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毕业设计（论文） 开题报告 课题题目及来源 毕业设计题目：灯壳冲压上下料 机械手的液压系统设计 题目来源： 指导教师自拟 课题研究的意义和国内外研究现状： 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工 业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故 。 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。 近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，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技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，制成能够独立按程序控制实现重复操作，使用范围比较广的“程序控制通用机械手”简称通用机械手。由于通用机械手能够很快地改变工作程序，适用性强，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应用。 液动 机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业 . 近 20 年来，液压技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与液压技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；液动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对液压技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使液压技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于液压脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。 我国液压 技术开始于 20 世纪 50 年代，最初用于机床和锻造设备，后来用与拖拉机和工程机械。 1964 年从国外引进一些液压元件生产技术，同时自行设计液压产品，经过 20 多年的艰苦探索和发展，特别是 20 世纪 80 年代引进美国，日本和德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平有了很好的提高。到目前为止，我国的液压行业已经形成一个门类比较齐全，有一定生产能力和技术水平的工业体系。据统计， 2004 年液压行业的总产值达约 103 亿，首次突破 100 亿元，创造历史最高水平。 目前的国内机械于主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，数量、品种、性 能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型，记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。 由于液压传动系统使用安全、可靠，因此，有利于缩短机器设备的设计制造周期 并降低成本。而液压机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，液压机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。 液压技术经历了一个漫长的发展过程，随着液动伺服技术走出实验室，液压技术及液动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟液压技术、液动机械手三足鼎立的局面。我国对液压技术和液动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多液动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的液动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于液动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现 复杂的动作等诸多独特的优点，可以预见， 随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。 液动机械手工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性能中的重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作任务的关键因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决缓冲定位措施入手外，还应发展满足机械手性能要求廉价的电液伺服阀，将伺服控制系统应用于机械手上。 液压传动的优点： （ 1）体积小、重量 轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （ 2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （ 3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （ 4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （ 5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （ 6）操纵控制简便，自动化程度高； （ 7）容易实现过载保护。 课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办 法： 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计算。具体任务如下： （ 1） 熟悉题目、收集资料、写开题报告、方案论证； （ 2） 机械手总体布局图（ 1 （ 3） 液压系统设计与计算，液压系统原理图（ 1 （ 4） 泵站装备图（ 1集成块零件图（ 1 （ 5） 设计计算说明书、外文资料翻译和中英文摘要各一份。 在机械手设计过程中，我们需要解决的问题有如下几点： （ 1） 分析工艺过程对设计机器的要求，确定主要技术规 格和动作线图。 （ 2） 总体设计方案的确定。 （ 3） 主要零部件强度和刚度计算。 （ 4） 液压系统设计。 （ 5） 集成块设计。 （ 6） 整体校验，确定方案可行性。 解决步骤大致如下： （ 1） 明确工作要求，对工作件有明确认识，进行工况分析。 （ 2） 查阅相关资料，在网上了解相关新闻。 （ 3） 请教导师，并及时报告进程。 （ 4） 在相关工厂进行参观实习以研究实例。 课题研究所需的参考文献： （ 1） 刘延俊，关浩，周德繁 高等教育出版社， 2007. （ 2） 雷天觉 机械工业出版社， 1990： 50 60. （ 3） 张世伟，朱福 元 宁夏人民出版社， 1987. （ 4） 天津大学 编写组 ，工业机械手设计基础 1981。 （ 5） 鄂中凯，方昆凡，李绍荣 冶金工业出版社， 1979： 1 497. （ 6） 张利平 化学工业出版社， 2005. （ 7） 990:54 58. （ 8） 986:30 36. 指导教师审查意见： 指导教师签字： 2012 年 月 日 指导委员会意见审核意见： 组长签字： 2012 年 月 日 灯壳冲压下料机械手的液压系统设计 摘要 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还 会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。 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。 液压驱动是机械手中使用最为广泛的一中驱动方 式。该灯壳冲压生产线用伺服型下料机械手的驱动方式也选用了液压驱动。因此，本次毕业设计的主要任务是为灯壳冲压自动生产线用伺服型下料机械手配备驱动系统。其中包括液压系统原理的设计，液压泵站的设计。此外，参照机械手设计基础还画出了机械手的外部结构图，升降油缸和回转油缸的装配图、手指和手腕的装配图。 本文主要叙述了液压方面的一些设计计算过程。其中包括：液压缸的参数设计，各种液压元件的选择，电机的选择，液压集成块的设计，液压系统的安装和维护。 关键字 机械手；液压驱动；液压泵站；液压系统 is to s to is an to of of in to as of of of of of of a in is on At is of of is a to it is to in a of a of as a on of of to it is a of of it is an is in of is in a of of is is a of of In of a a of of of of of of of 录 摘要 . 1 . 2 第 1 章 绪论 . 错误 !未定义书签。 械手在工业中的应用 . 错误 !未定义书签。 机械手的组成 . 错误 !未定义书签。 执行机构 . 错误 !未定义书签。 驱动系统 . 错误 !未定义书签。 控制系统 . 错误 !未定义书签。 位置检测装置 . 错误 !未定义书签。 第 2 章 概述 . 错误 !未定义书签。 料机械手的规格参数 . 错误 !未定义书签。 下料机械手的机械机构及其工作原理 . 错误 !未定义书签。 臂升降、回转运动机构 . 错误 !未定义书签。 臂伸缩运动机构 . 错误 !未定义书签。 腕回转机构和手腕结构 . 错误 !未定义书签。 第 3 章 下料机械手的液压系统工作原理 . 错误 !未定义书签。 下料机械手的驱动方式 . 错误 !未定义书签。 液压系统大体有以下五部分组成 . 错误 !未定义书签。 液压传动的 特点 . 错误 !未定义书签。 下料机械手的液压系统工作原理 . 错误 !未定义书签。 第 4 章 下料机械手液压油缸设计计算 . 错误 !未定义书签。 手臂伸缩油缸的设计计算 . 错误 !未定义书签。 缩缸外伸的载荷分析 . 错误 !未定义书签。 伸缩缸的尺寸计算（以外伸时计算） . 错误 !未定义书签。 伸缩缸外伸时流量计算 . 错误 !未定义书签。 缩缸回缩时所需的压力计算 . 错误 !未定义书签。 缩缸的缸长的设计计算 . 错误 !未定义书签。 缩缸回缩时所需的流量计算 . 错误 !未定义书签。 臂回转油缸的设计计算 . 错误 !未定义书签。 回转油缸的力矩计算 . 错误 !未定义书签。 回转油缸的排量计算 . 错误 !未定义书签。 紧油缸的设计计算 . 错误 !未定义书签。 工作负载的分析 . 错误 !未定义书签。 紧油缸所需压力计算 . 错误 !未定义书签。 紧油缸所需泵流量的计算 . 错误 !未定义书签。 第 5 章 液压系统设计计算 . 错误 !未定义书签。 液压泵的选择 . 错误 !未定义书签。 液压泵的最大工作压力 . 错误 !未定义书签。 确定液压泵的最大流量 . 错误 !未定义书签。 确定液压泵 . 错误 !未定义书签。 机的选择 . 错误 !未定义书签。 确定液压泵的驱动功率 P . 错误 !未定义书签。 电机的选择 . 错误 !未定义书签。 压阀的选择与专用件的设计 . 错误 !未定义书签。 液压阀的选择 . 错误 !未定义书签。 管道尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 邮箱容积的确定 . 错误 !未定义书签。 液压油的选择 . 错误 !未定义书签。 压系统的发热温升的计算 . 错误 !未定义书签。 液压系统的发热功率计算 . 错误 !未定义书 签。 液压系统的散热计算 . 错误 !未定义书签。 第 6 章 液压集成块的设计 . 错误 !未定义书签。 压集成块的组成结构 . 错误 !未定义书签。 成块的设计步骤 . 错误 !未定义书签。 第 7 章 液压站的设计 . 错误 !未定义书签。 箱的设计 . 错误 !未定义书签。 压站的结构设计 . 错误 !未定义书签。 液压泵的电机安装方式 . 错误 !未定义书签。 液压站的结构设计 . 错误 !未定义书签。 第 8 章 液压泵的维护与安装 . 错误 !未定义书签。 液压元件的安装 . 错误 !未定义书签。 液压元件的维护 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录 . 错误 !未定义书签。 附录 in as is an of It be to in a of in of in s of a of to in of of NC it is in NC or to to of up is is a s to of is a an of is a of be be to in of be to an in to in a in of in s in to to a of as as to s up in of to or of is to of to a or of In a In of is is of in it of a as as a 4 is to of of to in as to of a to be in a to a to as 1. do (of 2. is is of to 3. of is be 4. to is of 5. it to it in 1. As of in of in as of 2. As of be in to is to of do or a of be a on of is is of be In is is of of it to It be in to in of a of is as of by 1. by is to to to of be up A to be as 2. he to be by 3. s is to to of a is up a be so to of to is It is an a It be to of to of It is is to do of It in of to a to to as in is of or to up in as is of of a . of in of a of In as of of a a of to of is as as it to of I do of of to (1) in is (2) In in it be to in t be to (3) be to to (4) be in as so (5) (6) as is a of of a to of of of a of it be a or to of in or of of in 0th 40, of in a to 50 to to as an in of so on to by of of of of be of in of a or It in to of in to is in or as or of of in do a by as in is to as by of is or to by of a of as as so of a of or to to of by is of a in of is a of In as of of a a of to of of of to in it be in NC At a in an of in a or a it to a of is to to to At s to is a of of of of a on of of is 机械手 机械手是近几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。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。随着工业自动化的发展 , 出现了数控加工中心 ,它在减轻工人的劳动强度的同时 , 大大提高了劳动生产率。但数控加工中常见的上下料工序 , 通常仍采用人工操作或传统继电器控制的半自动化装置。前者费时费工、效率低 ; 后者因设计复杂 , 需较多继电器 ,接线繁杂 , 易受车体振动干扰 ,而存在可靠性差、故障多、维修困难等问题。可编程序控制器 制的上下料机械手控制系统动作简便、线路设计合理、具有较强的抗干扰能力 , 保证了系统运行的可靠性 ,降低了维修率 , 提高了工作效率。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、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。 一 、 工业机械手的概述 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。在工资水平较低的 中国，塑料制品行业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土塑料加工厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及为工人交工伤费带来的挑战。 随着我国工业生产的飞跃发展，特别是改革开发以后，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操作钎焊、喷枪、扳手等工具进行加工、装配等作业自化，已愈来愈引起我们重视。 机械手是模仿着人手的部 分动作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。 在现实生活中，你是否会发现这样一个问题。在机械工厂里，加工零件装料的时候是不是很烦的，劳动生产率不高，生产成本大，有时候还会发生一些人为事故，导致加工者受伤。想想看用什么可以来代替呢，加工的时候只要有几个人巡视一下，且可以二十四个小时饱和运作，人行吗？回答是肯定的，但是机械手可以来代替它。 生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率 ;可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其是在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有 毒气体和放射性等恶劣的环境中能够代替人进行正常的工作。想到这里我就很想设计一个机械手，来用于生产实际中。 为什么选着设计机械手用气动来提供动力：气动机械手是指以压缩空气为动力源驱动的机械手。用气压驱动与其他能源驱动比较有以下优点：过之后排入大气，不需要回收和处理，不污染环境。（环保的概念） 路中压力损失也很小（一般气路阻力损失不到油路的千分之一），便于远距离输送。 一般为 4 8 公斤 /每平方厘米 )，因此对动元件的材质和制造精度要求可以降低。 的动作和反应都快，这是气动突出的优点之一。 不会变质，管路不易堵塞。但是也有它美中不足的地方： 使气动工作的稳定性差，因而造成执行机构运动速度和定为精度不易控制。 出力不可能太大，为了增加输出力，必然使整个气动系统的结构尺寸加大。 用气压驱动与用其他能源驱动比较有以下优点： 空气取之不竭，用过之后排入大气，不需回收和处理，不污染环境。偶然的或少量的泄漏不致对生产发生严重的影响。 空气的粘性很小，管路中压力损失也就很小，便于远距 离输送。 压缩空气的工作压力较低，因此对气动元件的材质和制造精度要求可以降低。一般说来，往复运动推力在 12 吨以下采用气动经济性较好。 与液压传动相比，它的动作和反应都快，这是气动的突出优点之一。 空气介质清洁，亦不会变质，管路不易堵塞。 它可安全地应用在易燃、易爆和粉尘大的场合。又便于实现过载自动保护 . 二 机械手的组成 机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。 1. 执行机构 机械手的执行机构，由手、手腕、手臂、支柱组成。手是抓取机构，用来夹紧和松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指与手臂的元件，可以进行上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕。支柱用来支撑手臂，也可以根据需要做成移动。 2. 传动系统 执行机构的动作要由传动系统来实现。常用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。 3. 控制系统 机械手控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程序、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动传动系统的控制，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。 三 机械手的分类和特点 机械手一般分为三类：第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等 。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“ 它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。 主要特点： 1 机械手（上下料机械手、装配机械手、搬运机械手、堆垛机械手、助力机械手、真空搬运机、 真空吸吊机、省力吊具、气动平衡器等）。 2 悬臂起重机（悬臂吊、电动环链葫芦吊、气动平衡吊等） 3 导轨式搬运系统（悬挂轨道、轻型轨道、单梁起重机、双梁起 重机） 4 工业机械手的 应用 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。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，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技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地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大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： 机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使 用较为普遍。 在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中它可以用来组装零部件。 可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。 宇宙及海洋的开发。 军事工程及生物医学方面的研究和试验。 助力机械手 :又称平衡器、平衡吊、省力吊具、手动移载机 等，是一种无重力化手动承载系统，一种新颖的、用于物料搬运时省力化操作的助力设备 ,属于一种非标设计的系列化产品。针对客户应用需求，量身定制的个案创作。 一种模拟人手操 作的自动机械，它可按固定程序抓取搬运物件或操持工具完成某些特定操作。应用机械手可以代替人从事单调重复或繁重的体力劳动 ， 实现生产的机械化和自动化 ， 代替人在有害环境下的手工操作 ， 改善劳动条件 ， 保证人身安全。 20 世纪 40 年代后期 ， 美国在原子能实购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 灯壳冲压下料机械手的液压系统设计 摘要 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还 会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。 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。 液压驱动是机械手中使用最为广泛的一中驱动方 式。该灯壳冲压生产线用伺服型下料机械手的驱动方式也选用了液压驱动。因此，本次毕业设计的主要任务是为灯壳冲压自动生产线用伺服型下料机械手配备驱动系统。其中包括液压系统原理的设计，液压泵站的设计。此外，参照机械手设计基础还画出了机械手的外部结构图，升降油缸和回转油缸的装配图、手指和手腕的装配图。 本文主要叙述了液压方面的一些设计计算过程。其中包括：液压缸的参数设计，各种液压元件的选择，电机的选择，液压集成块的设计，液压系统的安装和维护。 关键字 机械手；液压驱动；液压泵站；液压系统 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 is to s to is an to of of in to as of of of of of of a in is on At is of of is a to it is to in a of a of as a on of of to it is a of of it is an 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 is in of is in a of of is is a of of In of a a of of of of of of of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 目录 摘要 . 1 . 2 第 1 章 绪论 . 1 械手在工业中的应用 . 1 机械手的组成 . 1 执行机构 . 2 驱动系统 . 2 控制系统 . 2 位置检测装置 . 2 第 2 章 概述 . 3 料机械手的规格参数 . 3 下料机械手的机械机构及其工作原理 . 4 臂升降、回转运动机构 . 4 臂伸缩运动机构 . 4 腕回转机构和手腕结构 . 5 第 3 章 下料机械 手的液压系统工作原理 . 6 下料机械手的驱动方式 . 6 液压系统大体有以下五部分组成 . 6 液压传动的特点 . 6 下料机械手的液压系统工作原理 . 7 第 4 章 下料机械手液压油缸设计计算 . 10 手臂伸缩油缸的设计计算 . 10 缩缸外伸的载荷分析 . 10 伸缩缸的尺寸计算（以外伸时计算） . 11 伸缩缸外伸时流量计算 . 11 缩缸回缩时所需的压力计算 . 11 缩缸的缸长的设计计算 . 11 缩缸回缩时所需的流量计算 . 12 臂回转油缸的设计计算 . 12 回转油缸的力矩计算 . 12 回转油缸的排量计算 . 12 紧油缸的设计计算 . 12 工作负载的分析 . 12 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 紧油缸所需压力计算 . 14 紧油缸所需泵流量的计算 . 14 第 5 章 液压系统设计计算 . 16 液压泵的选择 . 16 液压泵的最大工作压力 . 16 确定液压泵的最大流量 . 16 确定液压泵 . 16 机的选 择 . 16 确定液压泵的驱动功率 P . 16 电机的选择 . 17 压阀的选择与专用件的设计 . 17 液压阀的选择 . 17 管道尺寸的确定 . 18 邮箱容积的确定 . 18 液压油的选择 . 18 压系统的发热温升的计算 . 19 液压系统的发热功率计算 . 19 液压系统的散热计算 . 19 第 6 章 液压集成块的设计 . 20 压集成块的组成结构 . 20 成块的设计步骤 . 20 第 7 章 液压站的设计 . 22 箱的设计 . 22 压站的结构设计 . 22 液压泵的电机安装方式 . 22 液压站的结构设计 . 23 第 8 章 液压泵的维护与安装 . 24 液压元件的安装 . 24 液压元件的维护 . 24 结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 . 28 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 第 1 章 绪论 工业机械手是工业生产中一种较新的技术设备，它能模仿人的上体的某些动作，在生产过程中起传递 工件或操作工具的作用。美国在六十年代初生产了工业机械手投入市场，以后欧洲、日本等国也竞相发展并掀起热潮。七十年代以后开始稳步发展。今年来随着其性能的提高以及传感器的应用，它以逐步应用于机械加工、装配、包装、运输和仓库作业等部门。现在美、日、西德等国已在强噪声、高温、有毒气体等工作环境用工业机械手尾数为机床下料，为传送带运送部件等。 随着液压传动技术的发展，液压机械自动化程度的不断提高，液压技术在工业机械手中的得到了广泛的应用。目前工业机械手采用液压者占一半以上。特别是近十年来，液压技术与传感技术、微电子技术 紧密结合，出现了诸如电液比例控制阀、电液伺服液阀等机电液一体化元器件，使液压技术在高压、高速大功率、节能高效、低噪声、使用寿命长、高度集成化等方面取得了重大进展。无疑，液压元件系统的计算机辅助设计（ 计算机辅助试验（ 计算机实时控制也是当前液压技术的发展方向。 械手在工业中的应用 随着我国工业生产飞跃发展，自动化程度的迅速提高，实现工件的装卸、转向、输送或操持焊、喷枪、枪扳手等工具进行加工装配等作业的自动化，已越来越引起人们的重视。 机械手是模仿着人的部分动 作，按给定的程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或制造的自动机械装置。在工业生产中的应用的机械手被称为“工业机械手”。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械制造行业里，尤其是自动化生产线中应用最为广泛。 机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动结构、控制系统以及位置检测装置等所组成。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 执行机构 执行机构包 括手部手腕手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 于物件的形式不同可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指（或手抓）和传力机构所组成，手指直接与物件接触，而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成放物件的任务；吸附式手部主要由吸盘等机构构成，它是靠吸附力（如吸盘内形成负压或产生电磁力）吸附物件。 调整或改变工件方位的作用。 以改变工件的空间位置。 柱也可以是手臂的一部分，手臂的回转运动和升 降（或俯仰）运动均与立柱有密切的联系。机械手的立柱通常是固定不动的，但因工作的需要，也可以作横向移动，即称为可以移动式立柱。 械手为了完成远距离的操作和扩大使用范围，可以增设滚轮行走机构。滚轮式行走机构可分为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。 是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装在机座上，故它起支承和联接的作用。 驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的传动装置。常用的有液压传动、气压传动、电力传动、齿轮传动等形式 。 控制系统 控制系统由电器控制系统和射流控制两种，常用的微电气控制。它是机械手的重要组成部分，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息（如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间），同时向其控制系统的执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。 位置检测装置 控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后将通过控制系统进行调整，从而使之行动机构以一定的精度达到设定 位置。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 第 2 章 概述 该机械手为灯壳冲压自动线用伺服型下料机械手，其功用是将压制成形的灯壳从模腔中取出并送到传送带上。其坐标型式使活动范围大、占地面积小的圆柱坐标型式。由于压制一个灯壳需要时间约为 810 秒，而下料机械手在该段时间里要完成 13 个动作工步，因此下料机械手的每工步都比较快。另外，要求下料机械手能准确无误的将灯壳从模腔中取出，因此下料机械手的重复定位精度要较高。还有机械手手臂伸向压床模腔和伸向传送带放料的形成亦不同。因此采用响应速度高、动态性能好的电液伺服组成的闭环伺服控制系统 料机械手 的规格参数 抓重： 1 公斤 坐标型式：圆柱坐标 自由度数： 4 个 手臂的运动参数： 伸缩形成： 500 毫米，最大速度： 750 毫米 /秒； 回转角度： 220，最大角速度： 110 /秒 升降行程： 100 毫米，最大速度： 220 毫米 /秒 手腕运动参数： 回转角度： 210，最大角速度： 360 毫米 /秒 定位精度： 1 毫米 驱动方式：液压 控制方式：电磁 手臂和手腕运动：点位控制伺服型 程序存储：插销板 位置存储：数码开光 存储容量： 16 环境温度： 40 消耗功率： 4 千瓦 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 下料机械手的机械机构及其工作原 理 附图 1 为下料机械手的外形结构图，下料机械手主要由手部 1、手部2、手臂 3、电位器机构 4、电液伺服阀 5、邮箱及底座 6 和手臂升降与回转机构 7 等组成。 臂升降、回转运动机构 当压力油经伺服阀 11 的滑阀开口进入升降缸 2 的下腔时，推动活塞杆 3，并通过活塞杆端部的球面铰链，带动框形导套 4 及其上面所有部件做升降运动，既是手臂升降运动。 升降运动的导向装置，是采用框形滚珠导套，它具有良好的导向性，且刚度大，摩擦阻力小，使升降运动平稳。滚珠导套处的间隙，可通过关调节螺钉进行调节。 升降行程位置通过齿条（与框形导 套顾联，并一同升降）齿轮机构机构进行反馈，将直线转变为角位移输给电位器（比较检测元件）与设定位置（由步进电机带动触头实现）进行比较，其差值即“误差”，由电位器输出的电压信号，经放大器放大后输给电液伺服阀的线圈，控制阀口开口量，当“误差”为零时，机械手的手臂就停止在设定位置上。为了使定位准确，当升降运动到设定位置前一定位置时，晶体管接近开关（ 信号，开始线性降低频率，使机械手的运动速度亦线性递减，以保证平稳定位。 当压力油液经伺服阀 10 的滑阀开口，进入回转油缸 8 的工作腔，推动动片连同回转轴 9 一起 回转，手臂伸缩等部件一起回转，即为手臂的回转运动。回转行程位置通过回转轴 9 下端部与电位器壳体直接进行检测，将角位移直接反馈给电位器，为设定的位置（由步进电机经蜗杆蜗轮带动电位器的动触头实现）进行比较，由电位器输出的电压信号吗，经放大后去输出给伺服阀线圈，控制滑阀开口量，即控制回转油缸的运动速度。在到达设定位置前一定位置，晶体管接近开关发信号，开始线性降低频率，使机械手的回转速度线性减速，当误差为零时，手臂平稳无冲击的停在设定位置上。 臂伸缩运动机构 手臂伸缩运动机构，它又手臂伸缩油缸 1、伸缩运动伺服阀 2、手臂 3（亦为导向杆）、位置检测装置 5 等组成。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 压力油液从手臂升降回转机构的回转轴内 d， e 油孔通道油路分配板6，其上有四只油管分别接到伸缩运动伺服阀 2、手指夹紧油路的减压阀（ 7 及手腕回转运动伺服阀 4. 当压力油液经伺服阀 2 进到手臂伸缩缸 1 的左腔时，驱动手臂前伸；压力油液进入右腔时（油路为差动连接），手臂缩回。其位置检测室通过手臂 3 外圆柱面上的齿条带动齿轮（与电位器壳提联接），把直线位移转换成角位移反馈给电位器，预设定的位置进行比较，用于“误差”成正比的 输出电压控制伺服阀，进而控制手臂的伸缩运动。 手臂伸缩的导向装置，是由导向键 8 与手臂 3 上铣的宽 10 毫米长 650毫米的键槽相配合，实现导向作用。油缸的右腔与伺服阀为差动连接，而左腔是单独与伺服阀输油孔联接。油缸端盖上泄露的油液，可从泄油口 4流回邮箱。 腕回转机构和手腕结构 驱动手腕回转运动的伺服阀，装在手臂伸缩部件的后部，用管路将伺服阀出油口与连接轴上的油孔 b、 c 相连，并经油路通到回转油缸 2 的两腔。当通压力 油液时，推动动片回转通过键即带动夹紧缸体回转，使手指座 5 回转，既是手腕回转运动。 手腕 回转运动的位置检测，是由夹紧油缸 3 的左端，经手臂内的管轴与位置检测电位器的壳体直接联接而进行的。 经减压后的压力油液，用管路通到连接轴 1 的油孔 a 处，并进到夹紧油缸 3 的左腔，推动活塞杆经传力机构 4 使手指 6 夹紧工作，当油孔 a 通油箱时，弹簧的弹力将手指张开。手指夹紧工件的松紧程度，可由调节螺钉 7 进行调节。为了保护压床和磨具，手指 6 用硬聚氯乙烯制成。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 第 3 章 下料机械手的液压系统工作原理 下料机械手的驱动方式 该下料机械手的驱动方式是用液压驱动的 压系统大体有以下五部分组成 力装置是指能将原动力的机械能转换成液压能的装置，它是液压传动系统的动力源。对液压传动系统来说是液压泵，其作用是为液压传动系统提供压力油。 2控制调节装置：它包括各种阀类元件，其作用是用来控制工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行元件和工作机构按要求工作。 行元件指油缸或马达，是将压力能转化为机械能的装置，其作用是在工作介质的作用下输出力和速度（或者转矩和转速），以驱动工作机构做功。 以上装置外的其他元器件都成为辅助装置，如邮箱、过滤器、蓄能器、冷却器、水 分滤清器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 作介质是指传动液体，在液压传动系统中通常称为液压油。常用液压油有普通液压油、抗磨液压油、低凝液压油、高粘度指数液压油、专用液压油、机械油、汽轮机油、水包油型乳化液、油包水型乳化液、水 水基液压油、磷霜脂液压油、脂肪霜液压油、卤化液压油等。 液压传动的特点 量轻、结构紧凑。但它能产生很大的动力。它具有大的功率密度或力密度（工作压力）。 且调速范围大，并且对速度的调节还可以在工作工程中进行。 向冲击小，便于实现频繁换向。 实现自润滑，使用寿命长 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 以很方便的对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易的和电气、电子控制或气压控制结合起来，实现复杂的运动和操作。 准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 性使这种传动无法保证严格的传动比 露损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对低。 宜在较高或较低的温度下工作。 下料机械手的液压系统工作原理 下料机械手的液压系统如附图 2 所示，该系统由手臂伸缩回转升降手腕回转及手指夹紧等五个回路和一个供油系统所组成。其中伸缩油缸为差动联接的单杆双作用活塞缸，升降油缸和手指夹紧油缸，分别单杆双作用和单作用活塞缸，手臂回转和腕转均为回转缸。 油液经网式滤油器 2，由叶 片泵 3（ 入，经锡青铜烧结滤油器 5 二次过滤后送入工作回路。系统的工作压力由溢流阀（ 调整工作压力。当系统过载时，溢流阀打开使油液流回油箱，以保证系统的安全。 在机械手不工作时，电动机照常运转的情况下，为减少功率和控制油液发热，此处采用卸荷阀（即二位二通电磁阀） 7 控制溢流阀 6 的遥控口进行卸荷。 因电液伺服阀的输出流量，随油的粘度而变化，而油的粘度又与油温有关，所以为使伺服阀能正常地工作，此处采用冷却器 8 对回油进行冷却，使油液的最高温升不超过 50。 在油泵的出口处装置单向阀 4，其作用有 二：一时防止停机空气混入系统，以保证重新启动的平稳性；二是在停机瞬时，它能隔断系统中高压油液与油泵之间的联系，否则，高压油液将迫使油泵反转，产生噪音加速磨损，故它能起到保护油泵的作用。 本液压系统采用电液伺服阀控制油缸，当各工步的电信号依次输入各个伺服阀的线圈时，各伺服阀产生位移，从而控制进入油缸的流量。输入的电信号的大小可以决定滑阀的开启程度，从而可以控制各油缸的运动速度。油液的流动方向由电气信号指示的方向决定。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 此机械手有四个电液伺服系统，分别控制机械手的伸缩、回转和升降以及手腕回转运动，各个伺服系统的 动作原理均相同，其手臂伸缩的伺服系统