畢業(yè)論文--機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向-自動(dòng)上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向</p><p>　　——自動(dòng)上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　性 別： </p>&l

2、t;p>　　專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　批 次： </p><p>　　層 次： </p><p>　　電子郵箱： </p><p>　　聯(lián)系方式： </p><p>　　學(xué)習(xí)中心： &l

3、t;/p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論 ………………………………………………….4</p><p>　　1.1工業(yè)機(jī)械手概況 …………………………………………...4</p><p>　　1.2工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi) .

4、………………………………………..4</p><p>　　1.3工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)…………………………………….5</p><p>　　1.4本章小結(jié)…………………………………………………….6</p><p>　　第二章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 …………………………….7</p><p>　　2.1工業(yè)機(jī)械手的組成 ……………………………

5、……………7</p><p>　　2.2規(guī)格參數(shù) ……………………………………………………8</p><p>　　2.3設(shè)計(jì)路線(xiàn)與方案 ……………………………………………8</p><p>　　2.4本章小結(jié) ……………………………………………………9</p><p>　　第三章 機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析 .……………………..10<

6、/p><p>　　3.1手部計(jì)算與分析 …………………………………….……10</p><p>　　3.1.1 輸入輸出力的比率分析 ……………………………………...…10</p><p>　　3.2 腕部計(jì)算與分析 …………………………………………13</p><p>　　3.2.1腕部設(shè)計(jì)的基本要求 …………………………………….……..1

7、3</p><p>　　3.2.2腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算 …………………..…………………..…..13</p><p>　　3.2.3腕部擺動(dòng)油缸設(shè)計(jì) …...………………………………………….16</p><p>　　3.2.4選鍵并校核強(qiáng)度 .…………………………………………………17</p><p>　　3.3臂部計(jì)算與分析 ……………

8、…………………….....…….18</p><p>　　3.3.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 ……………………..…………..…………18</p><p>　　3.3.2 手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算 ……………………..……………………..……20</p><p>　　3.4 機(jī)身計(jì)算與分析 ……………...……………………….….28</p><p>　　

9、3.5 本章小結(jié) …………………………………………........….28</p><p>　　第四章 液壓系統(tǒng) .……………………………………...…..29</p><p>　　4.1液壓缸 …………………………………………………..…29</p><p>　　4.2計(jì)算和選擇液壓元件 ……………………………………..31</p><p&

10、gt;　　4.2.1液壓泵的選取要求及其具體選取 ……………………………….31</p><p>　　4.2.2選擇液壓控制閥的原則 ……………….……………………...….33</p><p>　　4.2.3選擇液壓輔助元件的要求……………….…………………...…..33</p><p>　　4.2.4具體選擇液壓原件 …….…………….…………………...…

11、...….33</p><p>　　4.3本章小結(jié)………………………………………..………..34</p><p>　　第五章 液壓缸的保養(yǎng)與維修…………………………..……36</p><p>　　5.1液壓元件的安裝…………………………………….……36</p><p>　　5.2 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護(hù)……………………………..

12、.36</p><p>　　5.3 一般技術(shù)安全事項(xiàng)…………………………….…………..36</p><p>　　第六章 機(jī)械手控制系統(tǒng) ……..…………………..…………37</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………...….………38</p><p>　　參考文獻(xiàn) ……………………………………………...…….…3

13、9</p><p>　　致謝 …………………………………………………..…...……40</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　工業(yè)機(jī)械手概況</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是人類(lèi)創(chuàng)造的一種機(jī)器,機(jī)械手首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的，1958年美國(guó)聯(lián)合控制

14、公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工作或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)裝備。機(jī)械手可以在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的機(jī)械手，由于使用場(chǎng)合和工作要求的不同，技術(shù)復(fù)雜程度也有很大差別。但他們都有類(lèi)似人的手臂、手腕和手的部分動(dòng)作及功能；一般都能按預(yù)定程序，自動(dòng)地、重復(fù)循環(huán)地進(jìn)行工作。實(shí)踐證明：工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞

15、動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和生產(chǎn)自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期、頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的；此外，他能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。</p><p><b>　　工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)</b></p><p>　　1、按用途分可分為專(zhuān)用機(jī)械手和通用機(jī)械手<

16、/p><p><b>　　（1）專(zhuān)業(yè)機(jī)械手</b></p><p>　　是指附屬于主機(jī)，動(dòng)作程序固定，一般沒(méi)有獨(dú)立控制系統(tǒng)，只制作專(zhuān)門(mén)用途的自動(dòng)抓取或操作裝置。</p><p>　?。?）通用機(jī)械手（國(guó)外泛稱(chēng)工業(yè)機(jī)械人）</p><p>　　是指程序可變的、獨(dú)立的、自動(dòng)化的抓取或操作裝置。通用工作機(jī)械手工作范圍大、定位精度高

17、、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。</p><p>　　2、按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓、氣壓、機(jī)械、電力傳動(dòng)機(jī)械手</p><p>　?。?）液壓傳動(dòng)機(jī)械手 </p><p>　　是以油液的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是：抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄露對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影

18、響，且不宜在高溫、低溫下工作。</p><p>　?。?）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手 </p><p>　　是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是介質(zhì)來(lái)源極方便、氣動(dòng)動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。但是由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。</p><p>　?。?/p>

19、3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手 </p><p>　　即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專(zhuān)用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、動(dòng)作頻率高，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于為工作主機(jī)的上、下料。</p><p>　?。?）電力傳動(dòng)機(jī)械手 </p><p>　　即由特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直

20、線(xiàn)電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p><b>　　3、按控制方式分</b></p><p><b>　?。?）點(diǎn)位控制 </b></p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)分為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的移動(dòng)，只能控制運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾個(gè)點(diǎn)的位置，不能控制其遠(yuǎn)動(dòng)軌跡。</p&g

21、t;<p>　?。?）連續(xù)軌跡控制 </p><p>　　它的運(yùn)動(dòng)軌跡為空間的任意連續(xù)曲線(xiàn)，其特點(diǎn)是設(shè)定點(diǎn)為無(wú)限的，整個(gè)移動(dòng)過(guò)程處于控制之下，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1、擴(kuò)大機(jī)械手在熱加工行業(yè)上的應(yīng)用</p><p>　　

22、因熱加工作業(yè)的物件重、形狀復(fù)雜、環(huán)境溫度高等，給機(jī)械手的設(shè)計(jì)、制造帶來(lái)不少困難，這就需要解決技術(shù)上的難點(diǎn)，使機(jī)械手更好地為熱加工作業(yè)服務(wù)。</p><p>　　2、提高工業(yè)機(jī)械手的性能</p><p>　　機(jī)械手的工作性能的優(yōu)劣，決定著它能否正常地應(yīng)用于生產(chǎn)中。機(jī)械手工作性能中的重復(fù)定位精度和工作速度兩個(gè)指標(biāo)，是決定機(jī)械手能否保質(zhì)保量地完成操作任務(wù)的關(guān)鍵因素。因此要解決好機(jī)械手的工作平穩(wěn)性

23、和快速性的要求，除了從解決緩沖定位措施入手外，還應(yīng)發(fā)展?jié)M足機(jī)械手性能要求價(jià)廉的電液伺服閥，將伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械手上。</p><p>　　3、發(fā)展組合式機(jī)械手</p><p>　　為了適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域分門(mén)別類(lèi)的要求，可將機(jī)械手的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)成可以組合的型式。組合式機(jī)械手是將一些通用部件根據(jù)作業(yè)要求，選擇必要的能完成預(yù)定機(jī)能的單元部件，以機(jī)座為基礎(chǔ)進(jìn)行組合，配上與其相適應(yīng)的控制部分，即成為能完

24、成特殊要求的機(jī)械手。它便于標(biāo)準(zhǔn)化，系列化設(shè)計(jì)和組織專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高機(jī)械手的質(zhì)量和降低造價(jià)。</p><p>　　4、研制具有“視覺(jué)”和“觸覺(jué)”的所謂“智能機(jī)器人”</p><p>　　對(duì)于需用人工進(jìn)行靈巧操作及需要進(jìn)行判斷的工作場(chǎng)合機(jī)械手很難代替人的勞動(dòng)。因此，人們對(duì)機(jī)械手提出了更高的要求，希望具有“視覺(jué)”和“觸覺(jué)”的功能，使之對(duì)物件進(jìn)行判斷、選擇，并能進(jìn)行“手——眼”協(xié)調(diào)工作。具有

25、感覺(jué)功能的機(jī)器人，其工作性能是比較完善的，能夠準(zhǔn)確夾持任一方位的物件，判斷物件重量，越過(guò)障礙物進(jìn)行工作，自動(dòng)測(cè)出夾緊力大小，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)，適用于從事復(fù)雜、精密的操作。</p><p>　　隨著工業(yè)機(jī)械手工作性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)一步開(kāi)展，工業(yè)機(jī)械手必將在工業(yè)生產(chǎn)中大量推廣應(yīng)用。</p><p><b>　　1.4 本章小結(jié)</b>

26、</p><p>　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的概括，工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)、發(fā)展趨勢(shì)。工業(yè)機(jī)械手在國(guó)民生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，許多機(jī)械設(shè)備都用到工業(yè)機(jī)械手，它是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的一種新型的技術(shù)裝備。</p><p>　　第2章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成</p><p>　　機(jī)械手的組成一般包括執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)

27、系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等部分組成。細(xì)分則可列為以下數(shù)項(xiàng)：</p><p>　　1、手部（或稱(chēng)抓取機(jī)構(gòu)） </p><p>　　包括手指、傳力機(jī)構(gòu)等，主要起抓取和放置物件的作用。</p><p>　　2、傳送機(jī)構(gòu)（或稱(chēng)臂部） </p><p>　　包括手腕、手臂等，主要起改變物件方位和位置的作用。</p><p><b&g

28、t;　　3、驅(qū)動(dòng)部分 </b></p><p>　　是驅(qū)動(dòng)前兩部分的動(dòng)力，因此也成動(dòng)力源，常用的有液壓、氣壓、電力和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)四種形式。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由油缸、閥、油閥和油箱等組成；氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由氣缸、氣閥、空壓機(jī)（或由空氣壓縮機(jī)站直接提供）和儲(chǔ)氣罐等組成；電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由一些電動(dòng)機(jī)、專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)等組成。</p><p><b>　　4、控制部分 </b>

29、</p><p>　　是機(jī)械手動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，由它來(lái)控制動(dòng)作的順序（程序）、位置和時(shí)間（甚至速度與加速度）等。一般包括程序控制部分和行程檢測(cè)反饋部分。</p><p><b>　　5、其它部分 </b></p><p>　　如機(jī)體、行走機(jī)構(gòu)、行程檢測(cè)裝置和傳感裝置等：</p><p>　?。?）機(jī)體（也稱(chēng)機(jī)身）<

30、/p><p>　　是用以支承和連接其他零件、部件的基礎(chǔ)件。</p><p><b>　?。?）行走機(jī)構(gòu) </b></p><p>　　是為了擴(kuò)大機(jī)械手的使用空間而設(shè)置的。而本身又包括動(dòng)力源、傳動(dòng)（減速）機(jī)構(gòu)、滾輪或連桿機(jī)構(gòu)等。</p><p>　?。?）行程檢測(cè)裝置 </p><p>　　是監(jiān)測(cè)和

31、控制機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)行程（位置）的裝置。</p><p><b>　　（4）傳感裝置 </b></p><p>　　其中裝有某種傳感器，是手指具有敏感性和自控性，用以反應(yīng)手指與物件是否接觸、物件有無(wú)滑下或脫落、物件的方位是否正確、手指對(duì)物件的握緊力是否與物件的重量相適應(yīng)等。</p><p><b>　　2.2 規(guī)格參數(shù)</b>

32、;</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)，是說(shuō)明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)。</p><p><b>　　1、抓重（或臂力）</b></p><p>　　抓重是機(jī)械手所能抓取或搬運(yùn)物件的最大重量，它是機(jī)械手規(guī)格中的主要參數(shù)。抓重以10公斤左右的機(jī)械手為數(shù)最多。一般將抓重1公斤以下的定為微型；1~5公斤的定為小型；5~30公斤的定位中型；30

33、公斤以上的定為大型。機(jī)械手抓重的大小對(duì)其他參數(shù)如行程范圍、運(yùn)動(dòng)速度、坐標(biāo)型式和緩沖裝置的設(shè)計(jì)均有影響，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須予以重視。</p><p>　　2、自由度數(shù)和坐標(biāo)型式</p><p>　　機(jī)械手的自由度數(shù)和坐標(biāo)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)機(jī)械手現(xiàn)場(chǎng)具體的生產(chǎn)情況和工藝的要求而定。</p><p><b>　　3、運(yùn)動(dòng)速度</b></p>

34、<p>　　運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映了機(jī)械手的生產(chǎn)水平，很多機(jī)械手由于速度低限制了它的適用范圍。</p><p><b>　　4、行程范圍</b></p><p>　　機(jī)械手的手臂運(yùn)動(dòng)行程大小與機(jī)械手的抓重大小、坐標(biāo)型式、驅(qū)動(dòng)方式以及使用性能有關(guān)系，一般對(duì)于通用機(jī)械手的手臂回轉(zhuǎn)應(yīng)盡可能的大些使機(jī)械手具有一定的通用性，因此一般地手臂回轉(zhuǎn)行程范圍

35、應(yīng)大于180度；手臂伸縮行程大多數(shù)在500~1000毫米范圍內(nèi)選取。</p><p>　　2.3 設(shè)計(jì)路線(xiàn)與方案</p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)步驟</p><p><b>　　1.查閱相關(guān)資料；</b></p><p>　　2.確定研究技術(shù)路線(xiàn)與方案構(gòu)思；</p><p>　　3.結(jié)構(gòu)和運(yùn)

36、動(dòng)學(xué)分析；</p><p>　　4.根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；</p><p>　　5.按所給規(guī)格，范圍，性能進(jìn)行分析，強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)學(xué)校核；</p><p>　　6.繪制工作裝配圖草圖；</p><p>　　7.繪制總圖及零件圖等；</p><p>　　8.總結(jié)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。</p><p>

37、;　　2.3.2 研究方法和措施</p><p>　　使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)方法和液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（四個(gè)自由度，可以繞橫，縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)和上下左右擺動(dòng)）。</p><p>　　2.4 本章小結(jié) </p><p>　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的組成、規(guī)格參數(shù)、設(shè)計(jì)路線(xiàn)等內(nèi)容，這種設(shè)計(jì)的機(jī)械手組成全面，配置合理，能達(dá)到一定

38、的使用要求。</p><p>　　第3章 機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析</p><p>　　3.1 手部計(jì)算與分析</p><p>　　手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類(lèi)。夾持類(lèi)最常見(jiàn)的主要有夾鉗式，本設(shè)計(jì)主要考慮夾鉗式手部設(shè)計(jì)。</p><p>　　夾鉗式手部是由手指，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大

39、的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤(pán)，套類(lèi)零件，一般情況下可采用兩個(gè)手指。</p><p>　　手部的主要功用是當(dāng)工件在傳送過(guò)程中抓取和釋放工件，當(dāng)手指牢固地抓緊工件時(shí) ，可把整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)做靜止?fàn)顟B(tài)看待，這時(shí)就可以用傳統(tǒng)的靜力分析方法來(lái)確定各種力的關(guān)系及大小，從而保證機(jī)器人可靠地工作。</p><p>　　3.1.1輸入～ 輸出力的比率分析</p><p>　　手部的主要功用是當(dāng)

40、工件在傳送過(guò)程中抓取和釋放工件，當(dāng)手指牢固地抓緊工件時(shí) ，可把整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)做靜止?fàn)顟B(tài)看待，這時(shí)就可以用傳統(tǒng)的靜力分析方法來(lái)確定各種力的關(guān)系及大小，從而保證機(jī)器人可靠地工作?，F(xiàn)以實(shí)例說(shuō)明手部輸入-輸出力的確定，如圖C點(diǎn)的力平衡方程式為：</p><p><b>　　F23= F56=</b></p><p>　　其中：P—驅(qū)動(dòng)力(輸入力)</p><p

41、>　　F23、 F56——分別為杠桿2作用在杠桿3和杠桿5作用在杠桿6上的力。</p><p>　　由A（A`）點(diǎn)力矩平衡方程式可求的抓取力（輸出力）：</p><p>　　F= F23= F56=·</p><p><b>　　一般取≈4~6，</b></p><p>　　即r≈arcsin(~)≈4&

42、#176;47′~7°11′</p><p>　　上述分析說(shuō)明這類(lèi)杠桿機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)就是過(guò)死點(diǎn)位置時(shí)產(chǎn)生自鎖作用。上述方法 還不是一種簡(jiǎn)便而直觀(guān)的方法，最直觀(guān)而又有效的方法就是虛功原理。現(xiàn)以實(shí)例來(lái)分析，如圖根據(jù)虛功原理我們可得方程式：</p><p><b>　　PV1=FVC1</b></p><p>　　其中：V0=Va=Lψ；V

43、1=Rψ</p><p>　　而ψ——杠桿 2的角速度，R——扇形齒輪的節(jié)圓半徑，L——A點(diǎn)至固定鉸鏈點(diǎn)OR的距離。 </p><p>　　VC的垂直分量VC1為：</p><p>　　VC1= VCcosθ=Locosθ</p><p>　　將Vm=Rψ和VC1= Locosθ代入PV1=FVC中可以求得輸入—輸出力的比率為：</p

44、><p><b>　　ε==cosθ</b></p><p>　　另一實(shí)例瞬時(shí)中心確定在O3,由于ΔO1O1’O3∽ΔO2O4O3則</p><p><b>　　= 即=</b></p><p><b>　　再根據(jù)平衡條件得：</b></p><p>

45、<b>　　Pδp-Fbr=0</b></p><p>　　即P·b·δφ2 － F·a·δφ1=0</p><p>　　由圖所示的幾何關(guān)系可得：</p><p>　　Lb·δφ1= Lδφ2</p><p>　　即δφ2=δφ1=δφ1</p><p

46、><b>　　整理可得 c ==</b></p><p>　　同樣可求出其它不同手部的輸入 一輸出的比率ε0 。</p><p>　　3.2 腕部計(jì)算與分析</p><p>　　3.2.1 腕部設(shè)計(jì)的基本要求</p><p>　　手腕部件置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間

47、的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕具有獨(dú)立的自由度，此設(shè)計(jì)手腕有繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿X軸左右擺動(dòng)兩個(gè)自由度。手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)油缸，擺動(dòng)也采用回轉(zhuǎn)油缸。他的結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，自由度符合設(shè)計(jì)要求，它要求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　1.腕部處于臂部的前端，它連同手部的動(dòng)靜載荷均由臂部承受。腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)動(dòng)性能。因此在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)

48、緊湊，重量輕。</p><p>　　2.腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支承作用，除了保證力和運(yùn)動(dòng)的要求以及具有足夠的強(qiáng)度和剛度外還應(yīng)綜合考慮合理布局腕部和手部的連接、腕部自由度的檢測(cè)和位置檢測(cè)、管線(xiàn)布置以及潤(rùn)滑、維修調(diào)整等問(wèn)題。</p><p>　　3.腕部設(shè)計(jì)應(yīng)充分估計(jì)環(huán)境對(duì)腕部的不良影響（如熱膨脹，壓力油的粘度和燃點(diǎn)，有關(guān)材料及電控電測(cè)元件的耐熱性等問(wèn)題）。</p>

49、<p>　　3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算</p><p>　　腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，需要克服以下幾種阻力：</p><p>　　1.腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力矩 </p><p>　　從圖3.4可知：＝××-軸承直徑（m）</p><p>　　式中：－軸承處支反力；可靜力學(xué)平衡方程求得。</p><

50、;p>　　f-軸承的摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承f=</p><p><b>　　為簡(jiǎn)化計(jì)算取</b></p><p>　　圖3.4 腕部回轉(zhuǎn)支承處的受力圖</p><p>　　-工件重量（kgf），-手部重量（kgf），－手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重量（kgf）</p><p>　　2.克服由于重心偏置所引起的力矩</p>

51、<p><b>　?。剑╧gf）</b></p><p>　　式中e－工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的垂直距離（m）</p><p>　　3.克服啟動(dòng)慣性，所需的力矩</p><p>　　啟動(dòng)過(guò)程近似等加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角加速度及啟動(dòng)所用的角速度：</p><p>　?。?(

52、3.8)</p><p>　　式中：－工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　J－手腕回轉(zhuǎn)部分對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　?。滞蠡剞D(zhuǎn)過(guò)程的角加速 </p><p>　　－啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（度）</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)當(dāng)?shù)扔谏鲜鋈?xiàng)之和。</p>&l

53、t;p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　因?yàn)槭滞蠡剞D(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不是很大，手腕起動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也不大，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以將計(jì)算，適當(dāng)放大，而省略掉，這時(shí)</p><p>　　(1)設(shè)手指，手指驅(qū)動(dòng)油缸及回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動(dòng)件為一個(gè)等效圓柱體，L=50cm，直徑D=10cm，則m=27.5kg。</p><p>　　(

54、2)摩擦阻力矩＝0.1</p><p>　　(3)設(shè)起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度＝,等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度</p><p><b>　　計(jì)算：求＝</b></p><p>　　查型鋼表有： </p><p>　　代入＝256（N·m）</p><p>　?。?;＝0.1;＝0.1+265<

55、;/p><p><b>　　M=</b></p><p><b>　　確定轉(zhuǎn)軸的最小尺寸</b></p><p><b>　　，－抗扭剖面模量</b></p><p><b>　　，查得</b></p><p>　　，，取轉(zhuǎn)軸直徑d=4

56、0mm。</p><p>　　4.回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>　　回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩，機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　所采用的單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a,b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目的。</p><p>　　M=

57、 (3.10)</p><p>　　式中：—手腕回轉(zhuǎn)總的阻力矩（N·m）</p><p>　　P—回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 </p><p>　　r—缸體內(nèi)徑半徑（cm）</p><p>　　R—輸出軸半徑（cm）</p><p><b>　　b—?jiǎng)悠瑢挾?lt;/b></p>&l

58、t;p>　　注：可按外形要求或安裝空間大小，先設(shè)定b,R,r中兩個(gè)：</p><p>　　=1.5—2.5,,取=2，=3</p><p>　　又因?yàn)閐=40mm，則D=80mm，b=60mm</p><p>　　去頂回轉(zhuǎn)油缸工作壓力：</p><p><b>　　(3.11)</b></p><

59、;p>　　由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力足以克服摩擦力。</p><p>　　3.2.3 腕部擺動(dòng)油缸設(shè)計(jì)</p><p><b>　　偏離重心e的計(jì)算及</b></p><p>　　圖3.5 腕部擺動(dòng)油缸設(shè)計(jì)尺寸圖</p><p>　　估計(jì)L=45cm，，</p><p

60、><b>　　=30cm</b></p><p>　　克服重心偏置所需的力矩</p><p><b>　　克服摩擦所需力矩</b></p><p><b>　　=0.1cm</b></p><p>　　克服運(yùn)動(dòng)慣性所需的力矩</p><p>　　=

61、0.7654(kg-m-)</p><p>　　==25=5.1(kg-m-)</p><p>　　=5.8654(kg-m-)</p><p><b>　　=JW/t</b></p><p><b>　　設(shè)w=,</b></p><p>　　=0.0175/=12.83(k

62、gf·m)</p><p>　　則擺動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)力矩</p><p>　　=32.14(kgf·m)</p><p><b>　　確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑</b></p><p><b>　　抗拒剖面摸量</b></p><p><b>　　所需驅(qū)動(dòng)力

63、矩</b></p><p><b>　　(3.12)</b></p><p><b>　　取d=50mm</b></p><p>　　所以機(jī)械手的擺動(dòng)采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動(dòng)片與轉(zhuǎn)軸固連，當(dāng)兩油口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到腕部擺動(dòng)目的。</p><p><b&

64、gt;　　(3.13)</b></p><p>　　又因?yàn)椋?1.5—2.5,，取=2，=3</p><p>　　所以：d=50mm，所以D=100mm，b=75mm</p><p>　　確定回轉(zhuǎn)油缸工作壓力</p><p><b>　　(3.14)</b></p><p>　　由于系

65、統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力。</p><p>　　3.2.4 選鍵并校核強(qiáng)度</p><p>　　轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm,由GB1095-79選鍵為bh=128</p><p>　　轉(zhuǎn)軸直徑d=50mm,由GB1095-79選鍵為bh=2010</p><p><b>　　鍵校核如下公式</b&g

66、t;</p><p>　　=2T/kld[]，K——接觸面的高度</p><p>　　取接方式：靜連接，輕微沖擊，查得=100</p><p><b>　　所以滿(mǎn)足要求</b></p><p>　　3.3 臂部計(jì)算與分析</p><p>　　3.3.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求</p>&

67、lt;p>　　手臂部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動(dòng)它們作空間轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。因此，臂部具有兩個(gè)自由度才能滿(mǎn)足基本要求：即手臂，左右回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由油缸驅(qū)動(dòng)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從背部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)，

68、工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。</p><p>　　機(jī)身是固定的，它直接承受和傳動(dòng)手臂的部件，實(shí)現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)。臂部要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，需滿(mǎn)足下列各項(xiàng)基本要求：</p><p>　　1.機(jī)械手臂式機(jī)身的承載</p><p>　　機(jī)械手臂式機(jī)身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。顯然，伸縮臂桿的懸伸長(zhǎng)度愈大，則

69、剛度逾差，而且其剛度隨支臂桿的伸縮不斷變化，對(duì)于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能，位置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為可提高剛度，盡量縮短臂桿的懸伸長(zhǎng)度，還應(yīng)注意：</p><p>　　(1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸</p><p>　　臂部和機(jī)身既受彎曲（而且不僅是一個(gè)方向的彎曲）也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。所以機(jī)械手常用工字鋼或槽鋼作為支撐板，這樣既提高了手臂的剛度，又大

70、大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及管道，有利于結(jié)構(gòu)的緊湊，外形整齊。</p><p>　　(2)高支承剛度和選擇支承間的距離</p><p>　　臂部和機(jī)身的變形量不僅與本身剛度有關(guān)，而且同支撐的剛度和支撐件間距離有很大關(guān)系，要提高剛度，除從支座的結(jié)構(gòu)形狀，底板的剛度以及支座與底版的連接剛度等方面考慮外，特別注意提高配合面間的接觸剛度。</p>

71、<p>　　(3)合理布置作用力的位置和方向</p><p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合具體受力情況，設(shè)法使各作用力的變形相互抵消。</p><p>　　(1)設(shè)計(jì)臂部時(shí)，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理，確定調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以及減少重要不見(jiàn)的間隙，從而提高剛度。</p><p>　　(2)水平放

72、置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時(shí)提高其配合精度和相對(duì)位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或者大部分自重。</p><p>　　(3)提高活塞和剛體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂俯仰的剛度。</p><p>　　2.臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小</p><p>　　機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般時(shí)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來(lái)決定。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn)俯仰

73、均要求均速運(yùn)動(dòng)，（V和w為常數(shù)），但在手臂的啟動(dòng)和終止瞬間，運(yùn)動(dòng)是變化的，為了減少?zèng)_擊，要求啟動(dòng)時(shí)間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動(dòng)。</p><p>　　對(duì)于告訴運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在1000～1500mm/s，最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)，在大部分行程距離上平均移動(dòng)速度為1000mm/s內(nèi)，平均回轉(zhuǎn)角速度為內(nèi)。</p><p>　　為減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的措施：<

74、;/p><p>　　(1)減少手臂運(yùn)動(dòng)件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強(qiáng)度材料。</p><p>　　(2)減少手臂運(yùn)動(dòng)件的尺寸輪廓。</p><p>　　(3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸），</p><p>　　盡可能在前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。</p><p>

75、<b>　　3.手臂動(dòng)作應(yīng)靈活</b></p><p>　　為減少手臂運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力，盡可能用滑動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。</p><p>　　對(duì)于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件，導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程盡可能平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線(xiàn)的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計(jì)算使之滿(mǎn)足不自鎖的條件。</p><p

76、>　　(1)計(jì)算零件重量，可分解為規(guī)則的體形進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　(2)計(jì)算零件重心位置，求出重心至回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的距離。</p><p>　　(3)求重心位置并計(jì)算偏重力臂</p><p><b>　　(3.15)</b></p><p><b>　　(3.16)</b></p&g

77、t;<p><b>　　(4)計(jì)算偏重力矩</b></p><p><b>　　(3.17)</b></p><p><b>　　4.位置精度要高</b></p><p>　　一般說(shuō)來(lái)，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度教高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制，精度差；在手冊(cè)上加設(shè)定位裝置和自檢測(cè)機(jī)

78、構(gòu)，能較好的控制位置精度，檢測(cè)裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)，嚙合件的間隙。</p><p>　　除此之外，要求機(jī)械手同用性要好，能適合做種作業(yè)的要求；工藝性要好，便于加工和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱，冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手，還要設(shè)置防塵裝置等。</p><p>　　3.3.2 手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　通常先進(jìn)行粗略的估算

79、，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，在進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。</p><p>　　為了便于進(jìn)行液壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算，分別俯仰缸回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計(jì)敘述如下：</p><p><b>　　1.小臂設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)小臂L=40cm,D=60cm</p><p><b>　　則m=</b&

80、gt;</p><p>　　則手臂總重，L=100mm</p><p><b>　　=0.79kg</b></p><p><b>　　俯仰缸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　圖3.6 仰俯缸的設(shè)計(jì)尺寸圖</p><p><b>　　設(shè)，，</b>

81、</p><p>　　當(dāng)手臂處在仰角為的位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)力P通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩為</p><p><b>　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　又因?yàn)?lt;/b></p><p><b>　　=，=，</b></p><p><b>

82、　　而P=</b></p><p>　　P—油缸的工作壓力（）</p><p>　　D—油缸內(nèi)徑（cm）</p><p>　　—活塞缸與缸徑，活塞桿與端差的密封裝置處的摩擦阻力（kg）</p><p><b>　　—通油箱，=0</b></p><p>　　10590.3kg取=106

83、00kg</p><p>　　106000.8=60356.601kg·cm</p><p>　　當(dāng)手臂處在俯角為的位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)力P通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力</p><p><b>　　因?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　所以</b></p><p><

84、;b>　　則</b></p><p>　　當(dāng)手臂處在水平位置即為驅(qū)動(dòng)力矩時(shí)</p><p><b>　　因?yàn)?lt;/b></p><p>　　由于手臂與支柱連軸有振動(dòng)軸承，摩擦力矩較小=0</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　驗(yàn)證油缸是

85、否滿(mǎn)足要求，滿(mǎn)足上仰條件，出于時(shí)</p><p><b>　　(3.18)</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=1134kgf</b></p><p><b>　　選取=0.7，所以</b></p>

86、<p><b>　　(3.19)</b></p><p><b>　　D=0.053m</b></p><p>　　整理得到D=63mm，則d=45mm。</p><p><b>　　液壓缸壁和外徑計(jì)算</b></p><p><b>　　(3.20)<

87、;/b></p><p><b>　　高強(qiáng)度鑄鐵，=60</b></p><p>　　液壓缸為平底缸差，其厚度t按強(qiáng)度要求計(jì)算</p><p><b>　　無(wú)孔時(shí)</b></p><p><b>　　(3.21)</b></p><p><b

88、>　　取t=3mm</b></p><p>　　液壓缸工作行程的確定</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　則S=16mm</b></p><p>　　則由表2-6中的系列尺寸查得（液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)）</p><p>　　S=2

89、5cm則活塞桿L=30cm</p><p>　　活塞桿的穩(wěn)定性校核，活塞桿由45鋼制成。</p><p>　　桿長(zhǎng)300mm，d=45mm</p><p>　　最大壓力P=1134N</p><p><b>　　設(shè)穩(wěn)定安全系數(shù)為，</b></p><p>　　由式（10.9）求出</p>

90、;<p><b>　　(3.22)</b></p><p>　　活塞桿兩端可簡(jiǎn)化為鉸支座，故，活塞桿橫截面為圓形i=</p><p>　　故為，因?yàn)?，故不能用歐拉公式計(jì)算</p><p>　　使用直線(xiàn)公式，由表10.1查得，優(yōu)化碳鋼的</p><p>　　由公式（10.12）可得</p>&l

91、t;p>　　可見(jiàn)活塞桿是小柔度變壓桿，由直線(xiàn)公式求出</p><p>　　而P=1134N，活塞桿的工作安全系數(shù)為n=</p><p><b>　　所以滿(mǎn)足要求。</b></p><p>　　2.油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目。</

92、p><p>　　缸的一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。</p><p>　　(1)缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算</p><p>　　為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目</p><p>　　在這種連接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為工作載荷Q和預(yù)進(jìn)力之和。</p><p><b&g

93、t;　　式中：</b></p><p><b>　　P—驅(qū)動(dòng)力kgf</b></p><p>　　P—工作壓力kgf/</p><p><b>　　Z—螺釘數(shù)目，取8</b></p><p><b>　　—預(yù)緊力kgf</b></p><p>

94、;　　=K，K=1.5-1.8</p><p><b>　　螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：</b></p><p>　　式中：=1.3——計(jì)算載荷（kgf）</p><p>　　表3-1 螺釘間距與壓力p的關(guān)系</p><p><b>　　()抗拉許用應(yīng)力</b></p><p>　　，

95、——螺紋內(nèi)徑（cm）</p><p>　　表3-2 常用螺釘材料的流動(dòng)極限 </p><p><b>　　(2)缸體螺紋計(jì)算</b></p><p><b>　　(3.23)</b></p><p><b>　　式中，， </b></p><p><

96、;b>　　D—油缸內(nèi)徑</b></p><p>　　—考慮螺紋拉應(yīng)力和扭應(yīng)力合成作用系數(shù)取=1.3</p><p>　　3.大臂回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)的力矩</b></p><p>　　D—輸出軸與缸差密封處的直徑（cm）</p><p>　　L—

97、密封的有效長(zhǎng)度（cm）</p><p>　　—“O”形密封圈的截面直徑（cm）</p><p>　　—“O”形圈在裝配時(shí)壓縮率，對(duì)于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，k=0.03-0.35</p><p><b>　　—摩擦系數(shù)</b></p><p>　　P—回轉(zhuǎn)軸缸的工作壓力（kg/）</p><p>　　選取=0.

98、5，b=10cm,p=80kg/,設(shè)=6mm</p><p><b>　　若，則取</b></p><p>　　，取，則，D=14cm</p><p>　　選用O型橡膠密封圈S58型，=4.7mm</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　

99、(3.24)</b></p><p>　　—?jiǎng)悠瑐?cè)面與缸蓋密封處的摩擦阻力距</p><p>　　—回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片的角速度變化量，在啟動(dòng)過(guò)程中（弧度/秒）</p><p><b>　　—啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間</b></p><p>　　—手臂回轉(zhuǎn)部件，對(duì)回轉(zhuǎn)軸的輕功慣量（）</p><p>　　若

100、手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為</p><p><b>　　則</b></p><p>　　—回轉(zhuǎn)零件對(duì)重心軸線(xiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　(3.25)</b></p><p><b>　　=649.2（）</b></p><p><

101、;b>　　設(shè)角速度，啟動(dòng)時(shí)間</b></p><p>　　—般取=0.2P=16（）</p><p><b>　　由內(nèi)徑公式</b></p><p><b>　　(3.26)</b></p><p>　　基本滿(mǎn)足要求，則D=16cm，d=8cm。又由</p><

102、p>　　4.缸蓋連接螺釘和動(dòng)片連接螺釘計(jì)算</p><p><b>　　螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為</b></p><p><b>　　或（取=8mm）</b></p><p>　　式中：—螺釘?shù)膬?nèi)徑（cm）</p><p>　　—計(jì)算載荷（kgf）</p><p>　　—螺釘材

103、料作用拉應(yīng)力</p><p>　　3.4 機(jī)身計(jì)算與分析</p><p>　　機(jī)身是直接支撐和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。此次設(shè)計(jì)機(jī)身為地面軌道運(yùn)動(dòng)式。它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)其型號(hào)為Y

104、132S—8功率2.2KW轉(zhuǎn)速710r/min，再電動(dòng)機(jī)后接了一個(gè)圓錐圓柱齒輪減速器其輸出速度為1.2m/s。在后是一個(gè)制動(dòng)箱。其主要參數(shù)是由外部計(jì)算機(jī)調(diào)整和控制，在很大程度上是由運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡運(yùn)動(dòng)而去編制小車(chē)的運(yùn)行程序。</p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析，分別為手部、腕部、臂部、機(jī)身的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)

105、行了計(jì)算與校核，在使用中能滿(mǎn)足要求。 </p><p><b>　　第4章 液壓系統(tǒng)</b></p><p><b>　　4．1 液壓缸</b></p><p>　　根據(jù)前面設(shè)計(jì)好的各種液壓缸的參數(shù)。</p><p><b>　　1.活塞缸</b></p><

106、;p>　　已知參數(shù)（包括設(shè)計(jì)出的參數(shù)）：</p><p>　　—表示第幾個(gè)缸的參數(shù) </p><p><b>　　}無(wú)桿腔進(jìn)油</b></p><p><b>　　}有桿腔進(jìn)油</b></p><p><b>　　2.擺動(dòng)缸</b></p><p>

107、;<b>　　已知參數(shù)：</b></p><p>　　注意已知參數(shù)中在前面設(shè)計(jì)中不夠明確時(shí)，則要進(jìn)行分析。已知參數(shù)（包括已設(shè)計(jì)好的參數(shù)）</p><p>　　(1)單作用彈簧復(fù)位的夾緊缸；</p><p>　　=25mm，=18mm </p><p>　　F= =8.67cm/s</p><p>

108、　　注意：為尚未夾持工件的時(shí)間。</p><p><b>　　(2)手腕回轉(zhuǎn)缸。</b></p><p>　　=80mm，=40mm，=60mm</p><p><b>　　(4.1)</b></p><p><b>　　(3)手腕擺動(dòng)缸</b></p><

109、p><b>　　(4)手臂回轉(zhuǎn)缸 </b></p><p>　　=160mm =80mm =120mm</p><p>　　注意：忽略角加速度和角減速度的影響</p><p>　　(5)手臂仰俯活塞缸：</p><p>　　=63mm，=45mm</p><p><b>　　V=5

110、cm/s</b></p><p><b>　　3.估算流量</b></p><p><b>　　(1)夾緊缸：。</b></p><p><b>　　(2)手腕回轉(zhuǎn)缸：</b></p><p><b>　　(3)手腕擺動(dòng)缸：</b></p

111、><p><b>　　(4)手臂回轉(zhuǎn)缸：</b></p><p>　　(5)手臂仰俯活塞缸：</p><p>　　4．2 計(jì)算和選擇液壓元件</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選取要求及其具體選取</p><p>　?。?）計(jì)算液壓泵的工作壓力</p><p>　　泵的工

112、作壓力是所有液壓缸中工作壓力最大者與管道壓力損失之和。即：</p><p>　　—管道和各類(lèi)閥的全部壓力損失之和。</p><p>　　可先估計(jì)，一般取：=（5—8）</p><p>　?。?）計(jì)算液壓泵的流量</p><p>　　，式中：K—泄露折算系數(shù)，一般，K=1.1—1.5</p><p>　?。?）選擇液壓泵

113、的規(guī)格</p><p>　　參照設(shè)計(jì)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本，選取其額定壓力比高25%—60%，其流量與上述計(jì)算一致的液壓泵。</p><p>　?。?）計(jì)算功率，選用電動(dòng)機(jī)</p><p>　　按工況圖，找出所有缸N-t圖中最高功率點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的（計(jì)算值）和泵額定流量的乘積，然后除以泵的總效率</p><p><b>　　(4.2)</b

114、></p><p>　　確定液壓泵的流量壓力和選擇泵的規(guī)格，泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失，所以，泵的工作壓力為：</p><p>　　—液壓泵的最高工作壓力；—執(zhí)行元件的最高工作壓力</p><p>　　—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)，簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2—0.5，</p><p>　　=0.5，=4.5+0

115、.5=5</p><p>　　上述計(jì)算所得的是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過(guò)渡，階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到，一定的壓力儲(chǔ)備量并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力應(yīng)滿(mǎn)足</p><p>　　泵流量的確定。液壓泵的最大流量應(yīng)為：</p><p>　　，—液壓泵的最大流量</p><p>　　—同時(shí)工作的各執(zhí)行元件所需流

116、量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量2～3L/min</p><p>　　—系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取=1.1-1.3，現(xiàn)取=1.2</p><p>　　選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得和，再查閱有關(guān)手冊(cè)，現(xiàn)選用YB-80BI雙聯(lián)葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量：10—194mL/r;泵的額定壓力=10.5；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；容積效率；總效率。</p>&l

117、t;p>　　與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定。首先分別計(jì)算出不同工況時(shí)的功率，取它們之間的最大值作為選取電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在速度較小時(shí)，泵輸出的流量減小，泵的效率急劇下降，一般當(dāng)流量在0.2—1L/min范圍內(nèi)時(shí)，可取=0.03—0.14。同時(shí)，應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線(xiàn)最大功率點(diǎn)時(shí)，不致停車(chē)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即</p><p><b>　　(4.3)</b><

118、;/p><p>　　泵的工作壓力：P=245.25</p><p>　　—余量系數(shù)，取K=1.05</p><p><b>　　—泵出油量</b></p><p><b>　　—油頭</b></p><p><b>　　—主管損失油頭</b></p&g

119、t;<p><b>　　—泵的功率</b></p><p>　　—傳動(dòng)效率直接傳遞為1</p><p><b>　　選電機(jī)：</b></p><p>　　4.2.2 選擇液壓控制閥的原則</p><p>　　按控制閥的額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量原則</p&g

120、t;<p>　　4.2.3 選擇液壓輔助元件的要求</p><p><b>　　(1)濾油器</b></p><p>　　按泵的最大流量選取流量略大些的濾油器，濾油精度在為網(wǎng)式或線(xiàn)段式濾油器即可。</p><p>　　(2)油管和管接頭的通徑與閥一致來(lái)選取。</p><p><b>　　(3)油箱

121、容積</b></p><p><b>　　Q=50Qp</b></p><p>　　注意：Qp單位若為L(zhǎng)/min時(shí)，V的單位為</p><p>　　Qp單位若為時(shí)，V的單位為</p><p>　　4.2.4 具體選擇液壓元件</p><p>　?。?）換向回路的選擇</p>

122、;<p>　　緊缸換向選用二位三通閥，其他缸全部選用B型的三位四通電磁換向閥。選用B型電磁閥便于微機(jī)控制，選中位為O型是使定位準(zhǔn)確。</p><p>　?。?）調(diào)速方案的選擇</p><p>　　本系統(tǒng)是功率較小的，故選簡(jiǎn)單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速。</p><p>　?。?）緩沖回路的選擇</p><p>　　選用二位三通閥加入油路

123、，便于微機(jī)控制，提高自動(dòng)化程度。</p><p>　　(4)系統(tǒng)的安全可靠性的選擇</p><p>　　為防止伸縮缸在仰起一定角度后的自由下滑，都采用單向順序閥來(lái)平衡。</p><p>　　為保證夾緊缸夾持工件的可靠性選用液控單向閥保壓和鎖緊。</p><p><b>　　液壓元件的選擇</b></p>&

124、lt;p>　　單向壓力補(bǔ)償調(diào)速閥：QI-63B，QI-130B，QI-23B</p><p><b>　　單向閥：I-25</b></p><p><b>　　減壓閥：I-10</b></p><p>　　單向順序閥：XI-160B</p><p>　　二位三通電磁閥：23D-10B，23D-

125、50B，23D-100B</p><p>　　二位四通電磁閥：24D-25B，34DY-63B，34S-160B</p><p>　　線(xiàn)隙式濾油器：XU-B327-75 XU-1337-50</p><p><b>　　壓力表：Y-60</b></p><p>　　確定管道尺寸時(shí)本系統(tǒng)主油路流量q=160L/min，壓油

126、管的允許流速為v=4m/s，則內(nèi)徑d=4.6=4.6=29mm</p><p>　　夾緊油路d=11mm</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)油路d=18mm</p><p>　　手腕擺動(dòng)油路d=18mm</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)油路d=26mm</p><p>　　手腕仰俯油路d=28mm</p><

127、p><b>　　液壓油箱的設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　液壓油箱的作用是儲(chǔ)存液壓油，分離液壓油中的雜質(zhì)和空氣，同時(shí)起到分散的作用。</p><p>　　1.液壓油箱有效容積的確定</p><p>　　液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來(lái)考慮。液壓油箱的有效容量v可概略地確定為：</p>&l

128、t;p>　　在中低壓系統(tǒng)中（p），可取v=（5—7）。</p><p>　　式中：V—液壓油箱有效容量；—液壓泵額定流量</p><p>　　V=3=696=576，故V=576L</p><p>　　應(yīng)當(dāng)注意：設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，設(shè)備中的那部分會(huì)因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中液壓油位不能太高，一般不應(yīng)超過(guò)液壓油箱高度的</p&

129、gt;<p>　　2.液壓油箱的外形尺寸</p><p>　　液壓油箱的有效容積確定或，需設(shè)計(jì)液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長(zhǎng)：寬：高）為：1：1：1—1：2：3</p><p>　　為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時(shí)，可將液壓油箱的容量予以增大。</p><p>　　根據(jù)油箱有效容量可選BEX—630。</p><p>&

130、lt;b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了機(jī)械手液壓系統(tǒng)的組成，工作原理及工作過(guò)程，液壓傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1.液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活的來(lái)布置；</p><p>　　2.重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快、定位精度好；</p><p>　　3.操縱控制方便，