【正文】 前言 ……………………………………………………………… 6 （一 ） 工業(yè)機器人簡介 ……………………………………………… 6 （二） 世界機器人的發(fā)展 …………………………………………… 6 （三） 我國工業(yè)機器人的發(fā)展 ……………………………………… 7 （ 四 ） 本設計中的機械手 …………………………………………… 7 1 臂力的確定 …………………………………………………… 7 2 工作范圍的確定 ……………………………………………… 7 3 運動速度的確定 ……………………………………………… 8 4 手臂的配置形式 ……………………………………………… 8 5 位置檢測裝置的選擇 …………………………… …………… 8 5 驅動與控制方式的選擇 ……………………………………… 9 一手部結構 ………………………………………………………… 10 （一） 概述 …………………………………………………………… 10 （二） 設計時應考慮的幾個問題 …………………………………… 10 （三） 驅動力的計算 ………………………………………………… 10 （ 四 ） 夾緊缸的設計計算 …………………………………………… 13 1 夾緊缸主要尺寸的計算 ……………………………………… 13 2 缸體結構及驗算 ……………………………………………… 13 3 缸筒 兩端部的計算 …………………………………………… 14 二 腕部的結構 ……………………………………………………… 17 （一） 概述 …………………………………………………………… 17 （二） 腕部的結構形式 ……………………………………………… 18 （三） 手腕驅動力矩的計算 ………………………………………… 16 1 摩擦阻力矩 …………………………………………………… 19 2 工件重心引起的偏置力矩 …………………………………… 19 3 腕部啟動時的慣性阻力矩 …………………………………… 20 4 回轉液壓缸所產生的驅動力矩計 算 ………………………… 21 三 臂部的結構 ……………………………………………………… 22 （一） 概述 …………………………………………………………… 22 （二） 手臂直線運動機構 …………………………………………… 25 （三） 手臂回轉運動 ………………………………………………… 25 （ 四 ） 臂部驅動力矩的計算 ………………………………………… 25 1 手臂水平伸縮運動驅動力矩的計算 ………………………… 26 2 手臂垂直升降運動驅動力矩的計算 ………………………… 28 5 3 手臂回轉運動驅動力矩的計算 ………………………… …… 30 四 液壓系統(tǒng)的設計 ………………………………………………… 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 ） 機械手液壓傳動系統(tǒng) ………………………………………… 33 （ 五 ） 機械手液壓系統(tǒng)的簡單計算 ………………………………… 33 結束語 …………………………………………………………………… 44 參考文獻………………………………………………………………… 45 致謝……………………………………………………………………… 46 6 前言 （一） 工業(yè)機器人簡介 幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機器，以便將人類從繁重的勞動中解脫出來。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學 校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內容。 本科畢業(yè)設計（論文）資料 題 目 名 稱： 通用液壓機械手 學 院（部）： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 班 級： 指導教師姓名： 職稱 教授 職稱 最終評定成績： 湖南工業(yè)大學教務處 本科畢業(yè)設計（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師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。如古希臘神話《阿魯哥探險船》中的青銅巨人泰洛斯（ Taloas)，猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機械偶人。 （ 2）．機械結構向模塊化、可重構化發(fā)展。從 94 年美國開發(fā)出 “虛擬軸機床 ”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一， 紛紛探索開拓其實際應用的領域 。因此迫切需要解決產業(yè)化前期的關鍵技術，對產品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模化設計，積極推進產業(yè)化進程。 2. 工作范圍的確定 機械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定。 機械手的總動作時間應小于或等于工作拍節(jié)，如果兩個動作同時進行，要按時間長的計算，分配各動作時間應考慮以下要求： ① 給定的運動時間應大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時間； ② 伸縮運動的速度要大于回 轉運動的速度，因為回轉運動的慣性一般大于伸縮運動的慣性。運動要求、操作環(huán)境、工作對象的不同，手臂的配置形式也不盡相同。 6. 驅動與控制方式的選擇 機械手的驅動與控制方式是 根據(jù)它們的特點結合生產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。其傳力機構形式比較多，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. 應考慮被抓取對象的要求 應根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來設計和確定手指的形狀。 由上式可知，當驅動力 F 一定時， α角增大則握力 NF 也隨之增加，但 α角過大會導致拉桿（即活塞）的行程過大，以及手指滑槽尺寸長度增大，使之結構加大，因此，一般取 α=30176。時，拉緊油缸的驅動力 F 和 F實 際 計算如下： (1) 手指對工件的夾緊力計算公式： 1 2 3F K GN KK? ? ? ? 式中 1K —— 安全系數(shù)，通常取 ～ 。 ③ 缸筒端部聯(lián)接強度計算 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構，定片與后蓋，回轉缸體和前蓋均用螺釘和銷子進行連接和定位，動片與手部的夾緊油缸缸體用鍵連接。m） 考慮到驅動缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可?。? M M + M + M驅 慣 摩偏= 1 .1 ~ 1 .2 ( ) 因此，得 M = ( +5. 88+) =10 N m??驅 21 4. 回轉液壓缸所產生的驅動力矩計算 回轉液壓缸所產生的驅動力矩必須大干總的阻力矩 M總 。因此設計臂部時一般要注意下述要求： ① 剛度要大 為防止臂部在運動過程中產生過大的變形，手臂的截面形狀的選擇要合理。 (二 ) 手臂直線運動機構 機械手手臂的伸縮、升降均屬于直線運動，而實現(xiàn)手臂往復直線運動的機構形式比較多，常用的有活塞油（氣）缸、活塞缸和齒輪 齒條機構、絲桿螺母機構以及活塞缸和連桿機構。 23 圖 5 雙導向桿手臂的伸縮結構 導向裝置 液壓驅動的機械手手臂在進行伸縮（或升降）運動時，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉動，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，在設計手臂的結構時，必須采用適當?shù)膶蜓b置。當升降缸上下兩腔通壓力油時，活塞杠 4 做上下運動，活塞缸體 2 固定在旋轉軸上。機械手工作時，臂部所受的負荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。 2. 升降缸的設計計算 ① 臂垂直升降運動驅動力的計算 手臂作垂直運動時，除克服摩擦阻力和慣性力之外，還要克服臂部運動部件的重力，故其驅動力可按下式計算： = + + +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理桿活 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——臂部運動部件 及工件 的總重量（ N） ， 490N； 177。對于形狀復雜的零件，可劃分為幾個簡單的零件分別進行 計算，其中有的部分可當作質點計算。 （二） 液壓系統(tǒng)