【正文】 當回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動、停止或反轉(zhuǎn)時，高壓腔的油經(jīng)過緩沖閥直接進入低壓腔，減小了液壓沖擊。液壓沖擊會使整個液壓系統(tǒng) 和元件產(chǎn)生振動和噪 音，甚至破壞。 此工況是回轉(zhuǎn)、動臂、和 伸縮缸 復(fù)合動作。 動力輸出路線： 圖 43動力傳輸原理圖 Figure 43 Schematic Power Transmission 行走動力傳輸路線： 電機 — 聯(lián)軸節(jié) — 液壓泵（機械能轉(zhuǎn)化為液壓能） — 分配閥 — 中央回轉(zhuǎn)接頭 — 行走馬達（液壓能轉(zhuǎn)化為機械能） — 減速箱 — 驅(qū)動輪 — 實現(xiàn)行走 回轉(zhuǎn)運動傳輸路線：電 機 — 聯(lián)軸節(jié) — 液壓泵（機械能轉(zhuǎn)化為液壓能） — 分配閥 — 回轉(zhuǎn)馬達（液壓能轉(zhuǎn)化為機械能） — 減速箱 — 回轉(zhuǎn)支承 — 實現(xiàn)回轉(zhuǎn) 動臂運動傳輸路線：電 機 — 聯(lián)軸節(jié) — 液壓泵（機械能轉(zhuǎn)化為液壓能） — 分配閥 — 動臂油缸（液壓能轉(zhuǎn)化為機械能） — 實現(xiàn)動臂運動 伸縮臂 運動傳輸路線： 電機 — 聯(lián)軸節(jié) — 液壓泵（機械能轉(zhuǎn)化為液壓能） — 分配閥 — 伸縮臂油缸（液壓能轉(zhuǎn)化為機械能） — 實現(xiàn)伸縮臂 運動 液壓系統(tǒng)的基本動作分析 （ 1） 機械爪抓取輪胎 。它們對保證液壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定工作具有非常重要的作用。 圖 317機械臂截面示意圖 Figure 317 Schematic crosssection arm 簡化后的機械臂受力如 圖 318 圖 318機械臂簡化受力圖 Figure 318 arm by trying to simplify 取整體為研究對象，根據(jù) ( ) 0BMF?? 和 ( ) 0AMF?? 求得支反力 AF 、 BF為： 3 ( )AF kN?? ， 6 ( )BF kN?? 根據(jù)已知的所有力繪出剪力圖 319 與彎矩圖 320 圖 319機械臂剪力圖 Figure 319 Shear Diagram arm 圖 320機械臂彎矩圖 Figure 320 arm bending moment diagram 由彎矩圖可以得知最大彎矩為 mkN?? 發(fā)生在 A 點 N m?? 抗彎截面系數(shù)的選取： 3 3 3 3 3 3 53( ) / 12 14 0 16 0 12 0 14 0 2. 5 10/ 2 6 6 16 0B H bh B H bhw m mHH? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 由zMW?? 得，最大彎曲正應(yīng)力 max? 為 ? ?6 2m a x 52 . 5 1 0 1 0 /2 . 5 1 0zM N m mW???? ? ? ?? 梁的彎曲正應(yīng)力強度滿足 由 ? ? FsA? ??得，最大彎曲切應(yīng)力 ??max? ? ? ? ?3m a x 4 10 140 140 120F s F s M paA H B hb??? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? 梁的彎曲切應(yīng)力強度滿足。 機械爪工作原理 機械爪卡盤部分結(jié)構(gòu)如圖 316 所示。 這就是機械爪的設(shè)計思路。但是關(guān)節(jié)機械臂有一個顯著的問題就是在關(guān)節(jié)處需要加裝驅(qū)動傳動裝置，在增加了靈活性的同時機械臂的機械強度就會有顯著下降，而本文中采用伸縮臂的形式不但可以簡而有效的通過液壓缸改變機械臂的長度， 并且可以在保證了各個方向上靈活度需求的同時還有較好的結(jié)構(gòu)強度。 機械臂的組成及工作原理 工作裝置由兩部分組成： 機械臂和機械爪。 6中央回轉(zhuǎn)接頭的作用是將上部工作臺液壓泵產(chǎn)生的液壓能傳輸?shù)降妆P，上部工作臺在任意工作位置，旋轉(zhuǎn) 任意角度行走馬達都能得到正常供油。 回轉(zhuǎn)裝置的傳動形式采用間接傳動形式。此間隙因加工誤差和滾道與滾動體的磨損而變化。 本設(shè)計采用的是三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承。裝配時可先把座圈 3 和滾動體 8 裝好，形成一個完整的部件，然后再與底盤組裝。 圖 37轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承 Figure 37turn pillar slewing 1回轉(zhuǎn)體； 2擺動液壓缸； 3上軸承座； 4上支撐軸； 5機架； 6下支撐軸； 7下軸承座 2．滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承 滾動軸承式回轉(zhuǎn)支承實際上就是一個大直徑的滾動軸承。 回轉(zhuǎn)支承又稱轉(zhuǎn)盤軸承，是機械的兩個部分之間需要相對回轉(zhuǎn)又同時承 受軸向力、徑向力和傾覆力矩的的傳力基礎(chǔ)元件，其基本功能是進行傳力和傳動，實現(xiàn)機械設(shè)備兩個部分之間的相對回轉(zhuǎn)。因為這些特點，行星減速機多數(shù)是安裝在步進電機和伺服電機上，用來降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。斜盤傾角ａ的改變、即排量的變化，不僅影響馬達的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向。當作用在柱塞底部的油液壓力為ｐ，柱塞直 徑為ｄ，力和之間的夾角為X 時，力對缸體產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，使缸體旋轉(zhuǎn)。葉片式液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩與液壓馬達的排量和液壓馬達進出油口之間的壓力差有關(guān)，其轉(zhuǎn)速由輸入液壓馬達的流量大小來決定。 采用 X 形結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)點是具有高的承載能力 . 車架總成由左縱梁、主車架、右縱梁三部分焊接而成。 液壓裝置： 15電機通過 16聯(lián)軸器 與 17液壓泵連接，與 18液壓控制閥、19液壓油箱共同組成液壓系統(tǒng)。下圖 31 是對該機器人機械結(jié)構(gòu)的三維立體圖。 Y 軸方向：此方向為伸縮臂伸縮的方向，工作狀態(tài)中此方向受力不大，但是為了保持伸縮臂在工作過程中的穩(wěn)定程度，在此方向上伸縮臂與動臂搭配液壓缸一起工作。 （ 3） 蝸桿傳動 特點：蝸桿傳動能實現(xiàn)傳動比大，傳動平穩(wěn)，但效率較低，適用于中小功率或間歇運轉(zhuǎn)的場合；當它與齒輪傳動同時應(yīng)用時，若蝸桿傳動布置在高速級，使其傳遞較小的轉(zhuǎn)矩，以減小蝸輪尺寸，節(jié)約有色金屬，且傳動效率較高。 齒輪齒條嚙合傳動 特點：齒輪齒條傳動將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，它傳遞的功率大，速度范圍廣，效率高，工作可靠，壽命長，機構(gòu)緊湊，能保證恒定的傳動比。此種機器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機器人。其工作空間是一個圓柱狀的空間。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點，分別介紹如下： 直角坐標機器人結(jié)構(gòu) 直角坐標機器人的空間運動是用三個相互垂直的直線運動來實現(xiàn)的，如圖21(a)所示。 旋轉(zhuǎn)，將輪胎放置在 搬運機器人另一側(cè)的 輪胎硫化機上。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。 現(xiàn)今機械手的發(fā)展更主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)以及柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài) ??11 。如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。 將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元 FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重 要一環(huán)。這種機械手也稱第二代機械手。因此，在自動化機床和綜合加工自動生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進行生產(chǎn)。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械 手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。從這里可看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。它們之間的相互關(guān)系如圖 12 所示。 機器人按照結(jié)構(gòu)形式的不同又可分為多種類型，其中關(guān)節(jié)型機器人以其結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間體積小，相對工作空間最大，甚至能繞過基座周圍的一些障礙物等這樣一些特點，成為機器人中使用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，世界一些著名機器人的本體部分都采用這種機構(gòu)形式的機器人。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制 程序，以完成各項規(guī)定操作。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。因此，國內(nèi)主要是逐步擴大機械手應(yīng)用范圍，在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。目前，工業(yè)機器人主要承擔著焊接、噴涂、搬運以及堆垛等重復(fù)性并且勞動強度極大的工作。 青 島 科 技 大 學 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文） 題 目 __________________________________ __________________________________ 指導教師 __________________________ 輔導教師 __________________________ 學生姓名 __________________________ 學生學號 __________________________ _______________________________院（部） ____________________________專業(yè) ________________班 ______年 ___月 ___日 輪胎搬運機器人設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構(gòu)的學位或證書使用過的材料。 本文研究了國內(nèi)外輪胎硫化機用輪胎搬運機器人發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學習輪胎搬運機械手的工作原理，熟悉了搬運機器人的運動機理。 本文中研究的搬運機器人也是一種機械手，是一種專門與輪胎硫化機相配合的機械手。 在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機械工業(yè)的重視。它是除具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。 要機器人像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機構(gòu) —— 執(zhí)行機構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運動的 驅(qū)動－傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。 位 形 檢 測控 制 系 統(tǒng) （ 二 ）驅(qū) 動傳 動裝 置執(zhí) 行機 構(gòu)工 作 對 象智 能 系 統(tǒng)控 制 系 統(tǒng) （ 一 ） 圖 12機器人各組成部分之間的關(guān)系 Figure 12 the robot between the various ponents 機器人的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動－傳動系統(tǒng)組成。機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產(chǎn)品種的中、小批量自動化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于柔性自動線 ??5 。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機械手，可用以對客車內(nèi)部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。 綜上所述，有效地應(yīng)用機 器人 是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢 ??7 。如尤尼曼特 (Unimate)機械手即屬于這種類型。 隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進步，針對于上述各個領(lǐng)域的機器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的 范圍。 視覺功能即在機械手上安裝有電視照相機和光學測距儀（即距離傳感器）以及衛(wèi)星計算機。 繪圖軟件 工程中所用的繪圖軟件有許多，如 AUTOCAD、 SOLIDWORKS、 PRO/E、UG、 CATIA、 CAXA、 MASTERCAM 等，每個軟件都有自己的側(cè)重點，在二維繪圖應(yīng)用中， AUTOCAD 應(yīng)用最為廣泛，最適合出二維工程圖，而像三維繪圖軟件 SOLIDWOKS、 PRO/E 等雖說可以從三維生成二維工程圖，但因為它把二維只是作為一個輔助項目，因而它缺少很多應(yīng)有的標準等其它項目，有些還沒有國標庫；但隨著工業(yè)化速度的加快，三維實體必然是一個趨勢，人們最先想看到的是根據(jù)自己的想法做出來的會是一種什么結(jié)果，即所想即所看，而不是必須要實際做出來才能看到；三 維設(shè)計軟件中 SOLIDWORKS 做的很簡單化。例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型上。等硫化機進入硫化工作時間后，機器人沿 X 軌道軌道方向，進入下一臺硫化機的工作位置，完場輪胎的抓取與放置，依次循環(huán)。由于直線運動易于實現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標機器人有可能達到很高的位置精度 （ μm級 ） 。 3)球坐標機器人結(jié)構(gòu) 球坐標機器人的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和 一個直線運動來實現(xiàn)的，如圖21（ c） 。 關(guān)節(jié)型機器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。但是，這樣的運動也可以反向驅(qū)動，也就是齒條作直線運動來帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，適合大距離的傳遞，如機床導軌底下帶動托板箱移動的就是齒輪齒條傳動，齒輪齒條機構(gòu)需要外加鎖緊裝置，因為之論之痛機構(gòu)不能自鎖，并且齒輪齒條不適用于兩軸中心距過大的傳動及振動沖擊較大的場合。若蝸桿傳動布置在低 速級，則齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩較小，而是整個傳動裝置的尺寸減小。 Z 軸方向：此方向為機械爪豎直移動的方向，此方向上需