【正文】 液壓搬運機械手的機構(gòu)設計...……..….………………………….…..….………….4 液壓搬運機械手運動簡圖………………………………….….……………4 液壓搬運機械手手部結(jié)構(gòu)設計及計算……… ………...………………..4 “滑槽杠桿式”手部結(jié)構(gòu)的設計與計算………………….….……………5 手指夾緊力計算………………………………………….….……………6 手指夾緊缸驅(qū)動力計算………………………………….….……………7 手指夾緊液壓缸的計算…………………………….….…………………7 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算………………….….…………………9 液壓搬運機械手橫移腕部結(jié)構(gòu)設計及計算… ………...………………11 腕部橫移液壓缸驅(qū)動力計算…………………………….….…………11 腕部液壓缸的計算……………………………………….….…………13 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算……………………….….…………15 液壓搬運機械手小臂伸縮缸設計及計算…… ………...………………15 小臂伸縮液壓缸驅(qū)動力計算…………………………….….…………16 小臂伸縮液壓缸的計算………………………………….….…………18 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算……………………….….…………19 液壓搬運機械手小臂俯仰液壓缸設計及計算 ………...………………20 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力矩計算………………………….….…………20 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力的計算………………………….….…………21 小臂俯仰液壓缸的計算………………………………….….…………22 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算……………………….….…………23 液壓搬運機械手大臂俯仰液壓缸設計及計算 ………...………………23 大臂俯仰液壓缸驅(qū)動力矩計算………………………….….…………23 大臂俯仰液壓缸驅(qū)動力的計算………………………….….…………25 大臂俯仰液壓缸的計算………………………………….….…………25 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算……………………….….…………263 液壓驅(qū)動系統(tǒng)設計….……….…………………………………………….….……27 液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動方案的確定………………………………….….……27 計算和選擇液壓元件……………………………………….….……………28 液壓泵及電動機的選擇………………………………….….…………28 油箱容積的計算………………………………………….….…………29 液壓元件的選定……………………………………….….……………304 電氣控制系統(tǒng)簡介.………………………………………………….….………………325 結(jié)論......................……….………….……………………..….……...…..….………...34參考文獻......................…………….…………………..….…..……………….………….35致謝......................………………….……………………..…….…………...…………….37附錄......................……………………………………………………………….………381 前言 液壓搬運機械手發(fā)展方向機械手是一種被設計用來搬運物體、部件、工具或特定設備的，可以重復編程、具有多種功能的操作器?；仡櫧?10 多年來國內(nèi)外機械手技術的發(fā)展歷程，可歸結(jié)出下列趨勢：1）傳感型機械手發(fā)展較快2）開發(fā)新型智能技術3）采用模塊化設計技術4）機器人工程系統(tǒng)呈上升趨勢5）微型機械手的研究有所突破6）應用領域向非制造業(yè)和服務業(yè)擴展液壓機械手在國內(nèi)外從 20 世紀 60 年代開始使用，最近三四十年發(fā)展尤為迅速，而且機械手進入了一個快速發(fā)展的時期。運動學系統(tǒng)是工業(yè)機械手的底層核心部分，對其關鍵技術，如運動學建模、運動學方程的求解、運動空間插值算法等的研究，將從很大程度上決定著一個機械手系統(tǒng)的基本性能。因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門，特別是在高溫、危險的作業(yè)環(huán)境（放射性、有害氣體、粉塵、易燃、易爆等）中代替人的部分操作，不僅能大大減輕人的勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率而且保證了人生安全。（3）在設計過程中，熟練地應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規(guī)范；熟悉有關的國家標準和部頒標準。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動） 、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復雜。 設計要求此次設計的液壓搬運機械手是車間生產(chǎn)線上用于深孔鏜床上下料的專用機械手，此機械手可以自動抓取工件，從而使操作工人從繁重單調(diào)的體力勞動中解放出來。1. 機械手抓取工件的最大重量 200kg；2. 機械手伸縮臂長為 ；3. 機械手最大回轉(zhuǎn)速度 ；4. 機械手最大回轉(zhuǎn)角加速度 ； 2s5. 機械手能準確定位、平穩(wěn)啟動并可以在任意位置自鎖。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機械手手臂的前端?？紤]到以上因素，故此選用二支點回轉(zhuǎn)型手部結(jié)構(gòu)。手指對工件的夾緊力可按下式進行計算：(24)123NFKG???式中 ——安全系數(shù)，通常取 =:——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力影響。QS39。液壓搬運機械手的腕部橫移液壓缸可以等效為如下簡圖進行計算：圖 腕部橫移液壓缸等效受力簡圖 腕部橫移液壓缸驅(qū)動力計算液壓搬運機械手的腕部橫移液壓缸可以等效為做水平伸縮直線運動的液壓缸進行設計計算。?初步設計中取機械效率為 =。故 由 216 式計算螺釘或螺栓直徑 如下：[]240?? 1d???——工作載荷（N）且 =F——液壓缸驅(qū)動力將驅(qū)動力 N 帶入上式求得138? ????由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M5 螺釘 液壓搬運機械手小臂伸縮缸設計及計算臂部運動的目的是把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。液壓搬運機械手的小臂伸縮液壓缸可以等效為如下簡圖進行計算：圖 機械手小臂伸縮液壓缸受力等效簡圖 小臂伸縮液壓缸驅(qū)動力計算液壓搬運機械手的小臂伸縮液壓缸可以等效為做垂直伸縮直線運動的液壓缸進行設計計算。若是導向裝置，F(xiàn)摩則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力——密封裝置處的摩擦阻力密——液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力F回——啟動或者制動時，活塞桿所受的平均慣性慣——零部件及工件所受總重力G（1） 的計算F摩由摩擦阻力 的計算公式進行計算摩(224)4aFf??摩其中 ——摩擦系數(shù)，取 =——如圖 ，導向桿與導向套筒間的摩擦阻力。代入已求得的驅(qū)動力F=4400 N, 則由 24FDp???得 26051? mm3.?故由 GB/T 23481993 取 D=40 mm。代入已求得的驅(qū)動力?F=38250 N, 則由 24FDp???得 2638501? mm9?故由 GB/T 23481993 取 D=100 mm。代入已求得的驅(qū)動力?F=30328 N, 則由 24FDp???得 2630851? mm?故由 GB/T 23481993 取 D=90 mm?？紤]到液壓系統(tǒng)以上的一些特點，故液壓搬運機械手的驅(qū)動采用液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)在液壓搬運機械手中所起的作用是通過電－液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進行功率放大，對液壓動力機構(gòu)進行方向，位置和速度的控制，進而控制機械手的手臂、手腕和仰俯缸按給定的運動規(guī)律動作。為了防止多缸運動的系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，換向閥因此要采用中位“O”型換向閥。此外，手指夾緊缸在夾緊工件時，為防止失電等意外情況，應加鎖緊保壓回路。 液壓泵及電動機的選擇（1）液壓泵的選用根據(jù)設計要求知，小臂最大回轉(zhuǎn)速度 ，則小臂俯仰缸最大伸縮速度 ????/ms活塞腔無桿腔面積 A 為 ?????2m小臂俯仰缸最大流量 ./in6/iAvmL?????根據(jù)以上計算結(jié)果，選用外嚙合齒輪泵 CB32，其技術參數(shù)為額定流量 32q?ml/r,額定壓力 MPa，轉(zhuǎn)速 n=1450 r/min，容積效率10NP? ??液壓泵的流量校核： L/?????可滿足要求。大多數(shù)的機械設備的控制系統(tǒng)，多著眼于自身運動的控制，而液壓搬運機械手的控制系統(tǒng)更注意本部與操作對象的關系。然而機械手的閉環(huán)控制系統(tǒng)要受到各種因素的影響，如外部負荷力，活動部件的內(nèi)部摩擦，伺服閥的漂移、滯后以及伺服放大器的漂移，隨動系統(tǒng)的粘滯性摩擦的影響等都會導致閉環(huán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)誤差。點位控制方式就是由點到點的控制方式，只對液壓搬運機械手的運動部件（手腕、手臂）所應到達空間點的定位進行控制，而對兩個定位點之間的運動軌跡則不加控制。液壓搬運機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、液壓驅(qū)動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)以及位移檢測裝置組成。根據(jù)圖 中的液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理圖，結(jié)合液壓搬運機械手的動作順序（液壓搬運機械手的動作執(zhí)行元件是液壓驅(qū)動系統(tǒng)的電磁換向閥 1113 和 14） ，液壓搬運機械手動作時液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件的動作見下表。本文是對深孔鏜床的上下料機械手的設計，為了完成設計需要了解上下料機械手的總體結(jié)構(gòu)，運動過程，需對手指夾緊，手臂伸縮，手臂回轉(zhuǎn)以及手臂俯仰等動作進行分析、計算，最終確定其尺寸。（2）通過本次設計，培養(yǎng)了自己獨立的機械整機設計的能力，樹立了正確的設計思想，掌握了機械產(chǎn)品設計的基礎方法和步驟，為今后的設計工作打下良好的基礎。同時通過這次設計，也發(fā)現(xiàn)了自身的知識理論體系還需要提高，對已學的知識遺忘較多，在今后的學習工作中我將會更好的完善自己的知識體系，爭取成為一名合格的設計人員。楊老師高度的責任感，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，科學的研究方法，敏銳的思維方式，都是我們學習的楷模。在整個設計過程中楊老師都認真地幫助我審核圖紙、論證方案、設計說明，不僅教會我要擁有一個科學的設計態(tài)度、鉆研的設計精神，還教會我如何解決實際設計中的困難，是他的無私付出才使得我們的設計豐富、完整。1N（≈）力矩；轉(zhuǎn)矩（M,T）牛[頓]米 ?1 （≈﹒m）N?壓力；壓強；應力（p,P,σ,τ）帕[斯卡] Pa21Pa= kPa= MPa03?6?能量；功；熱量（E,W,Q）焦（耳） J mN?1J[≈（1/ ）cal]功率（ P） 瓦[特] W J/s 1W= Kw13?密度（γ,ρ） 千克每立方米 Kg31 =Kg30?c3（線）速度；圓周速度（v,V,u,U）米每秒 m/s角速度（ w） 弧度每秒 rad/s 1rad/s=（30/π）r/min頻率（ f） 赫[茲] Hz加速度；重力加速度（a,g）米每二次方秒 sm