【毕业设计论文】自动送料机械手的设计-说明书【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 毕业设计说明书( 论文) 题 目: 送料机械手的设计 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 带 格式的: 字体颜色: 自 动设置 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 目 录 1 绪论 错误！未定义书签。 1.1 机器人 错误！未定义书签。 1.2 机械手 错误！未定义书签。 1.3 课题研究内容及解决手段 错误！未定义书签。 1.4 课题研究意义 错误！未定义书签。 2 机械手的结构方案和驱动方案选型 错误！未定义书签。 2.1 原始数据及资料 错误！未定义书签。 2.2 料槽形式及分析动作要求 错误！未定义书签。 2.3 机械手结构及驱动系统选型 错误！未定义书签。 3 系统各主要组成部分设计 错误！未定义书签。 3.1 抓取机构设计 错误！未定义书签。 3.2 液压驱动系统设计 错误！未定义书签。 3.3 机身结构的设计 错误！未定义书签。 3.4 机械手的定位及平稳性确定 错误！未定义书签。 4 传动系统三维造型设计 错误！未定义书签。 4.1 三维造型软件的概述 错误！未定义书签。 4.2 送料机械手三维造型图 错误！未定义书签。 结论语 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。 1 绪论 1 . 1 机器人 目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 带 格式的: 字体颜色: 自 动设置 带 格式的: 字体颜色: 自 动设置 删除的内容: 1 删除的内容: 1 删除的内容: 2 删除的内容: 4 删除的内容: 4 删除的内容: 5 删除的内容: 5 删除的内容: 5 删除的内容: 6 删除的内容: 8 删除的内容: 8 删除的内容: 15 删除的内容: 20 删除的内容: 24 删除的内容: 27 删除的内容: 27 删除的内容: 29 删除的内容: 30 删除的内容: 31 删除的内容: 32 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义： 工业机器人是一种可重 复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运 材料， 传递工件。 参考国外的定义， 结合我国的习惯用语， 对工业机器人作如下定义： 工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位， 自动化程度高的自动操作机械。 主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工 件或夹具 1 。 工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬 运更重的东西， 而且定位精度相当高， 它可以根据外部来的信号， 自动进行各种操作。 工业机器人是在计算机控制下可编程的自动机器。 采用工业机器人是提高产品质 量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手 段。机器人的诞生和发展虽只有 3 0多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术 等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力 2 。 根据所处的环境和作业需求，工业机器人具有至少一项或多项拟人功能， 如抓取 功能或移动功能，或两者兼有之，另外还可能程度不等的具有某些环境感知功能（如 视觉，力觉，触觉等） 。以及语音功能及至逻辑思维，判断决策功能等。从而使其能 在要求的环境中代替人进行作业。 在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的 技术基础是精巧的机械结构设计和良好的伺服控制驱动。 本次设计就是在这一思维下 展开的。根据设计内容和需求确定圆柱坐标型工业机器人， 利用锥齿轮传动实现机器 人的旋转，利用液压缸实现其移动以及对零件的抓取。在步进电机的控制下，机器达 到精确的回转运动。 工业机器人的发展，由简单到复杂，由初级到高级逐步完善，它的发展过程可分 为三代： 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 第一代工业机器人就是目前工业中大量使用的示教再现型工业机器人， 它主要由 手部、臂部、驱动系统和控制系统组成。它的控制方式比较简单，应用在线编程，即 通过示教存贮信息，工作时读出这些信息，向执行机构发出指令，执行机构按指令再 现示教的操作。 第二代机器人是带感觉的机器人。 它具有寻力觉、 触觉、 视觉等进行反馈的能力。 其控制方式较第一代工业机器人要复杂得多，这种机器人从 1 9 8 0年开始进入了实用 阶段，不久即将普及应用。 第三代工业机器人即智能机器人。这种机器人除了具有触觉、视觉等功能外，还 能够根据人给出的指令认识自身和周围的环境，识别对象的有无及其状态， 再根据这 一识别自动选择程序进行操作，完成规定的任务。并且能跟踪工作对象的变化，具有 适应工作环境的功能。这种机器人还处于研制阶段，尚未大量投入工业应用 2 - 4 。 1 . 2 机械手 机械手，顾名思义，是指能模仿人手的部分动作，用以完成某些抓放，搬运物件 或操纵工具等工作的自动化机械装置。机械手通常用附属于它所服务的设备， 动作程 序固定，多数没有独立的控制系统，其控制装置包括在主机的控制系统（不包括工业 机器人） 。 机械手（以及工业机器人）在机械加工自动化方面的应用主要有：自动上、下料 和自动换刀 3 。 1 . 2 . 1 机械手的组成 执行系统一般包括手部、腕部、臂部、机身机座等，其中最主要是运动系统。 机械手主要由执行系统、驱动系统及控制系统三部分组成。 手部是夹紧（或吸附、托持）与松开工件或工具 的部件，由手指（或吸盘） ，驱 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 动元件和传动元件等组成。 腕部、臂部、机身是将手部抓取的工件或工具进行搬运或操作的部件。 驱动系统是驱动臂部、腕部、手部和机械手整体运动机构动作的动力装置，常用 的驱动方式有液压、气动、机械、电气或其他的组合。 控制系统是支配机械手按规定程序和要求进行运动的装置，他们主要用来控制： 位置（点位控制或连续轨迹控制） 时间、速度和加速度等参数 机械手与主机及其它有关装置之间的联系 3 。 1 . 2 . 2 机械手的应用 按机械手布局形式分可分为： 架空式机械手、 附机式机械手、 落地式机械手三种。 此外，还有安装在自动线料道上或料道旁， 实现工件上、下料， 传递转位、转向， 粉料等用途的机械手，他们具有运动单一、结构简单，位置灵活及精度一般要求较低 的特点。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线 上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置 3 。 1 . 2 . 3 机械手的分类 ( 1 ) 根据所承担的作业的特点，工业机械手可分为以下三类： ( a ) 承担搬运工作的机械手：这种机械手在主要工艺设备运行时，用来完成辅助 作业，如装卸毛坯、工件和工夹具。 ( b ) 生产工业用机械手：可用于完成工艺过程中的主要作业，如装配、焊接、涂 漆、弯曲、切断等。 ( c ) 通用工业机械手：其用途广泛，可以完成各种工艺作业 9 。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 ( 2 ) 按功能分类: ( a ) 专用机械手： 它是附属于主机的具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。 专用机械手具有动作少，工作对象单一，结构简单，实用可靠和造价低等特点，适用 于大批大量的自动化生产，如自动机床，自动线的上、下料机械手和“加工中心”附 属的自动换刀机械手。 ( b ) 通用机械手：又称工业机器人。它是一种具有独立控制系统的机械装置。具 有程序可变、工作范围大、定位精度高、通用性强的特点，适用于不断变换品种的中 小批量自动化的生产。 ( c ) 示教再现机械手：采用示教法编程的通用机械手。所谓示教，即由人通过手 动控制， “拎着”机械手做一遍操作示范，完成全部动作后，其储存装置即能记忆下 来。机械手手可按示范操作的程序行程进行重复的再现工作。 ( 3 ) 按驱动方式分： ( a ) 气力驱动式的机器人：气源压力一般只有 6 0 M p a左右，适宜抓举力较小的场 合。 ( b ) 液力驱动式的机器人：结构紧凑，传动平稳且动作灵敏，但对密封的要求较 高，且不宜在高温或低温的场合工作，要求的制造精度较高，成本较高。 ( c ) 电力驱动式的机器人：无环境污染，易于控制，运动精度高，成本低，驱动 效率高等优点，其运用最为广泛。 ( d ) 新型驱动式的机器人：例如静电驱动器，压电驱动器，形状记忆合金驱动器， 人工肌肉及光驱动器等 ( 4 ) 按控制方式分: ( a ) 固定程序机械手：控制系统是一个固定程序的控制器。程序简单，程序数少， 而且是固定的，行程可调但不能任意点定位。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 ( b ) 可编程序机械手：控制系统是一个可变程序控制器。其程序可按需要编排， 行程能很方便改变 9 。 1 . 3 课题研究内容及解决手段 ( 1 ) 根据设计要求及原始数据，进行机械手抓取机构设计； ( 2 ) 进行液压系统原理设计，并画草图； ( 3 ) 进行机座机身的结构设计； ( 4 ) 研究机械手的定位及平稳性； ( 5 ) 研究机械手的控制方式。 1 . 4 课题研究意义 ( 1 ) 培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽 和深化学生的知识。 ( 2 ) 培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般 程序规范和方法。 ( 3 ) 培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具 书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。 ( 4 ) 培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基 本工作态度，工作作风和工作方法。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 2 机械手的结构方案和驱动方案选型 2 . 1 原始数据及资料 ( 1 ) 原始数据： ( a ) 生产纲领：1 0 0 0 0 0件（两班制生产） ( b ) 自由度（四个自由度） 臂转动 1 8 0 o 臂上下运动 5 0 0 m m 臂伸长（收缩）5 0 0 m m 手部转动 1 8 0 o ( 2 ) 技术要求 主要参数的确定： ( a ) 坐标形式：圆柱坐标系 ( b ) 臂的运动行程：伸缩运动 5 0 0 m m ，回转运动 1 8 0 o 。 ( c ) 运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。 ( d ) 控制方式：起止设定位置。 ( e ) 定位精度：0 . 5 m m 。 ( f ) 手指握力：3 9 2 N ( g ) 驱动方式：液压驱动。 2 . 2 料槽形式及分析动作要求 ( 1 ) 料槽形式 由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽, 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 如图 2 . 1所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此 种输料槽。 图 2 . 1 机械手安装简易图 ( 2 ) 动作要求分析如图 2 . 2 所示 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 小臂伸长 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 手腕旋转 手臂转回 图 2 . 2 机械手动作简易图 2 . 3 机械手结构及驱动系统选型 本课题所设计的机械手为通用型的机械手，其中坐标系为圆柱坐标系结构。 由于 本课题的工件是圆柱状棒料，所以采用夹持式手部设计方案。 手部部分由手指和传力 机构所构成，手指与工件接触而传力机构则通过手指夹紧力来完成夹放工件的任务。 其他部分则按照一般工业生产所采用的通用形式进行设计。 驱动系统选用电机驱动和液压驱动，电机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机械手的夹取和翻转 3 。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 3 系统各主要组成部分设计 3 . 1 抓取机构设计 3 . 1 . 1 手部设计计算 ( 1 ) 对手部设计的要求 ( a ) 有适当的夹紧力 手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏 工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节， 对于笨重 的工件应考虑采用自锁安全装置。 ( b ) 有足够的开闭范围 夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时， 一个手指开闭位置以最大变化 量称为开闭范围。 对于回转型手部手指开闭范围， 可用开闭角和手指夹紧端长度表示。 手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一 般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图 3 . 1所示。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 图 3 . 1 机械手开闭示例简图 (c) 力求结构简单，重量轻，体积小 手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整 个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力 求结构简单，重量轻，体积小。 (d) 手指应有一定的强度和刚度 (e)其它要求： 因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 方式用常闭史弹簧夹紧， 松开时， 用单作用式液压缸。 此种结构较为简单， 制造方便。 (2)拉紧装置 4 如图 3.2所示：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工 件。 图 3 . 2 油缸示意图 (a)右腔推力为 ()PDFp 2 4/= （3 . 1 ） =() 32 10255. 04/ = 4 9 0 8 . 7 N ( b ) 根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为： () ()NabF= 2 1 cos/2 （3 . 3 ） P 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 其中 N = 49 8 N = 3 9 2 N ，带入公式 2 . 2 得： () ()NabF= 2 1 cos/2 = ( 21 5 0 / 5 0 )（c o s 3 0 o ）23 9 2 = 1 7 6 4 N 则实际加紧力为 F1实际= P K 1 K 2 / （3 . 3 ） = 1 7 6 41 . 51 . 1 / 0 . 8 5 = 3 4 2 4 N 经圆整 F1= 3 5 0 0 N 由公式()pbaN=cos/ 12/得： a = 5 0 . 5 m m b = 7 2 m m ( c ) 计算手部活塞杆行程长L , 即 ()tgDL2/= （3 . 4 ） = 2 5 t g 3 0 o = 2 3 . 1 m m 经圆整取 l = 2 5 m m ( d ) 确定“V ”型钳爪的 L 、 3 。 取 L / R c p = 3 （3 . 5 ） 式中： R c p = P / 4 = 2 0 0 / 4 = 5 0 （3 . 6 ） 由公式（3 . 5 ） （3 . 6 ）得：L = 3 R c p = 1 5 0 取“V ”型钳口的夹角 2 = 1 2 0 o ，则偏转角按最佳偏转角来确定， 查表得： = 2 2 o 3 9 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 ( 5 ) 机械运动范围（速度） ( a ) 伸缩运动 Vm a x= 5 0 0 m m / s Vm i n= 5 0 m m / s (b)上升运动 Vm a x= 5 0 0 m m / s Vmin=40mm/s (c)下降 V m a x = 8 0 0 m m / s Vm i n= 8 0 m m / s ( d ) 回转 max W = 9 0 o / s min W = 3 0 o / s 所以取手部驱动活塞速度 V=60mm/s (6)手部右腔流量 SVQ = （3.7） =60 2 r = 6 0 3 . 1 4 2 5 2 = 1 1 7 7 . 5 m m 3 / s ( 7 ) 手部工作压强 SFP/ 1 = （3 . 8 ） = 3 5 0 0 / 1 9 6 2 . 5 = 1 . 7 8 M p a 机械手手部的尺寸如图 3.3所示： 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 图 3 . 3 尺寸示意图 3 . 1 . 2 腕部设计计算 腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位， 它动作 灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回 转缸驱动的腕部结构。 要求：回转9 0 o 角速度= 4 5 o / s 以最大负荷计算： 当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 1 0 k g ， 长度 l = 6 5 0 m m 。如图 3 . 4 所示。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 ( 1 ) 计算扭矩 1 4 设重力集中于离手指中心 2 0 0 m m处，即扭矩 1 为： SF =1 （3 . 9 ） = 1 0 9 . 8 0 . 2 = 1 9 . 6 （N M ） F S F 图 3 . 4 腕部受力简图 ( 2 ) 油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩 2 4 F = 5 k g S = 1 0 c m 带入公式 2 . 9 得 SF =2= 5 9 . 8 0 . 1 = 4 . 9 （N M ） ( 3 ) 摆动缸的摩擦力矩 摩 4 摩 F=300（N） （估算值） S=20mm （估算值） 工件 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 摩 = 摩 FS =6（NM ） ( 4 ) 摆动缸的总摩擦力矩 4 = 1 + 2 + 摩 （3 . 1 0 ） = 3 0 . 5 （NM ） ( 5 ) 由公式 ()8/106 2 1 = mm AbPT （3 . 1 1 ） 其中： b 叶片密度，这里取 b = 3 c m ； 1A 摆动缸内径, 这里取 1A = 1 0 c m ； mm 转轴直径, 这里取 mm = 3 c m 。 所以代入（3 . 1 1 ）公式 () 6 2 1 108= mm AbTP = 8 3 0 . 5 / 0 . 0 3 （0 . 1 2 - 0 . 0 3 2 ）1 0 6 = 0 . 8 9 M p a 又因为 ()bAQW mm 2 1 /8= 所以 ()8/ 2 1 bAWQ mm = = （/ 4 ） （0 . 1 2 - 0 . 0 3 2 ）0 . 0 3 / 8 = 0 . 2 7 1 0 - 4 m 3 / s = 2 7 m l / s 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 3 . 1 . 3 臂伸缩机构设计 手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部， 并带动它们在空间 运动。 臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上， 从臂部的受力 情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又 较多，故受力较复杂。 机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。 所以在选择合适的导向装置 和定位方式就显得尤其重要了 5 。 手臂的伸缩速度为 2 0 0 m / s 行程 L = 5 0 0 m m ( 1 ) 手臂右腔流量，公式（3.7）得： SVQ = = 2 0 0 4 0 2 = 1 0 0 4 8 0 0 m m 3 / s = 0 . 1 / 1 0 2 m 3 / s = 1 0 0 0 m l / s ( 2 ) 手臂右腔工作压力，公式（3.8） 得： SFP/= （2 . 1 2 ） 式中：F 取工件重和手臂活动部件总重，估算 F = 1 0 + 2 0 = 3 0 k g ， 摩 F= 1 0 0 0 N 。 所以代入公式（3 . 1 2 ）得： ()SFFP/ 摩 += = （3 0 9 . 8 + 1 0 0 0 ）/ 4 0 2 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 = 0 . 2 6 M p a ( 3 ) 绘制机构工作参数表如表 3 . 1 所示： 表 3 . 1 机构工作参数表 机构名称 工作速度 行程 工作压力 流量 手部抓紧 腕部回转 小臂伸缩 6 0 m m / s 4 5 / s 2 0 0 m m / s 2 5 m m 9 0 5 0 0 m m 1 . 7 8 M p a 0 . 8 9 M p a 0 . 2 6 M p a 1 1 7 . 8 m / s 2 7 m / s 1 0 0 0 m l / s ( 4 ) 由初步计算选液压泵 所需液压最高压力 P = 1 . 7 8 M p a 所需液压最大流量 Q = 1 0 0 0 m l / s 选取 C B - D 型液压泵（齿轮泵） 此泵工作压力为 1 0 M p a ，转速为1 8 0 0 r / m i n ，工作流量 Q 在 3 2 7 0 m l / r之间，可 以满足需要。 ( 5 ) 验算腕部摆动缸： ()8/10 6 2 1 = mmm APDT （3 . 1 3 ） ()bAW mmm 2 1 /8= （3 . 1 4 ） 式中： m H机械效率取： 0 . 8 5 0 . 9 v H容积效率取： 0 . 7 0 . 9 5 所以代入公式（3 . 1 3 ）得： 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 T = 0 . 8 9 0 . 0 3 （0 . 1 2 - 0 . 0 3 2 ）0 . 8 5 1 0 6 / 8 = 2 5 . 8 （NM ） T M = 3 0 . 5 （NM ） 代入公式（3 . 1 4 ）得： W = （8 2 7 10 - 6 ）0 . 8 5 / （0 . 1 2 - 0 . 0 3 2 ）0 . 0 3 = 0 . 6 7 3 r a d / s W / 4 0 . 7 8 5 r a d / s 因此，取腕部回转油缸工作压力 P = 1 M p a 流量 Q = 3 5 m l / s 圆整其他缸的数值： 手部抓取缸工作压力 1 P= 2 M p a 流量 1 Q= 1 2 0 m l / s 小臂伸缩缸工作压力 2 P= 0 . 2 5 M p a 流量 2 Q= 1 0 0 0 m l / s 3 . 2 液压驱动系统设计 液压控制室机械手的一种主要的控制形式。 机械手的运动速度和操作室根据油的 流量与压力来确定，因而只要控制油的流量和压力， 就可以控制机械手的运动速度和 操作力，油压压力一般在 5 1 4 0 公斤/ 厘米范围内，最大臂力可达1 6 0公斤以上。 主要优点： ( 1 ) 液压执行元件( 马达和油缸) 结构紧凑，重量轻，功率小。 ( 2 ) 可通过液压油带走大量热能，保证机械的正常运行，并由于液压油的润滑作 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 用，可延长元件的使用寿命。 ( 3 ) 液压元件有直线位移式和旋转式二种，适用范围较广，其控制速度的区间也 比较宽。只要通过阀和泵的调节就能实现开环和闭环的控制系统。 ( 4 ) 响应速度比较快，能高速启动，制动和反向，无后滞现象。其力矩一惯量比 也较大，因而其加速度能力较强。 ( 5 ) 液压元件于其他驱动元件相比，刚度较大，位置误差小，定位精度高，而且 耐振动等。 缺点: ( 1 ) 液压控制需要一套液压系统，不像电力容易获得，而且价格较贵。 ( 2 ) 油温有上限，并难以保持不漏，比较脏，易于使阀和执行元件堵塞。 ( 3 ) 控制系统比较复杂，处理功率讯号的数学运算误差，检测，放大，测试和补 偿功能不如电子，机电装置灵活简便 4 - 6 。 3 . 2 . 1 手部抓取缸 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 图 3 . 5 手部抓取缸液压原理图 ( 1 ) 手部抓取缸液压原理图如图 3.5所示 ( 2 ) 泵的供油压力 P 取 1 0 M p a ，流量 Q 取系统所需最大流量即 Q = 1 3 0 0 m l / s 。 因此，需装图 3.1中所示的调速阀，流量定为 7 . 2 L / m i n ，工作压力P = 2 M p a 。 选取采用： Y F - B 1 0 B 溢流阀 2 F R M 5 - 2 0 / 1 0 2调速阀 2 3 E 1 - 1 0 B 二位三通阀 3 . 2 . 2 腕部摆动液压回路 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 带 格式的: 字体颜色: 自 动设置 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 4 图 3 . 6 腕部摆动液压回路 ( 1 ) 腕部摆动缸液压原理图如图 3.6所示 ( 2 ) 工作压力: P = 1 M p a 流量: Q = 3 5 m l / s 选取采用: 2 F R M 5 - 2 0 / 1 0 2 调速阀 3 4 E 1 - 1 0 B 换向阀 Y F - B 1 0 B 溢流阀 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 3 . 2 . 3 小臂伸缩缸液压回路 臂部伸缩缸 5 2 图 3 . 7 小臂伸缩缸液压回路 ( 1 ) 小臂伸缩缸液压原理图如图 3.7所示 ( 2 ) 工作压力: P = 0 . 2 5 M p a 流量: Q = 1 0 0 0 m l / s 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 选取采用： Y F - B 1 0 B 溢流阀 2 F R M 5 - 2 0 / 1 0 2 调速阀 2 3 E 1 - 1 0 B二位三通阀 3 . 2 . 4 总体系统图 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 图 3.8 总体系统图 ( 1 ) 总体系统图如图 3.8所示, ( 2 ) 工作过程: 小臂伸长手部抓紧腕部回转小臂回转小臂收缩手部放松 ( 3 ) 电磁铁动作顺序表: 表 3 . 2 总体系统图 元件 动作 1DT 2 D T 3 D T 4 D T 5 D T 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 小臂伸长 手部抓紧 腕部回转 小臂收缩 手部放松 卸荷 - - - - - + + + + - - + - - - + - - + - - - - - - - ( 4 ) 确电机规格： 液压泵选取 C B - D 型液压泵，额定压力 P = 1 0 M p a ，工作流量在3 2 7 0 m l / r之间。 选取 8 0 L / m i n为额定流量的泵， 因此： 传动功率 /QPN= （3 . 1 5 ） 式中：= 0 . 8 （经验值） 所以代入公式（3 . 1 5 ）得： N = 1 0 8 0 1 0 3 1 0 6 / 6 0 0 . 8 = 1 6 . 7 K N 选取电动机 J Q Z - 6 1 - 2 型电动机，额定功率 1 7 K W ， 转速为 2 9 4 0 r / m i n 。 3 . 3 机身结构的设计 机身是直接支承和传动手臂的部件。一般实现臂部的升降、 回转或俯仰等运动的 驱动装置或传动件都安装在机身上，或者就直接构成机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，机身既可以是固定式的，也可以 是行走式的, 如图 3 . 9 所示。 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 图 3 . 9 机身机座结构图 臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手的总体布局。 本课题机械手的机身设 计成机座式， 这样机械手可以是独立的， 自成系统的完整装置， 便于随意安放和搬动， 也可具有行走机构。臂部配置于机座立柱中间，多见于回转型机械手。臂部可沿机座 立柱作升降运动，获得较大的升降行程。升降过程由电动机带动螺柱旋转。由螺柱配 合导致了手臂的上下运动。 手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机 身的旋转，从而达到了自由度的要求 7 - 9 。 3 . 3 . 1 电机的选择 机身部使用了两个电机，其一是带动臂部的升降运动； 其二是带动机身的回转运 动。带动臂部升降运动的电机安装在肋板上， 带动机身回转的电机安装在混凝土地基 删除的内容: 本科毕 业设计说明书（论文） 第 1 页 共 34 页 带 格式的: 字体颜色: 自 动设置 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 带 格式的: 字体: 五号 带 格式的: 居中 上。 带动臂部升降的电机： 初选上升速度 V