气动通用机械手总体级液压缓冲系统设计【9张图/11000字】【优秀机械毕业设计论文】

资源目录

气动通用机械手总体级液压缓冲系统设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

目录.doc---(点击预览)

登记表.doc---(点击预览)

毕业论文.doc---(点击预览)

摘要.doc---(点击预览)

外文翻译.doc---(点击预览)

A0-手臂伸所用液压缓冲器.dwg

A0-手臂回转用液压缓冲器.dwg

A3-前端盖.dwg

A3-油堵.dwg

A3-油杯.dwg

A3-活塞杆.dwg

A3-节流阀座.dwg

A3-节流阀芯2.dwg

A3-节流阀芯3.dwg

压缩包内文档预览：

编号：616458 类型：共享资源大小：922.51KB 格式：RAR 上传时间：2016-03-06 上传人：木*** IP属地：江苏

50
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 气动通用机械手总体整体液压缓冲系统设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份。23页，11000字。
登记表一份。
外文翻译一份。

图纸共9张，如下所示
A0-手臂伸所用液压缓冲器.dwg
A0-手臂回转用液压缓冲器.dwg
A3-前端盖.dwg
A3-油堵.dwg
A3-油杯.dwg
A3-活塞杆.dwg
A3-节流阀座.dwg
A3-节流阀芯2.dwg
A3-节流阀芯3.dwg

绪论
第一章.前言
1.1前言………………………………………………………………………2
1.2工业机械手的简史………………………………………………………2
1.3工业机械手在实践中的应用……………………………………………3
第二章.功能原理设计
2.1总体设计任务……………………………………………………………4
2.2机械手各部位设计设计分析及注重问题………………………………4
2.3手臂伸缩、升降用液压缓冲器设计……………………………………5
2.4手臂会专用液压缓冲器设计……………………………………………7
2.5方案的评价和决策………………………………………………………10
第三章.液压缓冲装置的计算分析
3.1油缸端部节流口的型式及其减速特性…………………………………12
3.2油缸端部节流缓冲装置的结构…………………………………………15
3.3油缸端部节流缓冲装置的设计计算……………………………………18
总结………………………………………………………………………19
参考文献………………………………………………………………20
致谢………………………………………………………………………21

摘要：
工业生产中应用机械手，可以提高劳动生产率，保证产品质量，减轻工人劳动强度，实现生产过程自动化。本文以“气动通用机械手系统设计”为题目简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式、气动技术的特点，及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱
动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。
关键词：工业机器人，自动化，机械手，气动

Abstract:
Industrial production of mechanical hands, can increase labor productivity, ensure product quality, reduce the labor intensity of production automation. In this paper, "Universal pneumatic manipulator drive system Design "for the title a brief introduction of industrial robots the concept of robot composition and classification of the manipulator degrees of freedom and the coordinates of the form of pneumatic technology, features, and overseas development. In this paper, mechanical hand the overall program design, determining the mechanical hand coordinate forms and degrees of freedom to determine the technical parameters of the manipulator. Meanwhile, the design of the robot hand gripping style structure, designed manipulator wrist structure, calculated the wrist rotation torque required for driving and rotating cylinder moment. manipulator arm designed structures. designed pneumatic manipulator system Drawing a robot operating principle of the pneumatic system.
Key words: industrial robots, automation, mechanical hand, pneumatic

题目名称（包括主要技术参数）及要求：
1.题目名称：气动通用机械手总体级液压缓冲系统设计
2.（1）.用途：用于冲床上下料
（2）.要求：（1）手臂伸缩到定位前的减速位置：20~40mm
（2）手臂升降到定位前的减速位置：15~30mm
（3）缓冲器的缓冲行程
第一级缓冲行程——0~28mm
第二级缓冲行程——28~39mm
（4）手臂回转缓冲行程最大为40mm
第一级缓冲行程——0~24mm
第二级缓冲行程——24~40mm
论文开题报告（设计方案论证）
应包括以下几方面的内容：
1、本课题研究的意义；2、调研（社会调查）情况总结；3、查阅文献资料情况（列出主要文献清单）；4、拟采取的研究路线；5、进度安排。
意义：机械手的发展已有近400年的历史了。现在全世界已有近100万台机械手在运行，机械手对国民经济和人民生活的各个方面，已产生重要的影响5 机械手技术已成为当今主导技术之一。随着工业机械化和自动化的发展，机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业。
调研情况：工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。尤其在高温、高压、粉尘、噪声以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
参考文献：1濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2006
2上海是标准化协会.机械精度设计手册[M].上海:中国标准出版社，1992
3赵韩.机械系统设计[M]. 北京:高等教育出版社，2005 12.吴旭朝编.工业机械手设计基础.天津：天津科学技术出版社，1980
4于俊一，邹青.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社，2004 13.Harttey J著.Robots at Work.1983
5王景亦.金属材料及热加工基础[M].成都:西南交通大学出版社，2004
6宋景春，苏东海，张志伟.液压与气压传动[M].北京:科学出版社，2006
7刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社，2004 14.徐灏主编.机械设计手册第五卷.北京：机械工业出版社，1992
8.尤列维奇EN著.机器人和机械手控制系统.北京：新时代出版社，1985
9.冈萨雷斯RC著.机器人学.北京：中国科学技术出本社，1989
10.蔡自兴编著.机器人原理及其应用.长沙中南工业大学出版社，1988
11.冯香峰编著.机器人机构学.北京：机械工业出版社，1991
研究路线：机械手功能分部研究路线：指导老师下达任务→充分理解课题要解决的问题→查阅文件和素材（图书馆、上网）→翻译英文资料→网上观察机械手及机器人的模拟动画→撰写论文→CAD绘图→指导教师审查→修改、完善、定稿→准备答辩
进度安排：第一周社会调研第九~十三周 CAD制图（手画草图、零件图）
第二周开题报告第十四周整理设计说明书
第三~五周功能原理设计
第六~八周结构设计（画结构简图）

气动通用机械手总体级液压缓冲系统设计

内容简介：: 1 is s by to s It s to in so on is of is to or to is of so to of or is s so on is s In to in is s is is is 3 s to to to so as or s on or in so by if in 2 of A of a a it a , in in A 60,000. is 200,000. of is a of of of of s in If to go to of a as a is of of is of of in of is a in to x, y, z to If on of a 3 to on it a to at is by s s is in it is z is a it to at a of s it to be or to in is in to up at be a a is of a It it of x, y z is no or be as . of is In on of is We a of is 4 of as of of in is as is in 60 to As an in to be to is or as to f in do is of or is to of is in as is in on be “is to It is in in in to a or is or is or of is to In to or in to to 5 is In is in in to on to to do In as a of is A it to is a in If a of a if s We be be to is is of to on to in is In a is on is is is is a in on In to It is in a 6 is be it of is of - in in Is in on an to A in is is is of at of is to is so is so on is of by or is or as as 7 by of 1. of 2. to be to in is is is to up as 1. is of (of is . of is in is as a 2. is to is Of so on or of so is or is of by Is in in or be 8 y=f(x), a is a to in to in xoxto to x to y=f(x) In in is x y to an x in in to to to in by y=f(x) is of in in It in in In on a to to to be in a If is to be is it A is or In be a in in In in a of in to is or A a a is is in in a a in a on to a 9 is is on in to to in is of of of or or to is is or or is of it is in f 摘要：工业生产中应用机械手，可以提高劳动生产率，保证产品质量，减轻工人劳动强度，实现生产过程自动化。本文以“气动通用机械手系统设计” 为题目简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标形式、气动技术的特点，及国内外的发展状况。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的坐标形式和自由度，确定了机械手的技术参数。同时，设计了机械手的夹持式手部结构，设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的气动系统，绘制了机械手气压系统工作原理图。关键词：工业机器人，自动化，机械手，气动 of of In a of of of of of of In of to of of a of 1 第一章前言言用于再现人手的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动装置。在工业生产中应用的机械手称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、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。工业机械手是近几十年来发展及起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于他的积极作用正日益成为人们所认识：其一、他能部分的代替人工操作；其二、他能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、他能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产效率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有一定的放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。机械手是一种能自动控制并且可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬动物体以完成不同环境的工作。机械手的机构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广“程序控制通用机械手”简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以他在不断改变换生产品种的中小批量生产中获得广泛应用。业机械手的简史现代工业机械手起源于 20 世纪 50 年代初期，是基于试教再现和主 2 从控制方式、能适应产品类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。机械手首先从美国开始研制的。 1958 年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是试教型的。 1962 年，美国机械铸造公司在上述方案的基础上又试制成一台数控试教再现性机械手。商品名为万能自动）运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司，专门生产工业机械手。 1962 年美国机械铸造公司也试验成功一种叫械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立住可以回转，臂可以回转、升降、伸缩，采用爷爷驱动，控制系统也是试教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。 1978 年美国司和斯坦福大学、麻省理工大学联合研制一种工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于 1 毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如司建立了 8 年机械手实验台，进行各种性能的实验。准备把故障前平均时间由 400 小时提高到 1500 小时精度可提高到米。德国机器制造业是从 1970 年开始应用机械化艘，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国司还生产一点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。瑞士司生产一种涂漆机械手，采用试教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自 1969 年从美国引进一种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道， 1979 年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达 50 多个。 1976 年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用 42%。 1979 年日本机械手的产值达 443 亿日元，产量为 14535 台。其中固定程序和可编程程序约占一半，达 222 亿日元，是 1978 年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为 67 亿日元，比 1978 年增长 50%。智能机械手约为 17 亿日元，为 1978年的 6 倍。截止 1979 年，机械手累计产量达 56900 台。在数量上已占世界首位，约占 70%，并以每年 50%60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机，电器。预计到 2010 年将有 75 万机器人在工作。第二代机械手正在加紧研制。他设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听，想的能力。研究安装各种传感器，把感觉 3 到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。第三代机械手则能单独的完成工作工程中的任务。他与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中重要一环。随着工业机械手研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷然等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化车间常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工，装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有 75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的 5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的，目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温溶液等等。造旋转零件自动线一般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线，大连电机厂的 4 号和 5 号电动机加工自动线，上海拖拉机厂的齿坯自动线等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。实现单及自动化方面各类半自动机床，有自动加紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上下料；装上机械手，可实现全自动化生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二机床厂的自动循环液压仿形车床机械手，沈阳第三机床厂的齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内一些机床厂的灯壳冲压生产线机械手和天津二注塑机有加料、合膜、成型、分膜等自动工作循环，撞上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是 160 吨以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂目前 200 吨环类冲床磁力起重器壳体下料机械 4 手和天津拖拉机厂 400 吨冲床下料机械手等；其一是用于多工位冲床，用作冲压工件间步进轻局技术研究所制作的 120 吨和 40 吨多工位冲床机械手等。、锻、焊热处理等热加工方面模锻方面，国内大批量生产的 3 吨、 5 吨、 10 吨模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成一定角度布置在炉前，实现进出料自动化。上海柴油机厂、北京内燃机厂、洛阳拖拉机厂等已有较成熟的经验。 5 第二章体设计任务（ 1）运动分析：机械手常见的运动形式为直角坐标、圆柱坐标、球坐标和关节式四种。对自由度数、运动路程的长短定位点的数目等要求全面分析。自由度数少、运动路程短、定位点少可使机械手结构简单。运动速度低容易是机械手运动稳定，定位准确。（ 2）确定主要参数：根据机械手每个自由度的最大行程绘出机械手的最大工作范围。为安装方便，设计时可将数值略微增大。根据给定的运动节拍分配每个运动的时间，总的运动时间应小于或等于工作节拍。在工作节拍短、动作多的情况下，几个动作同时进行，按时间较长的计算，根据动作时间和行程可计算运动速度。定位精度取决于手臂的刚度、缓冲装置的形式和定位方法，当机械手达到所要求的定位精度有困难时，可采用辅助工夹具协助定位的方法。机械手把工件送到夹具上进行粗定位，然后利用夹具的动作，实现工件的最后定位。（ 3）驱动系统的选择：驱动系统有液压驱动、气压驱动、电机和机械联动四种。液压驱动和气压驱动较为通用；步进或伺服电机可用于程序复杂、运动轨迹要求严格的小型通用机械手；异步电机、直流电机适用于抓重大、速度低的专用机械手；机械联动适用于自由度少、速度快的专用机械手。械手各部位设计分析及注重的问题（ 1）手部设计：需要足够的夹紧力大小要满足工件尺寸变化的需要应能保证工件的准确定位结构尽量紧凑，减轻重量，有利于臂部设计夹紧力的计算充分考虑安全系数、工况系数和方位系数的影响。（ 2）腕部设计：腕部的转动多采用摆动缸或活塞缸驱动结构尽量紧凑，以减轻重量转动的灵活性和密封性考虑通用机械手部起动的惯性力矩。（ 3）臂部设计：要求刚度好，常用钢管做手臂，工字钢和槽钢做支撑要求重量轻、偏重力矩小、惯量小导向性好，其结构根据手臂的安装形式、抓取重量和运动形成等因素确定手臂伸缩运动的驱动力计算（ 4）机身设计：要有足够的刚度和稳定性升降运动要求灵活，升降立柱的导套长度不宜过短，否则生卡死现象，一般要求有导向装置结构布置合理，便于装修升降时活塞缸的驱动力的总重 6 量回转运动时的驱动力矩（ 5）机械手的平稳性和定位精度：惯性力的影响：应在保证刚度的前提下，减轻机械手运动件的重量机构刚性的影响，应选择合理机构，提高机械手固有频率及承受惯性载荷的能力，机械手臂应防止偏重，偏重会引起导向装置不均匀摩擦，运动中引起机械震动，严重时会造成运动卡死，某些机械手在机构上无法避免偏重，则应增加导向支撑，尽量减轻偏重对运动的影响定位方法的影响：电气开关定位的精度最低 3，机械挡块定位精度最高制系统的影响：电气系统误差、阀类泄漏、检测原件失灵、挡块偏移都会降低定位精度。运动特征的影响：选择满足工件条件的速度曲线，可避免冲击。（ 6）液压执行元件的选择及管理布置：活塞油缸加工容易、密封简单、启动反应快、易于制动、可实现直线运动或经过齿条、齿轮实现回转运动，但传动间隙影响传动精度摆动油缸尺寸、重量轻，有利于简化机械手，可实现回转，但加工困难、密封性要求高发动油量少，传动结构简单，适用于长行程的往复运动在导向杆中装伸缩管通油和立柱中钻孔安装回转油盘两种管路布置方式，否则容易产生泄漏。臂伸缩、升降用液压缓冲器手臂伸缩、升降用的是两级节流阻尼的液压缓冲器，其工作原理相同，结构略有差异。手臂伸所用液压缓冲器结构工作原理：在缓冲器缸体 1 上，装置了可调节流阀 a 和 b，每个节流阀各自并联两只单向阀组成第一级缓冲期，有可调节流阀 c 单独组成第二级缓冲右路。当手臂运动到定位前的减速装置时运动部件碰触缓冲器油缸的活塞杆 5，使油缸左腔里的油液通过节流阀 a、向阀 d、 e 流到油缸的右腔，油液受阻产生阻力抵消运动件的部分驱动力和惯性力，使手臂做减速运动。当活塞杆 5 的活塞堵住油口 A 时，左腔的油液经油口 B 和节流阀 c 流到右腔，油液继续受阻，手臂继续减速并最后定位。 7 2臂回转用液压缓冲器工作原理：手臂回转运动的液压缓冲器是双缸两级节流阻尼管路连接式的缓冲器，缓冲器第一级节流阻尼由单向节流阀 4 完成，第二级节流阻尼由装在缓冲油缸端盖上的可调缓冲阀完成。挡块汽缸活塞杆作一次伸缩动作，其动作时间与手臂回转动作的指令时间无关。当手臂转动到工件即将停止时，回转中间定位块碰挡块气缸 1，使挡块气缸向左移动，左边缓冲油缸 2 中的油经过两次节流回到气中，从而起到缓冲作用。当此工件工作完毕，发出信号双电磁铁滑阀 A 换向，挡块气缸 1 上部进气使活塞杆下降，同时压缩空气通过电磁滑阀 B 进入气的右腔，使压力油进入处于定位状态的左边缓冲油缸 2 中，使活塞杆伸出把挡块气缸 1 推回到中间位置，为下一工位的定位缓冲做好准备，在手臂从第一工位转到第二工位或再转到第三工位 .，亦可以重复上述两次缓冲动作过程，因而此液压缓冲器可以实现多个定位点的缓冲和定位。 8 2案的评价和决策 1 评价准则评价准则是进行评价的依据。通常都使用多个评价准则，有的评价准则可用定量的参量表征，有的则不能。评价准则来源于设计所要达到的目标，具体的说，就是从要求明细表里包含的各项要求和愿望中提取。 2 衡量尺度采用 “ 价值 ” 或 “ 有效价值 ” 作为方案评价的衡量尺度。所谓价值，是基于实际的测量结果或估计结果相对评价准则进行比较得到的主观认识，具有很大的主观成分，故又可说这一工作是 “ 主观步骤 ” 。 3 评价方法本文涉及采用 0 4 的评分制： 0：不满意 1：勉强可用 2：足够 3：好 4：很好（理想）。参照上文，列出下表案 1 2 3 4 5 总分 1 4 4 4 4 3 19 2 4 4 4 2 3 17 采用方案 1，我们把方案具体化，结构功能原理图见大图“机械手结构图”。得出单个机械手具体设计如下：该机械手由手臂上下摆动部分、手臂回转部分、手腕回 9 转及夹持式手部、单向可调节缓冲阀、机械手运动方式控制阀和电气控制装置等组成。手臂上下摆动（即俯仰，见手臂上下摆动机构装配图）系采用一只铰链双作用油缸 3 来实现。活塞杆上端用铰链连接在手臂上，连接点到手臂摆动点之间有一定距离，因此当活塞杆上下运动时，手臂就形成个杠杆上下摆动。手臂左右回转（参见手臂回转机构装配图）系采用回转油缸 4 来实现。手臂回转有 3 个具体位置，即 0。上料点（起点）， 90。工作点， 180。下料点（终点）。三个停止位置的检测是通过永久磁铁 14 和干簧管 11 来达到的。手腕回转（手腕回转与夹持式手部装配图）是由回转油缸 17 来实现的。手指 12的夹紧动作是由一个单作用油缸通过斜楔杠杆外夹式手部带动手指而夹紧微型件。手指的夹紧程度可以调节。单向可调节流缓（参见手臂回转机构装配图）冲阀 10，能实现手臂回转运动的缓冲。由油路分配版 13、两位四通电磁阀 17（两只）、两位三通电磁阀 9 和三位四通电磁阀 16 等，组成机械手运动方向的控制装置。机械手的动作程序由电子程序控制器进行控制。手臂上下摆动机构本设计课题中涉及到手臂做两个运动，即：回转运动和上下摆动。机械手臂上下摆动采用液压缸来实现，液压传动的承载能力大，缓冲效果好，正好应用于此设计中。在“手臂上下摆动结构装配图”中，双作用油缸 3 的活塞杆 2 端部与联轴圈 1 用铰链连接，并通过联轴圈 1 与机械臂固定连接，油缸下端盖与油缸支座 4 铰链连接。当压力油分别进到双作用油缸 3 的上下两油腔时，使活塞上下运动到两端时，靠活塞两端的三角形节流槽和缸盖凹孔形成节流缓冲，并由活塞与缸盖相碰而定位。手臂回转机构手臂的回转运动结构，基本上是由驱动机构和导向装置所组成。驱动结构一般用油缸，油马达齿轮、齿条来实现回转运动，回转运动可由以下几种机构实现。（ 1）液压驱动，动作平稳承载能力强，占用空间大，油污多。（ 2）齿轮齿条传动，动作迅速，但是工作角度小，方向 10 性不强。（ 3）齿轮传动，动作迅速，工作空间大，污染小，但是承载能力有限。根据要求，在本设计中选择液压驱动更加符合要求。 “手臂回转机构装配图”中表示了手臂回转、单向可调节流缓冲阀和死挡铁定位等结构。在底板 15 上固定连接立柱7，立柱上装有控制块座 9、油路分配器 8 和回转套 5，三者彼此用螺钉连接。回转油缸 4 的两端盖分别与回转套 5、转柱3 用螺钉连接，回转缸壳体与动片亦用螺钉连接。在转柱 3上支承着配油盘 2 和连接圈 1，转柱和配油盘间油孔对应情况见，连接圈 1 可绕 O 点摆动。回转油缸 4 的定片和回转油缸 6（两者用螺钉连接）通过十字联轴器与立柱 7 连接。当压力油经过立柱 7 内的油路、油路分配器 8、电磁阀连接板13 和三向四通电磁换向阀 16 并经过管路而进入回转油缸 4内，使回转缸壳体回转，并带动连接圈 1 匙手臂回转。手臂回转的位置检测系采用五触点开关式（有永磁铁 14和干簧管 12 组成），分别安置在底板 15 上面成 0。、 90。、 180。三个位置。手臂在两极端位置，采用单向可调节流阀 10 节流缓冲，并用丝铁挡板 11 来实现定位。手臂在中间位置（即 90。位置）的停止是通过控制三向四通电磁换向阀 16 为“ O”型滑阀机能来实现。手腕结构设计机械手的手爪是用来抓取工件的部分。手爪抓取工件要满足迅速，灵活，准确和可靠的要求，所以机械手的手爪是机械手的关键部位之一。设计夹紧机构手爪时，首先应从机械手的坐标形式，运动速度和加速度的情况来考虑，其夹紧力的大小则应根据物体的重量，惯性和冲击力的大小来确定，同时要考虑到有足够的开口尺寸，以适应工件的尺寸变化，为了防止夹坏工件，夹紧力应在一定的范围内，并镶有软质垫片，弹性衬垫或自动定心结构。夹紧结构本身则应结构简单，体积小，重量轻，动作灵活和工作可靠。夹紧机构的分类：夹紧机构形式多样，有机械式；吸盘式和电磁式等。有的夹紧机构还带有传感装置和携带工具进行操作的装置。本设计的夹紧机构采用机械式，下面对机械式夹紧机构介绍如下：机械式夹紧机构是最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动方式和模仿人手动作可分为回转型、直进型； 11 按夹持方式可分为内撑式，外撑式和自锁式；按手指数目可分为三指式，二指式；按动力源则分为弹簧式、气动式、液压式等。机械夹紧机构是由驱动元件，手爪支持部件，传动机构，手指及各种垫片，附件等组成。（ 1）驱动元件：主要有油缸，弹簧等。（ 2）手爪支持部件：一般固定在手腕和手臂上，而驱动件，传动机构和手指安装在手爪的支持部件上；（ 3）传动机构：是把活塞杆的运动变成手指开闭运动的机构，有齿条，齿轮机构杠杆滑槽机构，及铰链连杆机构等。它不仅把活塞杆的运动传递给手指，而且又将这个机构设计成为力的倍增机构。 12 第三章缸端部节流口的型式及其减速特性当活塞运动到距离油缸端盖某一距离时，能在活塞与端盖之间形成一缓冲室，利用节流原理使缓冲室产生临时背压阻力，以使运动减速至定位停止，这种避免硬性冲击的装置称为油缸端部缓冲装置。在缓冲过程中，节流口恒定的称为恒节流，节流口不断变化的称为渐变节流。图 1 为节流口的型式及其减速特性图。图 1a 为圆柱塞恒节流口式。从其减速特性曲线可看出：开始减速时，突然出现减速度峰值，产生较大的冲击，而后减速度逐渐下降，减速效率降低，因而减速行程较长，这是它的特点。其优点是结构简单，制造容易，适用于低速机械手。这种形式可以制造成可调式固定节流口缓冲装置，可根据油温 u 或载荷等参数的变化调节节流阀，得到所需要的运动特性，因此，适应性比较强。 3 1b 为三角槽渐变节流口式。从其减速特性曲线可看出：开始减速时，减速度较小，随后连续变化，减速度峰值接近中部，因此定位时减速度较小。与固定节流相比，开始减速时冲击很小，运动平稳，减速行程短，其缺点是不易调节，适应性差，而且制造也比较麻烦。 13 3 1c 为方槽方槽抛物线渐变节流口式。从其减速特性曲线可看出：这种结构形式减速特性较好，可实现等减速，减速行程比其他节流型式短，但定位时有冲击，对定位精度稍有影响，而且槽口的加工较为麻烦。 3 1d 为圆锥形柱塞节流口式。从其减速特性曲线可看出：他耳朵节流减速特性比三角形渐变节流减速特性稍差，减速初期速度下降较慢，后期减速度变化较大，减速度峰值比较靠后，因而减速行程稍长，锻造稍有偏差时，其减速峰值可能在定位点处，引起较大冲击。应特别注意角度的设计，角度太大时，前一段柱塞不起节流阀减速作用，角度一般在 1左右。这种结构形式的最大优点是结构简单，容易制造，但 14 使用时不能调节其减速特性，适应性差。 3述四种形式各有其有优缺点，在机器人和机械手的各种形式的油（气）缓冲装置中都有其应用，一般来说单用其中一种节流型式，只能满足低速机械手或机器人缓冲的要求。综合应用固定节流与渐变节流，就可提高减速性能，满足中、高速机器人或机械手缓冲的要求。缸端部节流缓冲装置的结构行程固定的工业机械手或机器人多采用油缸端部节流缓冲装置，其典型的结构形式介如下。（ 1）图 5控制加速度与减速度的油缸端部节流缓冲装置的结构图。启动时，油经节流孔 1、单向阀 2 进入油缸缓冲室 3，活塞 5 退出缓冲室后，主油口进油，快速运行。活塞进入缓冲室过程中，三角槽控制节流减速，这种结构适宜于速度低于 40 厘米 /秒的机械手或机器人。 15 3 2）图 5油缸顶部二级节流缓冲装置的结构图。本装置的圆锥形节流缓冲柱塞的锥度为缓冲柱塞 1 进入节流环 2的过程中，可实现渐变节流减速。缓冲柱塞 1 的圆柱段将主油口封闭后，余油经节流环的槽及可调节流阀挤出，可实现二级节流缓冲。这种结构适合于惯性符合大的机械手或机器人。 16 3缸端部节流缓冲装置的设计计算（ 1）选择平均减速度 a。当工业机械手的工作速度小于 40 厘米 /秒时，可选 a=20600（ cm/s），当工业机械手的工作速度大于 40 厘米 /秒时，可选 a=80100（ cm/s）（ 2）求缓冲柱塞长度 L：（ 3 式中 L 缓冲柱塞长度（ v 缓冲前的工作速度（ cm/s）； a 平均减速度（ cm/s）（ 3）求缓冲室有效面积 A：（ 3 式中 A 缓冲室有效截面积，其值一般为 A=a/4，其中 d 为缓 17 冲柱塞直径（活塞端面有效工作面积，一般为（ D /4，其中， D 为活塞直径；活塞工作压力（ W 运动部件（包括活塞、手臂、抓中等）总重量（ N）； p 减速前工作速度（ m/s）； g 重力加速度（ s）； L 缓冲柱塞长度（或缓冲行程）（运动部件的摩擦阻力（ N）； G 运动部件的重力（ N）（当垂直升降时，上升为“ -”，下降为“ +”，当水平方，向工作时， G=0）；（ 4）估计恒节流口截面积：（ 3 式中 f 节流口截面积（ m）； V 缓冲过程的平均速度， V =v/2（ m/s）； v 油液重量，一般可取 N/m）；流量系数，可取为余符号同前。节流口缓冲装置最好与可调节流阀一起使用，这样便于调整，此时总结流口截面积应比计算值大 23 倍。采用二级恒节流时，最好使第一级恒节流口的截面积是第二级恒节流口的截面积的 2 倍。（ 5）求最大缓冲压力，并校核油缸耐压强度。最大缓冲压力可按下列经验公式计算：（ 3 最大缓冲压力应超过油缸的允许耐压强度，否侧油缸将会破裂，油缸的允许耐压强度【 p】是其材料及结构尺寸所决定的，【 p】值可按下式计算：（ 3 式中【】油缸材料的许用接应力（其大小为【】 =/n，其中为油缸料的抗拉强度（ n 为安全系数，一般取 n=5； 18 D 油缸的内径（油缸的壁厚（如果过油缸允许耐压强度【 p】，可采取下列措施予以解决；提高油缸的耐压强度【 p】，即增加油缸的壁厚或选用抗拉强度高的材料；增大缓冲室面积；增大缓冲节流口；在进入缓冲行程前，降低进油口的油压；用溢流阀控制缓冲腔的油压，溢流阀的压力一般调整为油缸最大工作压力的 2 倍左右，缓冲压力提高时，部分油液从溢流阀流回油箱，使缓冲室内的压力不致升的过高，但这样就会降低缓冲效果，产生一定能跟的冲击。表 5工业机械手缓冲装置的经验数据。缓冲装置的几个经验数据表 3. 液压缓冲回路（ 1）节流缓冲回路。用流量控制阀在适当的时候增加背压力，使油缸减速、缓冲的回路称为节流缓冲回路。一级恒节流缓冲回路。图为一级恒节流缓冲回路。 3电时，实现恒节流减速，这种回路只用于轻负载、速度低于 30 厘米 /秒的机械手。 19 3 二级恒节流缓冲回路。图为二级恒节流缓冲回路。当 31塞快速运行，到达终点前使 1点，油液经过节流阀 1 与 2 回油，实现一级恒节流减速。当 2电时，油液只能经过节流阀 1 回油，实现二级恒节流减速。这种回路可用于中等速度的机械手，应当注意，节流阀 1 的开口应小于节流阀 2 的开口。 3 行程节流阀回路。图为形程节流阀回路。当与导杆 1 连在一起的凸块 3 将单向行程节流阀 2 的阀杆渐渐下压时，使回油路慢慢关闭。实现渐变节流阀减速。只要改变凸块在导杆上的位置和凸块的形状，就可以实现所需要的运动规律，所以这种方式可以实现任意位置的调速和缓冲。由于其缓冲效果好，可在高速机械手中应用。 20 321 结论机械手设计是一个集机械结构，电子技术，传感器技术，控制测试技术，液压与气压传动等多学科统一的综合系统。本文以在线自动抛光机械手为研究课题，提出其各项技术指标，以此基础进行设计。文中着重研究分析了机械手的机械整体结构及各部分零件结构、液压传动部分和电气电子控制部分三大问题，初步完成了一个机械手的整体设计。本课题的设计工作总结如下：过在大学学习期间所学到的知识，对机械手的机械原理进行建摸，再进行各方案比对，选出最佳方案。此后设计均围绕所选方案开展。核心：利用机械手的整体机械结构以及部分非标零件进行实体设计并装配。在设计中不仅要遵照最初方案，还要充分考虑部分实体设计的合理性。力学知识对机械手的非标零件进行设计及校核，来验证其是否可以适应工作要求。机械手的设计与开发涉及多个领域和多个学科。由于作者水平有限和时间有限，此课题仍有许多问题需要解决。根据实际工作环境和造价的要求，对于这一课题，本人认为今后可以按以下几方面开展。 1. 本文非标件偏多，液压系统有些复杂，需要进一步优化机械结构。子控制；考虑机械手发展趋势，最好采用单机械手单片机来优化整个生产过程。力学和仿真，建议今后将其完善。 22 参考文献 1张建民北京 :北京理工大学出版社， 1988. 2蔡自兴机器人技术， 2001. 3金茂青，曲忠萍，张桂华机器人技术与应用， 2001, 2. 4王雄耀气动机械手 )的发展应用封， 1999, 5. 5严学高，孟正大南京 :东南大学出版社， 1992. 6机械设计师手册机械工业出版社， 1986. 7黄锡恺，郑文伟北京 :人民教育出版社， 1981. 8成大先北京 :化学工业出版社 . 9郑洪生北京 :机械工业出版社， 1987. 10吴振顺哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版社， 1995. 11徐永生北京 :机械工业出版社， 1990, 5. 12天津大学编天津：天津人民出版社， 1980 . 13蔡自兴编著长沙中南工业大学出版社， 1988. 14高井宏幸（日）等编著北京：机械工业出版社， 1997 . 15冯香峰编著北京：机械工业出版社， 1991. 16 机部情报所编重庆：科学技术文献出版社重庆分社， 1980 . 17徐灏主编北京：机械工业出版社， 1992 18波波夫著北京：机械工业出版社， 1983 . 19 著 20工业机械手图册编写组编北京：机械工业出版社，1978 . 21吴旭朝编天津：天津科学技术出版社， 1980. 22尤列维奇北京：新时代出版社，1985. 23 致谢这篇大学毕业论文是在陈玲教授的悉心指导和严格要求下完成的。陈玲老师不但教我如何写好专业设计，她深厚的专业知识、严谨的治学态度、以及高度的敬业精神也会使我受益终生。在此，向陈玲老师表示我衷心的感谢。我还要感谢在四年大学学习期间所有教过我的老师。在完成这篇毕业设计中，我深深受益于他们的教导，也深深地为那时没更好地聆听他们的讲授而感到内疚。在此，还要感谢我的同学唐彩艳、孙科、刘仲峰、郝小龙和李雄，在我完成毕业设计中对我的鼓励和帮助。最后，向所有支持、关心和帮助我的人表示最真诚的感谢长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。