【正文】 由于在速度較小時，泵輸出的流量減小，泵的效率急劇下降，一般當(dāng)流量在 — 1L/min 范圍內(nèi)時，可取 =— 。考慮到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失，所以，泵的工作壓力為： piP P P? ? ?? pP — 液壓泵的最高工作壓力； iP — 執(zhí)行元件的最高工作壓力 P?? — 進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時，簡單系統(tǒng)可取 — aMP ， P?? = aMP ， pP =+=5 aMP 上述計算所得的 pP 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡，階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。 已知參數(shù)（包括設(shè)計出的參數(shù)）： , , ( ), ( )i i i iD d F t U t i — 表示第幾個缸的參數(shù) 22( ) ( ) /( )4( ) ( ) 4i i ii i iP t F t DQ t V t D????? }無桿腔進(jìn)油 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 2222( ) ( ) /[ ( ) ]4( ) ( ) ( )4i i i ii i i iP t F t D dQ t V t D d????? ? ? }有 桿腔進(jìn)油 ( ) ( ) ( )i i iN t F t V t?? 已知參數(shù)： , , ( ), ( ), ,i i i i iD d M t w t b 22( ) ( ) /[ ( ) ]8ii i i ibP t M t D d?? 22( ) [ ( ) / 8 ] ( )i i i i iQ t b D d w t? ? ? ( ) ( ) ( )i i iN t M t w t?? 注意已知參數(shù)中 ( ), ( ), ( ), ( )i i i iF t V t M t w t在前面設(shè)計中不夠明確時，則要進(jìn)行分析。因此，臂部的運動愈多，機身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。 液壓缸壁和外徑計算 2[ ]yPD? ?? () 63 52 60 mm? ???? P MP?? []? 高強度鑄鐵， []? =60aP 1 26 63 2 5 73D D m m? ? ? ? ? ? 液壓缸為平底缸差，其厚度 t按強度要求計算 無孔時 20 .4 3 3 []1 .50 .4 3 3 6 3 1 .6 760yPtDmm??? ? ? ? () 取 t=3mm 液壓缸工作行程的確定 由 1 1 2 2A B A B S?? 則 S=16mm 則由表 26中的系列尺寸查得（液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊） S=25cm 則活塞桿 L=30cm 活塞桿的穩(wěn)定性校核，活塞桿由 45鋼制成。 ? 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 為減少手臂運動件之間的摩擦 阻力，盡可能用滑動摩擦代替滑動摩擦。 (2)水平放置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時提高其配合精 度和相對位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或者大部分自重。 機身是固定的，它直接承受和傳動手臂的部件，實現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運動。 22 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 M= 22 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 腕部回轉(zhuǎn)時，需要克服以下幾種阻力： M摩 從圖 ： M摩＝ ? ?1 1 2 22f R D R D? ? ?kgf m? 12DD 軸承直徑（ m） 式中： 12RR －軸承處支反力 ? ?kgf m? ；可靜力學(xué)平衡方程求得。手腕具有獨立的自由度，此設(shè)計手腕有繞 X軸轉(zhuǎn)動和沿 X軸左右擺動兩個自由度。 ??? 高強度鑄鐵， ??? ＝ 60 aMP ? ? 1 2 25 2 4 33D D m m?? ? ? ? ? ? 液壓缸工作行程的確定，并參照表 2－ 6中的系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值 S=100mm。 250 50fsFN? ? ?， 250 25fFN? ? ? ? a GvF gt?? ?，一般取 t? ＝ ， vt??? 時間內(nèi)速度變化量 2 5 5 4 .2 39 .8 0 .0 5 6 0aFN? ? ?? 啟動： aF F F N? ? ? 穩(wěn)態(tài)： 275fa WF F F N? ? ? 工作壓力 P的確定，工作壓力根據(jù)負(fù)載大小及機器的類型來初步確定。11PP? 由 ( ) 0MF?? 得 39。 夾持類最常見的主要有夾鉗式，本設(shè)計主要考慮夾鉗式手部設(shè)計。 驅(qū)動機構(gòu)：有氣動，液動，電動和機械式四種形式。 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 工業(yè)機械手的設(shè)計方案 工業(yè)機械手的組成 工業(yè)機械手是由執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)和控制部分所組成，各部分關(guān)系如下框圖： 圖 工業(yè)機械手各部分關(guān)系圖 執(zhí)行機構(gòu)： 執(zhí)行機構(gòu)包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走機構(gòu)等運動部件所組成。其特點： (1)對環(huán)境的適應(yīng)性強，能代替人從事危險，有害的操作，在長時間對人體有害的場所，機械手不受影響。 按用途分： 1． 專用機械手 附屬于主機的，具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置，這種工業(yè)機械工作對象不變，手動比較簡單，結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，施用于大批量生產(chǎn)自動線或?qū)C作為自動上、下料用。只使用在程序較簡單的點位控制，但作為一般單機服務(wù)的搬運作業(yè)已足 夠。轎車半軸加工上料機械手設(shè)計在綜合多種機械手的設(shè)計原理和設(shè)計思想，根據(jù)轎車半軸加工的特點提出的，有一定的理論基礎(chǔ)，設(shè)計水平和應(yīng)用價值。然而，利用機械手或類似機械設(shè)備節(jié)省人力和實現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存在的問題得到解決，機械手的應(yīng)用 必將會飛躍發(fā)展。 為使機械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零部件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。 上料機械手與卸料機械手相比，其中上料機械手中的移動式搬運上料機械手適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。編號 本科生畢業(yè) 設(shè)計 液壓上下料機械手 Hydraulic Updown Material Manipulator 學(xué) 生 姓 名 于盛博 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 0851429 指 導(dǎo) 教 師 0851429 分 院 機電工程分院 2021年 6月 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 本次設(shè)計主要設(shè)計自動上下料機械手的機械系統(tǒng)。影響我國機械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機械結(jié)構(gòu)。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的搬運及高溫材料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達(dá) 180mm，最大抓握重量可達(dá) 30公斤，最大行走距離為 1200mm。 為防止握力 過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟?；另一種是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。 上料機械手和卸料機械手相對，其中上料機械手中的移動式搬運上料機械手適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 工業(yè)機械手的分類 現(xiàn)在對工業(yè)機械手的分類尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，一般都從規(guī)格和性能兩方面來分類。所以，目前這種工業(yè)機械手?jǐn)?shù)量最多。 2． 通用機械手 具有獨立控制系統(tǒng)，程序可變、動作靈敏、動作靈活多樣的機械手。 (2)機械手能持久、耐勞、可以把人從單調(diào)的繁重的勞動中解放出來，并能擴大和延伸人的功能。 ：直接 與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型。 控制系統(tǒng)：有點位控制和連續(xù)控制兩種方式。 夾鉗式手部是由手指，傳動機構(gòu)和驅(qū)動裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤，套類零件，一般情況下多采用兩個手指。1 ABPh NL? coshc?? **p b tg N?? 又由工件的平均半徑 5 0 2 5 3 7 .52cpR ???mm 初取 V型手指的夾角 2 120o?? 55ABL ? mm， 2 100C mm? ， 53b mm? ， 53CDL mm? ，滑桿總長 h=170 (3)夾緊力計算 又由于工件的直徑不影響其軸心的位置即定位誤差為零，手指水平位置夾取水平位置放置的工件。參閱機械設(shè) 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 計手冊表 1 aMP 。 缸蓋厚度的確定 一般液壓缸為平底缸蓋，其有效厚度 t按強度要求計算。手腕回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)為回轉(zhuǎn)油缸，擺動也采用回轉(zhuǎn)油缸。 f軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 f= 為簡化計算取 M摩 ? 總 阻 力 矩 圖 腕部回轉(zhuǎn)支承處的受力圖1G 工件重量（ kgf）， 2G 手部重量（ kgf）， 3G －手腕轉(zhuǎn)動件重量（ kgf） 1G 重心偏置所引起的力矩 M偏 M偏 ＝ 1G e? （ kgf） 式中 e－工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（ m） ，所需的力矩 M慣 啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角加速度 ? 及啟動所用的角速度 ?起 ： M慣 ＝ ? ? 20 .0 1 7 5 2JJ ? ?? ? ? ?工 件 () 式中： J工 件 －工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ? ?2kgf m s?? J－手腕回轉(zhuǎn)部分對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ? ?2kgf m s?? ? －手腕回轉(zhuǎn)過程的角加速 ? ?度 秒 ? －啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度（度） 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 手腕回轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動力矩應(yīng)當(dāng)?shù)扔谏鲜鋈椫汀?()2p b R rMM???總 () 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 又因為： Dd=— , 2b 2Dd?，取 Dd=2， 2bDd?=3 所以： d=50mm，所以 D=100mm， b=75mm 確定回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 2222 1 0 .5 8 /()MP kg cmb R r???總 () 由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力。臂部要實現(xiàn)所要求的運動，需滿足下列各項基本要求： 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 機械手臂式機身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。 (3)提高活塞和剛體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂俯仰的剛度。 對于懸臂式的機械手，其傳動件，導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。 桿長 300mm， d=45mm 最大壓力 P=1134N 設(shè)穩(wěn)定安全系數(shù)為 89stSn ?? ， 3 5 0 2 8 0 2 1 0s a p a aM P M P E G P??? ? ? 由式（ ）求出 長 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計