【正文】 24 2 2 91 62 1 0 1 0 862 8 1 0pE??? ? ??? ? ?? () 活塞桿兩端可簡(jiǎn)化為鉸支 座，故 1?? ，活塞桿橫截面為圓形 i=4d 故為 334 3 0 0 1 0 2 6 .74 5 1 0li??????? ? ??，因?yàn)?1??? ，故不能用歐拉公式計(jì)算 使用直線公式，由表 查得，優(yōu)化碳鋼的 461 68aaa M P b M P?? 由公式（ ）可得 662 64 6 1 1 0 3 5 0 1 0 4 3 . 22 . 5 6 8 1 0sa b ?? ? ? ? ?? ? ?? 可見(jiàn)活塞桿是小柔度變壓桿，由直線公式求出 32393( 45 10 ) k4wawwa b M PP A N???? ?? ? ?? ? ? ? ? 而 P=1134N，活塞桿的工作安全系數(shù)為 n= 551maxCNstP nP ?? 所以滿足要求。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。已知參數(shù)（包括已設(shè)計(jì)好的參數(shù)） (1)單作用彈簧復(fù)位的夾緊缸； iD =25mm， id =18mm F= 275N{ 1V =注意： 1t 為尚未夾持工件的時(shí)間。另外考慮到，一定的壓力儲(chǔ)備量并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 nP 應(yīng)滿足 (1. 25 1. 6)npPP?? 1. 25 1. 25 5 6. 25n p aP P M P? ? ? ? 泵流量的確定。同時(shí)，應(yīng)注意到，為 了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)，不致停車(chē)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即 2np nppq pq?? ? () 泵的工作壓力： P= 2/Ncm () 1 . 5 7 WcN Q H HN k kyy ????電 k — 余量系數(shù)，取 K= Q — 泵出油量 H — 油頭 H? — 主管損失油頭 y — 泵的功率 cy — 傳動(dòng)效率直接傳遞為 1 選電機(jī)： 10 0 1 4 , 2. 2 k , 14 30Y L N W n rpm? ? ? 選擇液壓控制閥的原則 按控制閥的額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過(guò)該閥的最大流量原則 選擇液壓輔助元件的要求 (1)濾油器 按泵的最大流量選取流量 略大些的濾油器，濾油精度在為 100m? 網(wǎng)式或線段式濾油器即可。首先分別計(jì)算出不同工況時(shí)的功率，取它們之間的最大值作為選取電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)。 （ 4）計(jì)算功率，選用電動(dòng)機(jī) 按工況圖，找出所有缸 Nt 圖中最高功率點(diǎn)的 maxN 對(duì)應(yīng)的 SP （計(jì)算值）和泵額定流量的乘積，然后除以泵的總效率 p? SppPQN ???電 () 確定液壓泵的流量壓力和選擇泵的規(guī)格，泵的工作 壓力的確定。 第 4 章 液壓系統(tǒng) 4． 1 液壓缸 根據(jù)前面設(shè)計(jì)好的各種液壓缸的參數(shù)。一般實(shí)現(xiàn) 臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。 si nMpcb?? ??? ??驅(qū)1 1 1bcosb cos(tg + ) () =1 5 c os 60 5 c os ( 60 ) 5 s i n 60o ootg ??????? =1134kgf 選取 dD =，所以 1 ap MP? 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 2 2 664 4 1 1 3 4 0 . 4 9 1 010p d p DD p ????? ? ? ? ??? ? () 2 64 10D ??? ? D= 整理得到 D=63mm，則 d=45mm。 (3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手動(dòng)作順序時(shí)，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸）， 盡可能在前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作，并且驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。 (1)設(shè)計(jì)臂部時(shí)，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理，確定調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，以及減少重要不見(jiàn)的間隙，從而提高剛度。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。 m) 確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑 / [ ]tT M WT T?驅(qū) 抗拒剖面摸量 33()16TW d mm?? 所需驅(qū) 動(dòng)力矩 3 16 30Md m m???? 驅(qū)[ ]T () 取 d=50mm 所以機(jī)械手的擺動(dòng)采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動(dòng)片與轉(zhuǎn)軸固連，當(dāng)兩油口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到腕部擺動(dòng)目的。 回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩必須大于總的阻力矩 M總 ，機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 所采用的單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片 1 與缸體 2 固連，動(dòng)片 3 與轉(zhuǎn)軸 5 固連，當(dāng) a,b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目的。 （如熱膨脹，壓力油的粘度和燃點(diǎn)，有關(guān)材料及電控電測(cè)元件的耐熱性等問(wèn)題）。 腕部 計(jì)算與分析 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 手腕部件置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，適應(yīng)性更強(qiáng)。 又因?yàn)檫M(jìn)油缸在有桿腔，則其有效工作面積 ? ?2 2 20 .1 8 84A D d cm?? ? ? () 液壓缸壁厚和外徑計(jì)算 ? ?2yPD? ?? ， yP 為最大工作壓力 1P 的 ， yP ＝ aMP 。 f導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為 ，動(dòng)摩擦系數(shù)為 。 手部的計(jì)算和分析 （ 1）手部受力分析 圖 手部受力圖 (1) 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 (2) （ 2）手指尺寸初步設(shè)定 由拉桿的力平衡條件： ?? 112sinPP? ? 0xF?? 得 12PP? 39。 第 3 章 機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 手部 計(jì)算與分析 手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類(lèi)。 ：有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu) 。我設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手設(shè)備簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，穩(wěn)定性好，適于使用。 3. 鑄、鍛、焊、熱處理等方面 總的來(lái)說(shuō)，由于工業(yè)機(jī)械手的特點(diǎn)滿足了社會(huì)生產(chǎn)的需要，進(jìn)而帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。 4． 智能工業(yè)機(jī)械手（機(jī)器人） 由電子計(jì)算機(jī)控制，通過(guò)各種傳感元件等具有視 覺(jué)、熱感、觸覺(jué)、行走機(jī)構(gòu)等。 這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改變程序比較容易。 隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開(kāi)發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展并涉及到人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣 泛應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來(lái)節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看，不一定總是合算的。目 前，世界各國(guó)正積極研制帶有“視覺(jué)”和“觸覺(jué)”的工業(yè)機(jī)械手，使它能夠?qū)λト〉墓? 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 件進(jìn)行分辨，能選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器上定位、定向。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開(kāi)始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和 科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。但總的看來(lái)，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定距離。該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的是 4 自由度（ RPRR R— 回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) P— 直線運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)）關(guān)節(jié)型機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，本設(shè)計(jì)選用液壓 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手仍大量應(yīng)用在制造業(yè)，其中汽車(chē)工業(yè)占第一位（占 %），電器制造業(yè)第二位（占 %），化工第三位（占%）。根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度可調(diào)。 因此，這種機(jī)械手就具有以下幾個(gè)方面的性能： (1）能準(zhǔn)確地抓住方位變化的物體； (2）能判斷對(duì)象的重量； (3)能自動(dòng)避開(kāi)障礙物； (4)抓空或抓力不足時(shí)能檢測(cè)出來(lái)。例如鋁型材擠壓成型機(jī)鋁棒料的搬運(yùn)及高溫棒料的自動(dòng)上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑可達(dá) 180mm，最大抓握重量可達(dá) 30公斤，最大行走距離為 1200mm。按規(guī)格（所搬運(yùn)工件 的重量）分類(lèi)： — 搬運(yùn)重量在 1公斤以下： — 搬運(yùn)重量在 10公斤以下： — 搬運(yùn)重量在 50公斤以下： — 搬運(yùn)重量在 50公斤以上。 2． 記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手 這種工業(yè)機(jī)械手由人工通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置傳動(dòng)一遍，由磁帶（或磁鼓）把程序記錄下來(lái)，此機(jī)械手就自動(dòng)按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作。通用機(jī)械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強(qiáng)，使用于工件經(jīng)常變換的中、小批量自動(dòng)化生 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 產(chǎn)。 (3)動(dòng)作準(zhǔn)確，可保證穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)可避免人為操作的錯(cuò)誤。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式多樣，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、彈簧式等。 機(jī)身：它是整個(gè)工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。 滑槽杠桿式手部設(shè)計(jì)的基本要求 (1)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力。 由工業(yè)機(jī)械 手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表 2－ 1查得 N＝ = 25= 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 又因?yàn)? 22 cosbPNc?? （ ） 當(dāng) ? 取最小值時(shí)，則增力比較大，手指走到最小行程時(shí)則有 min ? 則 o min 30? ? 又因?yàn)?cos2 NcbP ?理2amin= 12kkPP?? 理實(shí) 取安全系數(shù) 1 ? ，工作情況系數(shù) 2 ? 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率 ?? 50P kg?實(shí) 1 9 . 8 8 1 . 5 1 . 5＝ () 手指夾緊時(shí)：夾緊缸活塞移動(dòng)范圍 L＝ 130mm，其動(dòng)作時(shí)間 t=（由機(jī)械手的動(dòng)作節(jié)拍時(shí)間得之），所以?shī)A緊活塞移動(dòng)得平均速度 v 為： 13 8 .6 71 .5lv cm st? ? ? 運(yùn)動(dòng)部件得總重估算 G＝ 10kg 夾緊力 N與驅(qū)動(dòng)力 P的關(guān)系： 由于結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，在驅(qū)動(dòng)力 P的作用下，每一滑槽杠桿受力相等 圖 在不計(jì)摩擦力的情況下 12 12 cosPPP ???， 1? 為夾緊狀態(tài)得傾斜角 1? ＝ 50夾緊工件半徑為 50mm為例 長(zhǎng) 春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 12 12 cosPPP ???＝ () 根據(jù)各力對(duì)回轉(zhuǎn)支點(diǎn) 1O 的力矩平衡條件，同樣在不計(jì)摩擦力的情況下 1 12 cosPCNb PC ???， c為杠桿動(dòng)力臂，即驅(qū)動(dòng)銷(xiāo)對(duì)滑槽杠桿作用力 1p 對(duì)支點(diǎn) 1O 的 垂 直距離。 計(jì)算液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑 d，由負(fù)載可知最大負(fù)載 F為 275N。 ? ? yPtD?? () mm? 現(xiàn)取 t=20mm。他的結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，自由度符合設(shè)計(jì)要求，它要求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。 MMMM ? ? ?總 偏 摩 慣 () 因?yàn)槭滞蠡剞D(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ? ?J+J工 件不是很大，手腕起動(dòng)過(guò)程所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩也不大，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可以將計(jì)算 M偏， M摩適當(dāng)放大，而省 略掉 M慣，這時(shí)? ?M M M??總 偏 摩 (1)設(shè)手指，手指驅(qū)動(dòng)油缸及回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動(dòng)件為一個(gè)等效圓柱體， L=50cm，直徑D=10cm，則 m=。 R r )2pb（ ? M總 () 式中： M總 — 手腕回轉(zhuǎn)總的阻力矩（ N 選鍵并校核強(qiáng)度 轉(zhuǎn)軸直徑 d=40mm,由 GB109579選鍵為 b? h=12? 8 轉(zhuǎn)軸直徑 d=50m