【正文】 占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲低并且便于收集漏油。 29 （三）油箱的選擇及相關(guān)計(jì)算 按使用情況確定油箱的容積 V=α q V油箱的有效容積（ m3） α 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，該系統(tǒng)取 4 q液壓泵的流量（ m3/min） 從而計(jì)算得 V= m3 由于該油箱采用自然冷卻，故油面水平只能達(dá)到油箱高度的 80%，考慮到散熱情況，所以最終選擇油箱為：公稱容量 100 升，外形尺寸為 460， 360， 633， 393， 430，近似油液深度 350，固定孔直徑 14，最小壁厚 3. （四）過濾器的選用 1．油箱呼吸孔應(yīng)安裝空氣過濾器，進(jìn)入油箱的空氣都必須經(jīng)過過濾，要保證油箱是完全密閉的，所有交換空氣都只經(jīng)過一個(gè)通氣口，該通氣口上必須安裝空氣過濾器。 （二）確定油泵的功率 N= 0612pQ?泵 kW 式中 p泵 為油泵的最大工作壓力 （公斤 /厘米 2 ） Q0 是所選油泵的額定流量 （升 /分） ? 為油泵的總效率可取 ? = 算得 N= （三）選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī) 根據(jù)驅(qū)動(dòng)油泵的功率 N= 選擇電機(jī)： 電動(dòng)機(jī)型號為 Y100L2— 4，此電動(dòng)機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)為 額定功率為 3kW,轉(zhuǎn)速為1420r/min。 電 磁 鐵 動(dòng) 作 23 大臂上雙作用單活塞桿式油缸的流量計(jì)算及 驅(qū)動(dòng)泵的要求 （一） 油缸的流量的計(jì)算 因?yàn)榛钊麅啥说挠行Чぷ髅娣e不相等，所以兩邊的流量和速度、驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系式不一樣。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)和油泵隔離，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)的平穩(wěn)性。 直流電磁鐵換向沖擊小，壽命長，允許換向頻率高，不會(huì)因過載而燒壞，工作可靠，但是啟動(dòng)動(dòng)力小，換向時(shí)間長，需要整流設(shè)備，費(fèi)用大。而且采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速了，負(fù)荷的變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。 在機(jī)械手液壓 系統(tǒng)中，為了防止垂直機(jī)構(gòu)因?yàn)樽灾睾凸ぜ闹亓慷我庀陆担刹捎闷胶饣芈穼⒋怪睓C(jī)構(gòu)的輜重給以平衡。本人設(shè)計(jì)的機(jī)械手，在空間的運(yùn)動(dòng)位置是不定的，則在橫向伸縮的 導(dǎo)桿中加入一個(gè)伸縮油缸，用來精確控制工件被夾取后在空間中的運(yùn)動(dòng)位置。另外在高溫田間下工作時(shí)，必須注意油液著火等危險(xiǎn)。 2. 液壓傳動(dòng)滯后現(xiàn)象小，反應(yīng)較靈敏，傳動(dòng)平穩(wěn) 與空氣相比，油液的壓縮性極小，所以傳動(dòng)的滯后現(xiàn)象小，傳動(dòng)平穩(wěn)。 2. 液動(dòng)機(jī) 壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分對外工作的部分。 液壓機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理 此機(jī)械手的液壓傳動(dòng)是以有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)。為一個(gè)七桿二自由度機(jī)械手。得知我們改造的機(jī)械手包括了大臂的回轉(zhuǎn)和升降兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，而將要設(shè)計(jì)的手腕的自由度僅僅是為了配合手臂完成工件的預(yù)定裝卸方位要求加以增 設(shè)的，故只算成兩個(gè)自由度。整體要整齊美觀。 工作量要求：〈 1〉整套機(jī)械手圖紙（含外構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件匯總）（含電器圖、 PLC圖） 〈 2〉使用說明書 〈 3〉設(shè)計(jì)說明書 〈 4〉英文翻譯成漢文（ 5000 字） 重點(diǎn)研究的問題 ： 機(jī)械、機(jī)構(gòu)、機(jī)電一體化功能零部件；機(jī)械手、機(jī)械夾持、運(yùn)動(dòng)傳遞和動(dòng)力傳送。 這種機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復(fù)雜 12 的動(dòng)作。它能對不同物件完成多種動(dòng)作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯浴? 程序的存儲(chǔ)方式分為分離存儲(chǔ)和集中存儲(chǔ)兩種。電氣驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)力源簡單；維護(hù)、使用方便。它的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小，出力大，動(dòng)作平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。 （ 2）手臂 手臂有無關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂之分。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。但總的來看，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如 :可 靠 性低于國外產(chǎn)品 :機(jī)器人應(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 :在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺，約占全球己安裝臺數(shù)的萬分之四。 網(wǎng)絡(luò)通訊方式 大部分機(jī)器人采用了 Ether 網(wǎng)絡(luò)通訊方式，占總量的 %，其他采用RS232, RA422, RS485 等通訊接口。采用基于 PC的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流。目前國內(nèi)鐵路工廠、機(jī)務(wù)段等部門，已采用機(jī)械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動(dòng)缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除 石棉等，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拆修裝的效率。 第三代機(jī)械手（機(jī)器人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。 1962 年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(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。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。 （ 2）．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。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。 國家沒有對期刊進(jìn)行級別劃分?！保ㄋ沟俜覀巫ⅰ卧?、篡改文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)等，均屬學(xué)術(shù)不端行為致謝一項(xiàng)科研成果或技術(shù)創(chuàng)新 ,往往不是獨(dú)自一人可以完成的 ,還需要各方面 2 的人力 ,財(cái)力 ,物力的支持和幫助 .因此 ,在許多論文的末尾都列有 致謝 1) 著錄參考文獻(xiàn)可以反映論文作者的科學(xué)態(tài)度和論文具有真實(shí) 、廣泛的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點(diǎn)和深度。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。學(xué)士學(xué)位論文既 如需要圖紙等資料，聯(lián)系 1961660126 是學(xué)位論文又是畢業(yè)論文 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) VDC 、 CB 771387號文件給學(xué)術(shù)論文的定義為： 學(xué)術(shù)論文是某一學(xué)術(shù)課題在實(shí)驗(yàn)性、理論性或觀測性上具有新的科學(xué)研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科現(xiàn)象、制定新理論的一種手段，舊的科學(xué)理 論就必然會(huì)不斷地為新理論推翻。 。 關(guān)鍵詞： 機(jī)械手、液壓、控制回路、 PLC The design of the hydraulic manipulator Abstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ， use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise prehensively to plete the design， and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device ponent ； In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using telescopic tank ， rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ， the column takes the horizontal movement of tanks ； The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for mencement ， PLC in accordance with the prescribed procedures ， through the control of the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle ， after press the row stop button , the manipulator plete a cycle of action to stop after the hole campaign. The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects ， flexible and varied movements ， can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations， and can grasp the larger workpieces . Keywords Manipulator 、 Hydraulic、 Control Loop 、 PLC 5 第 一 章 前 言 工業(yè)機(jī)器人 ． 1 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。 世界機(jī)器人的發(fā)展 國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢： （ 1） . 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高 可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從 91 年的 10． 3萬美元降至 97年的 6． 5 萬美元。 (7)．機(jī)器人化機(jī)械開始興起。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求， “ 一客戶，一次重新設(shè)計(jì) ” ，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。從而大大得改善人工的勞動(dòng)條件，顯著得提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。它的特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械，記憶智能的三元機(jī)械。她的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。研 究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。 拆修裝方面 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動(dòng)較多的部門之一，促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實(shí)現(xiàn)了多手與變位機(jī)、多機(jī)器人的協(xié)調(diào)控制。該語言易學(xué)易用，可用于各種開發(fā)環(huán)境，與大多數(shù) WINDOWS 軟件產(chǎn)品兼容。 我國的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代 “ 七五 ” 科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“ 七五 ” 、 “ 八五 ” 科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 :其中有 130 多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教型機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合 式機(jī)械手等。手指的數(shù)量又分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。 液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過油缸、閥、油泵和油箱實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。 電器驅(qū)動(dòng)都采用三相感應(yīng)電機(jī)作為動(dòng)力，用大減速比減速器來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；直線運(yùn)動(dòng)則用電機(jī)帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)；有的采用直線電動(dòng)機(jī)。它首先要編制程序加以存儲(chǔ)，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手進(jìn)行工作。 2. 通用機(jī)械手 通用機(jī)械手是在專用機(jī)械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。絕大部分機(jī)械手是點(diǎn)位控制型。必要時(shí)可以采用液壓，但不宜使用高壓液壓設(shè)備。而油路的布置也要合理。 這次參考了江麓機(jī)械廠的機(jī)械手，在確定了被抓取工件所在的空間位置，及將工件搬運(yùn)到規(guī)定的位置時(shí)所需要的運(yùn)動(dòng)。 機(jī)械手的機(jī)構(gòu)簡圖以及部件尺寸 15 圖三 在江麓機(jī)械廠的實(shí)地測繪，要進(jìn)行改造的機(jī)械手機(jī)構(gòu)簡圖如上圖所示 。 16 第 三 章 平衡臂機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案 3． 1 機(jī)械手總體系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 綜合考慮了幾種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，由于要求的抓取重量較大（ 40 公斤），生產(chǎn)節(jié)拍較長，為了得到較大的輸出力和握力，還要求傳動(dòng)平穩(wěn)，所以我們決定采用液壓驅(qū)動(dòng)的方式。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概括如下： 圖四 液壓系統(tǒng)的組成原理 由上圖可知，液壓系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要部分組成： 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動(dòng)整個(gè)液壓系統(tǒng)工作。目前，液壓機(jī)械好艘搬運(yùn)重量（即抓重）已達(dá) 800 公斤，而氣動(dòng)機(jī)械手一般搬運(yùn)重量小于 30 公斤。 （ 2）油液的黏度對溫度的變化很敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，油的黏度即顯著降低，油液黏度的變化直