sj087硫化機送料機械手設(shè)計【畢業(yè)論文+cad圖紙全套】

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計的目的…………………………………………………………………2</p><p>　　本課題簡介………………………………………………………………………3</p><p>　　第一章 概述……………………………………………………………………4</p><p&g

2、t;　　一．機械手的概念…………………………………………………………4</p><p>　　二．機械手的組成…………………………………………………………4</p><p>　　三．機械手的分類…………………………………………………………4</p><p>　　第二章 方案設(shè)計和設(shè)計計算………………………………………………5</p><p>　

3、　一．動作要求分析…………………………………………………………5</p><p>　　二．抓取機構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………6</p><p>　　三．驅(qū)動裝置設(shè)計…………………………………………………………24</p><p>　　設(shè)計小結(jié)…………………………………………………………………………28</p><p>　

4、　參考文獻…………………………………………………………………………29</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計的目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學生完成本專業(yè)的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論.基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而進行的一次基本訓練，這對學生即將從事的有關(guān)技術(shù)工作和未來的開拓具有一定意義，其主要

5、目的是：</p><p>　　培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。</p><p>　　培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思路，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序.規(guī)范和方法。 </p><p>　　培養(yǎng)學生正確使用技術(shù)資料.國家標準，有關(guān)手冊.圖冊等工具書。進行設(shè)計計算.數(shù)據(jù)處理.編寫技術(shù)

6、文件等方面的工作能力。</p><p>　　培養(yǎng)學生今昔功能調(diào)查研究。面向?qū)嶋H。面向生產(chǎn)。向工人和工程技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度.工作作風和工作方法。</p><p><b>　　本課題簡介</b></p><p>　　一、課題：輪胎機械手</p><p><b>　　二、課題簡介 </b><

7、;/p><p>　　本機械手主要與硫化機中配套使用，主要用途是將放置于地面上的輪胎抓起，并轉(zhuǎn)到硫化輪胎用的鍋爐上方，輪胎放入鍋爐中。</p><p><b>　　三、重要技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　抓胎缸圈直徑范圍為φ360mm~φ630mm </p><p>　?。ǘ┥?/p>

8、最大高度為710mm,重量為50Kg</p><p>　?。ㄈC械手旋轉(zhuǎn)角度為90.3°，機械手的最大回轉(zhuǎn)運動速度不超過120°/S，回轉(zhuǎn)速度在50°/S左右。</p><p>　?。ㄋ模┦直凵炜s范圍為445mm~897mm</p><p>　　（五）運動速度：本機械手的直線速度在100mm/S~200mm/S</p>

9、<p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　一、機械手的概念 </p><p>　　所謂機械手，顧名思義，是指能模仿人手的部分動作，用以完成某些抓放，搬運物件或操縱工具等工作的自動化機械裝置。機械手通常用附屬于它所服務(wù)的設(shè)備，動作程序固定，多數(shù)沒有獨立的控制系統(tǒng)，其控制

10、裝置包括在主機的控制系統(tǒng)（不包括工業(yè)機器人）。 </p><p>　　機械手（以及工業(yè)機器人）在機械加工自動化方面的應(yīng)用主要有：自動上、下料和自動換刀。 </p><p><b>　　二、機械手的組成</b></p><p&g

11、t;　　執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手部、腕部、臂部、機身機座等，其中最主要是運動系統(tǒng)。</p><p>　　機械手主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。</p><p>　　手部是夾緊（或吸附、托持）與松開工件或工具 的部件，由手指（或吸盤），驅(qū)動元件和傳動元件等組成。</p><p>　　腕部、臂部、機身是將手部抓取的工件或工具進行搬運或操作的部件。</p&g

12、t;<p>　　驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動臂部、腕部、手部和機械手整體運動機構(gòu)動作的動力裝置，常用的驅(qū)動方式有液壓、氣動、機械、電氣或其他的組合。</p><p>　　控制系統(tǒng)是支配機械手按規(guī)定程序和要求進行運動的裝置，他們主要用來控制：</p><p>　　位置（點位控制或連續(xù)軌跡控制）</p><p>　　時間、速度 和加速度等參數(shù)</p>&l

13、t;p>　　機械手與主機及其它有關(guān)裝置之間的聯(lián)系。</p><p><b>　　三、機械手的分類</b></p><p>　　按機械手布局形式分可分為：架空式機械手、附機式機械手、落地式機械手三種。</p><p>　　此外，還有安裝在自動線料道上或料道旁，實現(xiàn)工件上、下料，傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向，粉料等用途的機械手，他們具有運動單一、結(jié)構(gòu)簡單，

14、位置靈活及精度一般要求較低的特點。</p><p><b>　　方案設(shè)計和設(shè)計計算</b></p><p><b>　　一．動作要求分析</b></p><p><b>　　動作一：</b></p><p>　　抓料——由抓胎器將置于地面的輪胎抓起</p><

15、;p><b>　　動作二：</b></p><p>　　升降臺上升——把抓胎器及輪胎上升至需要的高度</p><p><b>　　動作三：</b></p><p>　　升降臺轉(zhuǎn)動——通過氣缸運動將升降臺旋轉(zhuǎn)90.3°至所需位置</p><p><b>　　動作四：</

16、b></p><p>　　卸料——抓胎器松開，工件掉入硫化鍋爐</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　二、抓取機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　?。ㄒ唬┦植吭O(shè)計及計算<

17、;/p><p>　　1、夾緊機構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)工件的形狀，采用圓盤形抓抬器，夾緊方式采用液壓缸夾緊，因工件的形狀及重量的要求，故采用以種結(jié)構(gòu)較安全。</p><p>　　2、夾緊力的確定： </p><p>　　由于加工工件的自身重量490N，所以夾緊力一般取工件重量的二倍，F(xiàn)夾=980N

18、，取摩擦系數(shù)f=0.7，則因夾緊力產(chǎn)生的摩擦力為：（公式見〈畢業(yè)設(shè)計手冊〉P100）</p><p>　　f摩=F夾·f (1)</p><p><b>　　=980×0.7</b></p><p>

19、<b>　　=686(N)</b></p><p><b>　　3、抓胎器外形設(shè)計</b></p><p>　?。?）因本加工工件為圓形，所以本抓胎器也采用圓盤形設(shè)計；</p><p>　?。?）因輪胎 的直徑范圍為φ330~φ600mm，所以本抓胎器的鋼圈直徑范圍為φ360~φ630mm；</p><

20、p>　?。?）又因本加工工件是圓形的，為了安全穩(wěn)定，本抓胎器決定采用多爪子的設(shè)計，各個爪子間的距離及緊湊程序本設(shè)計采用六個爪子。</p><p>　　（4）本抓胎器的結(jié)構(gòu)設(shè)計時根據(jù)雙滑塊機構(gòu)原理引伸而來。因為本設(shè)計為圓形，又有六個爪子，所以將雙滑塊機構(gòu)中的一個導桿設(shè)計成圓形，就是轉(zhuǎn)動圈。</p><p><b>　　圖3</b></p><p

21、>　　根據(jù)示意圖中的結(jié)構(gòu)，抓胎器的主體部分有三個鋼圈組成，其中最重要的就是轉(zhuǎn)動圈，還有一個內(nèi)圈及一個右圈</p><p>　　(5)內(nèi)圈的設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)已知參數(shù)：抓胎鋼圈直徑范圍為：φ360mm~φ630mm 取內(nèi)圈內(nèi)徑為φ600mm，因內(nèi)圈需與右圈連

22、接，所以在內(nèi)圈上需留螺栓孔，為了減少液壓缸的受力，所以內(nèi)圈采用最合理的寬度尺寸為21mm，高度尺寸為38mm。 </p><p>　　(6)右轉(zhuǎn)動圈的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)內(nèi)圈 的外徑φ642mm，所以轉(zhuǎn)動圈的內(nèi)徑就取φ642mm，因轉(zhuǎn)動圈要與連桿連接，所以轉(zhuǎn)動圈上也要留螺紋孔，又因轉(zhuǎn)動圈受力較大，所以需在轉(zhuǎn)動圈與連桿 的連接上用錐

23、端緊定螺釘加固。參照內(nèi)圈的結(jié)構(gòu)，又轉(zhuǎn)動圈與連桿受力較大，所以連接采用軸的結(jié)構(gòu)，在軸的兩端加工螺紋，用于緊固，所以轉(zhuǎn)動圈的合理寬度為40mm，高度尺寸為10mm，為了安裝方便錐端緊定螺釘采用標準的M5mm，因轉(zhuǎn)動圈還需與動力部件連接，也采用螺紋連接，還需留一個螺紋孔。 </p><p><b>　　圖4</b></p><p>　?。?）右圈的設(shè)計

24、 </p><p>　　根據(jù)內(nèi)圈的外徑，所以取右圈的內(nèi)徑為φ616mm，因為，右圈與內(nèi)圈連接，所以在右圈上也有相應(yīng)的螺紋孔，寬為110mm，為了使液壓缸與右圈連接在右圈上還要焊接一個套筒，右圈與爪子連接，根據(jù)爪子的分布情況分別在右圈上留螺紋孔。為了使爪子能夠伸縮，采用了滑動板的設(shè)計，為了滑動板 的滑動，還采用了固定導向塊的設(shè)計。固定導向塊利用內(nèi)六角螺栓與右圈連接，而滑動板則與爪子相連接。根

25、據(jù)爪子的分布情況，取滑動板的寬為80mm，根據(jù)鋼圈直徑范圍為φ360mm~φ630mm，取滑動板的長為275mm，根據(jù)右圈的直徑和滑動板長度，取導向塊長為100mm，根據(jù)滑動板的寬度，取導向塊的寬為26mm。</p><p><b>　　（8）連桿設(shè)計</b></p><p>　　為了能讓轉(zhuǎn)動圈運動帶動爪子的運動。所以利用一個連桿將轉(zhuǎn)動圈與滑動板相連。根據(jù)缸圈的直徑范

26、圍及滑動板的長度取連桿的長度為152mm，根據(jù)轉(zhuǎn)動圈的寬度，取連桿寬度為30mm ，厚度為12mm，總長為278mm.</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　?。?）爪子的設(shè)計 </p><p>　　因為工件是圓形的，所以抓胎器與工件的結(jié)合面采用圓弧板。根據(jù)滑動板的寬為80mm，取爪

27、子與滑動板的上板寬為125mm，根據(jù)滑動板的長度為275mm，取爪子的上揚長為202mm，為了加強爪子的抗壓能力，在圓弧板與上板之間加一個筋板，在筋板下方再</p><p>　　加一個下板。而上板留有連接滑動版用的螺紋孔。根據(jù)上板的寬度取合理的螺紋孔，數(shù)量為4個，排列為寬35mm，長70mm 。 </p><p>　?。?0）抓胎器

28、中連接軸的設(shè)計</p><p>　　抓胎器中連接連桿與滑動板是采用的軸的設(shè)計，根據(jù)抓胎器的運動取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理便能滿足使用要求。45鋼筋調(diào)質(zhì)處理后硬度為217~255HBS。</p><p>　　軸間段的長度：根據(jù)已知的鋼圈的設(shè)計及滑動板的設(shè)計</p><p>　　h=38+27=65mm</p><p>　　因為兩端為螺紋連接，所

29、以要加墊圈，所以軸的中間長為65.5mm. </p><p>　　根據(jù)連桿的寬度，可取連桿處的軸徑為φ12mm. </p><p>　　根據(jù)連桿的厚度，可取連桿處的軸段長為14.5mm</p><p>　　根據(jù)內(nèi)圈及連桿的厚度，可得中間軸段長為14.5mm</p><p>　　h=38-12=26mm &

30、lt;/p><p>　　根據(jù)連桿處的軸徑，取中間軸的軸徑為φ22mm，長度為25mm，所以滑動板處的長段為：</p><p>　　h=65-14.5-26 </p><p><b>　　=24.5mm </b></p><p>　　根據(jù)中間軸段的軸徑，取滑動板處的軸徑為φ20mm，長度為25mm。 </p>

31、<p>　　為了使軸不至于太長，所以軸兩端分別留13.5mm及15.5mm。因為兩頭使用螺母連接，未了安裝方面都采用最常用標準螺母M10，因為M10的螺母高度為8mm，與兩端的高度吻合。</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　連接連桿與轉(zhuǎn)動圈連接的軸：根據(jù)右轉(zhuǎn)動圈的寬度，取與右轉(zhuǎn)動圈連接的螺紋為M16，留直徑φ14mm，長度2mm的

32、退刀槽，為了便于固定，留一個φ20的臺階，根據(jù)右轉(zhuǎn)動圈及內(nèi)圈的高度，取臺階的高度為2mm，為了加工方便，此處連桿處的軸徑也取φ12mm，高度為14.5mm，為了便于安裝軸端，也采用M10的螺紋，高度也為13.5mm，用M10的平墊圈及M10的六角螺母固定。為了讓轉(zhuǎn)動圈與連桿更好的合作，在轉(zhuǎn)動圈上用一個錐端緊定螺釘與軸相連，根據(jù)軸徑選用標準件M5×15的，軸的材料與上一根軸相同，采用45</p><p>

33、<b>　　鋼。</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　連接發(fā)訊架—與爪子一的軸：根據(jù)爪子一的兩個筋板之間的距離取發(fā)訊架一的軸套長度為66mm，為了使爪子的重量不至于太重，至處為取軸套直徑為φ12mm，內(nèi)徑為φ8mm，所以取軸的內(nèi)徑也為φ8mm，軸—軸采用臺階固階，軸階直徑為φ12mm，另一端采用開口銷固定，根據(jù)軸

34、的直徑，開口銷取標準件φ3×30，又根據(jù)兩筋板的距離及筋板的厚度，取開口銷的與軸段的距離為77mm, 材料與上一根相同。</p><p>　　右轉(zhuǎn)動圈與氣缸處的軸連接，根據(jù)轉(zhuǎn)動圈的寬度，取轉(zhuǎn)動圈處的螺紋為M20，長度取10mm，根據(jù)其他軸的直徑類比，螺紋上面的軸段直徑就取φ25mm, 為了便于液壓缸的安裝，將此軸段的長度設(shè)定為62mm，而連接液壓缸與轉(zhuǎn)動圈是采用的一個連接頭的設(shè)計，而連接頭與軸之間要經(jīng)常

35、的作旋轉(zhuǎn)運動，所以此處為了耐磨，在連接處加一個銅套，所以連接處軸徑取φ20mm，而銅套的外徑也采用φ25mm，為與連接頭固定，上端留一個φ30mm的臺階，而根據(jù)銅套外徑取合理的高度為23mm，其中3mm為φ30mm 的臺階，所以此處軸段的長度就為23.5mm，為了便于安裝此處軸端就取M16的螺紋，根據(jù)M16的螺母，高度為14mm，所以此段軸長20mm，材料與上一根相同。</p><p><b>　　圖8

36、</b></p><p>　?。?1）液壓缸支架設(shè)計</p><p>　　為了使液壓缸能固定在鋼圈上，此處設(shè)計了一個支架，因為內(nèi)圈和右圈是固定的，所以本設(shè)計將液壓缸一邊與內(nèi)圈固定，一邊與外圈固定。于內(nèi)圈固定處采用支架的形式，為了配合內(nèi)圈的形狀，支架與內(nèi)圈的連接處采用圓弧形，采用M12的內(nèi)六角螺紋連接，根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)將支撐塊的高度設(shè)置為155mm，因為液壓缸會隨著轉(zhuǎn)動圈而變換角

37、度，所以為了耐磨，此處也有銅套的設(shè)計，根據(jù)液壓缸的設(shè)計，銅套外徑取φ30mm，內(nèi)徑為φ25mm，高也取25mm，留2mmφ34的臺階，所以取支架壓板合理的寬度為50mm，壓板上留φ40mm的孔，在右圈上也焊接一個外徑φ40mm，內(nèi)徑φ30mm的套筒。</p><p>　　4、抓胎器液壓缸的設(shè)計</p><p>　　（1）明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　根據(jù)

38、加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)是快速前進——靜止——快速返回。</p><p>　　查參考資料可得，快進、快退速度約為4.5m/min（0.075m/s）啟動，換面時間△t=0.05s，采用水平放置的平導軌，靜摩擦系數(shù)fs=1.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1</p><p>　　運動部件的自重估算：</p><p><b>　　右轉(zhuǎn)動圈：</b><

39、;/p><p>　　V=85.7m3 此材料密度為7.8kg/m3</p><p><b>　　G=mg</b></p><p>　　=85.7×7.8×9.8</p><p><b>　　=7kw</b></p><p>　　爪子V=255.9m3 此材

40、料密度7.8kg/m3</p><p><b>　　G=mg</b></p><p>　　=255.9×9.8×7.8</p><p><b>　　=20kw</b></p><p>　　所以運動部件的自重為27kw</p><p>　　（2）分析液壓系統(tǒng)

41、的工況</p><p>　　液壓缸在工作過程各階段的負載為：（公式見〈液壓傳動〉P155）</p><p><b>　　啟動加速階段：</b></p><p>　　F=(Ff+Fa) 1/ηm (2)</p><p>

42、;　　=(Ffg+G/g·△V/△t) 1/ηm</p><p>　　=（0.2×27000+27000/9.8×0.075/0.05） 1/0.9 N</p><p><b>　　=10592N</b></p><p>　　快速或快退階段（公式見〈液壓傳動〉P155）</p><p>　　

43、F=Ff/ηm=Fd·G/ηm (3)</p><p>　　=0.1×27000/0.9</p><p><b>　　=3000N</b></p><p>　　將液壓缸在各階

44、段的速度和負載值列于表中</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　(3)確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　A 初選液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　由負載值大小查表2，取液壓缸工作壓力為2Mpa</p><p><b>　　表2</b><

45、;/p><p>　　B 確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　由表1看出最大負載為啟動加速階段的負載F=1059N可得（公式見〈液壓傳動〉P155）</p><p>　　D= √4F/πP (4)</p><p>　　=√

46、4×10592/(3.14×2×106) m</p><p>　　=8.2×10 –2 m</p><p>　　查設(shè)計手冊，按液壓缸內(nèi)徑系列表將以上計算值圓整為標準直徑，取D=80mm，根據(jù)抓胎器的結(jié)構(gòu)，取液壓缸長度為113mm。</p><p>　　為了實現(xiàn)快進速度與快退速度相符，采用差動連接，則d=0.7D

47、 （公式見〈液壓傳動〉P155） (5)</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　d=0.7×80mm </p><p><b>　　=56mm</b>&

48、lt;/p><p>　　同樣圓整為標準系列活塞桿直徑d=55mm，由D=80mm d=55mm算出液壓缸無桿腔有效作用面積為A1=50.3cm2 A2=27.8cm2</p><p>　　C 計算液壓缸的工作壓力，流量，功率</p><p><b>　?。╝）復(fù)算工作壓力</b></p><p>　　根據(jù)表3，本系統(tǒng)的

49、背壓估計值可在0.2Mpa~0.5Mpa范圍內(nèi)選取 </p><p>　　表3 執(zhí)行元件背壓的估計值</p><p>　　故暫定：快速運動時 Pb=0.5Mpa, 液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P1就可得：</p><p>　　差動快速階段：（公式見〈液壓傳動〉P156）

50、 </p><p>　　P1=F/(A1-A2)+A2/(A1-A2) Pb (6)</p><p>　　=3000/[(50.3-27.8) ×10-4] Pa+ (27.8×10-4×0.5×106)/[(50.3-27.8) 

51、15;10-4] Pa</p><p><b>　　=1.95Mpa</b></p><p>　　快速退回階段：（公式見〈液壓傳動〉P156） </p><p>　　P1= F/(A1-A2)+A2/(A1-A2) Pb (7)</p><p

52、>　　=3000/27.8×10-4 Pa+ 50.3×10-4/(27.8×10-4) ×0.5×106 Pa</p><p><b>　　=1.98Mpa</b></p><p>　　(b)計算液壓缸的輸入流量</p><p>　　因快進、快退速度V=0.075m/s,則液壓缸各階段

53、的輸入流量需為快近階段（公式見〈液壓傳動〉P164） </p><p>　　qV1=(A1-A2) V1 （8）</p><p>　　=(50.3-27.8) ×10 -4×0.075 m3/S</p>

54、<p>　　=0.17×10 –3 m3/S</p><p>　　快退階段：（公式見〈液壓傳動〉P164） </p><p>　　qV1= A2 V1 (9)</p><p>

55、;　　=27.8×10 -4×0.075 m3/S</p><p>　　=0.21×10 –3 m3/S</p><p>　　(c) 計算液壓缸的輸入功率</p><p>　　快進階段（公式見〈液壓傳動〉P164）</p><p>　　P=P1 qV1=1.95×10 6×0.17×

56、10 –3 (10)</p><p><b>　　=331.5W</b></p><p><b>　　=0.33KW</b></p><p>　　快退階段（公式見〈液壓傳動〉P164） </p><p>　　P=P1 qV1

57、 （11）</p><p>　　=1.98×10 6×0.2×10 –3</p><p><b>　　=415.2W</b></p><p><

58、b>　　=0.42KW</b></p><p>　　將以上計算的壓力，流量和功率值列于表4中</p><p><b>　　上升移動機構(gòu)的設(shè)計</b></p><p><b>　　1、外形設(shè)計</b></p><p>　　為了抓胎器能與工件能上下移動，又根據(jù)硫化機的設(shè)計將機械手設(shè)置為

59、立式機械手。而機械手的上下移動，則取導柱式設(shè)計，因為上下移動的機構(gòu)結(jié)構(gòu)較輕，所以采用兩個導柱支撐的設(shè)計。為了達到使用強度的要求，導柱就采用光軸的設(shè)計，兩端留固定用的螺紋孔。為了安裝方便，就采用M12的內(nèi)六角螺栓固定。為了安裝其他機構(gòu)，在軸兩端還留有一定的臺階。根據(jù)估算得軸大概要承受100KN的切向力，為了減少重量，軸就采用45鋼的材料，根據(jù)材料的許用應(yīng)力及承受的切向力，取軸徑為φ75mm，根據(jù)硫化機的高度，取軸的高度為2219mm，為了

60、耐磨軸表面采用鍍鉻處理，厚度0.035~0.015mm</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　在軸與升降架連接處為了耐磨，采用銅套，根據(jù)軸徑，銅套外徑就取φ90mm，所以升降架上的軸孔就為φ90，根據(jù)抓胎器的高度，取升降架的高度為340mm，為了加強升降架的受力強，在升降架后一邊在厚為12mm的側(cè)板，在升降架的下板上還留為連接液壓缸用的光孔。&

61、lt;/p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　2、液壓設(shè)計</b></p><p>　?。?）明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)是：快速上升——靜止——快速下降。</p><p>　　調(diào)查研究及計算結(jié)果表明：快進

62、、快退速度約為4.5m/min，(0.075m/S)，啟動換面時間</p><p>　　△t=0.05S,垂直放置，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1</p><p><b>　　運動部件自重估算：</b></p><p>　　抓胎器自重估算為55KN</p><p>　　工件自重為0.5KN</p&g

63、t;<p><b>　　其他自重為40KN</b></p><p>　　所有運動部件自重估算為95.5KN</p><p>　　(2)分析液壓系統(tǒng)的工況</p><p>　　液壓缸在工作過程中各階段的負載為：</p><p><b>　　啟動加速階段</b></p>&l

64、t;p>　　F=（0.2×95500+95500/9.8×0.075/0.05）×1/0.9 N 由公式（2）得</p><p><b>　　=37464N </b></p><p><b>　　快進或快退階段：</b></p><p>　　F= 0.1&#

65、215;95500/0.9 N 由公式（3）得</p><p><b>　　=10611N</b></p><p>　　將液壓缸在各階段的速度和負載值列于表5中</p><p><b>　　表5</b></p><p>

66、;　　(3)確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　A、初選液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　由負載值大小查表2，取液壓缸的工作壓力為4Mpa</p><p>　　B、確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　由表5可以看出最大負載為啟動加速階段的負載F=37464N，則</p><p>　　D=√4

67、5;37464/(3.14×4×10 6) 由公式（4）得</p><p>　　=10.9×10 –2 m</p><p>　　查設(shè)計手冊，按液壓缸內(nèi)徑系列表，將以上計算值圓整內(nèi)標準直徑，取D=100mm，根據(jù)硫化機的設(shè)計，取液壓缸長度1615mm，為了實現(xiàn)快進與快退速度相等，采用差動連接，則d=0.7D，所以&

68、lt;/p><p>　　d =0.7×100 由公式（5）得</p><p><b>　　=70mm</b></p><p>　　同樣，圓整成標準系列活塞缸直徑d=70mm</p><p>　　由 D=100mm, d=70mm，算出液壓

69、缸無桿腔有效作用面積為A1=78.5cm2有桿腔有效作用面積為A2=40.1 cm2</p><p>　　C、計算液壓缸的工作壓力、流量、功率</p><p><b>　?。╝）復(fù)算工作壓力</b></p><p>　　根據(jù)表3，本系統(tǒng)的背壓估計值可在0.5~0.8Mpa范圍內(nèi)選取，故暫定快速運動時Pb=0.8Mpa，液壓缸在工作循環(huán)各階段的工

70、作壓力P1就可得</p><p><b>　　差動快進階段</b></p><p>　　P1=10611/[(78.5-40.1) ×10 –4] + 40.1×10 -4×0.8×10 6/[(78.5-40.1) ×10-4 Pa <

71、;/p><p>　　=3.6Mpa 由公式（6）得</p><p><b>　　快速退回階段：</b></p><p>　　P1 =10611/40.1×10 –4+78.5×10 –4/40.1×10 –4 ×0.8×

72、;10 6Pa</p><p>　　=4.2Mpa 由公式（7）得</p><p>　　(b)計算液壓缸的輸入流量</p><p><b>　　流量需為：</b></p><p><b>　　快進階段</b></p>

73、;<p>　　qV1 =(78.5-40.1) ×10 -4×0.075 m3/S 由公式（8）得</p><p>　　=0.29×10 –3 m3/S</p><p>　　=17.3L/min</p><p><b>　　快退階段</b></p><

74、;p>　　qV1=40.1×10 –4 ×0.075 m3/s 由公式（9）得</p><p>　　=0.3×10 –3 m3/S= 18 L/min</p><p>　　(c)計算液壓缸的輸入功率</p><p>　　P= 3.6×10 6×0.29×1

75、0 –3W 由公式（10）得</p><p><b>　　=1044W</b></p><p><b>　　=1.1KW</b></p><p><b>　　快退階段 </b></p><p>　　P= 4.2×10 6

76、×0.3×10 –3 由公式（11）得</p><p><b>　　=1260W</b></p><p><b>　　=1.3KW</b></p><p>　　將以上計算的壓力、流量和功率值列于表6中</p><p>　　表6

77、液壓缸在各工作階段的壓力、流量和功率</p><p>　　臂部設(shè)計及計算 </p><p>　　1、連接臂設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)抓胎器的形狀設(shè)計，連接臂設(shè)計成三角形，但其中一邊則是圓弧形，根據(jù)半圓的角

78、度分理分配，將于內(nèi)圈連接的螺絲孔分別連在半圓的三分之一處，為了加強連接處的受力能力，所以在各螺孔處加厚21mm的連接板。根據(jù)硫化機的結(jié)構(gòu)，把連接臂的長設(shè)置為638mm ，而與內(nèi)圈連接均采用M10×45的內(nèi)六角螺栓。</p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　2、轉(zhuǎn)臂的設(shè)計</b></p>&l

79、t;p>　　轉(zhuǎn)臂是連接主柱與連接臂的，根據(jù)升降架的高度及械胎器的高度，本轉(zhuǎn)臂采用臺階式，連接板1與連接臂連接，為了安裝方便，均采用內(nèi)六角螺栓M10連接，為了調(diào)節(jié)方度，轉(zhuǎn)臂上的螺檢孔為圓槽的形狀，兩頭距離為25mm，寬10.5mm，為了加固，在臺階處用長80mm寬80mm，厚20mm的三角形筋板加固。本處與軸的連接處，參考升降架與軸連接處的尺寸設(shè)計，為了使液壓缸與轉(zhuǎn)臂連接的連接，在轉(zhuǎn)臂的一邊加一個接頭板，接頭板的設(shè)計根據(jù)液壓缸的連接

80、頭的設(shè)計。為了方便液壓缸的轉(zhuǎn)動，將液壓缸的連接頭設(shè)計成關(guān)節(jié)軸承的形式，為了安裝方便，連接都采用M10的六角螺栓。</p><p><b>　　3、臂的受力分析、</b></p><p>　　斬的平衡公式：（公式見〈機械設(shè)計〉P8）</p><p>　　-F×1.205-Fax=0

81、 （12）</p><p>　　Fax==66.8775KN</p><p>　　-F·X-Mx=0 （公式見〈機械設(shè)計〉P8） （13）</p><p>　　Mx=-F·X=-55.5X KNM</p><p&g

82、t;　?。?0≤X≤1.205M）</p><p><b>　　受力分析圖12</b></p><p>　　σ=Fnmax/A （公式見〈機械設(shè)計〉P23） （14）</p><p>　　=(66.8775×103)/30×(160-10.5×2)</

83、p><p>　　=16.04≤[σs]</p><p>　　所以選Q235A的材料，滿足要求。</p><p><b>　　3、液壓設(shè)計</b></p><p>　?。?）明確液壓系統(tǒng)設(shè)計要求</p><p>　　根據(jù)加工需要，該系統(tǒng)的工作循環(huán)是：快速前進——靜止——快速后退。</p>

84、<p>　　調(diào)查研究及計算結(jié)果表明，快進、快退速度約為4.5m/min (0.075m/s)啟動換面時間Δt=0.05s，采用水平方置，靜摩擦系數(shù)fs=0.2，動摩擦系數(shù)fd=0.1。</p><p><b>　　運動部件自重估算</b></p><p>　　抓胎器自重估算55kN。</p><p>　　工件自重為0.5 kN。<

85、;/p><p>　　所以運動部件自重估算為5.5 kN。 </p><p>　?。?）分析液壓系統(tǒng)的工況 </p><p>　　液壓缸在工作過程各階段的負載為： </p><p>　　啟動加速

86、階段： </p><p>　　F =(0.2×55500+55500/9.8×0.075/0.05) ×1/0.9N 由公式（2）得</p><p><b>　　=2.1772N</b></p><p><

87、;b>　　快進或快退階段</b></p><p>　　F= 0.1×55500/0.9 由公式（3）得</p><p><b>　　=6167N</b></p><p>　　將液壓缸在各階段的速度和負協(xié)值列于表7</p>&l

88、t;p>　　(3)確定液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　（1）初選液壓缸的主要參數(shù)</p><p>　　由負載值大小查表2，取液壓缸工作壓力為7Mpa。</p><p>　　（2）確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　由表7看出最大負載為啟動加速階段的負載F=21772N，則</p><p>　　D=

89、√4×21772/3.14×7×106 由由公式（4）得</p><p><b>　　=6.2mm</b></p><p>　　查設(shè)計手冊 ，按液壓缸內(nèi)徑系列表將以上計算值圓整為標準直徑 取D=63mm</p><p>　　為了

90、實現(xiàn)快進與快退速度相等，采用差動連接，則d=0.7D</p><p>　　所以d=44.1mm</p><p>　　同樣圓整成標準系統(tǒng)活塞桿直徑，取d=45mm， 由D=63mm</p><p>　　d=45mm，算出液壓缸無桿腔有效作用面積為A1=31.2cm2，有桿腔有效作用面積為A2=15.3cm2</p><p><b>　

91、　(4)復(fù)算工作壓力</b></p><p>　　根據(jù)表3，本系統(tǒng)的背壓估計值可在0.5~0.8Mpa范圍內(nèi)，選取，故暫定快速運動時Pb=0.8Mpa,液壓缸在工作循環(huán)各階段的工作壓力P1就可得。</p><p>　　差動快進階段 P1=4.6Mpa 由公式（6）得</p><p><

92、b>　　快速退回階段</b></p><p>　　P1=5.7Mpa 由公式（7）得</p><p>　?。?）計算液壓缸的輸入流量</p><p>　　因快進、快退的速度V1=0.075m/S,則液壓缸各階段的輸入流量需為：</p><p

93、>　　快進階段：qV1=7.2L/min 由公式（8）得</p><p>　　快退階段：qV1=6.9L/min 由公式（9）得 </p><p>　?。?）計算液壓缸的輸入功率</p><p>　　快進階段 P=0.55kw

94、 由公式（10）得</p><p><b>　　快退階段</b></p><p>　　P= 0.57KW 由公式（11）得</p><p>　　將以上計算的壓力、流量和功率列于表8中&l

95、t;/p><p>　　表8 液壓缸在各工作階段的壓力、流量和功率</p><p><b>　　三、驅(qū)動裝置設(shè)計</b></p><p>　　1、分析工作情況及設(shè)計要求，繪制液壓系統(tǒng)圖 </p><p>　　根據(jù)機械手的工作循環(huán)圖，估計到系統(tǒng)的功率不大但連續(xù)工作，故可采用單個定量泵，非卸荷式供油系統(tǒng)：為了協(xié)調(diào)抓取、上升、

96、旋轉(zhuǎn)的時間，采用調(diào)速回路控制系統(tǒng)，由于不會有負的負載，故采用進油節(jié)流調(diào)速 的方法；抓取系統(tǒng)采用減壓回路、夾緊力 的大小可以調(diào)整，為保證夾緊可靠，由單向閥和換向閥的中位機能組成保壓回路；由壓力繼電器組成的壓力控制回路，分別控制夾緊是否可靠，抓胎器的張開和擺動液壓缸回轉(zhuǎn)動作的完成，該回路可簡化控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　綜上考慮繪出圖所示的液壓系統(tǒng)圖13</p><p>

97、<b>　　。</b></p><p>　　表9 電磁鐵壓力繼電器動作順序表 </p><p>　　2、確定液壓泵的流量</p><p>　　該系統(tǒng)由夾緊、移動、擺動等。由于它們是分時工作的，所以其中的最大流量即是系統(tǒng)的最大理論供油量。 </p><p>　　從說明

98、書查得，移動機構(gòu)中的液壓缸內(nèi)徑為D=100mm,液壓缸相比，內(nèi)徑最大，要求快速進給和快速退回的速度最高，所需要最大流量即為液壓泵的最大供油量。 </p><p>　　已知移動機構(gòu)中的活塞桿直徑為70mm，取快速進給速度V=4m/min，所需最大流量Q=18L/min</p><p>　　考慮泄漏流量和溢流閥的溢流流量，取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的1.2倍。

99、 </p><p>　　Q泵=1.2Q=1.2×18=21.6L/min （公式見〈畢業(yè)設(shè)計指導〉） (15)</p><p>　　3、液壓缸及液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　?。?）液壓缸的結(jié)構(gòu)形式：夾緊液壓缸采用單出桿缸體固定式，為減少缸體與活塞體積，簡化結(jié)構(gòu)，采用O型密封，

100、導向套與活塞桿密封采用Y形密封，由于行程很短，運動部件質(zhì)量很小，速度不高，不必考慮緩沖結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）液壓系統(tǒng)連接裝置的設(shè)計：為了縮短設(shè)計和制造周期，采用了已通用化和系統(tǒng)化的集成塊組。</p><p>　　根據(jù)總體設(shè)計及其工作循環(huán)圖，液壓傳動需要實現(xiàn)下列動作循環(huán)：</p><p>　　夾緊——移動——擺動——張開</p><p&

101、gt;　　為完成上列動作，共有5塊集成塊疊積而成，控制三個液壓缸，現(xiàn)將控制機械手的集成塊功能介紹如下：</p><p>　　第一集成塊：控制系統(tǒng)壓力。由蓄能器、單向閥組成的保壓回路，在油泵發(fā)生故障，停止工作時，臨時保持整個系統(tǒng)的壓力不變，由溢流閥自稱的調(diào)壓回路，通過調(diào)節(jié)溢流閥的進口壓力來調(diào)整及穩(wěn)定定量泵的壓力，即系統(tǒng)的壓力由溢流閥調(diào)節(jié)，在此，溢流閥還起安全作用。</p><p>　　第二集

102、成塊：控制夾緊，由三位四通電磁換向閥組成的換向閥組成的換向回路，用以改變液流的方向，由液壓閥組成的減壓回路，用以改變液流的方向，由液壓閥組成的減壓回路。</p><p>　　用來調(diào)整夾緊力，使夾緊可靠，又不能使夾緊力過大而使工件變形，由單向閥和換向閥的中位機能組成保壓回路，起夾緊包壓的作用，由壓力繼電器組成的壓力控制回路，在工件可靠加緊后，進油壓力升高，發(fā)出訊號，通知一下循環(huán)運動。</p><

103、p>　　第三集成塊：控制移動油缸：由電磁換向閥組成的換向回路，改變液流的方向，由單向節(jié)流閥組成的單項調(diào)速回路，調(diào)節(jié)移動液壓缸的移動速度，以協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的運動時間。 </p><p>　　第四集成塊：控制手指擺動油缸：由二位四通電磁換向閥組成的換向回路，改變液流的方向。當擺動液壓缸中的動葉片轉(zhuǎn)過一定角度頂住定時片時壓力升高，繼電器發(fā)出訊號，通

104、知一下循環(huán)動作。 </p><p>　　第五集成塊：控制手指張開油缸，由二位三通電磁換向閥組成的換向回路，液壓缸進油時，活塞動作將手指張開。</p><p>　　第六集成塊：測壓塊，選用具有四個測壓點的壓力表開關(guān)，分別可測四個支路的壓力。</p><p><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p>&

105、lt;p>　　隨著科學發(fā)展的日新月異，現(xiàn)代工業(yè)越來越要求更高的生產(chǎn)效率，自動線生產(chǎn)已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，為了能在今后的工作生活中有廣較好的基礎(chǔ)，所以我選擇設(shè)計了自動線加工最常用的東西——機械手。 </p><p>　　通過此次畢業(yè)設(shè)計，我在指導老師的關(guān)心及指導下，已基本掌握了有關(guān)的機械手的一般理論知識，已逐步完善了設(shè)計中獨立思維的能力，遇到了不

106、懂的就問指導老師或與其他同學討論也已成為我一良好的習慣，因此總的來說，我受益匪淺。 </p><p>　　同時，我的不足之處也顯而易見，比如對有些作圖的細節(jié)內(nèi)容及總體考慮的全面性方面還欠火候，這還有待于我在今后的工作崗位中不斷鍛煉及改進它。 </p><p>　　總之，在即將走上工作崗

107、位之際，通過此次設(shè)計，我學到了許多東西，這些都將在今后共和國起著不可替代的作用，我將力爭運用的所學知識，使理論與實際相結(jié)合，為社會主義現(xiàn)代化事業(yè)作出更大的貢獻。 </p><p>　　最后，再次衷心的感謝指導老師的指導！ </p><p><b>　　參考文獻</b&g

108、t;</p><p>　　一．郭愛蓮：《新編機械工程技術(shù)手冊》，經(jīng)濟日報出版社1991年</p><p>　　二．李恒權(quán)、朱明臣、王德云：《畢業(yè)設(shè)計指導書》，青島海洋大學出版社1993年第1版 </p><p>　　三．孟憲源：《現(xiàn)代機構(gòu)手冊》（下冊），機械工業(yè)出版社，1994年

109、6月</p><p>　　四．黃繼昌、徐巧魚、張海貴、范天保、季炳文：《實用機械構(gòu)圖冊》，人民郵電出版社 </p><p>　　五．徐錦康：《機械設(shè)計》，高等教育出版社</p><p>　　六．徐玲芬、游文明：《工程材料及熱加工》，揚州市職業(yè)大學</p><p>　　七．丁樹模：《液

110、壓傳動》，機械工業(yè)出版社，1999年12月第二版</p><p>　　八．大連理工大學工程畫教研室：《機械制圖》，高等教育出版社，1993年5月第4版</p><p>　　九．王家禾：《機械設(shè)計基礎(chǔ)實訓教程》，上海交通大學出版社，2003年6月第1版</p><p>　　十．姚永明：《非標準設(shè)備設(shè)計》，上海交通大學出版社，1991年12月第1版 <