液压机械手的设计毕业论文.doc

1 前言机械手是在自动化生产加工过程中使用的一种，具有抓取和移动工件功能的自动化装置。近年来，随着科学技术特别是电子计算机的广泛发展应用，机器人和机械手的研制和生产已成为高技术领域内发展起来的一门新兴科学技术，它们的发展更加促进了机械手技术的进步，使得机械手能更好的实现与机械化自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。因此得到越来越广泛的应用1。1.1 机械手的基本概念机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。我国国家标准(GB/T 12643-90)对机械手的定义:“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置1。1.2 机械手的研究现状在现代生产过程中，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技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能够更好的实现与机械化和自动化的有机结合。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，是一门跨学科综合性技术。现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为主题。化工等连续生产过程的自动化已基本得到解决，但在加工、装配等生产过程中是不连续的。因此，卸载、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产生的。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等生产条件。国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统2。1.3 机械手的发展趋势机械结构不断向模块化、可重构化发展。比如关节模块中伺服电机、减速机和检测系统三位一体化；由关节模块以及连杆模块用重组方式构造机器人整体机构。机器人控制系统不断向基于PC机的开放型的控制器方向发展，便于标准化和网络化；器件集成度提高，及控制柜逐渐小巧，并且采用模块化结构，很大程度提高了系统的可靠性、易操作性以及可维修性。机器人传感器作用日益重要，除采用传统地位置、速度和加速度等传感器外，装配、焊接机器人还添加了视觉和力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉和触觉等多传感器的融合技术来进行控制；多传感器融合配置技术成为智能化机器人的关键技术。关节式、侧喷式、顶喷式、龙门式喷涂机器人产品标准化、通用化、模块化、系列化设计；柔性仿形喷涂机器人开发，柔性仿形复合机构开发，仿形伺服轴轨迹规划研究，控制系统开发； 焊接、搬运、装配、切割等作业的工业机器人产品的标准化、通用化、模块化、系列化研究；以及离线示教编程和系统动态仿真。总的来说，大体是两个方向：其一是机器人的智能化，多传感器、多控制器，先进的控制算法，复杂的机电控制系统；其二是与生产加工相联系，满足相对具体的任务的工业机器人，主要采用性价比高的模块，在满足工作要求的基础上，追求系统的经济、简洁、可靠，大量采用工业控制器，市场化、模块化的元件4。1.4 机械手的组成本机械手属于专用类工业机械手，它主要由执行系统、驱动系统和控制系统三大部分组成。下面对这三个方面逐一进行分析、研究3。1.4.1 执行系统（1）手部手部安装在手臂的前端。手臂的内孔装有转动轴，可把手臂的动作传给手腕，以转动、伸屈手腕，开闭手指。机械手手部的机构为模仿人的手指，分为无关节式，固定关节式和自由关节式三种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以二指用得最多。并且可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头，以适应操作工作需要。（2）手臂手臂有无关节手臂和有关节手臂之分。手臂的作用是引导手指准确的抓取工件，并搬运到所需的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由度都需要精确的定位。机械手在手臂的上升、下降、前伸、后退、左转、右转三个自由度的定位上均采用行程开关控制，以保证定位的精度。1.4.2 驱动系统驱动系统主要有四种：液压驱动、气压驱动、电力传动和机械传动。其中以液压和气压驱动用的最多，电动、机械传动用得较少。（1）液压驱动：主要是通过油缸、阀、油泵和油箱实现传动。优点：压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止；缺点：需要配备压力源，系统复杂，不易维修，成本高。（2）气压驱动：采用的元件为气压缸、气压马达、气阀等。一般采用4-6个大气压，个别采用8-10个大气压。优点：气源方便，维护简单，成本低；缺点：难以实现中间停止，只能用于点位控制，润滑性差。（3）电力传动：一般利用三相感应电动机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构。优点：动力源简单，使用、维护方便；缺点：控制响应速度比较慢。（4）机械传动：只用于固定场合，一般用凸轮连杆机构实现规定动作。优点：动作可靠，速度高，成本低；缺点：不易调整。本设计所指的机械手采用液压驱动方式。1.4.3 控制系统控制系统主要是通过对驱动系统的控制使执行系统按照规定的程序进行工作，并检测其工作位置正确与否。控制系统的主要因素包括：工作顺序、到达位置、动作时间和加速度等。控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。编制程序并加以存储，然后机械手按照给定的程序进行工作。位置检测装置主要检测机械手各运动部件位置是否准确，并及时反馈给控制系统6。1.5 机械手的分类1.5.1 按用途分类机械手可分为通用和专用机械手两种。其中，通用机械手是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在性能范围内，其动作程序是可变的，即通过调整结构可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。而专用机械手是附属于主机的、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、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加工中心”等7。1.5.2 按驱动方式分类可分为液压驱动、气压驱动、机械传动和电力传动四大类。其中，液压驱动机械手是以体的压力来驱动执行机构运动的机械手。特点是压力大、抓重大、运动平稳，可无级变速，并可在中间停止。缺点是成本高、不易维修；气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。特点是动作迅速、成本低、结构简单，缺点是压力低、润滑性差、不易控制；机械传动机械手是由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。特点是准确可靠，缺点是不可控制；而电力传动机械手是由特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手。特点是结构简单，维护和使用方便，缺点是控制响应速度比较慢，目前应用较少11。1.5.3 按控制方式分类可分为点位控制和连续轨迹控制两种不同的方式。点位控制的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。目前大多数机械手都采用这种控制方式。连续轨迹控制的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，但控制系统复杂，故目前应用不多12。1.6 机械手的坐标形式按照机械手主运动和辅助运动的不同，可以分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和多关节式。手臂的伸缩以及手部的抓放运动可称为主运动；手臂的转动称为辅助运动。主运动和辅助运动共同决定了机械手的运动范围和工件的定位基准15。1.6.1 直角坐标式如图1.1所示直角坐标式的空间运动是由三个相互垂直的直线运动来实现的。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，因此容易达到很高的位置精度，但是为了实现一定的运动空间，所以直角坐标的结构尺寸要大得多。图1.1 直角坐标式1.6.2 圆柱坐标式如图1.2所示圆柱坐标式的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。这种坐标式结构比较简单，精度还可以，常用于搬运作业，其工作空间是一个圆柱状的空间。图1.2 圆柱坐标式1.6.3 球坐标式如图1.3所示球坐标式的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。这种坐标式结构简单、成本较低，但精度不高，其工作空间是一个球形空间。图1.3 球坐标式1.6.4 多关节式如图1.4所示多关节式的空间运动是由三个回转运动实现的。这种坐标式动作灵活，结构紧凑，占地面积小，采用此坐标式的机器人广泛用于焊接、喷漆、搬运、装配等行业。图1.4 多关节式2 总体方案设计2.1 机械手的设计参数刀具重量：210公斤自由度数：3个坐标形式：圆柱坐标驱动方式：液压驱动液压缸数目：两个刀具底部半径：150mm手指夹持范围：100mm200mm 最大工作半径：1200mm手臂最大中心高：1500mm手臂运动参数：手臂伸缩范围 0500mm 手臂伸缩速度 200mm/s 手臂升降范围 0500mm手臂升降速度 100mm/s手臂旋转范围 090手臂旋转速度 150mm/s定位方式：手臂伸缩：伸出时由行程开关适时切断油路，手臂缓冲，缩回时由行程开关控制返回终了位置；手臂升降：上升时是靠可调碰铁触动行程开关而发信，使电液换向阀变为“o”型滑阀机能，切断油路而实现缓冲定位，下降时靠油缸端部节流缓冲，由行程开关控制终了位置；手臂回转：采用行程节流阀（双向使用）减速缓冲，用定位油缸驱动定位销而定位。2.2 机械手的工艺流程机械手原位机械手右转机械手前伸机械手抓取并抓紧机械手上升机械手左转机械手下降机械手松开机械手后退退至原位。2.3 机械手的结构方案设计2.3.1 手部由于刀具为圆柱刀柄，故应采用夹钳式抓取机构，因此选择了回转型外卡式手爪，它可以抓取各种形状的工件。机构的手指要有足够的握力和一定的开闭角，和足够的强度和刚度，且此结构采用杠杆滑槽机构，动作灵活，结构简单，手爪开闭角度大。结构图如下图2.1图2.1 手部结构图2.3.2 整体结构设计机械手执行结构共分手部和手臂两部分，其中手部主要完成抓取与送放动作，而手臂则需要执行伸缩，升降，旋转等任务。其整体结构图如下图2.2图2.2 机械手整体结构图（1）底座：由底板和紧固螺栓组成，起固定作用；（2）导向机构：实体为光滑圆柱，下端部装有挡环，保持液压缸升降的直线性；（3）定位挡块：一端固定在液压缸上，中间做一直径和光滑圆柱啮合的圆孔，起定位作用；（4）伸缩液压缸：推动手臂手部伸缩的驱动机构；（5）手部夹紧机构：通过小型液压缸的推拉，完成手部的张开与闭合；（6）机械手：由两个活动手指组成，完成对工件的抓取与松开；（7）升降液压缸：推动机械手整体的上下移动；（8 ）肋板：起紧固作用；（9）旋转机构：由法兰和法兰盘组成，推动整个底座上面部分的旋转。2.4 机械手的坐标形式选择直角坐标式结构简单，直观性强，但需空间范围大，工作范围小，灵活性差；圆柱坐标式占地面积小而活动范围大，结构比较简单，并且能达到较高的定位精度，因而广泛采用。球坐标式结构较复杂，位置误差较大，亦不采用；多关节坐标式虽然占空间小，灵活性大，可绕过障碍物抓取物体，但其运动直观性差，运动精度控制比较困难，设计制造较为复杂。因此在本设计中采用圆柱坐标式14。2.5 机械手的驱动方案选择液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱实现传动，它具有压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止等特点。它同样存在缺点，需要配备压力源，系统复杂，且不易维修。但因为本设计中的机械手为在加工中心使用的专用机械手，因此不必配备压力源，故采用液压驱动。2.6 机械手的控制方案选择点位控制的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹，但它相对连续控制较简单，而且专用机械手本身不需要连续控制，只要能准确定位几个点即可，因此在本设计中，采用点位控制。3 结构设计和计算3.1 手部设计计算3.1.1 手部设计要求：（1）具有足够的夹持力抓取机构的手指夹紧工件时所需得力称为夹持力。夹持力的大小与被夹持工件或刀具的重量、重心位置以及夹持方位有关。手部在工作时，应具有适当的夹持力，以保证夹持稳定可靠、变形小，且保证不损坏工件的已加工表面10。（2）具有一定的定位精度为了使手指和被夹持刀具保持准确的相对位置，必须根据被夹持刀具的形状选择相应得手指结构，并进行定位精度计算。（3）具有足够的强度和刚度机械手的抓取机构除了受到被夹持刀具的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动等影响。因此，必须要求抓取机构具有足够的强度和刚度，以防止机械手抓取机构变形、弯曲或折断。（4）具有一定的开合角度抓取机构中手指的张开与闭合时的两个极限位置，所夹的锐角称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件顺利进入或脱落，在需要夹持不同的刀具直径尺寸时应按最大直径的刀具考虑。手抓抓取刀具时的情况如下图3.1所示： 图3.1 手抓抓取刀具示意图经上图测量计算，手抓张开时，恰好能夹持刀具的角度为4，为使手爪准确抓取刀具，选取手爪最大张角为10，如图：图3.2 手爪角度设计图S=274sin45=95.132(mm)，因此拉杆滑动行程S=S-S=21.132(mm),取行程为30mm，所以X取40mm。3.1.2 手部夹紧油缸的选择（1）刀具质量加工中心刀具分为铣刀、钻刀和铰刀等不同种类，外形相差很大，只有柄部的直径一致，因此你重量也不相同。我们在这里取其中最大重量M=10Kg，可得： G=Mg (3.1) G=Mg=109.8=98(N)（2）夹紧油缸的计算由于手指时在水平位置上夹持垂直放置的刀具，为了便于定位和放置，因此取夹持力为N，刀具与手抓间的摩擦力为f，手抓能抓起工件需满足条件f=G，经查机械手册可知钢与钢之间的摩擦系数=0.15，所以f=G=N (3.2)N=G/=98/0.15=653.33(N)b=90，c=30，&=30，经查机械手手册可知工作载荷为：Fa=N(2b/c)sinsin&/sin(+&) (3.3) 因此：Fa=290/30sin30sin30N/sin60=1131.57(N)液压传动密封性好，性能稳定，一般效率比较高，这里取为0.9,工作压力P=0.6MPa。手抓夹紧刀具时，油缸提供推力F，所以 D= (3.4)D=55.2 (mm)因此选择缸径为60mm的油缸，且由于结构的设计要求，安装方式为后法兰式。由3.1所述，取拉杆行程为30mm，故取油缸活塞杆行程为30mm9。3.1.3 手部抓取部分总重量计算手部抓取部分主要包括刀具、V型块、手指、连杆、拉杆、前支撑板、轴套、夹紧油缸、后支撑板以及平衡杆。（1）V型块质量设V型块的质量为，厚度为60mm，材质为30#钢，=7.8kg/m，其截面尺寸如下图所示：图3.3 V型块图m=v=9.67.8=0.7488(kg)（2）手指质量手指数为2个，设总质量为m，厚度为60mm，材质为45#钢，其截面尺寸如下图所示： 图3.4 手指图m=V=7.82.64=2.059(kg)（3）连杆质量连杆2个，设总质量为m，厚度为20mm，材质为45#钢，其截面尺寸如下图所示：图3.5 连杆图m=V=28020107.8=0.2496(kg)（4）拉杆质量设拉杆质量为m，直径为20mm，材质为45#钢，尺寸如图所示：图3.6 拉杆图m=V=3.147.8=0.2449(kg)（5）前支撑板质量设其质量为m，材质为HT250，其尺寸如图所示：图3.7 前支撑板图m=V=3.51(kg)（6）轴套质量设其质量为m，材质为铜，其尺寸如图所示：图3.8 轴套图m=V=8.50.48356=0.042(kg)（7）油缸质量设油缸质量为mm=2.19+0.0051s=2.343(kg)（8）后支撑板质量设其质量为m，材质为HT250，其尺寸如图所示：图3.9 后支撑板图m=V=1.7628(kg)（9）平衡杆质量平衡杆2个，设总质量为m，材质为Q235-A，其尺寸如图所示：图3.10 平衡杆图m=V=0.936(kg)所以手抓旋转部分总质量为M=刀具质量m+手抓部分总质量，即：M=m+m+m+m+m+m+m+m+m+m=10+0.7488+2.059+0.2496+0.2449+3.51+0.0411+2.343+1.7628+0.936=21.88(kg)所以手抓旋转部分总重量G；G=Mg=21.889.8=214.42(N)3.2 手臂伸缩机构设计计算手臂伸缩机构是机械手的主要执行部件，是机械手的一个重要组成部分。它能够带动手部动作，并确定它们在空间的位置。手臂伸缩机构设计要求：手臂部伸缩结构（简称手臂）是机械手的主要执行部分，它的作用是支承手腕及抓取机构（包括被抓取的工件或刀具），不过有时其它一些装置，比如传动机构或驱动装置也安装在手臂上。因此，手臂的受力情况变得更加复杂11。3.2.1 导向部分设计计算导向部分就是在液压缸运动过程中起支承和导向作用的一个动力部件。导向部分的存在，不但有利于运动部件的准确灵活性，而且增加了活塞杆的刚度，所以导向部分的选择至关重要。机械手导向装置中主要有双导杆式，导轨式，花键轴式等几种分类。双导杆式导向装置结构简单，质量小，主要用于轻小型机械手；导轨式导向装置导向精确，准确性好，成本高，主要用于精确度高的机械手；而花键轴式导向装置外形尺寸小，结构紧凑，质量也小，不过内部结构复杂，加工较难。由于本设计中的机械手属于小型机械手，故选双导杆导向装置9。由于要求机械手水平伸缩300mm，故选导杆的长度、直径如图所示： 图3.11 伸缩导杆图M=V=2.02(kg)3.2.2 伸缩液压缸设计计算伸缩液压缸的运动、受力状态如图所示：图3.12 伸缩机构受力图由机械工程手册可知，液压缸活塞杆受力公式如下： Pd= (3.5) 式中：摩擦系数 =(1+2b/a)fcosq (3.6) b油缸起动时移动部件（包括抓重部分）的重心沿移动方向至导向装置前端或者导向装置前支承中心的距离。在本设计中，b=300mm；a导向装置的本身宽度或者导向装置后支承中心（有时是活塞中心）至前支承中心的距离。在本设计中，a=100mm；f摩擦系数，导杆和轴套之间摩擦系数f=0.15；q伸缩运动时手臂轴线向水平面上部的倾斜角度，水平时q=0； =(1+2300/100)0.15=1.05 工作情况系数，可按一下公式计算； =a/g+sinq (3.7)a起动时最大加速度，a=2m/s；g重力加速度，=a/g=0.2；背压情况系数，无背压时=1；有背压时=1.1；这里取=1；安全系数，通常=1.53，气压传动取较大值，液压驱动取较小值，故取=2；G包括抓重的伸缩移动部分重量； G= G+ 2G=39.29.8+4.049.8=423.36(N) （3.8）Pd=21(1.05+0.2)423.36=1058.4(N) 当推力做功时，D=52.9(mm) (3.9)因此选用单活塞双作用液压缸，安装方式为脚架式，缸质量为M=5.76+0.0094300=8.58(kg)。3.2.3 伸缩机构结构设计计算（1）底架质量底架是用来支撑液压缸和安装导向装置的机构，液压缸通过脚架安装在底架上，导向块是通过螺栓连接在底架上，设底架质量为M，材质为HT250，厚度为200mm，底架截面形状及尺寸如下图所示：图3.13 底架图M=V=(64020030+20022020)107.8510=30.052(kg)（2）导向块质量设其质量为M，材质为HT250, M=V=15.072(kg)；（3）上盖质量设其质量为M，材质为HT250，长640mm，截面尺寸形状如图所示： 图3.14 上盖图3.3 手臂升降机构设计计算机械手升降部分同伸缩部分一样，也分为升降气缸，导向装置和支撑部分，下面对各个部分进行设计计算。3.3.1 手臂平衡块设计计算由手臂伸缩部分的底架结构形式可知，升降液压缸受力及扭矩不平衡，对升降液压缸磨损及升降机构的运动有很大影响，因此要对手臂部分进行平衡计算，安装平衡块13。这里设平衡块力矩为X对升降部分中心线进行偏重力矩计算得：根据手臂设计参数可知，手部抓取部分重心距中心线距离为A=b+110mm，伸缩液压缸重心到中心线距离B=160mm，上盖重心到中心线距离C=210mm，底架和导向块重心到中心线的距离D=115mm。 39.2410= X+8.58160+10.5210+(30.052+15.072)115 (3.10)因此X=73.4.94(kg/mm)，由手臂伸缩部分结构设计可知，平衡块距中心线距离为480mm，所以平衡块质量M=15.218kg，材质为HT250，=7.85，根据结构形式，平衡块取为120100150，厚度120mm，截面如图所示： 图3.15 平衡块图M=120100150=14.13(kg)3.3.2 导向部分设计计算导向部分仍采用双导杆式，导杆长为L=400mm，直径D=24mm。在导杆上增加机械挡块，结构如图所示： 图3.16 升降部分导杆示意图M=3.14124007.8510=1.42(kg)3.3.3 升降液压缸设计计算手臂升降部分总重量包括手部、手臂伸缩部分和导杆2的重量之和，即为：M=M+2M+ M+ M+ M+ M+ M+2 MM=124.294(kg)查阅机械相关手册可知，液压缸载荷计算公式为16：Pd=p+p+p+p+G (3.11) -手臂在运动过程中的惯性力；-摩擦阻力（导向装置，活塞与缸体之间的摩擦阻力）；-密封装置产生的摩擦阻力；-液压缸非工作腔压力（背压力）所造成的阻力；由公式计算可得： (3.12)为安全系数，一般为1.3-3，这里取最大值为3；为背压力情况系数，取值为1；为工作情况系数，=1；（摩擦系数）；Pd=31.31124.39.8=3252.5(N)计算液压缸缸径可得：D=92.9(mm)3.4 底座旋转部分设计计算本液压机械手底座旋转部分主要由旋转液压缸，法兰盘，圆筒形底座，轴以及轴承等部分组成。法兰盘与升降液压缸相连，旋转液压缸带动其转动，由于要求机械手能够水平旋转90，所以在法兰盘下安装8个轴承，以实现在圆筒形底座上的定位和转动。法兰盘、轴承以及轴的装配形式如图所示：图3.17 旋转结构图如图3.17所示，法兰盘材质为HT250，选用GB/T276-1994滚动轴承20。轴承1能够使法兰盘水平转动；轴承2能够使法兰盘径向定位，防止法兰盘偏移，影响机构的正常运行。3.4.1 旋转液压缸设计计算机械手手臂部分在水平面内回转，主要载荷是加速启动所产生的惯性力矩=e，以及密封装置的摩擦阻力矩和偏重力矩所引起的摩擦阻矩，密封装置的摩擦阻力矩用效率h来考虑。当偏重力矩的支承部分采用滚动轴承时，偏重力矩所引起的摩擦阻力矩可以忽略不计，即=0，故旋转轴力矩为17：=/h+=e/h=Me/h (3.13)式中：e起动过程中回转角度的加速度，通常e=515rad/s,这里取e=15 rad/s；h回转或摆动部件的效率，一般h=0.80.9，取h=0.9；M升降部分总质量；手抓伸出时，升降部分的几何中心到旋转中心的距离；手臂伸缩结构总重量：M=2M+ M+ M+ M+ M+ M+2 M=85.1(kg)根据伸缩部分的结构形式可以估算它的几何中心到旋转中心线的距离为240mm，手抓伸出时，其几何中心到旋转中心线的距离为710mm，分析形势如图所示：图3.18 力矩平衡图由力矩平衡公式计算得：39.2(710-)=85.1(240+)因此=80（mm）。 = Me/h=124.30.0815/0.9=13.258(Nm) (3.14)键的校核：旋转液压缸旋转轴与法兰是通过键连接，选用平键630，动态连接，轻微冲击，查得=40MPa。 =2T/kld=213.258/0.563020 (3.15)满足要求。3.4.2 底座设计计算底座设计成一个圆筒形，上面通过轴承与法兰盘相连接，使法兰盘可以在底座上灵活转动。底座形状如图所示：上面四个螺孔为连接滚动架使用，下面四个螺孔连接底座，其材料为HT250,为铸造而成。图3.19 底座架图圆筒形底座通过螺栓固定在平板底座上，平板底座通过螺栓固定于其他平台上，铸造而成，材质为HT250，其形状如图所示： 图3.20 底座图结 论（1）本次设计的是液压专用机械手，相对于通用机械手，专用机械手自由度固定，控制程序不变，因此更适合于单一、大批量生产作业。（2）采用液压传动，压力高、体积小、出力大、运动平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。（3）机械手采用PLC控制，具有可靠性高、改编程序灵活等优点，无论是进行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC程序来实现。可根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的使用性更强。（4）坐标形式采用圆柱坐标式，这种机械手于直角坐标式相比，占地面积小而活动泛围大，结构亦较简单，能达到较高的定位精度，因而应用广泛。参 考 文 献1 王明顺,李丹,关守平.分类机械手的研制与开发J.东北大学学报, 2003,49(3):45-492 谢亚青,储开.基于PLC的五自由度气动搬运机械手研制J.液压与气动.2007,55(11):3-43 鲍燕伟,吴玉兰.通用气动机械手的控制设计J.机床与液压, 2003,42(9):30-334 林黄耀,董霞.一种积木式气动机械手的研究设计J.液压与气动, 2006,49(3):55-585 濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社, 2003.4：305-3506 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社,2004.4：15-227 大连理工大学工程画教研室编.机械制图M.北京:高等教育出版社, 2006