上下料機(jī)械手課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　任 務(wù) 書(shū)</b></p><p><b>　　一、目的與要求</b></p><p>　　《專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)》是機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)方向?qū)W生的重要實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，也是該專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一次課程設(shè)計(jì)。擬通過(guò)《專(zhuān)業(yè)課程設(shè)

2、計(jì)》這一教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)著重提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)能力、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力和綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。在《專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)》中，應(yīng)始終注重學(xué)生能力的培養(yǎng)與提高。《專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)》的題目為工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。學(xué)生通過(guò)《專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)》，應(yīng)該在下述幾個(gè)方面得到鍛煉：</p><p>　　綜合運(yùn)用已學(xué)過(guò)的“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”、“液壓傳動(dòng)”、“機(jī)

3、械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”等課程和其他已學(xué)過(guò)的有關(guān)先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，解決某一個(gè)具體設(shè)計(jì)問(wèn)題，是所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。</p><p>　　通過(guò)比較完整地設(shè)計(jì)某一機(jī)電產(chǎn)品，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。</p><p>　　培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者必備的基本技能，及熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料，如設(shè)計(jì)圖表、手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)

4、范等。</p><p>　　進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。</p><p><b>　　二．主要內(nèi)容</b></p><p>　　表1精鍛機(jī)上料機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　（1）根據(jù)以上相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，完成精鍛機(jī)上料機(jī)械手方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)</p><p&g

5、t;　　（2）撰寫(xiě)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。</p><p><b>　　三、進(jìn)度計(jì)劃</b></p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)成果要求</p><p>　　1．機(jī)械手總裝圖1張（0號(hào)圖紙）、部件圖若干張（0號(hào)圖紙）；</p><p>　　2．全部非標(biāo)零件圖（圖紙類(lèi)型是零件類(lèi)型及復(fù)雜程度而定）；</

6、p><p>　　3．液壓原理圖和電器控制原理圖各一張；</p><p>　　4．撰寫(xiě)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。</p><p><b>　　五、考核方式</b></p><p>　　專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的成績(jī)?cè)u(píng)定采用四級(jí)評(píng)分制，即優(yōu)秀、良好、通過(guò)和不通過(guò)。成績(jī)的評(píng)定主要考慮學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)質(zhì)量、答辯情況和平時(shí)

7、表現(xiàn)等幾個(gè)方面，特別要注意學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工程技術(shù)工作的能力和創(chuàng)新精神，全面衡量學(xué)生的真實(shí)質(zhì)量。</p><p>　　學(xué)生姓名： 安蕾 劉國(guó)威 劉欣磊 彭澎 孫赫俊</p><p>　　指導(dǎo)教師：楊曉紅、花廣如、楊化動(dòng) </p><p>　　2011年12月30日 </p><p>　　一 機(jī)械手動(dòng)作過(guò)程和主要設(shè)計(jì)參數(shù)介紹</p&

8、gt;<p><b>　　1.1 任務(wù)概述</b></p><p>　　本次專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)精鍛機(jī)上料機(jī)械手。本機(jī)械手是為精鍛機(jī)服務(wù)的，具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)、不知疲勞、不怕危險(xiǎn)、抓舉重物的力量比人手大等特點(diǎn)，可大大減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且大大提高上料的效率。</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是一種新型的自動(dòng)化裝置，它可根據(jù)作業(yè)的要求，按照預(yù)先確

9、定的程序搬運(yùn)物體，裝卸零件以及操持噴槍、焊把等工具區(qū)完成一定的任務(wù)，因此它可在繁重、高溫和多粉塵等勞動(dòng)條件較差的作業(yè)中，部分地代替人工操作。</p><p>　　1.2 精鍛機(jī)上料機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程</p><p>　　當(dāng)旋鈕打向回原點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)地回到左上角位置待命。當(dāng)旋鈕打向自動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成各工步操作，且循環(huán)動(dòng)作。當(dāng)旋鈕打向手動(dòng)時(shí)，每一工步都要按下該工步按鈕才能實(shí)現(xiàn)。</p&g

10、t;<p>　　1.3 精鍛機(jī)上料機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖</p><p>　　由動(dòng)作要求和實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)的綜合考慮，初步擬定機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　精鍛機(jī)上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1.4精鍛機(jī)上料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　由結(jié)構(gòu)示意圖得，該上料機(jī)械手有4個(gè)自由度：1、腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2、

11、臂部的水平移動(dòng)。3、腰部的上下移動(dòng)。4、機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　1.5 精鍛機(jī)上料機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù),見(jiàn)下表</p><p><b>　　二 整體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　抓重：60kg；</b></p>

12、<p><b>　　自由度數(shù)：4個(gè)；</b></p><p>　　坐標(biāo)形式：圓柱坐標(biāo)；</p><p>　　最大工作半徑：1700毫米；</p><p>　　手臂最大中心高：2300毫米；</p><p><b>　　手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)；</b></p><p>　　

13、手臂伸縮范圍：0~500毫米</p><p>　　手臂伸縮速度：伸出176毫米每秒；</p><p>　　縮回233毫米每秒；</p><p>　　手臂升降范圍：0~600毫米；</p><p>　　手臂升降速度：上升102毫米每秒；</p><p>　　下降152毫米每秒；</p><p>　

14、　手臂回轉(zhuǎn)范圍：00 ~2000 (實(shí)際使用為950)；</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)速度：630每秒；</p><p><b>　　手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：</b></p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)范圍:00~1800；</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)速度：2010每秒；</p><p>　　手指夾持范圍： Φ

15、90-Φ120毫米；</p><p>　　緩沖方式及定位方式：</p><p>　　手臂伸縮：伸出時(shí)由行程開(kāi)關(guān)適時(shí)切斷油路，手臂緩沖，縮回時(shí)由行程開(kāi)關(guān)控制返回終了位置。</p><p>　　手臂升降：上升時(shí)是靠可調(diào)碰鐵觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)而發(fā)信，使電液換向閥變?yōu)椤皁”型滑閥機(jī)能，切斷油路而實(shí)現(xiàn)緩沖定位，下降時(shí)靠油缸端部節(jié)流緩沖，由行程開(kāi)關(guān)控制終了位置。</p>

16、<p>　　手臂回轉(zhuǎn)：采用行程節(jié)流閥（雙向使用）減速緩沖，用定位油缸驅(qū)動(dòng)定位銷(xiāo)而定位。</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)：采用行程開(kāi)關(guān)發(fā)信，切斷油路滑行緩沖，死擋塊定位。</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：液壓</b></p><p>　　控制方式：點(diǎn)位程序控制</p><p>　　2.2 機(jī)械手實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作

17、</p><p>　　機(jī)械手原位→機(jī)械手前伸→機(jī)械手上升→機(jī)械手抓取并夾緊→機(jī)械手后退</p><p>　　機(jī)械手左轉(zhuǎn)→機(jī)械手前伸→機(jī)械手松開(kāi)→機(jī)械手下降→機(jī)械手右轉(zhuǎn)→退至原位</p><p>　　2.3 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　本機(jī)械手系統(tǒng)由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。執(zhí)行系統(tǒng)包括手部、手臂、手腕。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力源、

18、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成?？刂葡到y(tǒng)由程序控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成。 2.4 機(jī)械手的工作過(guò)程</p><p>　　立式精鍛機(jī)和自動(dòng)上料機(jī)械手等的配置如圖2-4-1所示。被加熱的坯料由運(yùn)輸車(chē)2送到上料位置后，自動(dòng)上料機(jī)械手3將熱坯料搬運(yùn)到立式精鍛機(jī)1上鍛打，其成品鍛件由下料機(jī)械手4送立式精鍛機(jī)上取下并送到轉(zhuǎn)換機(jī)械手5上，轉(zhuǎn)換機(jī)械手先把鍛件翻轉(zhuǎn)90°成水平位置，由丙烷切割裝置6將兩端切齊，切割完畢

19、，轉(zhuǎn)換機(jī)械手5的手臂再水平回轉(zhuǎn)87°，將鍛件水平放置到下料運(yùn)輸裝置7上，運(yùn)送到車(chē)間外面的料倉(cāng)處進(jìn)行冷卻。自動(dòng)上料機(jī)械手3在此精鍛生產(chǎn)線上可以完成取料、喂料和變換工位等動(dòng)作。</p><p>　　2.5 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度選擇</p><p>　　按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動(dòng)形式及其組合情況，其座標(biāo)型式可分為直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式和關(guān)節(jié)式。由于本機(jī)械手在上下料時(shí)手臂具有升

20、降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，采用圓柱座標(biāo)型式。相應(yīng)的機(jī)械手具有三個(gè)自由度，為了彌補(bǔ)升降運(yùn)動(dòng)行程較小的缺點(diǎn)，增加手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而增加一個(gè)手臂上下擺動(dòng)的自由度。</p><p>　　2.6 機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng)，把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成可更換結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件是棒料時(shí)，使用夾持式手部。</p><p>　　2.7 機(jī)械手的手腕

21、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓缸。</p><p>　　2.8 機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　按照抓取工件的要求，本機(jī)械手的手臂有三個(gè)自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)

22、和升降運(yùn)動(dòng)是通過(guò)立柱來(lái)實(shí)現(xiàn)的，立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)由液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.9 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　由于液壓壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用液壓壓傳動(dòng)方式。</p><p>　　2.10 機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到機(jī)

23、械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。</p><p>　　三 機(jī)械手具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1手部抓緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1.1對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求</p><p><b>　

24、　1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力</b></p><p>　　手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。</p><p>　　2、有足夠的開(kāi)閉范圍</p><p>　　夾持類(lèi)手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變

25、化量稱(chēng)為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi)閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖</p><p>　　3、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小</p><p>　　手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)

26、動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。</p><p>　　4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度</p><p><b>　　5、其它要求</b></p><p>　　因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史

27、彈簧夾緊，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。</p><p>　　3.1.2拉緊裝置原理</p><p>　　油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，液壓力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)</p><p><b>　　1、右腔推力為</b></p><p>　　FP=（π／4）D²P

28、 （2.1）</p><p>　　=（π／4）0.5²2510³</p><p><b>　　=4908.7N</b></p><p>　　2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′ （2

29、.2）</p><p>　　其中 N′=498N=392N，帶入公式2.2得：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′</p><p>　　=(2150/50)（cos30º）²392</p><p><b>　　=1764N</b></p><p&g

30、t;　　則實(shí)際加緊力為 F1實(shí)際=PK1K2/η （2.3）</p><p>　　=17641.51.1/0.85=3424N</p><p>　　經(jīng)圓整F1=3500N</p><p>　　3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即</p><p>　　L=（D/2）tgψ

31、 （2.4）</p><p><b>　　=25×tg30º</b></p><p><b>　　=23.1mm</b></p><p>　　經(jīng)圓整取l=25mm</p><p>　　4、確定“V”型鉗爪的L、β。</p><p>　

32、　取L/Rcp=3 （2.5）</p><p>　　式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）</p><p>　　由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150</p><p>　　取“V”型鉗口的夾角2α=120º，

33、則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定，</p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　β=22º39′</b></p><p>　　5、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度）【1】</p><p>　?。?）伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s</p><p>　　

34、Vmin=50mm/s</p><p>　?。?）上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s</p><p>　　Vmin=40mm/s</p><p>　　（3）下降Vmax=800mm/s</p><p>　　Vmin=80mm/s</p><p>　?。?）回轉(zhuǎn)Wmax=90º/s</p><

35、;p>　　Wmin=30º/s</p><p>　　所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度V=60mm/s </p><p><b>　　6、手部右腔流量</b></p><p>　　Q=sv （2.7）</p><p><b>　　=60πr²</

36、b></p><p>　　=60×3.14×25²</p><p>　　=1177.5mm³/s</p><p><b>　　7、手部工作壓強(qiáng)</b></p><p>　　P= F1/S （2.8）</p><p&g

37、t;　　=3500/1962.5=1.78Mpa</p><p>　　3.1.3手部液壓缸尺寸計(jì)算</p><p><b>　　手部受力計(jì)算</b></p><p>　　手臂的行程為100mm.速度為400mm/s,起動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間為0.2s</p><p>　　水平伸縮直線運(yùn)動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)力P的計(jì)算</p>

38、<p><b>　　根據(jù)受力平衡有： </b></p><p>　　G參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量（包括工件）200N</p><p>　　當(dāng)量摩擦系數(shù)0.18</p><p><b>　　導(dǎo)向桿的摩擦阻力</b></p><p>　　分別為a,b桿的摩擦阻力</p><p

39、>　　Ra，Rb 分別為導(dǎo)向套左右端的受力</p><p>　　a 導(dǎo)向套的長(zhǎng)度200mm</p><p>　　L工件重心距離導(dǎo)向套的長(zhǎng)度100mm</p><p>　　水平移動(dòng)油缸受力狀態(tài)</p><p><b>　　手部油缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算</b></p><p>　　活塞桿，缸蓋，缸壁，伸縮

40、油管之間的摩擦阻力0.05P</p><p>　　密封裝置處的摩擦阻力0.05P</p><p>　　油缸回油腔低壓油造成的阻力，取為0.05P</p><p>　　手臂起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)活塞桿上受到的平均慣性力</p><p>　　從靜止加速到工作速度的速度變化量</p><p>　　起動(dòng)的時(shí)間取為0.2s</p&g

41、t;<p><b>　　油缸驅(qū)動(dòng)力844N</b></p><p><b>　　油缸的尺寸：</b></p><p>　　當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔有： </p><p><b>　?。üぷ鲏毫Γ?，取</b></p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)油缸外徑(JB1068-67)取80m

42、m,所以壁厚為10mm</p><p><b>　　活塞桿的計(jì)算</b></p><p><b>　　計(jì)算得d=44mm</b></p><p>　　手臂的伸縮行程為200mm,根據(jù)其它零部件的安裝所需間隙，總長(zhǎng)取活塞桿l=240mm。</p><p><b>　　材料選擇</b&g

43、t;</p><p><b>　　缸筒</b></p><p>　　工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用20、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中，20號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用35號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)

44、到HB241～HB285。這里液壓缸筒選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì).缸筒內(nèi)徑采用H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取R0.4～R0.1。</p><p><b>　　活塞</b></p><p>　　活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用45號(hào)鋼。</p><p><b>　　缸

45、蓋及活塞桿導(dǎo)向套</b></p><p>　　缸蓋采用35號(hào)鋼或45號(hào)鋼鍛件，或ZG35、ZG45及HT250、HT300、HT350等鑄鐵材料?；钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取45號(hào)鋼。</p><p><b>　　活塞桿</b></p>

46、;<p>　　活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用35或45號(hào)鋼，要求高的可用40Gr鋼?？招牡挠?5號(hào)、45號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔d。缸的活塞桿也選45號(hào)鋼。</p><p>　　液壓缸的緩沖、排氣與密封</p><p>　　以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大，而且運(yùn)行速度慢，所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大，不再專(zhuān)門(mén)設(shè)置排氣裝置，安裝

47、時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封，活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用O型密封圈,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取Y型密封圈，Y型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心，在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。</p><p>　　手部活塞桿的穩(wěn)定性校核</p><p>　　因?yàn)閘>15d，所以活塞桿需要穩(wěn)定性校核</p><p>　　油缸安裝屬于兩端固定，長(zhǎng)度折算系數(shù)</p

48、><p>　　彈性模量

49、

50、 </p><p><b>　　特定柔度值</b></p><p>　　活塞桿橫截面的慣性半徑 i=d/4=44/4=11mm</p><p><b>　　安全系數(shù)</b></

51、p><p>　　活塞桿的面積F=3.14*d*d/4=2160mm</p><p>　　活塞桿的計(jì)算柔度屬于大柔度桿其臨界力</p><p>　　,活塞桿穩(wěn)定性符合要求</p><p>　　手部缸體的螺栓鏈接計(jì)算</p><p>　　確定油缸缸筒與缸蓋采用螺栓連接，此種方式能夠使液壓缸緊湊牢固。在這種鏈接中，每個(gè)螺栓在危險(xiǎn)

52、剖面上承受的拉力為工作載荷Q和剩余預(yù)緊力之和，即：</p><p><b>　　Q：工作載荷（N）</b></p><p>　　P：缸蓋受到的合成液壓力，即驅(qū)動(dòng)力（N）</p><p><b>　　Z：螺栓數(shù)目</b></p><p><b>　?。菏Ｓ囝A(yù)緊力，</b><

53、/p><p><b>　　則螺栓</b></p><p>　　取螺栓公稱(chēng)直徑為6 數(shù)目4 安全系數(shù)2 k=1.8</p><p>　　所以，滿足強(qiáng)度條件。</p><p>　　3.2腕部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)

54、動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　要求：回轉(zhuǎn)±90º</b></p><p>　　角速度W=45º/s</p><p><b>　　以最大負(fù)荷計(jì)算：</b></p><p>　　當(dāng)工件處于

55、水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。</p><p>　　3.2.1計(jì)算扭矩M1</p><p>　　設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：</p><p>　　M1=F×S （3.9）</p&g

56、t;<p>　　=10×9.8×0.2=19.6（N·M）</p><p><b>　　F</b></p><p><b>　　S</b></p><p>　　F S F</p><p>　　圖3-3 腕部受力簡(jiǎn)圖</p>&

57、lt;p>　　油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2</p><p>　　F=5kg S=10cm</p><p><b>　　帶入公式3.9得</b></p><p>　　M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） </p><p>　　擺動(dòng)缸的摩擦力

58、矩M摩 </p><p>　　F摩=300（N）（估算值）</p><p>　　S=20mm （估算值）</p><p>　　M摩= F摩×S=6（N·M）</p><p>　　4、擺動(dòng)缸的總摩擦力矩M</p><p>　　M=M1+M2+ M摩=30.5（N·M）

59、 （3.10）</p><p>　　5.由公式（4.2）</p><p>　　T=P×b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106/8 （3.11）</p><p>　　其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；</p><p&

60、gt;　　ΦA(chǔ)1———擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；</p><p>　　Φmm———轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。</p><p>　　所以代入（3.11）公式</p><p>　　P=8T/b（ΦA(chǔ)1²-Φmm ²）×106</p><p>　　=8×30.5/0.03×（0.

61、1²-0.03²）×106=0.89Mpa</p><p><b>　　又因?yàn)?lt;/b></p><p>　　W=8Q/（ΦA(chǔ)1²-Φmm ²）b</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　Q=W（ΦA(chǔ)1²-Φmm

62、78;）b/8φA1</p><p>　　=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8</p><p>　　=0.27×10-4m³/s</p><p><b>　　=27ml/s</b></p><p>　　3.2.2螺旋擺動(dòng)液壓缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p>

63、<p>　　1來(lái)復(fù)螺旋牙形的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、梯形牙形</b></p><p>　　梯形牙形的來(lái)復(fù)副是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多一種牙形, 在此所用來(lái)復(fù)油缸的牙形中, 取平均半r=20-40mm，取半徑r=20mm，取牙形高h(yuǎn)=4mm, 來(lái)復(fù)母和來(lái)復(fù)桿的內(nèi)外徑之差均為h，根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn),，其牙形為齒側(cè)定心，如圖，端面牙寬 B=2r*sin(3.1

64、4/Z) (Z為來(lái)復(fù)螺旋的頭數(shù)，通常Z=6)</p><p><b>　　圖8 端面牙型</b></p><p>　　端面牙隙Z1=0.5-1(mm)</p><p>　　根據(jù)端面牙型各參數(shù)，利用螺旋角可算出法面牙型各參數(shù)。</p><p><b>　　2、油缸活塞的設(shè)計(jì)</b></p>

65、;<p>　　從來(lái)復(fù)螺旋運(yùn)動(dòng)副的討論，可得到計(jì)算壓力和流量的關(guān)系式：</p><p>　　當(dāng)油缸的來(lái)復(fù)螺旋副結(jié)構(gòu)和所需轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載確定后，K1和K是定值，因此從二式可得，這樣, 可根據(jù)整個(gè)液壓回路要求, 合理選用升角和活塞面積。一般的來(lái)復(fù)油缸把升角選得小一些, (約50度左右)，而活塞面積大一些，如為細(xì)長(zhǎng)油缸，則升角選為60度左右，塞面積則小一些。計(jì)算得，</p><p>　　

66、螺旋桿直徑R1=20mm 長(zhǎng)度L1=110mm </p><p>　　螺旋套筒內(nèi)徑R2=25mm 外徑R3=30mm 長(zhǎng)度L2=140mm</p><p>　　缸體內(nèi)徑R4=30mm 外徑R5=40mm 長(zhǎng)度L3=120mm</p><p>　　外法蘭直徑R5=50mm</p><p><b>　　材料選擇</b>

67、</p><p>　　來(lái)復(fù)油缸的活塞上總有來(lái)復(fù)螺旋和花鍵或雙來(lái)復(fù)螺旋二個(gè)運(yùn)動(dòng)副, 故需用較高強(qiáng)度的材料, 而對(duì)活塞與缸體的運(yùn)動(dòng)副, 則要求活塞耐磨而不咬死, 故活塞常常采用二種材料組合起來(lái)，而對(duì)活塞主體45鋼或40鉻，而活塞部分采用HT或ZQAL9-4.。為了便于加工, 活塞可采用同一材料, 但在活塞上需用鼓形密封圈和尼龍環(huán)的組合結(jié)構(gòu)與缸體配合。</p><p><b>　　軸承

68、的選用</b></p><p>　　活塞在單來(lái)復(fù)油缸缸體中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又作直線運(yùn)動(dòng), 在雙來(lái)復(fù)油缸缸體中則處于二個(gè)升角不同的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副中, 因此主軸不但承受徑向力且又承受軸向力, 油缸結(jié)構(gòu)中既有能承受軸向推力的滾動(dòng)軸承, 還有滑動(dòng)軸承。按靜載荷選用滾動(dòng)軸承：</p><p><b>　　C>1.5W</b></p><p>　　

69、式中 C-----軸承額定靜載荷（kgf）</p><p>　　W-----載荷引起的軸向載荷（kgf）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，選用軸承型號(hào)為3014</p><p>　　3.3臂部伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。</p><p>

70、;　　臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 </p><p>　　機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。</p><p>　　手臂的伸縮速度為200m/s</p><p><

71、b>　　行程L=500mm</b></p><p>　　1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】</p><p><b>　　Q=sv</b></p><p>　　=200×π×40²</p><p>　　=1004800mm³/s</p><

72、;p>　　=0.1/10²m³/s=1000ml/s</p><p>　　2、手臂右腔工作壓力，公式（2.8） 得：〖4〗 </p><p>　　P=F/S （2.12）</p><p>　　式中：F——取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。&

73、lt;/p><p>　　所以代入公式（2.12）得： </p><p>　　P=（F+ F摩）/S</p><p>　　=（30×9.8+1000）/π×40²</p><p><b>　　=0.26Mpa</b></p><p>　　3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖2.4所示

74、：</p><p>　　圖2.4機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表</p><p>　　4、由初步計(jì)算選液壓泵〖4〗</p><p>　　所需液壓最高壓力 </p><p><b>　　P=1.78Mpa</b></p><p>　　所需液壓最大流量 </p><p

75、>　　Q=1000ml/s</p><p>　　選取CB-D型液壓泵（齒輪泵）</p><p>　　此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。</p><p>　　5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸：</p><p>　　T=PD（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）ηm×106

76、/8 （2.13）</p><p>　　W=8θηv/（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b （2.14）</p><p>　　式中：Ηm—機(jī)械效率?。?0.85～0.9</p><p>　　Ηv—容積效率?。?0.7～0.95</p><p>　　所以代入公式（2.13）得

77、：</p><p>　　T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8</p><p>　　=25.8（N·M）</p><p>　　T<M=30.5（N·M）</p><p>　　代入公式（2.14）得：</p>&l

78、t;p>　　W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03</p><p>　　=0.673rad/s</p><p>　　W<π/4≈0.785rad/s</p><p>　　因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　流量

79、 Q=35ml/s</p><p><b>　　圓整其他缸的數(shù)值：</b></p><p>　　手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa </p><p>　　流量QⅠ=120ml/s</p><p>　　小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=0.25Mpa </p><p>　　流量QⅠ=1000ml

80、/s</p><p>　　臂部液壓缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　臂部的伸縮油缸采用單作用式直線油缸</p><p><b>　　工作載荷的計(jì)算</b></p><p>　　油缸提升的工作載荷為F,則F＝K(G+Fa)/η</p><p>　　其中K——安全系數(shù)，取K＝1.5</p>

81、;<p>　　G——運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，若取m＝200kg，則G＝mg＝200×9.8＝1920N </p><p>　　Fa——慣性載荷，F(xiàn)a＝G·a/g,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度a＝14m/s,</p><p>　　則Fa＝G·a/g＝980×14/9.8＝4200N</p><p>　　η——液壓缸的機(jī)械效率

82、，取η＝0.9</p><p>　　∴F＝K(G+Fa)/η</p><p>　?。?.5×(1920+4200)/0.9 ＝8700N</p><p><b>　　主要尺寸的確定</b></p><p><b>　　D＝</b></p><p>

83、;　　其中，φ——活塞桿直徑d與D的比值，即φ＝d/D,這里取φ＝0.52。</p><p>　　F——工作載荷，前已計(jì)算過(guò)，為8700N.</p><p>　　——工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng)，?。?MPa</p><p>　　——工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng)，?。?MPa</p><p>　　最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑</p><

84、;p>　　D＝＝＝55.31mm</p><p>　　若按標(biāo)準(zhǔn)取D＝60mm,則取d＝D＝60×0.52＝31mm</p><p>　　∴取D＝60mm,d＝31mm。</p><p>　　(3)液壓缸行程的制定</p><p>　　升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出，這里為500mm.</p>&l

85、t;p><b>　　材料選擇</b></p><p><b>　　缸筒</b></p><p>　　工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用20、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中，20號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用35號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用

86、45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到HB241～HB285。這里液壓缸筒選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì).缸筒內(nèi)徑采用H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取R0.4～R0.1。</p><p><b>　　活塞</b></p><p>　　活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用45號(hào)鋼。<

87、;/p><p><b>　　缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套</b></p><p>　　缸蓋采用35號(hào)鋼或45號(hào)鋼鍛件，或ZG35、ZG45及HT250、HT300、HT350等鑄鐵材料?；钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取45號(hào)鋼。</p><p><

88、;b>　　活塞桿</b></p><p>　　活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用35或45號(hào)鋼，要求高的可用40Gr鋼?？招牡挠?5號(hào)、45號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔d。缸的活塞桿也選45號(hào)鋼。</p><p>　　液壓缸的緩沖、排氣與密封</p><p>　　以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大，而且運(yùn)行速度慢，所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)

89、。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大，不再專(zhuān)門(mén)設(shè)置排氣裝置，安裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封，活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用O型密封圈,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取Y型密封圈，Y型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心，在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。</p><p><b>　　校核</b></p><p><b>　?。?）剛筒壁厚</b><

90、;/p><p>　　在中低壓液壓系統(tǒng)中，剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。</p><p>　?。?）活塞桿直徑的校核</p><p><b>　　d</b></p><p>　　式中 F——活塞桿上的作用力</p><p>　　[]——活塞桿材料的許用應(yīng)力，[]＝b/1.4</p&

91、gt;<p><b>　　b＝598MPa</b></p><p>　　d＝＝20.35mm</p><p>　　所以活塞桿符合要求。</p><p>　?。?）缸蓋固定螺栓的校核</p><p><b>　　ds</b></p><p>　　式中F——液壓缸負(fù)

92、載；</p><p>　　K——螺紋擰緊系數(shù)，k＝1.12～1.5；</p><p>　　Z——固定螺栓個(gè)數(shù)；</p><p>　　——螺栓材料的許用應(yīng)力；[]＝s/(1.22～2.5),s為材料屈服點(diǎn)</p><p><b>　　s＝225 MPa</b></p><p><b>　　

93、ds＝＝3.4mm</b></p><p>　　故聯(lián)接螺栓符合要求。</p><p>　　3.4機(jī)身升降裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　機(jī)身的直接支承和傳動(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，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。如圖4.4-1所示</p><p>　　臂部和機(jī)身的配

94、置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。</p><p>　　機(jī)身升

95、降油缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　機(jī)身部的升降油缸采用單作用式直線油缸。</p><p><b>　　工作載荷的計(jì)算</b></p><p>　　油缸提升的工作載荷為F,則F＝K(G+Fa)/η</p><p>　　其中K——安全系數(shù)，取K＝1.5</p><p>　　G——運(yùn)動(dòng)部件所受的重

96、力，若取m＝300kg，則G＝mg＝400×9.8＝3740N </p><p>　　Fa——慣性載荷，F(xiàn)a＝G·a/g,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度a＝14m/s,則Fa＝G·a/g＝980×14/9.8＝4200N</p><p>　　η——液壓缸的機(jī)械效率，取η＝0.9</p><p>　　∴F＝K(G+Fa)/η</p

97、><p>　?。?.5×(3740+4200)/0.9</p><p><b>　?。?6333N</b></p><p><b>　　主要尺寸的確定</b></p><p><b>　　D＝</b></p><p>　　其中，φ——活塞桿直徑d與

98、D的比值，即φ＝d/D,這里取φ＝0.52。</p><p>　　F——工作載荷，前已計(jì)算過(guò)，為16333N.</p><p>　　——工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng)，?。?MPa</p><p>　　——工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng)，?。?MPa</p><p>　　最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑</p><p>　　D＝＝＝95.

99、13mm</p><p>　　若按標(biāo)準(zhǔn)取D＝100mm,則取d＝D＝115×0.52＝60mm</p><p>　　∴取D＝100mm,d＝60mm。</p><p>　　(3)液壓缸行程的制定</p><p>　　升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出，這里為600mm.</p><p><b

100、>　　材料選擇</b></p><p><b>　　缸筒</b></p><p>　　工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用20、35、45號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中，20號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用35號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的

101、目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到HB241～HB285。這里液壓缸筒選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì).缸筒內(nèi)徑采用H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取R0.4～R0.1。</p><p><b>　　活塞</b></p><p>　　活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用45號(hào)鋼。</p><

102、;p><b>　　缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套</b></p><p>　　缸蓋采用35號(hào)鋼或45號(hào)鋼鍛件，或ZG35、ZG45及HT250、HT300、HT350等鑄鐵材料?；钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取45號(hào)鋼。</p><p><b>　　活塞桿&

103、lt;/b></p><p>　　活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用35或45號(hào)鋼，要求高的可用40Gr鋼?？招牡挠?5號(hào)、45號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔d。缸的活塞桿也選45號(hào)鋼。</p><p>　　液壓缸的緩沖、排氣與密封</p><p>　　以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大，而且運(yùn)行速度慢，所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程

104、不是很大，不再專(zhuān)門(mén)設(shè)置排氣裝置，安裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封，活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用O型密封圈,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取Y型密封圈，Y型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心，在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。</p><p><b>　　校核</b></p><p><b>　?。?）剛筒壁厚</b></p><

105、;p>　　在中低壓液壓系統(tǒng)中，剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。</p><p>　?。?）活塞桿直徑的校核</p><p><b>　　d</b></p><p>　　式中 F——活塞桿上的作用力</p><p>　　[]——活塞桿材料的許用應(yīng)力，[]＝b/1.4</p><p&g

106、t;<b>　　b＝598MPa</b></p><p>　　d＝＝50.35mm</p><p>　　所以活塞桿符合要求。</p><p>　?。?）缸蓋固定螺栓的校核</p><p><b>　　ds</b></p><p>　　式中F——液壓缸負(fù)載；</p>

107、<p>　　K——螺紋擰緊系數(shù)，k＝1.12～1.5；</p><p>　　Z——固定螺栓個(gè)數(shù)；</p><p>　　——螺栓材料的許用應(yīng)力；[]＝s/(1.22～2.5),s為材料屈服點(diǎn)</p><p><b>　　s＝225 MPa</b></p><p><b>　　ds＝＝3.6mm<

108、;/b></p><p>　　故聯(lián)接螺栓符合要求。</p><p>　　3.5機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.5.1腕部設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。</

109、p><p><b>　　要求：回轉(zhuǎn)±90º</b></p><p>　　角速度W=45º/s</p><p><b>　　以最大負(fù)荷計(jì)算：</b></p><p>　　當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。</p&

110、gt;<p><b>　　計(jì)算扭矩M1</b></p><p>　　設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：</p><p>　　M1=F×S （3.9）</p><p>　　=10×9.8×0

111、.2=19.6（N·M）</p><p>　　油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2</p><p>　　F=5kg S=10cm</p><p><b>　　帶入公式3.9得</b></p><p>　　M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） <

112、;/p><p>　　擺動(dòng)缸的摩擦力矩M摩 </p><p>　　F摩=300（N）（估算值）</p><p>　　S=20mm （估算值）</p><p>　　M摩= F摩×S=6（N·M）</p><p>　　4、擺動(dòng)缸的總摩擦力矩M</p><p>　　M=M1+M2

113、+ M摩=30.5（N·M） （3.10）</p><p>　　5.由公式（4.2）</p><p>　　T=P×b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106/8 （3.11）</p><p>　　其中： b—葉片密度，

114、這里取b=3cm；</p><p>　　ΦA(chǔ)1———擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；</p><p>　　Φmm———轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。</p><p>　　所以代入（3.11）公式</p><p>　　P=8T/b（ΦA(chǔ)1²-Φmm ²）×106</p><p>　

115、　=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106</p><p><b>　　=0.89Mpa</b></p><p><b>　　又因?yàn)?lt;/b></p><p>　　W=8Q/（ΦA(chǔ)1²-Φmm ²）b</p><p&g

116、t;<b>　　所以 </b></p><p>　　Q=W（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b/8φA1</p><p>　　=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8</p><p>　　=0.27×10-4m³/s</p><p><b>　

117、　=27ml/s</b></p><p>　　3.5.2螺旋擺動(dòng)液壓缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　來(lái)復(fù)螺旋牙形的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、梯形牙形</b></p><p>　　梯形牙形的來(lái)復(fù)副是國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多一種牙形, 在此所用來(lái)復(fù)油缸的牙形中, 取平均半

118、r=20-40mm，取半徑r=30mm，取牙形高h(yuǎn)=6mm, 來(lái)復(fù)母和來(lái)復(fù)桿的內(nèi)外徑之差均為h，根據(jù)運(yùn)動(dòng)副的特點(diǎn),，其牙形為齒側(cè)定心，如圖，端面牙寬 B=2r*sin(3.14/Z) (Z為來(lái)復(fù)螺旋的頭數(shù)，通常Z=6)</p><p>　　端面牙隙Z1=0.5-1(mm)</p><p>　　根據(jù)端面牙型各參數(shù)，利用螺旋角可算出法面牙型各參數(shù)。</p><p>&

119、lt;b>　　2、油缸活塞的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　從來(lái)復(fù)螺旋運(yùn)動(dòng)副的討論，可得到計(jì)算壓力和流量的關(guān)系式：</p><p>　　當(dāng)油缸的來(lái)復(fù)螺旋副結(jié)構(gòu)和所需轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載確定后，K1和K是定值，因此從二式可得，這樣, 可根據(jù)整個(gè)液壓回路要求, 合理選用升角和活塞面積。一般的來(lái)復(fù)油缸把升角選得小一些, (約50度左右)，而活塞面積大一些，如為細(xì)長(zhǎng)油缸，則升角選為60度

120、左右，塞面積則小一些。計(jì)算得，</p><p>　　螺旋桿直徑R1=40mm 長(zhǎng)度L1=210mm </p><p>　　螺旋套筒內(nèi)徑R2=45mm 外徑R3=50mm 長(zhǎng)度L2=260mm</p><p>　　缸體內(nèi)徑R4=60mm 外徑R5=80mm 長(zhǎng)度L3=210mm</p><p>　　外法蘭直徑R5=130mm</p&

121、gt;<p><b>　　材料選擇</b></p><p>　　來(lái)復(fù)油缸的活塞上總有來(lái)復(fù)螺旋和花鍵或雙來(lái)復(fù)螺旋二個(gè)運(yùn)動(dòng)副, 故需用較高強(qiáng)度的材料, 而對(duì)活塞與缸體的運(yùn)動(dòng)副, 則要求活塞耐磨而不咬死, 故活塞常常采用二種材料組合起來(lái)，而對(duì)活塞主體45鋼或40鉻，而活塞部分采用HT或ZQAL9-4.。為了便于加工, 活塞可采用同一材料, 但在活塞上需用鼓形密封圈和尼龍環(huán)的組合結(jié)構(gòu)與

122、缸體配合。</p><p><b>　　軸承的選用</b></p><p>　　活塞在單來(lái)復(fù)油缸缸體中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又作直線運(yùn)動(dòng), 在雙來(lái)復(fù)油缸缸體中則處于二個(gè)升角不同的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副中, 因此主軸不但承受徑向力且又承受軸向力, 油缸結(jié)構(gòu)中既有能承受軸向推力的滾動(dòng)軸承, 還有滑動(dòng)軸承。按靜載荷選用滾動(dòng)軸承：</p><p><b>　　C&g

123、t;1.5W</b></p><p>　　式中 C-----軸承額定靜載荷（kgf）</p><p>　　W-----載荷引起的軸向載荷（kgf）</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，選用軸承型號(hào)為6014</p><p>　　四 液壓驅(qū)動(dòng)回路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1液壓回路的設(shè)計(jì)</p>

124、<p>　　4.1.1 液壓回路圖</p><p>　　根據(jù)潛水泵試壓機(jī)械手的動(dòng)作過(guò)程和設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)該機(jī)械手液壓回路如下圖所示（采用FluidSIM-H 3.5繪制）</p><p>　　4.1.2 該液壓回路各部分的組成說(shuō)明</p><p>　　（1） 液壓源回路：主回路由油箱，過(guò)濾器，液壓源和溢流閥組成。溢流閥保證液壓源輸出壓力為定值。過(guò)濾器過(guò)濾油

125、箱中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)中區(qū)的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)正常工作。</p><p>　?。?） 腰部活塞缸回路:在該回路中，腰部活塞缸提供上下移動(dòng)自由度。一個(gè)三位四通閥控制油路。單向閥和減壓閥并聯(lián)組成一個(gè)平衡回路，可防止腰部上升動(dòng)作結(jié)束后液壓缸和與之相連的部件不因重力影響而下降；適合工作重量不大，活塞鎖住時(shí)定位要求不高的場(chǎng)合。安裝調(diào)速閥，它可以使動(dòng)作速度穩(wěn)定。</p><p>　　（3） 擺

126、動(dòng)缸回路：行程開(kāi)關(guān)控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，改變行程開(kāi)關(guān)的位置，可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。安裝調(diào)速閥，它可以防止缸旋轉(zhuǎn)結(jié)束后由于慣性而繼續(xù)擺動(dòng)；也可以使是動(dòng)作速度穩(wěn)定</p><p>　　（4） 手部夾緊缸回路：在該回路裝了減壓閥，可以保證穩(wěn)定的輸出力（即夾緊力）大小一定，安裝調(diào)速閥是為了穩(wěn)定手指夾緊速度，防止猛然動(dòng)作，破壞部件。</p><p>　　4.2液壓系統(tǒng)計(jì)算與選擇液壓元件 </p>

127、<p>　　4.2.1計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量</p><p>　　3.2 確定液壓泵的流量,壓力和選擇泵的規(guī)格</p><p>　　3.2.1泵的壓力的確定.</p><p>　　泵的工作壓力為 Pp=P1+∑△P， </p><p>　?。≒p為液壓泵的最大工作壓力，取1Mpa,P1為執(zhí)行元件的最大工作壓力，∑△P進(jìn)

128、油管路中的壓力損失，</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，選取∑△P為0.5MPa</p><p>　　則Pp=P1+∑△P=1MPa+0.5MPa=1.5Mpa。</p><p>　　計(jì)算得到的Pp為系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)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貯備量，并確保泵的壽命，因此選泵 的額定壓力Pn應(yīng)滿足</p><p&