动支撑处的摩擦阻力矩（ N m）； 9 M 惯 克服启动惯性所需的力矩（ N m）； （ 1）腕部转动支撑处的摩擦阻力矩： f 轴承的摩擦系数 ,滚动轴承 f=动轴承 f= 轴承处支承反力（ N）； 轴承直径（ m）； （ 2）工件重心偏置引起的偏置力矩： M 偏 =1 工件重量； e 偏心矩（ m ） (即工件重心到腕部回转中心线垂直距离 )； 由于工件重心与手腕回转中心重合，故 M 偏 =0。 （ 3）克服启动惯性所需的力矩： M 惯 =（ J+J 工件 ） t J 手腕回转对腕部回转轴线的转动惯量（ J 工件 工件对手腕回转轴线的转动惯量（ 腕部回转角速度（ s）； t 启动过程所需的时间（ s），此处假定启动过程均为加速运动， 一般取 查 表 3 1有： J=M（ a2+（ a2+ 47N J=15（ G 据经验取 J 工件 =G （ J+ J 工件 ）t =N m= m M 偏 =0 取 M 摩 = 驱 又 M 驱 =M 摩 +M 偏 +M 惯 ） = 驱 +0+ 10 M 总 = m 图 3 回转缸筒图 12345 11 5 手臂的设计 臂伸缩液压缸的设计计算 臂作水平伸缩直线运动驱动力的计算 手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力。 其驱动力 F 驱 可按下式计算： F 驱 =F 摩 +F 惯 （ N） 式中 F 摩 各支承处的摩擦阻力； F 惯 启动过程中的惯性力，其大小可按下式估算： F 惯 =wg a(N) 式中 W 手臂伸缩部件的总重量（ N）； g 重力加速度（ g= a 启动过程中的平均加速度（ m/ 而 a= t （ m/ 速度变化量。手臂从静止状态加速到工作速度 V 时，则这个过程的速度量就毛等于手臂的工作速度； t 启动过程中所用的时间，一般为 臂垂直升降运动驱动力的计算 手臂作垂直运动时，除克服摩擦阻力 F 摩 和惯性力 F 惯 之外，还要克 服臂部运动部件的重力，故其驱动力 F 驱 可以按下式计算： F 驱 =F 摩 +F 惯 W（ N） 式中 F 摩 各支承处的摩擦力（ N）； F 惯 启动时的惯性力（ N）可按臂伸缩运动时的情况计算； W 臂部部件的总重量（ N）； 上升时为正，下降时为负。 当 F 摩 =100N， F 惯 =133N， W=1300N 时 12 F 惯 =100+ 1300=1533(N) 定液压缸的结构尺寸 液压缸的内径的计算，当油进入无杆腔，活塞推力 F=24 当油进入有杆腔活塞推力 F= ) 液压缸有效面积 D= 4F 杆腔 ) 式中 F 驱动力（ N） 液压缸的工作压力（ d 活塞杆的直径（ m） D 液压缸的内径（ m） 液压缸的机械效率，在工程机械中可用耐油橡胶 可取 = D= 4 5234(2 106 = 表 44取 D=80mm,d=45 表 4表 4液压缸工作压力的选取一般取 2 8液压缸的工作压力是 1533N 液压缸的内径 80 液压缸壁厚计算 三种壁厚的公式选取中等壁厚： = 1) +C 式中 液压缸内工作压力（ C 入管壁公差及侵蚀的附加厚度值 D 液压缸内径（ m） 13 缸筒材料的许用应力，应按壁厚圆筒公式验算壁厚 取 =100 = 2 106 80 10100 1062 106) =10 表 4液压缸外径为 95 活塞杆的计算 活塞杆的尺寸要满足活塞运动的要求和强度的要求。对于杆长 1 大于直径 5 倍（即 1 15d）的活塞杆必须具有足够的稳定性。 按强度条件计算 决定活塞杆直径 d d 4F P P=100 120 d 4 100 106 =d=45 满足强度要求 又已知手臂伸缩行程 600 1=600 15d=675 活塞杆的稳定性校核无需进行 压缸端盖的联接方式与强度计算 当液压缸缸体的材料先用无缝钢管时，它的端盖连接方式多采用半 环联接，优点是加工和装卸方便，缺点是缸体开环槽削弱了强度。 盖螺钉计算 查液压传动与控制手册表 4工件压力为 P=2螺间距 120 取 00 Q+ Z = Z 螺栓所受的总接力 工作载荷 14 F 驱动力（ N） 加载后被连接件结合面之间的剩余紧力 K K= 螺钉数目 P 工作压力（ D 危险剖面直径 取 Z=4 又 Z= =4 100 10 = 2 1064 =7693N 7693=12308N 693+12308=20001N 螺钉的强度条件 合 =4 = 抗拉许应力（单位 n=取 n=2 5 钢为 360 =360 1062 =180 4 180 106 = 00 缸体螺纹计算 4 + 取 D=80 00mm 接半环的计算 半环的剪切强度条件 15 t= t +2d=80+20=100t=180 106=135l t=2 106 135 106= l=10半环的挤压强度条件 c= 材料的许用挤压应力（ h 半环的径向高度（ m）； 满足条件 臂俯仰运动的设计计算 臂俯仰时所需的驱动力矩 驱动手臂回转的力矩 M 驱 ，应该与手臂起动时所产生的惯性力矩 M 惯 及各密封装置处的摩擦阻力矩 M 封 相平衡。 M 驱 =M 惯 +M 封 式中 M 封 密封装置处的摩擦力矩（ N m） 需要输入回转油缸的流量 Q： Q=28 L/ Z=1 D 回转油缸的内径， D=15 输出轴与动片连接处的直径， d=6cm b 动片宽度， b=12 输出轴的角速度， =s Q=1 ( 608 =动力矩 M 驱 =28 16 =2 106 ( 608 =567 N m 4 180 106 = 缸盖联接螺钉计算和动片联接螺钉计算 螺钉的间距取 60= 18060 = 取 Z=10 工作载荷： F= =2 1064 10 =盖联接螺钉直径 4 180 106 = 动片联接螺钉的计算 = 2 106 ( 10 =12600N 螺钉的强度条件为 合 =4 又 Q=12600=16380N =1800kg/17 4 = 4 1800 = 6中 每个螺钉的预紧力（ N） b 动片的宽度（ m） p 回转液压缸的工件压力（ d 动片与输出轴配合处的直径 D 动片外径（ m） z 螺钉数目 螺钉的底径（ m） 螺钉材料的许用应力（ 18 机身是直接支承和驱动手臂的部件。一般实现臂部的升降、回转或俯仰等驱动装置或传动件都安装在机身上，或者直接构成机身的驱身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂。机身既可以是固定 的，也可以是行走的，即可以沿着地面或空轨道运动。 机身具有独立的自由度。 采用一个自由度的回转缸驱动的机身结构，具有结构紧凑、灵活等优点而背广泛采用。 身结构的计算 机座回转时，驱动力矩用来克服机身摩擦力矩、机身重心偏移力矩和惯性力矩。 机座回转所需的驱动力矩大小可以按下式计算： M 驱 = M 摩 + M 偏 + M 惯 ） 考虑驱动缸密封摩擦损失的系数，通常 偏 机身重心偏置引起的偏置力矩（ N m）； M 摩 机座转动支撑处的摩擦阻力矩（ N m）； M 惯 克服启动惯性所需的力矩（ N m）； 机座转动支撑处的摩擦阻力矩： M 摩 =1 f 轴承的摩擦系数，滚动轴承 f=动轴承 f= 轴承处支承反力（ N）； 轴承直径（ m）； 机身重心偏执引起的偏置力矩： M 偏 = 机身重量 e 偏心距（ m）（即机身重心到机身回转中心线垂直距离）； 由于机身重心与机身回转中心重合，故 M 偏 =0。 克服启动惯性所需的力矩： 19 M 惯 =（ J+ J 工作 ） t J 机座回转部分对机身回转轴的转惯量（ J 工作 机身对机身回转轴线的转动惯量（ 机座回转角速度（ s） t 启动过程所需的时间（ s） ，此处假定启动过程为匀加速度 运动，一般取 查 表 3 J=m(a2+12=a2+12 取 G=2500N J=2500/ 62 据经验取 J
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