【正文】 帶齒圈的座圈為固定圈，用沿圓周分布的螺栓 5 固定在底座上。裝配時可先將 1上座圈、 6下座圈、 2滾動體 3滾動體 2 裝好如圖，形成一個完整的部件，然后將 1上座圈與上部工作臺通過螺栓連接，將 4內(nèi)齒圈通過螺栓與車架連接。 2液壓馬達將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，通過 3行星齒輪減速器的降速帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，通過小齒輪與 4回轉(zhuǎn)齒圈的相互作用，小齒輪即可繞自身的軸線自傳，又可以繞回轉(zhuǎn)工作臺中心線公轉(zhuǎn)，當回轉(zhuǎn)機構(gòu)工作時， 轉(zhuǎn)臺就相對底架進行回轉(zhuǎn)。通過在 4動臂末端增加 8配重可以抵消機械臂的自重，減少 5動臂液 壓缸的工作載荷， 5動臂液壓缸實際的工作載荷僅僅由抓取的輪胎的重量產(chǎn)生。在 7圓盤、 8連接塊、 9卡盤中的水平槽的共同作用下，將擺動馬達的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為 10L 型滑塊的 直線運動。用來控制液壓系統(tǒng)所需的壓力、流量、方向和工作性能，以保證執(zhí)行元件實現(xiàn)各種不同的工作要求。 （ 4） 空爪 返回。該緩沖回路的特點是溢油和補油分別進行，保持了較低的液壓油溫度，工作可靠，但補油量較大。圖 45 為液壓系統(tǒng)中比較普遍采用的幾種緩沖回路。 （ 2）舉升回轉(zhuǎn)。 液壓系統(tǒng)的基本組成 （ 1）動力元件：液壓缸 —— 將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為壓力能，向系統(tǒng)提供壓力介質(zhì)。機械爪由 10 部分組成， 1吊環(huán)的作用是連接機械爪與機械臂。 圖 312機械臂三維立體圖 Figure 312 arm threedimensional map 1伸縮臂； 2 伸縮臂液壓缸； 3機械臂支座； 4動臂； 5動臂液壓缸； 6軸； 7軸承； 8配重 機械臂工作原理： 機械臂采用伸縮臂 +動臂的組成形式?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)的殼體固定在轉(zhuǎn)臺上，用小齒輪與回轉(zhuǎn)支承圈上的齒圈相嚙合。帶齒的座圈 4內(nèi)齒圈為固定座圈，用沿圓周分布的螺栓固定在車架上。此外，一般軸承滾道中心直徑和高度比為 4~5，而回轉(zhuǎn)支承則達 10~15。 圖 35行星減速器三維立體圖 Figure 35 plaary gear threedimensional map 回轉(zhuǎn)支撐裝置 回轉(zhuǎn)裝置有轉(zhuǎn)臺、回轉(zhuǎn)支撐和回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)組成，回轉(zhuǎn)裝置的外座圈用螺栓與轉(zhuǎn)臺連接，帶齒的內(nèi)座圈與底架用螺栓連接，內(nèi)外圈之間設(shè)有滾動體工作裝置作用在轉(zhuǎn)臺上的垂直載荷、水平載荷、和傾覆力 矩通過回轉(zhuǎn)支撐的外座圈、滾動體和內(nèi)座轉(zhuǎn)傳給底架。 （ 3）軸向柱塞馬達軸向柱塞泵除閥式配流外，其它形式原則上都可以作為液壓馬達用，即軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是可逆的。 6中央回轉(zhuǎn)接頭將液壓能從工作臺上部傳輸?shù)降妆P的 1液壓馬達。 工作裝置：工作裝置由機械臂跟機械爪組成。（ 4） 帶傳動 特點：帶傳動靠摩擦力工作，承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其它傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，應(yīng)布置在高速級，使所傳遞的轉(zhuǎn)距 小。 根據(jù)要求及在實際生產(chǎn)中的用途，本次設(shè)計的搬運機器人采用圓柱坐標 。但是，這種直角坐標機器人的運動空間相對 機器人的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。這 種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合起來。工作時，電視照相機將物體形象變成視頻信號，然后傳送給計算機，以便分析物體的種類、大小、顏色和方位，并發(fā)出指令控制機械手進行工作??10 。制造業(yè)要求機器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。 機械手 的發(fā)展概況 與發(fā)展趨勢 專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入以通用機械手為標志的時代。 國內(nèi)外機械工業(yè)機搬運械手主要應(yīng)用于以下幾方面： 1） 熱加工方面的應(yīng)用 熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久 以來就要求實現(xiàn)自動化。這些系統(tǒng)的性 能就決定了機器人的性能。機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強。在此基礎(chǔ)上，確定了四自由度輪胎搬運搬運機器人的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對輪胎搬運搬運機器人的結(jié)構(gòu)進行了簡單的強度計算，完成了輪胎搬運機器人機械方面的設(shè)計（包括傳動部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動部分）和簡單的三維實體造型工作。工業(yè)機器人的技術(shù)水平和應(yīng) 用程度在一定程度上反映了一個國家工業(yè)自動化的水平。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的， 因此是專用的 ??2 。 據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75％是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的 5％。 3） 可以減少人力，便于有節(jié)奏地生產(chǎn) 應(yīng)用機械 人 代替人手進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。研究安裝各種傳感器，把接收到的信息反饋，使機械手具有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務(wù)。為此，國外機械手的發(fā) 展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做 出 相應(yīng)的變更。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標結(jié)構(gòu)、圓柱坐標結(jié)構(gòu)、球坐標結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。相對機器人本體尺寸，其工作空間比較大。 （ 2） 齒輪傳動 特點：功率和速度范圍大，通用性強，工作可靠，效率高，對中心距誤差的敏感性小，易于制造和精確加工，可進行變?yōu)榍邢骱托扌小? 結(jié)構(gòu)總體設(shè)計 搬運機器人由行走裝置、回轉(zhuǎn)裝置、抓取工作裝置、液壓裝置四部分組成。 14車架總成為整體焊接件 。力可分解為和兩個分力。相對其他 減速機，行星減速機具有高剛性、高精度 (單級可做到 1 分以內(nèi) )、高傳動效率 (單級在 97%98%)、高的扭矩 /體積比、終 身免維護等特點。工作裝置鉸接在回轉(zhuǎn)體上，與回轉(zhuǎn)體一起回轉(zhuǎn)。它與傳統(tǒng)的滾動軸承相比，具有尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，回轉(zhuǎn)摩擦阻力小，滾動體與軌 道之間的間隙小，維護方便，使用壽命長，易于實現(xiàn)三化等特點一系列優(yōu)點，它與普通滾動軸承相比，又有其特點：普通的滾動軸承的內(nèi)外座圈之間的剛度依靠軸與軸承座之間的裝配來保證，而它則有轉(zhuǎn)臺和底架來保證；回轉(zhuǎn)支撐的轉(zhuǎn)速低，通常承受軸向載荷，因此軌道上的接觸點的循環(huán)次數(shù)較少。它結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的傳動 比，且齒輪的受力情況較好，但必須設(shè)制動器，以便吸收較大的回轉(zhuǎn)慣性力矩。 所以無論上部工作臺旋轉(zhuǎn)什么角度，液壓油都可以經(jīng)由中央回轉(zhuǎn)接頭到達底盤，為行走馬達供油。數(shù)個滑塊組成滑塊圈，當滑塊圈處于 處于收縮狀態(tài)時機械爪運動至輪胎中心位置，通過 此種機械結(jié)構(gòu)的運動方式轉(zhuǎn)化由 L 型滑塊 組成的滑塊圈迅速擴張，最終 卡住輪胎的內(nèi)圈， 而 L 型結(jié)構(gòu)可以將滑塊的一部分伸入輪胎內(nèi)部， 在輪胎搬運機器人的其他系統(tǒng)的協(xié)同作用下移動輪胎的位置。 B=140mm b=120mm H=160mm h=140mm，查機械手冊可得 ? ? 55Mpa? ? 、? ? 80Mpa? ? C 點為機械臂配重 100kg 、 D 點為機械臂自重 100kg 作用在機械臂重心、 E 點為工作負載 100kg 。行走系統(tǒng)的設(shè)計要考慮直線行駛問題，不能發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致驅(qū)動輪與導(dǎo)軌發(fā)生不必要的摩擦。 圖 44 限壓回路 Figure 44 pressure limiting Loop 1 換向閥 2 限壓閥 3 油缸 緩沖回路 滿載回轉(zhuǎn)時由于上車轉(zhuǎn)動慣量很大，在啟動、制動和突然換向時會引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過程中遇到障礙突然停車。這種緩沖回路的補油量很少，背壓低，工作效率高。 液壓系統(tǒng)的基本回路分析 基本回路是由一個或幾個液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。 （ 5）工作介質(zhì)：液壓油。 圖 316機械爪三維立體圖 Figure 316claw threedimensional map 6聯(lián)軸器； 7圓盤； 8連接塊； 9卡盤； 10滑塊； 11螺栓 1； 12水平槽； 13螺栓 2 4擺動馬達是一個 擺動角度恒定為 90176。 伸縮臂形式的缺點也是很明顯的，那就是靈活度比關(guān)節(jié)式機械臂小得多，而本設(shè)計中機械臂所要做的僅僅是抬升，對靈活度要求并不高，所以機械臂采用伸縮臂式的結(jié)構(gòu)式非常合適的。 中央回轉(zhuǎn)接頭 中央回轉(zhuǎn)接頭是聯(lián)接回轉(zhuǎn)平臺與底盤油路的液壓元件，它保證回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)任意角度后，還能正常給行走馬達供油。所以在兩座圈之間設(shè)有調(diào)整墊片裝配和修理時可以調(diào)整間隙。為保證轉(zhuǎn)動靈活防止受熱膨脹后產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)留有一定的軸向間隙。一般情況下，回轉(zhuǎn)支承自身帶有安裝孔、潤滑孔和密封裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝與維護容易等特點，可以滿足各種機械回轉(zhuǎn)機構(gòu)不同回轉(zhuǎn)工況的要求。斜盤傾角越大，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。由于液壓馬達一般都要求能正反轉(zhuǎn)，所以葉片式液壓馬達的葉片要徑向放置。 工作臺以下部分：包括行走裝置和回轉(zhuǎn)裝置。 Z 軸方向：此方向為機械爪豎直移動的方向，此方向上需要承擔的載荷為輪胎的重量、部分機械臂自身的重量和機械爪的重量，所以此方向上選擇液壓傳動，兩個液壓缸為機械臂豎直方向上的動力。但是，這樣的運動也可以反向驅(qū)動，也就是齒條作直線運動來帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，適合大距離的傳遞，如機床導(dǎo)軌底下帶動托板箱移動的就是齒輪齒條傳動，齒輪齒條機構(gòu)需要外加鎖緊裝置，因為之論之痛機構(gòu)不能自鎖，并且齒輪齒條不適用于兩軸中心距過大的傳動及振動沖擊較大的場合。 3)球坐標機器人結(jié)構(gòu) 球坐標機器人的空間運動是由兩個回轉(zhuǎn)運動和 一個直線運動來實現(xiàn)的，如圖21（ c） 。等硫化機進入硫化工作時間后，機器人沿 X 軌道軌道方向，進入下一臺硫化機的工作位置，完場輪胎的抓取與放置，依次循環(huán)。 繪圖軟件 工程中所用的繪圖軟件有許多，如 AUTOCAD、 SOLIDWORKS、 PRO/E、UG、 CATIA、 CAXA、 MASTERCAM 等，每個軟件都有自己的側(cè)重點，在二維繪圖應(yīng)用中， AUTOCAD 應(yīng)用最為廣泛，最適合出二維工程圖，而像三維繪圖軟件 SOLIDWOKS、 PRO/E 等雖說可以從三維生成二維工程圖，但因為它把二維只是作為一個輔助項目，因而它缺少很多應(yīng)有的標準等其它項目，有些還沒有國標庫；但隨著工業(yè)化速度的加快，三維實體必然是一個趨勢，人們最先想看到的是根據(jù)自己的想法做出來的會是一種什么結(jié)果，即所想即所看，而不是必須要實際做出來才能看到；三 維設(shè)計軟件中 SOLIDWORKS 做的很簡單化。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的 范圍。如尤尼曼特 (Unimate)機械手即屬于這種類型。近年還研制了一種客車車內(nèi)噴漆通用機械手，可用以對客車內(nèi)部進行連續(xù)噴漆，以改善勞動條件，提高噴漆的質(zhì)量和效率。 位 形 檢 測控 制 系 統(tǒng) （ 二 ）驅(qū) 動傳 動裝 置執(zhí) 行機 構(gòu)工 作 對 象智 能 系 統(tǒng)控 制 系 統(tǒng) （ 一 ） 圖 12機器人各組成部分之間的關(guān)系 Figure 12 the robot between the various ponents 機器人的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動－傳動系統(tǒng)組成。它是除具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。 本文中研究的搬運機器人也是一種機械手，是一種專門與輪胎硫化機相配合的機械手。 青 島 科 技 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計 （論 文） 題 目 __________________________________ __________________________________ 指導(dǎo)教師 __________________________ 輔導(dǎo)教師 __________________________ 學(xué)生姓名 __________________________ 學(xué)生學(xué)號 __________________________ _______________________________院（部） ____________________________專業(yè) ________________班 ______年 ___月 ___日 輪胎搬運機器人設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書使用過的材料。因此，國內(nèi)主要是逐步擴大機械手應(yīng)用范圍，在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據(jù)任務(wù)的需要編制 程序，以完成各項規(guī)定操作。它們之間的相互關(guān)系如圖 12 所示。目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械 手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。這種機械手也稱第二代機械手。 將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機