【導(dǎo)讀】種功能，并按該自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領(lǐng)完成以上動作。缸、手腕回轉(zhuǎn)油缸、手爪夾緊油缸6個液壓缸；定位采用機械擋塊定位，定位精度為～1mm，采用行程控制系統(tǒng)實現(xiàn)點位控制。次綜合性的大總結(jié)。旨在培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識、專。我們走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。隨著生產(chǎn)率水平的提高，人們對產(chǎn)品精度和質(zhì)量要求。械手已成為多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備。手各組成部分有：手爪、手腕、手臂、機身、機座等。由于自身缺乏實踐。經(jīng)驗，而且本次設(shè)計內(nèi)容較多，任務(wù)繁重，而且這方面的資料少，加重了設(shè)計的難度。行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為將來的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。站不能固定，這使設(shè)計復(fù)雜程度增加，運動質(zhì)量增大。機身采用立柱式，機械手側(cè)面行走，順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能，自動線仍呈直線布置。這種方案可以集中設(shè)計液壓站，易于實現(xiàn)電氣、油路定點連接，但占地面積大，手臂懸伸量較大。

　　

【正文】 當(dāng)壓力油輸入工作腔時，活塞驅(qū)動手臂前伸。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(fù)壓）。因此，驅(qū)動力為 背封摩慣 PPPPP ???? 式中， 慣P—— 手臂啟動過程中的慣性力； 摩P —— 摩擦阻力（包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸體之間的摩擦阻力）； 封P —— 密封裝置處的摩擦阻力，用不同形式的密封裝置，其摩擦阻力不同； 背P —— 油缸非工作腔的壓力（即背壓 ）所造成的阻力，若非工作腔與油箱或大氣相通，則 背P =0。 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。 一般， 慣M 按下式計算： tJJM ???? ?? 00慣 式中， ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動片的角速度增量，在啟動過程中， ???? ； t? —— 啟動過程的時間； 0J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量。 若手臂回轉(zhuǎn)部件的重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合， 則其部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量為 20 pgGJeJ ?? 式中， Je —— 回轉(zhuǎn)部件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量； p—— 回轉(zhuǎn)部件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。 當(dāng)手臂部件尺寸不大，而且其重心位置距回轉(zhuǎn)軸線又較遠(yuǎn)時，可認(rèn)為手臂部件機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 36 頁 共 50 頁 為“質(zhì)點”，則按下式計算轉(zhuǎn)動慣量： 20 pgGJ ? 另外，在初算驅(qū)動力矩時，為了簡化計算，也可以用效率參數(shù)來考慮各密封裝置的摩擦阻力的影響，則可按下式計算驅(qū)動力矩： ?慣MM? 式中， ? —— 回轉(zhuǎn)缸的效率，取 ? =～ 。 由上述可知，要減少驅(qū)動力矩，必須減少啟動時的慣性力矩，應(yīng)盡量減少手臂的懸伸量，盡量使運動部件的總重心趨近手臂的回轉(zhuǎn)軸線，并將手臂縮回后再進行回轉(zhuǎn)。 3）手臂作俯仰運動時的驅(qū)動力矩計算 下圖（ 14）所示為手臂作俯仰運動時的受力分析圖。 圖（ 14） 由圖可知，當(dāng)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。而作用在活塞上的驅(qū)動力通過連桿機構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩與手臂的俯仰角β有關(guān)，當(dāng)手臂處在仰角為β 1 的位置 OA1 時，驅(qū)動力矩為 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 37 頁 共 50 頁 )co s( 11 ?? ?? PbM 因為 ? ?CBDADO CBDO DAtg 1111111 ???? 而 ?? ?? 11 cosbCB 11 sin ?bcDO ?? 所以 111 s i nc o s ???? bcba r c tg ? ?? ???????? ?? ?? 111s i nc osc os ????bcbar c tgPbM 而 背封 PPPDP ??? 42? 式中， a,b,c—— 機械手的結(jié)構(gòu)尺寸（參見圖 14）； P—— 作用于活塞上的驅(qū)動力； P—— 液壓缸的工作壓力； D—— 活塞缸的內(nèi)徑； 封P —— 密封裝置的摩擦阻力； 背P —— 非工作腔的油壓（背壓），當(dāng)非工作腔通油箱或大 氣時， 背P =0。 當(dāng)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(dāng)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(dāng)手臂上仰時為正，下俯時為負(fù)； 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。 因在手臂與立柱連接處一般都用滾動軸承，摩擦阻力較小，故摩擦力矩可忽略不計，則上式可簡化為 慣偏 MMM ?? 各缸主要尺寸的計算結(jié)果如下表所示。 各缸的主要尺寸 mm 液壓缸名稱 內(nèi)徑 D 外徑 D0 寬度 b 桿徑 d 厚度δ 長度 l 立柱回轉(zhuǎn)液壓缸 140 210 60 35 手臂俯仰液壓缸 40 50 28 5 265 手臂伸縮液壓缸 80 90 36 5 550 腕部擺動液壓缸 110 170 100 30 腕部回轉(zhuǎn)液壓缸 65 100 30 （六） 液壓系統(tǒng)元件的選擇 由于機械手操作時各個液壓缸不同時工作，手臂伸縮和立柱回轉(zhuǎn)所需的流量最機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 39 頁 共 50 頁 大，其余流量均較小，因此選用雙聯(lián)葉片泵，其型號為 YB6/40，系統(tǒng)壓力為 ，電機功率為 ，同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，并考慮到集中供油、維護方便等原則，確定液壓系統(tǒng)各元件的型號如下 ： 溢流閥： YQ6/63； 單向閥： Y10B； 調(diào)速閥： Q63B； 節(jié)流閥： L25B； 換向閥： 34E63B、 22E25B、 24E10B。 （七）液壓系統(tǒng)回路的分析 本機械手的送放機構(gòu)的液壓驅(qū)動系統(tǒng)是由一些液壓基本回路組成的，主要有以下一些回路。 液壓系統(tǒng)的壓力必須與負(fù)載相適應(yīng)，以節(jié)約動力消耗和減少發(fā)熱。本機械手采用雙聯(lián)定量泵供油，用溢流閥來調(diào)節(jié)壓力，使系統(tǒng)在恒定的壓力下工作，下圖（ 15）所示的為調(diào)壓回路圖。 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。 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 40 頁 共 50 頁 手臂伸縮液壓缸 圖（ 16） 本機械手是液壓驅(qū)動系統(tǒng)采用回油路節(jié)流調(diào)速，如下圖（ 17）所示。這種調(diào)速回路，由于回油腔存在背壓，故具有承受負(fù)值負(fù)載的能力。 機械 電子工程專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 第 41 頁 共 50 頁 圖（ 17） 本機械手的液壓驅(qū)動系統(tǒng)采用三位四通換向閥實現(xiàn)換向功能。 回路 采用 O 型機能的三位四通換向閥，如圖（ 18）所示，滑閥在中間位置時油口全閉，油路不通，液壓缸鎖緊。由于液壓缸內(nèi)充滿液壓油，故從靜止到啟動較平穩(wěn)，換向沖擊小，換向復(fù)位位置較準(zhǔn)確。 圖（ 18） 如圖（ 19）所示，采用蓄能器保壓。當(dāng) 12DT 斷電時，手爪放松，油泵給蓄能器充油。當(dāng) 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。當(dāng)因停電等原因油泵停止供油時，蓄能器通過 12DT 給油缸供油，使工件不會因停電等原因而脫 落。 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(xiàn) 【 1】 成大先 《機械設(shè)計手冊》第三版第 2 卷 化學(xué)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(xué)出版社 【 5】 吳振彪 《工業(yè)機器人》 武漢 華中科技大學(xué)出版社 【 6】 熊有倫 《機器人技 術(shù)基礎(chǔ)》 武漢 華中理工大學(xué)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(xué)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(xué)出版社 【 11】 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室 《理論力學(xué)》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(xué)出版社 【 13】 濮良貴 紀(jì)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(xué)出版社 【 15】 諸靜 《機器人與控制技術(shù)》 杭州 浙江大學(xué)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。本次設(shè)計是我 們機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生在學(xué)完四年工科課程后進行的一次綜合性的、系統(tǒng)性的、理論聯(lián)系實際的設(shè)計活動，我認(rèn)為自己從中獲益匪淺。 在這次畢業(yè) 設(shè)計中，我查閱了許多相關(guān)、相近的技術(shù)資料進行原理的確定、方案的比較以及詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)思和總裝、液壓、三維外觀圖的繪制，說明書的編定等過程，可謂是歷盡心血。通過這次設(shè)計使我的專業(yè)知識得以鞏固，設(shè)計能力得以提高。同時，也進一步加強了自己嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的良好習(xí)慣，這是一次非常有意義的實踐性的活動。這將為我以后的工程技術(shù)人員道路打下良好的基礎(chǔ)。 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。在此，我向 他們致以深深的謝意。特別感謝顏教授不斷地督促、指導(dǎo)以及無私的奉獻(xiàn)，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。由于本次設(shè)計的時間比較急迫，資料欠缺，加之本人的水平有限，實際經(jīng)驗不足等，難免在設(shè)計過程中出現(xiàn)錯誤與不妥之處。希望各位老師及同學(xué)給予批評指正，我將不勝感激！