【正文】 前言 ……………………………………………………………… 6 （一 ） 工業(yè)機(jī)器人簡介 ……………………………………………… 6 （二） 世界機(jī)器人的發(fā)展 …………………………………………… 6 （三） 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 ……………………………………… 7 （ 四 ） 本設(shè)計(jì)中的機(jī)械手 …………………………………………… 7 1 臂力的確定 …………………………………………………… 7 2 工作范圍的確定 ……………………………………………… 7 3 運(yùn)動(dòng)速度的確定 ……………………………………………… 8 4 手臂的配置形式 ……………………………………………… 8 5 位置檢測裝置的選擇 …………………………… …………… 8 5 驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇 ……………………………………… 9 一手部結(jié)構(gòu) ………………………………………………………… 10 （一） 概述 …………………………………………………………… 10 （二） 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問題 …………………………………… 10 （三） 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 ………………………………………………… 10 （ 四 ） 夾緊缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………… 13 1 夾緊缸主要尺寸的計(jì)算 ……………………………………… 13 2 缸體結(jié)構(gòu)及驗(yàn)算 ……………………………………………… 13 3 缸筒 兩端部的計(jì)算 …………………………………………… 14 二 腕部的結(jié)構(gòu) ……………………………………………………… 17 （一） 概述 …………………………………………………………… 17 （二） 腕部的結(jié)構(gòu)形式 ……………………………………………… 18 （三） 手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ………………………………………… 16 1 摩擦阻力矩 …………………………………………………… 19 2 工件重心引起的偏置力矩 …………………………………… 19 3 腕部啟動(dòng)時(shí)的慣性阻力矩 …………………………………… 20 4 回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì) 算 ………………………… 21 三 臂部的結(jié)構(gòu) ……………………………………………………… 22 （一） 概述 …………………………………………………………… 22 （二） 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) …………………………………………… 25 （三） 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ………………………………………………… 25 （ 四 ） 臂部驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ………………………………………… 25 1 手臂水平伸縮運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ………………………… 26 2 手臂垂直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ………………………… 28 5 3 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 ………………………… …… 30 四 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ………………………………………………… 32 （一） 液壓系統(tǒng)簡介 ………………………………………………… 32 （二） 液壓系統(tǒng)的組成 ……………………………………………… 32 （三） 液壓系統(tǒng)控制回路 …………………………………………… 33 （ 四 ） 機(jī)械手液壓傳動(dòng)系統(tǒng) ………………………………………… 33 （ 五 ） 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡單計(jì)算 ………………………………… 33 結(jié)束語 …………………………………………………………………… 44 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………… 45 致謝……………………………………………………………………… 46 6 前言 （一） 工業(yè)機(jī)器人簡介 幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機(jī)器，以便將人類從繁重的勞動(dòng)中解脫出來。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué) 校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題 目 名 稱： 通用液壓機(jī)械手 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 教授 職稱 最終評(píng)定成績： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 第一部分 畢業(yè)論文 Abstract Manipulator is a sort of automation device which has the function of grasp and transfer workpieces during the automated hydraulic mqanipulator is widely uade in industry can maek the produce process automated and liberate the people from heavy physical can promote the quality of production and decrease the cost of this design,we should use the knowledge of hydraulic,mechanism and electric control prehensively to plete the design of hydraulic manipulator,including machine system,hydraulic and trol mechanical part is designed on the basis of mechanics putation foundation after the structure analysis,including hand,arm and the manipulator’s hand should have four merits:pact structure,light weight,good universal property and high catch ,the arm should have merits that are good rigidity,light weight,high movement velocity,small inertia and flexible hydraulic system design including the hydraulic system putation and the selection of hydraulic ponents。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。如古希臘神話《阿魯哥探險(xiǎn)船》中的青銅巨人泰洛斯（ Taloas)，猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時(shí)刻激勵(lì)著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動(dòng)木人和一些簡單的機(jī)械偶人。 （ 2）．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。從 94 年美國開發(fā)出 “虛擬軸機(jī)床 ”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一， 紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域 。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 2. 工作范圍的確定 機(jī)械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運(yùn)動(dòng)的軌跡來確定。 機(jī)械手的總動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個(gè)動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，要按時(shí)間長的計(jì)算，分配各動(dòng)作時(shí)間應(yīng)考慮以下要求： ① 給定的運(yùn)動(dòng)時(shí)間應(yīng)大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時(shí)間； ② 伸縮運(yùn)動(dòng)的速度要大于回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性一般大于伸縮運(yùn)動(dòng)的慣性。運(yùn)動(dòng)要求、操作環(huán)境、工作對(duì)象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。 6. 驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)與控制方式是 根據(jù)它們的特點(diǎn)結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來選擇的，要盡量選擇控制性能好、體積小、維修方便、成本底的方式。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式 …… 等，這里采用滑槽杠桿式。 5. 應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求 應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設(shè)計(jì)和確定手指的形狀。 由上式可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力 F 一定時(shí)， α角增大則握力 NF 也隨之增加，但 α角過大會(huì)導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取 α=30176。時(shí)，拉緊油缸的驅(qū)動(dòng)力 F 和 F實(shí) 際 計(jì)算如下： (1) 手指對(duì)工件的夾緊力計(jì)算公式： 1 2 3F K GN KK? ? ? ? 式中 1K —— 安全系數(shù)，通常取 ～ 。 ③ 缸筒端部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 缸筒端部與手指是用螺釘聯(lián)接，聯(lián)接圖如下： 圖 3 螺釘聯(lián)接圖 16 螺 紋處的拉應(yīng)力： 66213 4 7 01 0 1 0 2 6 . 2 60 . 0 0 4 1 3 4 444KF MPdZ? ?????? ? ? ? ?? 螺紋處的剪應(yīng)力： 6610 3310 . 1 2 3 4 7 0 0 . 0 0 51 0 1 0 1 5 . 3 80 . 2 0 . 2 0 . 0 0 4 1 3 4 4K K F d MPdZ? ??? ? ?? ? ? ? ??? 則合成應(yīng)力： 223 3 7 . 4 M P [ ] 1 2 0n a M P a? ? ? ?? ? ? ? ? 則知螺紋連接處安全可靠。. 如下圖所示為腕部的結(jié)構(gòu)，定片與后蓋，回轉(zhuǎn)缸體和前蓋均用螺釘和銷子進(jìn)行連接和定位，動(dòng)片與手部的夾緊油缸缸體用鍵連接。m） 考慮到驅(qū)動(dòng)缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可?。? M M + M + M驅(qū) 慣 摩偏= 1 .1 ~ 1 .2 ( ) 因此，得 M = ( +5. 88+) =10 N m??驅(qū) 21 4. 回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大干總的阻力矩 M總 。因此設(shè)計(jì)臂部時(shí)一般要注意下述要求： ① 剛度要大 為防止臂部在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的變形，手臂的截面形狀的選擇要合理。 (二 ) 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 機(jī)械手手臂的伸縮、升降均屬于直線運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)手臂往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式比較多，常用的有活塞油（氣）缸、活塞缸和齒輪 齒條機(jī)構(gòu)、絲桿螺母機(jī)構(gòu)以及活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)。 23 圖 5 雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向裝置 液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手手臂在進(jìn)行伸縮（或升降）運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩的作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。當(dāng)升降缸上下兩腔通壓力油時(shí)，活塞杠 4 做上下運(yùn)動(dòng)，活塞缸體 2 固定在旋轉(zhuǎn)軸上。機(jī)械手工作時(shí)，臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。 2. 升降缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 臂垂直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手臂作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除克服摩擦阻力和慣性力之外，還要克服臂部運(yùn)動(dòng)部件的重力，故其驅(qū)動(dòng)力可按下式計(jì)算： = + + +F F F F F G?回 慣摩 密 28 其中： F摩 ——各支承處的摩擦力（ N） ， F F f? 理摩 ， f=； F密 —— 同上， = + = 0 .0 3F F F F理?xiàng)U活 塞密 F回 —— 同上， = 理 F慣 —— 4 9 0 0 . 0 2 5 6 2 . 59 . 8 0 . 0 2GvFNgt? ?? ? ???總慣 G——臂部運(yùn)動(dòng)部件 及工件 的總重量（ N） ， 490N； 177。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，可劃分為幾個(gè)簡單的零件分別進(jìn)行 計(jì)算，其中有的部分可當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)計(jì)算。 （二） 液壓系統(tǒng)