【正文】 同時我還要感謝在我學習期間給我極大關心和支持的各位老師以及關心我的同學和朋友。 （ 6） 液壓元件實現(xiàn)了標準化、通用化，便于設計、制造和推廣使用。 本章小結 本章設計的主要內容是對各個油缸的活塞桿進行了強度校核。 手部驅動油缸油孔尺寸計算 活塞運動速度 v 取 , 油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量為 ： Q=VS =? 2 620 104? ?π =? 610 3m 則油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q ?油π `? 所以： 2` d v4Q ?油π 得 d = 所以取油孔尺寸為 4mm 腕部回 轉油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進入油量 ： 22( r ) l2RQ ??? （ ? 為 45度每秒） = ? 610 3m 而油孔每秒流入的流量： 2` d v4Q ?油π 由 `? 所以： 2d v4Q?油π 哈爾濱理工大學學士學位論文 27 4Qd=v油π = 取油孔尺寸為 ： 4mm 大臂回轉油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進入的油量： 22( r ) l2RQ ??? （ ? 為 15度每秒） （ 422） = ? 610 3m 而油孔每秒流入的流量： 2` d v4Q ?油π 由 ： `? 所以： 4Qd=v油π = 取油孔尺寸為 ： 6mm 大臂升降油缸油孔尺寸確定 活塞運動速度 v 取 ,油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量： 2 6200 .0 5 1 04Q V S ?? ? ? ?π （ 423） = ? 610 3m 而油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q?油π 4Qd=v油π = mm 所以取油孔尺寸 d 為 8mm 伸縮臂油缸油孔尺寸確定 活塞運動速度 v 取 ,油的流速為 3m/s 則油缸 中每秒通過油量： 哈爾濱理工大學學士學位論文 28 2 6200 .0 5 1 04Q V S ?? ? ? ?π =? 610 3m 而油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q ?油π 由 `? 所以： 2d v4Q?油π 4Qd=v油π 64 10=3???π = 所以 ：取油孔尺寸 d=6mm 本章小結 本章對各個部分的具體數(shù)據(jù)進行了計算，包括手部夾持器、腕部回轉油缸，腕部伸縮油缸、小臂伸縮油缸、大臂回轉油缸、大臂升降油缸、伸縮臂油缸的型號選擇，及其各個油缸的活塞、活塞桿計算，各個油 缸進出油口尺寸的確定。 腕部回轉油缸計算 腕部是臂部和手部的連接部位，其作用實在臂部運動的基礎上進一步改變手部或調整手部在空間的方向，從而增加手部工作的靈活性，擴大手部的工作范圍。在確定握力時，除考慮抓取物體重量外，還應考慮傳送或操作過程中所產生的慣性力和振動，以保證夾持安全可靠； （ 2）手爪具有一定的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點所轉過的角度）。 （ 6） 電磁鐵 3通電，手爪旋轉缸順時針旋轉，實現(xiàn)手爪的周向定位 （ 7） 電磁鐵 1通電，手爪伸縮缸伸出，實現(xiàn)手爪的軸向定位 （ 8） 手爪抓取工件，工件與手爪夾緊到一 定壓力，壓力繼電器通電使得電磁鐵 1 斷電 ，電磁鐵 2 通電手爪收縮，實現(xiàn)手爪的軸向定位。 （ 4） 在產生相同驅動力的條件下，液壓驅動比其他驅動方式體積小， （ 5） 定位精度高 哈爾濱理工大學學士學位論文 7 （ 6） 驅動力或力矩大 存在的不利因素有： （ 1） 液壓系統(tǒng)存在泄漏對機構的穩(wěn)定性有一定的影響 （ 2） 油液中如果混有空氣將降低傳動機構的剛性，影響定位精度，產生爬行 （ 3）油液的溫度和黏度的變化影響傳動的性能 本章小結 本章對總體方案的設計進行了確定，規(guī)劃了搬運機械手的三大組成部分，進而 對三大組成部分進行了設計分析，確定了搬運機械手的運動方式及其驅動源，設計了運動范圍及回轉角度，對液壓驅動方式的優(yōu)缺點進行了比較。 （ 4） 腰部 :機身是支撐機器手所有部件的部位及其零件，是整個機械手的基礎。 重點是機器手的結構 設計，即如何在綜合 考慮機器人的功能和特性要求后，能夠完整的設計出合理而優(yōu)化的機器手 。 機械手本身的優(yōu)點 搬運機械手是機器人家族中的重要一員，其應用最廣泛，在自動化流水線生 產中勞動強度最大，工作條件差，熱塵煙霧毒氣等使得環(huán)境惡化，使得人的工作受到了種種限制，此時搬運機械手則能夠迎難而上，獨樹一幟，而且其能不知疲倦的工作，搬運機械手具有許多人沒法相比的優(yōu)點 ： （ 1）工作時間持久，不會出現(xiàn)人的疲勞，可以重復不間斷的勞動，能 持流水線的持續(xù)工作。 此外，瑞典、挪威、德國、意大利、俄國等國家也是發(fā)展迅速，例如挪威的 TRLLFA 公司生產的機 械手 ，瑞典的 ASEA 公 司、ELECTROLUX 公司和 KAVIELDT 公 司 生 產 的 機 械 手 ， 德 國 的VOLKSVAGEN 公司生產的機械手在歐洲市場，甚至在北美市場都占有很大的比重。機器人產品的實用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實際問題，又促進了工業(yè)自動化的進程。 1969 年美國通用汽車公司自行研制了 SAM 工業(yè)機械手，并用 21 臺機器手組成了點焊轎車車身的自動生產線。 哈爾濱理工大學學士學位論文 2 工業(yè)機械手的主要應用領域是機械加工過程中的上、下料及搬運、裝配、焊接、沖壓、樹脂成型加工及其熱處理、鍛壓等。 諸多的優(yōu)點為機械人的廣泛應用開辟了廣闊的前景，而我國在這些方面還處于初始階段，因此需要更進一步發(fā)展，本次的設計是對大學四年所學知識的鞏固與綜合應用。 三大系統(tǒng)設計分析 1． 控制系統(tǒng) 此系統(tǒng)是控制驅動機構工作從而實現(xiàn)按預定程序進行工作的機構，并通過位置檢測的反饋來檢測工作的精度，從而保證能正確實現(xiàn)機械手的運動， 迅速準確的完成機械手的運動，包括程序控制部分和行程反饋部分。 因為被驅動部件的速度快慢取決于油液 容積變化，所以當不考慮溫度變化的時候，被驅動系的滯后幾乎不存在， 而且液壓機構的重量輕，慣性小，他的速度反應性好。 — 90176。 （ 13）電磁鐵 13 通電，大臂旋轉油缸逆時針旋轉，實現(xiàn)大臂周向定位。抓起范圍： 20 毫米到 50 毫米的圓柱體工件其抓取原理圖如下： 圖 41 手爪工作原理圖 1— 鉸接點 2— 手指 3— 工件 手部夾持器設計計算 進分析可知，此手抓作單支點運動，由此可知： 哈爾濱理工大學學士學位論文 12 12 cosP P a? 1 2cosPP a? （ 41） 力矩平衡： 1 25 50PN? ? ? （ 42） N=100 122PPP?? (43) 夾緊力： 1 2 3N K K K G? （ 44） = 2 100? ? ? = 150 P=2 1P =4N=600（ N） PP??實=560(N) 1K 為安全系數(shù)： 取 1K 為 = 2K =1+a/g (抓取工件的最大加速度為 a=g) 3K 為方位系數(shù) 3K = P實 =56kg 設液壓缸直徑為 D 、 d 為半徑。 俯仰缸設計 俯仰缸能使其手臂上仰下俯，使手臂的抓取范圍大大得到提高，設置一個俯仰缸，還可以使機械手得到重量上的平衡，使本機械手更加的穩(wěn)哈爾濱理工大學學士學位論文 21 定。 2. 穩(wěn)定性校核 ： 桿長 l 為 300mm ，桿徑 d 為 40mm 因為 300 15 ? 40 = 600 即 ： l 15d 所以： 不必校核 ，穩(wěn)定性合格。 （ 3） 控制和調節(jié)簡單、方便、省力；容易實現(xiàn)自動化控制和過載保護。 哈爾濱理工大學學士學位論文 35 致謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《 五自由度液壓搬運機械手 》終于完 成了，這意味著大學生活即將結束。 感謝各位 導師 的批評指導。設計為 5 自由度的機械手，分別 為：手腕的轉動、小臂的伸縮、小臂的俯仰、大臂的擺動和大臂的升降，使其活動范圍大，工作面更廣。本文以搬運機械手為例論述了有關機械手設計方面的一些問題，得出以下結論： 首先，理論分析方面，注重理論與實際相結合，考慮到各種驅動的優(yōu)缺點，最后選擇了液壓系統(tǒng)驅動，因為液壓 系統(tǒng)驅動具有以下幾個優(yōu)點： （ 1） 能方便的進行無級調速，調速范圍大。 所以： 1 = 133G G G N?? 工 件 腕部活塞桿受力圖如下： 圖 51 腕部活塞桿受力圖 F=G=133N ,相應產生的彎矩為 ： 哈爾濱理工大學學士學位論文 30 M=GL= 則應力強度校核： 先求支反力 由 0AM?? , 0BM ?? 得 ： 80 70APF? ? ? 80 70APF? ? ? F= 123 N 所以 ： AP =116N 同理可求得： BP = 249 N CMM? = 所以按第三強度理論校核： 2d /32CW ?π = 10 m?? c= CCMW?= 而 : ??? = 0n? =294MPa c? 所以軸強度條件符合。 ()M 2 2 0 . 58p b D d kg f???驅 則 `MM?驅 驅 所以： 所設計的相關尺寸滿足，強度要求合理。 哈爾濱理工大學學士學位論文 11 第 4章 各部分的具體計算 手部夾持器的計算 手部夾持器設計要求 夾持兩個棒料，每個不大于 5kg 2. 各部分的長度 手腕： 300mm 手臂： 800mm 俯仰小臂： 200mm 大臂： 500mm 3. 手抓機構分析 手部夾持器是工業(yè)機械手的關鍵部位之一，它的主要用途是夾持工件或工具按規(guī)定的動作程序 來完成制定的工作，它的加緊和伸開都是自動完成的。 （ 11） 電磁鐵 9通電，伸縮臂回縮，實現(xiàn)伸縮臂軸線定位。 45176。圖中矩形為包容區(qū)域 哈爾濱理工大學學士學位論文 6 圖 2