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蜡模制壳机械手---液压系统设计【3张CAD图纸+WORD毕业论文】【答辩通过】

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蜡模制壳机械手---液压系统设计【全套CAD图纸+WORD毕业论文】【答辩通过】.rar

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关键词：: 蜡模制壳机械手液压系统设计全套 cad 图纸 word 毕业论文答辩通过

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蜡模制壳机械手-液压系统的设计
摘要
最近，全球内带有夹子或手的机械手系统已经发展起来了，多种方法应用其上，有拟人化和非拟人化的，不仅调查了这些系统的机械结构，而且还包括其必要的控制系统，如同人手一样，这些机械人系统可以用它们的手去抓不同的物体，而且不用改换夹子，这些机械手具备特殊的运动能力比如小质量和小惯量，这使被抓物体在机械手的工作范围内做更复杂、更精确的操作变得可能。这些复杂的操作被抓物体绕任意角度和轴旋转。
本论文介绍了用于夹持蜡模机械手的设计。它采用液压驱动，点位程序控制，动作平稳，控制方便。本论文主要阐述该机械手的夹紧、伸缩、升降和回转的设计和计算。首先从机械手的基础知识介绍有关机械手的组成、分类、臂部设计、液压控制的多种方案，再从本次设计所要求的功能原理设计开始，对于不同的方案加以比较和论证，从中可确定出最优方案，并采用其方案，在对其的结构设计的基础上，对其驱动力和驱动力力矩进行计算。着重阐述了机身的设计，具体阐述了机械手的设计原则和步骤，分析了设计时应注意的问题，并对机械手的平稳性及定位精度给予详细的论述。设计并分析了该机械手所用的液压控制的方法和过程。由于经验不足，知识有限，难免有误，有待改进。
关键词液压；机械手；液压缸

Wax molded shell robot mechanical part design

Abstract

Recently, the world inside with clamps clips or hand robotic systems have been developed, a variety of methods applied on it, there are anthropomorphic and non-anthropomorphic, not only the investigation of these systems mechanical structure, but also its necessary control system, as manpower, these robotic systems can use their hands to grab different objects, and do not change the clip, these robots possess exceptional athletic ability such as small mass and small inertia, which makes the grasped object in the robot's operating range done within a more complex, more precise operation becomes possible. These complex operations are grasping objects around any angle and axes.
This thesis introduces to used for clipping to hold the outside circle a design for and down anticipating machine hand. It adopts the liquid presses to drive, ordering a procedure control, acting steady, control convenience.
This thesis expatiates the rise and fall of the machine’s hand primarily with the design of the turn-over with compute. Constitute, divide into section form the relevant machine in introduction in knowledge in foundation of the machine hand first, wrist a various projects for and arm department designing, liquid pressing control, start from this design a function for requesting principle, take into the comparison to the different project with the argument, can make sure the superior project from the inside, combine to adopt its project, in as to it’s of the foundation of the construction design, as to it’s driver force and moment proceed the calculation. Emphasize the design that expatiated the fuselage, expatiated the design principle of the machine hand in a specific way with the step, analyzed the problem of design should notice, and give to the steady and fixed position accuracy of the machine hand detailed treatise. Because of experience shortage, the knowledge is limited, difficult do not need the mistake, treat to improve.
Keywords manipulator； liquid presses； driving force； fixed position accuracy

目录
摘要 I
Abstract...................................................................................................................................II
第1章绪论............................................................................................................................1
1.1 机械手的设计技术参数要求 1
1.2 液压系统的控制要求 1
1.3 液压泵站的设计步骤 1
1.4 液压系统的注意事项 1
第2章液压元件的选择与专用件设计 3
2.1 液压泵的选择 3
2.1.1 确定液压泵的流量 3
2.1.2 选择液压泵的规格 4
2.1.3 确定液压泵的驱动功率 4
2.2 确定电动机型号 5
2.3 液压阀的选择 5
2.4 过滤器的选择 6
2.5 管路设计 7
2.5.1 管道内径计算 7
2.5.2 管道壁厚δ的计算 8
2.6 油箱容量的确定 9
2.7 液压介质的选择 9
第3章液压系统的总体设计方案 11
3.1 制定基本方案 11
3.1.1 确定工作方式 11
3.1.2 制定调速方案 11
3.1.3 制定压力控制方案 11
3.1.4 选择液压动力源 12
3.2 绘制液压系统图 12
第4章液压系统性能验算 14
第5章液压系统的发热温升计算 17
5.1 工况分析 17
5.2 散热量计算 18
5.3 油箱容量的计算 19
第6章设计液压装置，编制技术文件 20
6.1 液压装置总体布局 20
6.2 液压阀的配置形式 20
6.3 油箱的设计要点 21
第7章机械手的自动控制 23
7.1 机械手的工况分析 23
7.2 机械手电磁阀的动作顺序表 23
7.3 机械手PLC控制程序 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28

第1章绪论
近几年随着技术的发展，越来越多的工厂实现了生产线的自动化生产，尤其在模具制造工艺中液压机械手的应用越来越广范，而我所设计的就是蜡模制壳机械手中液压系统的设计。
本设计是为了完成蜡模制壳机的自动生产，完成蜡模机的取件、灌浆、喷砂、灌浆等三次循环的工作。通过液压系统的5个液压缸来完成机械手臂的回转、伸长、升降等工作过程，实现蜡模制壳的自动化生产。
1.1机械手的设计技术参数要求
1.抓重：2.5kg (夹持式手部)
2.系统的最高压力：1.0Mpa
3.系统的流量范围：0. 942L/min--18.84 L/min
1.2液压系统的控制要求
1.实现执行元件的换向、锁紧停止
2.采用变量泵进行调速
3.实现液压系统的卸荷
4.实现机械手的自动控制

1.3液压泵站的设计步骤
　　液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。
1.确定液压执行元件的形式
2.进行工况分析，确定系统的主要参数
3.制定基本方案，拟定液压系统原理图
4.选择液压元件
5.液压系统的性能验算
6.绘制工作图

1.4液压系统的注意事项
1.主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等
2.液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何
3.液压驱动机构的运动形式，运动速度

4.各动作机构的载荷大小及其性质
5.对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求
6.自动化程序、操作控制方式的要求
7.对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求

第2章液压元件的选择与专用件设计
2.1液压泵的选择
1.确定液压泵的最大工作压力

式中——液压缸或液压马达最大工作压力为2MPa
——从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。
的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：

全部文件.gif

液压泵站装配图.gif

液压原理图.gif

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内容简介：: 哈尔滨理工大学专科生毕业论文哈尔滨理工大学荣成学院本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：王彬学号：0930060104学院：荣成学院专业：机械设计制造及其自动化任务起止时间： 2013年02月25日至 2013年06月 21日毕业设计（论文）题目：蜡模制壳机械手-液压系统设计毕业设计工作内容：1、实际调研，收集相关资料，完成开题报告；13周。2、结合生产实际，设计机械手液压系统；47周。3、设计机械手的液压系统泵站结构图；811周。4、设计机械手的电气控制原理1213周。5、撰写毕业设计论文，准备答辩；1416周。注：要求全部用计算机绘图和打印文稿（交打印件和电子稿）资料：1、工业机器人设计手册；2、非标设计手册；3、液压与气压传动；4、相关的技术资料。指导教师意见：签名：2013年 2 月 24 日系主任意见：签名：2013年2月 25日哈尔滨理工大学毕业设计（论文）评语学生姓名：王彬学号：0930060104学院：荣成学院专业：机械设计制造及自动化任务起止时间： 2013 年 2月25 日至2013年 6 月 21 日毕业设计（论文）题目：蜡模制壳机械手液压系统设计指导教师对毕业设计（论文）的评语：该课题源于生产实践，该同学在毕业设计中，态度端正，毕业设计积极自动，能把所学习相关知识运用设计中，设计结构基本合理正确，设计论文论述正确、格式规范，能正确运用所学基本知识，较好完成任务要求，可以参加答辩。指导教师签名：指导教师职称：评阅教师对毕业设计（论文）的评语：该同学论文格式规范，对机械设计有了一定了解，所指定的设计符合任务书要求，所做画纸符合要求，但在图纸的绘制和尺寸的标注需要改进，建议参加答辩。评阅教师签名：评阅教师职称：答辩委员会对毕业设计（论文）的评语：该同学的设计符合“毕业设计任务书”的要求，任务量适中，答辩表述清晰，能恰当的回答论文的有关提问，概念清晰，条理性强，设计的内容合理，掌握了一定的基础知识和基本技能。符合学院本科毕业设计的要求。答辩委员会评定，该生毕业设计（论文）成绩为：答辩委员会主席签名：职称：年月日教务处制表哈尔滨理工大学学士学位论文蜡模制壳机械手-液压系统的设计摘要最近，全球内带有夹子或手的机械手系统已经发展起来了，多种方法应用其上，有拟人化和非拟人化的，不仅调查了这些系统的机械结构，而且还包括其必要的控制系统，如同人手一样，这些机械人系统可以用它们的手去抓不同的物体，而且不用改换夹子，这些机械手具备特殊的运动能力比如小质量和小惯量，这使被抓物体在机械手的工作范围内做更复杂、更精确的操作变得可能。这些复杂的操作被抓物体绕任意角度和轴旋转。本论文介绍了用于夹持蜡模机械手的设计。它采用液压驱动，点位程序控制，动作平稳，控制方便。本论文主要阐述该机械手的夹紧、伸缩、升降和回转的设计和计算。首先从机械手的基础知识介绍有关机械手的组成、分类、臂部设计、液压控制的多种方案，再从本次设计所要求的功能原理设计开始，对于不同的方案加以比较和论证，从中可确定出最优方案，并采用其方案，在对其的结构设计的基础上，对其驱动力和驱动力力矩进行计算。着重阐述了机身的设计，具体阐述了机械手的设计原则和步骤，分析了设计时应注意的问题，并对机械手的平稳性及定位精度给予详细的论述。设计并分析了该机械手所用的液压控制的方法和过程。由于经验不足，知识有限，难免有误，有待改进。关键词液压；机械手；液压缸 Wax molded shell robot mechanical part designAbstract Recently, the world inside with clamps clips or hand robotic systems have been developed, a variety of methods applied on it, there are anthropomorphic and non-anthropomorphic, not only the investigation of these systems mechanical structure, but also its necessary control system, as manpower, these robotic systems can use their hands to grab different objects, and do not change the clip, these robots possess exceptional athletic ability such as small mass and small inertia, which makes the grasped object in the robots operating range done within a more complex, more precise operation becomes possible. These complex operations are grasping objects around any angle and axes. This thesis introduces to used for clipping to hold the outside circle a design for and down anticipating machine hand. It adopts the liquid presses to drive, ordering a procedure control, acting steady, control convenience. This thesis expatiates the rise and fall of the machines hand primarily with the design of the turn-over with compute. Constitute, divide into section form the relevant machine in introduction in knowledge in foundation of the machine hand first, wrist a various projects for and arm department designing, liquid pressing control, start from this design a function for requesting principle, take into the comparison to the different project with the argument, can make sure the superior project from the inside, combine to adopt its project, in as to its of the foundation of the construction design, as to its driver force and moment proceed the calculation. Emphasize the design that expatiated the fuselage, expatiated the design principle of the machine hand in a specific way with the step, analyzed the problem of design should notice, and give to the steady and fixed position accuracy of the machine hand detailed treatise. Because of experience shortage, the knowledge is limited, difficult do not need the mistake, treat to improve.Keywords manipulator； liquid presses； driving force； fixed position accuracy目录摘要IAbstract.II第1章绪论.11.1 机械手的设计技术参数要求11.2 液压系统的控制要求11.3 液压泵站的设计步骤11.4 液压系统的注意事项1第2章液压元件的选择与专用件设计32.1 液压泵的选择32.1.1 确定液压泵的流量32.1.2 选择液压泵的规格42.1.3 确定液压泵的驱动功率42.2 确定电动机型号52.3 液压阀的选择52.4 过滤器的选择62.5 管路设计72.5.1 管道内径计算72.5.2 管道壁厚的计算82.6 油箱容量的确定92.7 液压介质的选择9第3章液压系统的总体设计方案113.1 制定基本方案113.1.1 确定工作方式113.1.2 制定调速方案113.1.3 制定压力控制方案113.1.4 选择液压动力源123.2 绘制液压系统图12第4章液压系统性能验算14第5章液压系统的发热温升计算175.1 工况分析175.2 散热量计算185.3 油箱容量的计算19第6章设计液压装置，编制技术文件206.1 液压装置总体布局206.2 液压阀的配置形式206.3 油箱的设计要点21第7章机械手的自动控制237.1 机械手的工况分析237.2 机械手电磁阀的动作顺序表237.3 机械手PLC控制程序24结论25致谢26参考文献27附录28IV第1章绪论近几年随着技术的发展，越来越多的工厂实现了生产线的自动化生产，尤其在模具制造工艺中液压机械手的应用越来越广范，而我所设计的就是蜡模制壳机械手中液压系统的设计。本设计是为了完成蜡模制壳机的自动生产，完成蜡模机的取件、灌浆、喷砂、灌浆等三次循环的工作。通过液压系统的5个液压缸来完成机械手臂的回转、伸长、升降等工作过程，实现蜡模制壳的自动化生产。1.1 机械手的设计技术参数要求 1.抓重：2.5kg (夹持式手部)2.系统的最高压力：1.0Mpa3.系统的流量范围：0. 942L/min-18.84 L/min1.2 液压系统的控制要求1.实现执行元件的换向、锁紧停止2.采用变量泵进行调速3.实现液压系统的卸荷4.实现机械手的自动控制1.3 液压泵站的设计步骤液压传动系统是液压机械的一个组成部分，液压传动系统的设计要同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。1.确定液压执行元件的形式2.进行工况分析，确定系统的主要参数3.制定基本方案，拟定液压系统原理图4.选择液压元件5.液压系统的性能验算6.绘制工作图1.4 液压系统的注意事项 1.主机的概况：用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等 2.液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何3.液压驱动机构的运动形式，运动速度364.各动作机构的载荷大小及其性质5.对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方面的要求6.自动化程序、操作控制方式的要求7.对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求第2章液压元件的选择与专用件设计2.1 液压泵的选择 1.确定液压泵的最大工作压力式中液压缸或液压马达最大工作压力为2MPa从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失。的准确计算要待元件选定并绘出管路图时才能进行，初算时可按经验数据选取：(1)管路简单、流速不大的，取Mpa；(2)管路复杂，进口有调速阀的，取Mpa。预取 =1.5 MPa则可得液压泵的最大工作压力：Mpa2.1.1 确定液压泵的流量(1) 多液压缸或液压马达同时工作时，液压泵的输出流量应为式中系统泄漏系数，一般取K=1.11.3；同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从（q-t）图上查得。对于在工作过程中用节流调速的系统，还须加上溢流阀的最小溢流量，一般取。由题知系统的最大工作流量为则查表可预选液压泵的流量大概为=30L/min2.1.2 选择液压泵的规格根据以上求得的和值，按系统中拟定的液压泵的形式，从产品样本或本手册中选择相应的液压泵。为使液压泵有一定的压力储备，所选泵的额定压力一般要比最大工作压力大25%60%。液压泵参数见表2-1表2-1液压泵的参数规格排量，ml/s32额定压力，MPa 6.5型号YB1-32额定转速，r/min960驱动功率，kW52.1.3 确定液压泵的驱动功率在工作循环中，如果液压泵的压力和流量比较恒定，即（p-t）、（q-t）图变化较平缓。式中液压泵的最大工作压力（Pa）；液压泵的流量（）；液压泵的总效率，参考表2-2选择。表2-2 液压泵的总效率液压泵类型齿轮泵螺杆泵叶片泵柱塞泵总效率50.800.600.750.800.85限压式变量叶片泵的驱动功率，可按流量特性曲线拐点处的流量、压力值计算。一般情况下，可取，则2.2 确定电动机型号按平均功率选出电动机功率后，还要验算一下每一阶段内电动机超载量是否都在允许范围内，根据经验可知电动机允许的短时间超载量一般为25%。电动机型号见表2-3。表2-3电动机型号型号Y132S-6额定功率，kW3.6同步转速，r/min960满载电流，A7.23满载功率因数，0.84堵转电流/额定电流，A7转动惯量kg0.286净重，kg602.3 液压阀的选择1. 阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量，一般选择有国家标准定型产品的阀件。溢流阀按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行机构最低稳定速度的要求。2. 控制阀的流量一般要选得比实际通过的流量大一些，必要时也允许有20%以内的短时间过流量。3.阀的型号列表表2-4先导溢流阀的型号（参数如下）：名称先导溢流阀公称通径，in3/8型号BT-03-*-32调压范围，MPa0.525.0最大流量，L/min100重量，kg1.5表2-5单向阀型号名称单向阀通径，mm6压力，MPa32流量，L/min40开启压力，MPaa：0.04 b：0.4控制压力，MPap 1.6表2-6换向阀型号（参数如下）名称3位4通换向阀型号DSG-01-3C2通径，mm10最大流量，L/min63公称压力，MPa25允许背压，MPa16表2-7减压阀型号名称减压阀型号DR-5DP1输入压力（油口P），MPa31.5输出压力（油口P），MPa21.0/不带单向阀31.5背压（油口Y），MPa6.0最大流量，L/min15液压油矿物油（DIN51524），磷酸酯液粘度范围2.8-380过滤精度NAS1639九级表2-8单向节流阀型号名称MK型单向节流阀型号MK-6-G通径，mm10流量，L/min30最大压力，MPa31.5开启压力，MPa0.05介质矿物液压油、磷酸酯油液介质温度-20-70介质粘度2.8-3802.4 过滤器的选择根据题目要求和系统性能的考虑，选择将过滤器置于压油路上，并选择纸质过滤器型号（见表2-9）。表2-9过滤器型号型号WU-40*180流量，L/min40压力损失，MPa0.01过滤精度，m180通径，mm40连接形式螺纹连接2.5 管路设计1.在液压传动系统中常用的管子有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。2.钢管能承受较高的压力，价格低廉，但安装时弯曲半径不能太小，多用在装配比较方便的地方。厂用电钢管是无缝钢管，当工作压力小于1.6MPa时，也可以用焊接钢管。3.紫铜管能承受的压力较低，一般只在低压系统使用。紫铜管在装配时可按需要来弯曲，但价格较贵且抗振能力较弱，也可使用氮化，要尽量少用。4.尼龙管可用在低压系统。塑料管一般只用在回油管或卸油管。5.胶管用在连接两个相对运动部件之间的管道。胶管分为高低压两种。高压胶管是钢丝编织体为骨架或钢丝缠绕体为骨架。6.管道尺寸的确定的胶管，可用在压力回路。低压胶管是麻线或棉线编织体为骨架的胶管，多用于压力较低的回油路。2.5.1 管道内径计算式中通过管道内的流量（）；管内允许流速（m/s）计算出内径后，按标准系列选取相应的管子及流速的选取见表2-10。表2-10管道允许流速推荐值管道推荐流速（m/s）液压泵吸油管道0.51.5，一般常取1以下液压系统压油管道36，压力高，管道短，粘度小取大值液压系统回油管道1.52.6已知伸缩缸=18.84L/min，回转缸=0.942L/min，升降缸=11.3L/min计算出油路管径假设吸油速度为2m/s假设取压油速度为4m/s假设取回油速度为2m/s 2.5.2 管道壁厚的计算根据系统压力和流量以及钢管的系列标准选择相应满足要求的钢管壁厚式中管道内最高工作压力(MPa)；管道内径(mm)；管道材料的抗拉强度(Pa)；许用应力()对于钢管 =（抗拉强度Mpa S安全系数，当p7Mpa时，S=8；当p17.5Mpa时，S=6；当p17.5Mpa时，S=4）。对于铜管25Mpa。在液压泵站中宜采用钢管连接2.6 油箱容量的确定初始设计时，先按经验公式确定油箱的容量，待系统确定后，再按散热的要求进行校核。油箱容量的经验公式为式中液压泵每分钟排出压力油的容积（）；经验系数（见表2-11）。表2-11液压系统经验系数系统类型行走机械低压系统中压系统锻压机械冶金机械12245761210经计算得出油箱大致体积为油箱容量见表2-12表2-12油箱容量JB/T7938-199946.3102540631002503154005006308001000160020003150400050006300在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，油箱不能溢出，液压油在油箱中的容量一般为75%，最低容量不得低于50%，同时在油箱的设计中加入清洗油口，以及拆件口的安装。2.7 液压介质的选择液压介质应具有适宜的粘度和良好的粘-温（见表2-14）特性；油膜强度要高；具有良好的润滑性能；抗氧化稳定性好；腐蚀作用小，对涂料、密度材料（见表2-14）等具有良好的适应性；同时液压介质还应具有一定的消泡能力。2-13 液压介质的密度介质种类矿物型液压油水包油乳化液水-乙二醇液化液磷酸酯液化液高水基液化液密度850-960990-10001030-10801120-1200 1000表2-14液压泵用油粘度推荐值温度 5-40 40-80 齿轮泵 17-40 60-88叶片泵 P7Mpa 17-29 31-40 25-44 37-54叶片泵 P7Mpa轴向柱塞泵径向柱塞泵 25-44 17-62 40-98 37-154根据该机构的使用条件等因素，其工作温度在60，且载荷较轻，所以选用机械油，根据该系统的工作状况以及运动情况选用矿物型液压油，粘度为25mm/s。在使用过程中，由于液压介质自身特性及工作环境的影响，高温、高压、氧化等物理、化学作用下，液压介质的性能指标会发生改变，当变化后的指标不能保证系统正常高效运行时，需要对工作介质进变换换油指标见表3-15表3-15L-HM 液压油换油指标项目换油指标换油方法40运动粘度变化率（）超过 +15或10 GB/T 265经计算水分大于 0.1 GB/T260色度增加（比新油大于 2 GB/T6540酸值降低（）或增（） 35GB/T264，正戊烷不容物（） 0.10 GB/T8926A法铜片腐蚀（100，3h） 2a GB/T5096注：允许采用GB/T511方法，使用60-90 石油醚作溶剂，测定式样机械杂质。第3章液压系统的总体设计方案3.1 制定基本方案3.1.1 确定工作方式根据其工作状况确定其运动方案及其控制顺序，因为蜡模制壳的工艺顺序为先取件放置水玻璃蘸料，再放置于沙桶内喷砂，再回转至水玻璃料筒，再回装置沙桶喷砂，再回转至水玻璃料筒，最后完成喷砂工艺，放置工件即可完成整个工艺过程。3.1.2 制定调速方案该液压执行元件确定之后，其运动方向和运动速度的控制是拟定液压回路的核心问题。方向控制用换向阀或逻辑控制单元来实现。对于一般中小流量的液压系统，大多通过换向阀的有机组合实现所要求的动作。对高压大流量的液压系统，现多采用插装阀与先导控制阀的逻辑组合来实现。速度控制通过改变液压执行元件输入或输出的流量或者利用密封空间的容积变化来实现。相应的调整方式有节流调速、容积调速以及二者的结合容积节流调速。容积调速是靠改变液压泵排量来达到调速的目的。其优点是没有溢流损失和节流损失，效率较高。但为了散热和补充泄漏，需要有辅助泵。此种调速方式适用于功率大、运动速度高的液压系统。容积节流调速一般是用变量泵供油，用流量控制阀调节输入或输出液压执行元件的流量，并使其供油量与需油量相适应。此种调速回路效率也较高，速度稳定性较好，但其结构比较复杂。故选择采用柱塞式变量泵实现液压回路的调速。3.1.3 制定压力控制方案液压执行元件工作时，要求系统保持一定的工作压力或在一定压力范围内工作，也有的需要多级或无级连续地调节压力，一般在节流调速系统中，通常由定量泵供油，用溢流阀调节所需压力，并保持恒定。在容积调速系统中，用变量泵供油，用安全阀起安全保护作用。3.1.4 选择液压动力源液压系统的工作介质完全由液压源来提供，液压源的核心是液压泵，容积调速系统多数是用变量泵供油，用安全阀限定系统的最高压力。为节省能源提高效率，液压泵的供油量要尽量与系统所需流量相匹配。对在工作循环各阶段中系统所需油量相差较大的情况，一般采用多泵供油或变量泵供油。对长时间所需流量较小的情况，可增设蓄能器做辅助油源。油液的净化装置是液压源中不可缺少的。一般泵的入口要装有粗过滤器，进入系统的油液根据被保护元件的要求，通过相应的精过滤器再次过滤。为防止系统中杂质流回油箱，可在回油路上设置磁性过滤器或其他型式的过滤器。根据液压设备所处环境及对温升的要求，还要考虑加热、冷却等措施。3.2 绘制液压系统图整机的液压系统图由拟定好的控制回路及液压源组合而成。各回路相互组合时要去掉重复多余的元件，力求系统结构简单。注意各元件间的联锁关系，避免误动作发生。要尽量减少能量损失环节。提高系统的工作效率。如图3-1所示图3-1液压系统工况分析伸缩缸伸长至工件处加紧缸取件伸缩缸收缩至原位处定位缸电磁阀通电收缩回转缸回转60度定位刚电磁阀断电复位，回转缸被定位电磁阀3通电伸缩缸伸长电磁阀6通电，升降缸下降下降到位后，5通电升降缸上升电磁阀4通电伸缩缸收缩到位电磁阀9通电，定位缸得电松开电磁阀1通电转动60度定位刚电磁阀断电复位，回转缸被定位电磁阀3通电伸缩缸伸长电磁阀6通电，升降缸下降下降到位后，5通电升降缸上升电磁阀4通电伸缩缸收缩到位电磁阀9通电，定位缸得电松开电磁阀2通电转动60度如此循环3次后完成工艺过程回转缸转动120度放置工件工作循环完毕。第4章液压系统性能验算液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及联接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压传动系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路各段压力损失、容积损失及系统效率，压力冲击和发热温升、各种液压阀的压力损失（见表4-1）等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其他必要的措施。表4-1各种液压阀的压力损失溢流阀，Mpa0.2单向节流阀，Mpa0.3 正向0.2 反向单向阀，Mpa0.2减压阀，Mpa0.22位2通电磁换向阀，Mpa0.1-0.23位4通电磁换向阀，Mpa0.1-0.2 液压系统压力损失的计算如下：压力损失包括管路的沿程损失，阀类元件的局部损失，总的压力损失为式中管道的长度（m）；管道内径（m）；液流平均速度（）；液压油密度（）；沿程阻力系数；局部阻力系数。伸缩缸在工作时，其管路沿程压力损失为根据液压手册规定液体的流态油临界雷诺数Recr决定。当ReRecr时位层流；当ReRecr时位紊流。根据计算公式根据伸缩缸的液压系统图其工作时候要经过单向阀、3位4通电磁换向阀、单向节流阀等其液压阀的压力损失为所以其工作时总的压力损失为回转缸在工作时，其管路沿程压力损失为根据计算公式回转缸在工进时经过单向阀、3位4换向阀、单向节流阀，所以其流量阀的总压力损失Mpa所以快退时其总的压力损失为：Mpa升降缸在工作时，其管路沿程压力损失为：式中管道的长度（m）；管道内径（m）；液流平均速度（m/s）；液压油密度（）；沿程阻力系数；局部阻力系数。伸缩缸在工作时，其管路沿程压力损失为：m/s根据液压手册规定液体的流态油临界雷诺数Recr决定。当ReRecr时位层流；当ReRecr时位紊流。根据计算公式回转缸在工进时经过单向阀、3位4换向阀、单向节流阀，所以其流量阀的总压力损失经过计算得给液压系统在工作时其总的额外压力损失为1.338Mpa小于其所选用的1.5Mpa的压力余量，该系统合格。第5章液压系统的发热温升计算液压系统工作时，除执行元件驱动外载荷输出有效功率外，其余功率损失全部转化为热量，使油温升高。油箱容量于系统的流量有关，一般容量可取最大流量的3-5倍。另外，油箱容量大小可从散热角度去设计。计算出系统发热量于散热量，在考虑冷却器散热后，从热平衡角度计算出油箱容量。5.1 工况分析液压系统在工作时其各个工步的时间为，手臂升降缸工进与工退时间均为2s，手臂伸缩缸工进与工退时间均为3s，手臂回转缸工进与工退时间均为2s、快退时间为4s，定位缸工作时为使与回转缸工作不出现冲突应该停1s，手指夹紧缸在工作时为使不与伸缩缸冲突一应停顿1s，一个周期内该机械手各液压缸工作次数见表5-1表5-1各液压缸一个工作周期工作次数名称升降缸伸缩缸回转缸夹紧缸定位缸工作次数上升 6伸长 8工进、工退 7夹紧 18下降 6收缩 8快退 1松开 1时间共计，s24322528所以该系统在工作时其总的工作时间T：计算液压系统的发热功率如下：在液压系统中，凡系统中的损失都变成热能散发出来。每一个周期中，每一个工况其效率不同，因此损失也不同。一个周期发热的功率计算机公式为式中工作循环周期（s）；一个周期时间（s）；第个工况的输入功率（W）；第个工况的效；第个工况持续时间（s）。伸缩缸工作时其效率为回转缸工作时其效率为升降缸工作时其效率为各液压缸在工作时的输入功率计算：WWW5.2 散热量计算当忽略系统中其他地方的散热，只考虑油箱散热时，显然系统的总发热功率H全部由油箱散热来考虑。这是邮箱散热面积A的计算公式为式中油箱的散热面积（）；油箱需要散热面积的热功率（W）；油温（一般以55考虑）与周围环境温度的温差（）；散热系数见表5-2表5-2油箱散热系数冷却条件通风条件很差89通风条件良好1517风扇冷却23循环水强制冷却1101705.3 油箱容量的计算设油箱长、宽、高比值为，则边长分别为时，的计算公式为式中散热面积（）设所以油箱长为852mm、宽为852mm、高为427mm。假设油箱壁厚为10mm验算油箱体积第6章设计液压装置，编制技术文件6.1 液压装置总体布局液压系统总体布局有集中式、分散式。集中式结构是将整个设备液压系统的油源、控制阀部分独立设置于主机之外或安装在地下，组成液压站。如冷轧机、锻压机、电弧炉等有强烈热源和烟尘污染的冶金设备，一般都是采用集中供油方式。分散式结构是把液压系统中液压泵、控制调节装置分别安装在设备上适当的地方。本设计采用液压装置的集中式布局液压阀的配置形式见图6-1.图6-16.2 液压阀的配置形式1.板式配置板式配置是把板式液压元件用螺钉固定在平板上，板上钻有与阀口对应的孔，通过管接头联接油管而将各阀按系统图接通。这种配置可根据需要灵活改变回路形式。液压实验台等普遍采用这种配置。2.集成式配置目前液压系统大多数都采用集成形式。它是将液压阀件安装在集成块上，集成块一方面起安装底板作用，另一方面起内部油路作用。这种配置结构紧凑、安装方便。基于本设计液压系统比较简单，故采用板式配置。6.3 油箱的设计要点油箱在液压系统中除了储油外，还起着散热、分离油液中的气泡、沉淀杂质等作用。油箱中安装有很多辅件，如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等。油箱可分为开式油箱和闭式油箱二种。开式油箱，箱中液面与大气相通，在油箱盖上装有空气过滤器。开式油箱结构简单，安装维护方便，液压系统普遍采用这种形式。闭式油箱一般用于压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa。如果按油箱的形状来分，还可分为矩形油箱和圆罐形油箱。矩形油箱制造容易，箱上易于安放液压器件，所以被广泛采用；圆罐形油箱强度高，重量轻，易于清扫，但制造较难，占地空间较大，在大型冶金设备中经常采用。本液压系统中采用开式油箱见图6-21液位计；2吸油管；3空气过滤器；4回油管；5侧板； 6放油塞；7地脚；8底板；9吸油过滤器；10盖板；图6-21.设计油箱时应考虑如下几点(1)油箱必须有足够大的容积。一方面尽可能地满足散热的要求，另一方面在液压系统停止工作时应能容纳系统中的所有工作介质；而工作时又能保持适当的液位。(2)吸油管及回油管应插入最低液面以下，以防止吸空和回油飞溅产生气泡。管口与箱底、箱壁距离一般不小于管径的3倍。吸油管可安装100m左右的网式或线隙式过滤器，安装位置要便于装卸和清洗过滤器。回油管口要斜切45角并面向箱壁，以防止回油冲击油箱底部的沉积物，同时也有利于散热。(3)吸油管和回油管之间的距离要尽可能地远些，之间应设置隔板，以加大液流循环的途径，这样能提高散热、分离空气及沉淀杂质的效果。隔板高度为液面高度的2/33/4。(4)为了保持油液清洁，油箱应有周边密封的盖板，盖板上装有空气过滤器，注油及通气一般都由一个空气过滤器来完成。为便于放油和清理，箱底要有一定的斜度，并在最低处设置放油阀。对于不易开盖的油箱，要设置清洗孔，以便于油箱内部的清理。(5)油箱底部应距地面150mm以上，以便于搬运、放油和散热。在油箱的适当位置要设吊耳，以便吊运，还要设置液位计，以监视液位。2.对油箱内表面的防腐处理要注意以下几点： (1) 酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。(2)喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。(3)喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。(4)喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。考虑油箱内表面的防腐处理时，不但要顾及与介质的相容性，还要考虑处理后的可加工性、制造到投入使用之间的时间间隔以及经济性，条件允许时采用不锈钢制油箱无疑是最理想的选择。第7章机械手的自动控制7.1 机械手的工况分析液压系统工况分析伸缩缸伸长至工件处加紧缸取件伸缩缸收缩至原位处定位缸电磁阀通电收缩回转缸回转60度定位刚电磁阀断电复位，回转缸被定位电磁阀3通电伸缩缸伸长电磁阀6通电，升降缸下降下降到位后，5通电升降缸上升电磁阀4通电伸缩缸收缩到位电磁阀9通电，定位缸得电松开电磁阀1通电转动60度定位刚电磁阀断电复位，回转缸被定位电磁阀3通电伸缩缸伸长电磁阀6通电，升降缸下降下降到位后，5通电升降缸上升电磁阀4通电伸缩缸收缩到位电磁阀9通电，定位缸得电松开电磁阀2通电转动60度如此循环3次后完成工艺过程回转缸转动120度放置工件工作循环完毕。7.2 机械手电磁阀的动作顺序表我们已知机械手的运动过程，通过对各个电磁控制阀的分析得出其动作顺序表如表7-1表7-1机械手一个周期内电磁动作顺序表1YDT2YDT3YDT4YDT5YDT6YDT7YDT8YDT9YDT10YDT手臂伸长-+-手指取件-+-手臂收缩-+-定位松开-+-回转正转+-+-定位-手臂伸长-+-手臂下降-+-手臂上升-+-手臂收缩-+-定位松开-+-回转60+-+-定位-手臂伸长-+-手臂下降-+-手臂上升-+- 7.3 机械手PLC控制程序见附录结论为了改善劳动环境，提高生产效率，快速实现工业生产的机械化和自动化，机械手受到很多国家的重视，并被广泛运用。本文调查学习了机械手发展的现状，通过学习机械手的工作原理，熟悉了机械手的运动机理。在此基础上，确定了蜡模制壳机械手的基本系统结构和机械结构，完成了机械手机械方面的设计工作。文章从蜡模制壳的自由度入手提出了一套总体设计方案，并根据机械手的生产工作要求选取圆柱坐标系为本次设计坐标系。同时，就机械手的组成以及现实作业，给出了具体的手部，臂部和机座的结构形式；并选择液压驱动作为本次设计的驱动机构。经过对课题的调研，以及现实生活中的需求，本设计的整体方案布局符合要求，较好的适应了机械化生产，同时经过精确计算所得出的机械手系统的各个数据满足对实际情况的要求，所以本设计符合要求。本设计还有很多不足之处，由于自身的知识储备还很浅薄，所以在结构设计，力的计算及系统分析上还有很多漏洞。这个都需要自己在以后的生活中不断学习研究并通过实践加以完善。致谢最后，我真诚地感谢所有在我完成设计的过程中给予我帮助、支持和鼓励的老师们、同学们。非常感谢我的指导老师张宝海老师，是他在忙碌的教学工作中挤出时间来指导我们设计,一针见血地指出我的不足，并给我提供了很多参考意见。同时，感谢机械09级1班的所有同学，在我搜集查阅资料时给于我帮助和设计过程中提出意见和建议。参考文献1 袁成训液压与气压传动机械工业出版社，2002.2: 27-402 工业机械手图册编写组工业机械手图册机械工业出版社，1978.9: 50-643 吉顺平可编程序控制器原理及应用机械工业出版社， 2011.1: 26-654 机械设计手册编委会液压传动与控制机械工业出版社， 2007.2: 438-4405 黄清远机械设计学机械工业出版社.，2000.2: 152-4586 朱龙根黄雨华机械系统设计.机械工业出版社，1996.5: 156-1597 大连理工大学工程化教研室机械制图（第四版）高等教育出版社，1974.3:263-708 张利平灯钟明液压气动系统设计手册机械出版社，1997.9: 425-4299 C.Y.Chow，An introductions of Fluid Mechanics Willy 1979：50-6010 Durrant-Whyte.Sensor Models and Mutisensor Integertion. Journal of sensors1992: 97-100附录外文文献原文： Simple Manipulator And The Control Of It Along with the social production progress and people life rhythm is accelerating, people on production efficiency also continuously put forward new requirements. Because of microelectronics technology and calculation software and hardware technology rapid development and modern control theory, the perfection of the fast development, the robot technology pneumatic manipulator system because its media sources do not pollute the environment, simple and cheap components, convenient maintenance and system safety and reliability characteristic, has penetrated into every sector of the industrial field, in the industrial development plays an important role. This article tells of the pneumatic control robots, furious manipulator XY axis screw group, the turntable institutions, rotating mechanical parts base. Main effect is complete mechanical components handling work, to be placed in different kinds of line or logistics pipeline, make parts handling, transport of goods more quick and convenient.Matters of the manipulator axial linkage simple structure and action processManipulator structure, as shown in figure 1 below have accused of manipulator (1), XY axis screw group (2), the turntable institutions (3), rotating base (4), etc.Figure 1 Manipulator Structure Its motion control mode is: (1) can rotate by servomotor Angle for 360 breath control manipulator (photoelectric sensor sure start 0 point); (2) by stepping motor drive screw component make along the X, Y manipulators move (have X, Y axis limit switches); (3) can rotates 360 can drive the turntable institutions manipulators and bushings free rotation (its electric drag in part by the dc motivation, photoelectric encoder, close to switch etc); (4) rotating base main support above 3 parts; (5) gas control manipulator by pressure control (Zhang close when pressed on, put inflatable robot manipulators loosen) when gas.Its working process for: when the goods arrived, manipulator system begins to move; Stepping motor control, while the other start downward motion along the horizontal axis of the step-motor controller began to move exercise; Servo motor driver arrived just grab goods manipulators rotating the orientation of the place, then inflatable, manipulator clamped goods.Vertical axis stepper motor drive up, the other horizontal axis stepper motor driver started to move forward; rotary DC motor rotation so that the whole robot motion, go to the cargo receiving area; longitudinal axis stepper motor driven down again, arrived at the designated location, Bleed valve, mechanical hand release the goods; system back to the place ready for the next action.II.Device controlTo achieve precise control purposes, according to market conditions, selection of a variety of keycomponents as follows:1. Stepper motor and drive Mechanical hand vertical axis (Y axis) and horizontal (X axis) is chosen Motor Technology Co., Ltd. Beijing Stone 42BYG250C type of two-phase hybrid stepping motor, step angle of 0.9 / 1.8 , current is 1.5A. M1 is the horizontal axis motor driven manipulator stretch, shrink; M2 is the vertical axis motor driven manipulator rise and fall. The choice of stepper motor drive is SH-20403 type, the drive uses 10 40V DC power supply, H-phase bridge bipolar constant current drive, the maximum output current of 3A of the 8 optional, maximum fine of 64 segments of 7 sub-mode optional optical isolation, standard single-pulse interface, with offline capabilities to maintain semi-sealed enclosure can be adapted to environmental conditions even worse, provide semi-current energy-saving mode automatically. Drive the internal switching powersupply design to ensure that the drive can be adapted to a wide voltage range, the user can according to their circumstances to choose between the 10 40VDC. Generally the higher rated power supply voltage can improve highspeed torque motor, but the drive will increase the loss and temperature rise. The maximum output drive current is 3A / phase (peak), six drive-panel DIP switch on the first three can be combined 5,6,7 8 out of state, corresponding to the 8 kinds of output current from 0.9A to 3A to meet the different motors. The drive can provide full step, half step improvement, subdivision 4, 8 segments, 16 segments, 32 segments and 64 segments of 7 operating modes. The use of six of the drive panel DIP switches 1,2and3 can be combined from three different states. 2. Servo motors and drives Manipulator with Panasonic servo motor rotational movement A series of small inertia MSMA5AZA1G, the rated 50W, 100/200V share, rotary incremental encoder specifications (number of pulses 2500p / r, resolution of 10000p / r, Lead 11 lines) ; a seal, no brakes, shaft with keyway connections. The motor uses Panasonics unique algorithms, the rate increased by 2 times the frequency response, to 500Hz; positioning over the past adjust the scheduled time by Panasonic servo motor products for the V Series of 1 / 4. With the resonance suppression, control, closed loop control, can make up for lack of mechanical rigidity, in order to achieve high positioning accuracy can also be an external grating to form closed loop control to further improve accuracy. With a conventional automatic gain adjustment and real-time automatic gain Interest adjustment in the automatic gain adjustment methods, which also has RS-485, RS-232C communication port, the host controller can control up to 16 axes. Servo motor drives are a series MSDA5A3A1A, applicable to small inertia motor.3. DC machine 360 swing of the turntable can be a brushless DC motor driven organization, the system is chosen when the profit company in Beijing and the 57BL1010H1 brushless DC motor, its speed range, low-speed torque, smooth running, low noise, high efficiency. Brushless DC motor drive using the Beijing and when Lees BL-0408 produced by the drive, which uses 24 48V DC power supply, a start-stop and steering control, over current, overvoltage and locked rotor protection, and there is failure alarm output external analog speed control, braking down so fast. 4. Rotary encoder Can swing 360 in the body on the turntable, fitted with OMRON E6A2 produced incremental rotary encoder, the encoder signals to the PLC, to achieve precise positioning of rotary bodies. 5. PLC Selection According to the system design requirements, the choice of OMRON CPM2A produced minicomputer. CPM2A in a compact unit integrated with a variety of properties, including the synchronization pulse control, interrupt input, pulse output, analog set and clock functions. CPM2A the CPU unit is a stand-alone unit, capable of handling a wide range of application of mechanical control, it is built in the device control unit for the ideal product. Ensure the integrity of communications and personal computers, other OMRON PC and OMRON Programmable Terminal communication. The communication capability allows the robot to Axis simple easy integration into industrial control systems.III. Software programming 1. Software flow chart PLC programming flow chart is based. Only the design flow, it may be smooth and easy to prepare and write a statement form the ladder, and ultimately complete the process design. So write a flow chart of program design is critical to the task first thing to do. Axis Manipulator based on simple control requirements, drawing flow chart shown in Figure 2.Figure 2 Software flow chart2. Program partBecause space is limited, here only paper listed the first two program segment for readers see. Figure 3 Program part IV. ConclusionAxis simple robot state by the various movements and PLC control, the robot can not only meet the manual, semi-automatic mode of operation required for such a large number of buttons, switches, position detection point requirements, but also through the interface components and Computer Organization PLC industrial LAN, network communication and network control. Axis simp

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