【正文】 力（ MPa ） ≤ ＞ 20 速比 ? ～ 2 2 3）液壓缸壁厚δ的確定 δ = ???2Dpp 式中， p —— 試驗壓力； D —— 液壓缸直徑； ??? —— 缸 體材料的許用應(yīng)力。 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 共 50 頁 圖（ 12） 腕部轉(zhuǎn)動時必須克服三種力矩 —— 摩M 、 偏M 和 慣M ，故手腕的回轉(zhuǎn)力矩 M至少應(yīng)為： ）（慣偏摩 mNMMMM ???? 考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可取 ? ? ）（慣偏摩 mNMMM～M ???? 式中， M—— 驅(qū)動力矩； M 慣 —— 慣性力矩； M 偏 —— 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部及腕部的回轉(zhuǎn)缸動片等）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩； M 摩 —— 腕部回轉(zhuǎn)與支承處的摩擦力矩； 以上各力矩的分析計算如下： 1）腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 M 慣 若手部啟動時按等加速運動，角速度為 w，啟動過程所用的時間為 t? ，啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度為 ?? ，則 tJJM ??? ?）（慣 1 或 ????? 221）（慣 JJM 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 24 頁 共 50 頁 式中， J—— 腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量； J1—— 工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量； ? —— 腕部轉(zhuǎn)動的角速度； t? —— 啟動過程所需的時間，一般為 ～ （ s），這里取 ； ?? —— 啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度。 上述驅(qū)動力矩 M與壓力 p的關(guān)系式是對應(yīng)與壓力腔的背壓為零時的情況而言的，若低壓腔有一定的背壓，則 P為工作壓力與背壓 的差值。 與回轉(zhuǎn)液壓缸的計算類似，腕部擺動時也 必須克服三種力矩 —— 摩M 、 偏M 和慣M ，故手腕的擺動力矩 M至少應(yīng)為： ）（慣偏摩 mNMMMM ???? 同樣考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失等因素，一般將 M 取大一些，可取 ? ? ）（慣偏摩 mNMMM～M ???? 式中， M—— 驅(qū)動力矩； M 慣 —— 慣性力矩； 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 共 50 頁 M 偏 —— 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部及腕部的回轉(zhuǎn)缸動片等）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩； M 摩 —— 腕部擺動與支承處的摩擦力矩； 以上各力矩的分 析計算如下： 1）腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 M 慣 若手部啟動時按等加速運動，角速度為 w，啟動過程所用的時間為 t? ，啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度為 ?? ，則 tJJM ??? ?）（慣 1 或 ????? 221）（慣 JJM 式中， J—— 腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量； J1—— 工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量； ? —— 腕部轉(zhuǎn)動的角速度； t? —— 啟動過程所需的時間，一般為 ～ （ s），這里取 ； ?? —— 啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度。 對于：鍛鋼 ??? =100～ 120 MPa 鑄鋼 ??? =100～ 110 MPa 鋼管 ??? =100～ 110 MPa 鑄鐵 ??? =60 MPa 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 32 頁 共 50 頁 現(xiàn) ??? 選用鑄鐵材料， ??? =60Mpa。由于機械手的手臂一般都要懸伸（水平或垂直懸伸），因而手臂和機身的剛度十分重要。 4）其他要求 對于一些在特殊條件下工作的機械手，設(shè)計時應(yīng)滿足其他特殊的要求。也可在機座上增設(shè)行走裝置，使機座能在地面專用軌道上移 動。一般情況下，橫梁可 安放在廠房原有的建筑物上。 2）手臂作回轉(zhuǎn)運動時的驅(qū)動力矩計算 驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩為 M，該力矩應(yīng)與手臂啟動時所產(chǎn)生的慣性力矩 慣M 以及密封裝置所產(chǎn)生的阻力矩 封M 平衡（略去軸承處的摩擦），因此： 封慣 MMM ?? 式中， 慣M —— 慣性力矩； 封M —— 密封裝置處的摩擦力矩。 當手臂處在俯仰 β 2的位置 OA2 時，驅(qū)動力矩為 )co s( 22 ?? ?? PbM 因為 ECCO EAEO EAtg ??? 1 2122? 而 ?? ????? 2222 c o sbOCOBCBEA cCO ?1 222 sin ?bBAEC ?? 所以 222 s inc os ???? bcbar ctg ? ?? ???????? ?? ?? 222s i nc osc os ????bcbar c tgPbM 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 38 頁 共 50 頁 當手臂處在水平位置時，β =0，驅(qū)動力矩為 ?????? ?? c abar ctgPbM c os 手臂俯仰時的驅(qū)動力矩，應(yīng)克服手臂部件的重量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩、手臂啟動時的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副處的摩擦力矩，即 摩慣偏 MMMM ??? 式中， 偏M — — 仰運動時手臂部手臂作俯件總質(zhì)量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩，當手臂上仰時為正，下俯時為負； 慣M —— 手臂作俯仰運動時的慣性力矩； 摩M —— 手臂作俯仰運動時，各運動副處的摩擦力矩。這種調(diào)速回路，由于回油腔存在背壓，故具有承受負值負載的能力。 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 42 頁 共 50 頁 圖（ 19） 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 43 頁 共 50 頁 參考文獻 【 1】 成大先 《機械設(shè)計手冊》第三版第 2 卷 化學工業(yè)出版社 【 2】 機械設(shè)計手冊編委會 《機械設(shè)計手冊》新版第 4 卷 北京 機械工業(yè)出版社 【 3】 王承義 《機械手及其應(yīng)用》 北京 機械工業(yè)出版社 【 4】 張建民 《工業(yè)機器人》 北京 北京理工大學出版社 【 5】 吳振彪 《工業(yè)機器人》 武漢 華中科技大學出版社 【 6】 熊有倫 《機器人技 術(shù)基礎(chǔ)》 武漢 華中理工大學出版社 1996 【 7】 吳廣玉 姜復(fù)興 《機器人工程導(dǎo)論》 黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學出版社 1988 【 8】 張伯鵬 張昆等 《機器人工程基礎(chǔ)》 北京 機械工業(yè)出版社 1989 【 9】 孫桓、陳作模 《機械原理》第六版 北京 高等教育出版社 【 10】于永泗、齊民 《機械工程材料》 第五版 大連 大連理工大學出版社 【 11】 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室 《理論力學》Ⅰ北京 高等教育出版社 【 12】 謝鐵邦 李柱 席宏卓 《互換性與技術(shù)測 量》 武漢 華中科技大學出版社 【 13】 濮良貴 紀名剛 《機械設(shè)計》第七版 北京 高等教育出版社 【 14】何存興、張鐵華 《液壓傳動和氣壓傳動》 武漢 華中科技大學出版社 【 15】 諸靜 《機器人與控制技術(shù)》 杭州 浙江大學出版社 1991 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 44 頁 共 50 頁 謝 辭 在經(jīng)歷了近四個月的艱苦奮戰(zhàn)之后，我終于完成了這次畢業(yè)設(shè)計。特別感謝顏教授不斷地督促、指導(dǎo)以及無私的奉獻，同時感謝在機房為我們打印畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資 料而辛苦工作的陳老師、周老師。 在這次設(shè)計中，我得到了顏竟成教授和其他老師的悉心關(guān)懷和幫助。當 12DT 通油時，蓄能器和油泵通過 12DT 同時給油缸供油，手爪夾緊工件。 圖（ 15） 手臂伸縮液壓缸中流量較大，進油壓力也較大，故在定位前采用二位二通電磁閥換接可調(diào)節(jié)流閥，以實現(xiàn)減速緩沖，如圖（ 16）所示。 圖（ 14） 由圖可知，當手臂與水平線成仰角β 1 和俯角β 2 時，鉸 接活塞缸的驅(qū)動力 P 的作用線與垂直線的夾角 a 在 a1 與 a2 的范圍內(nèi)變化。其驅(qū)動力應(yīng)克服手臂在前伸啟動時所產(chǎn)生 的慣性力、手臂運動部件與密封裝置的摩擦阻力，以及機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 35 頁 共 50 頁 回油腔的壓力（即負壓）。 4）懸掛式 懸掛式配置形式的機身設(shè)有橫梁，用于懸掛手臂，這種配置形式主要用于直角坐標式機械手。后者通過兩臂同時升降、交臂伸縮，實現(xiàn)一手上料，一手下料，使結(jié)構(gòu)簡單緊湊。因此，它們的工作平穩(wěn)性十分重要，將直接 影響到機械手的工作質(zhì)量和壽命，在設(shè)計時應(yīng)予以足夠的重視。因此，手臂的送放運動越多，機身的結(jié)構(gòu)和受力狀況也越復(fù)雜。 查【 2】按標準系列圓整，取 R=55mm，即回轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)徑為 110mm。 3）液壓缸外徑 D0 及寬度 b的計算 1 0 0 m m=+65= 2+D=D 0 ?? b≤（ 20～ 30） D0，由結(jié)構(gòu)需要確定，取 b=30mm。 由于本課題的工件為 250 170 140mm的箱式零件，即為對稱的零件，因此工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合，也就是偏心距為零，故 M 偏為零。 本機械手腕部具有兩個自由度，因此采用兩個回轉(zhuǎn)油缸，即回轉(zhuǎn)和擺動，且回轉(zhuǎn)范圍為 0～ 180○ ，擺動范圍為 0～ 90○ 。 1）活塞缸直徑 D 的確定 無桿腔工作時： D=)()( 4 21 2221 pppdPP Rm ??? ?? 有桿腔工作時： 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 共 50 頁 D=)()( 4 21 1221 pppdPP Rm ??? ?? 式中， 1P —— 系統(tǒng)的工作壓力， 1P =； 2P —— 回油腔的壓力； m? —— 機械效率，一般取 m? =； R —— 液壓缸的工作載荷； d —— 活塞桿的直徑。 本次所設(shè)計的機械手的送放機構(gòu)共有 5 個自由度，即主運動有 3 個自由度（手臂的伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰）、輔助運動有 2 個自由度 （腕部的回轉(zhuǎn)、機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 50 頁 擺動），為體位送放，全部采用液壓驅(qū)動，分別由兩個直動液壓和三個回轉(zhuǎn)液壓缸來實現(xiàn)。其 送放圖形也有幾種不同的情況：三個直線運動組合時，送放圖形為一空間立方體；兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為一空間圓柱體；兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動組合是，送放圖形為一空間組合體；三個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為空間球體或多球體。當送放位置為一點時，稱為點位送放；當送放位置在一個確定的表面內(nèi)（如矩形面、扇形面、圓柱面）時，這樣的送放范圍稱為面位送放；當送法的位置在一個確定的空間體內(nèi)（如長方體、圓柱體、球體、多球體）時，這樣的送放范圍稱為體位送放。 D0及長度 l 的計算 5 2 m m=102+32= 2+D=D 0 ?? L≤（ 20～ 30） D