【正文】 則雙葉片擺動液壓缸工作壓力 ? ? ? ? M P arRb MP m 3 6 6 622622 ????? ?????? ?， 其中 m?為液壓缸機械效率，據(jù)《機械設(shè)計手冊》第五卷查得 ,~?m? 。 （ 3） 啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度 ??啟 018=，等速轉(zhuǎn)動角速度 ? ?? 。 （ 2） 腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 M摩 。 腕部的設(shè)計計算 腕部設(shè)計考慮的參數(shù) 夾取工件重量 ，回轉(zhuǎn) ?90 。 (4) 機 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 (3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于 0270 的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)角由動片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于 0270 ）。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu) (1) 具有一個自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構(gòu)，又承擔連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運轉(zhuǎn)性能。不過由于手指的設(shè)計工作載荷只有 5N，所以手指零部件的載荷導(dǎo)致的應(yīng)力都能達到設(shè)計要求，故校核可以省略。 ? ? mpDh y 366 10100 ????????? ??， 所以選取厚度 mmh 5? 。另外，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸還有最小導(dǎo)向長度 H。M 為活塞桿密封長度，由密封方式定； C為其他長度，在此由于定位方式為定位塊式，需要保留一定的缸體冗余長度作為緩沖，以免在運動過程中損傷到缸體，所以 C取 。 缸筒長度 L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即： L=l+B+A+M+C 式中 ： l為活塞的最大工作行程； B為活塞寬度，一般為 ()D。 一般夾持誤差 不超過 1mm,分析如下： 工件的平均半徑： mmRcp 72210440 ??? 手指長 100l mm? ,取 V型夾角 02 120?? 偏轉(zhuǎn)角 ? 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： ???? ????? i n100 72co ss i nco s 11 ?? l R cp 計算 0 si n c os 100Rl ??? ? ? ?? = 當 0R MAX MINRR??S時帶入有： ????????????????????? ??????? c o ss i n2s i nc o ss i n2s i n2 m i n2m a x22m a x2m a x2 RlRlRlRl2 22 2 2m a x m in2 c os 2 c os 782 si n si n si n si nM A X M A XR R R Rl l l l? ? ?? ? ? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ???? 夾持誤差滿足設(shè)計要求。 βθ 圖 手抓夾持誤差分析示意圖 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 該設(shè)計以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。 機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也于機械手夾持誤差大小有關(guān)。 (1) 設(shè) 1 ? 2 1 bK a?? = ?= 3 ? XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 根據(jù)公式，將已知條件帶入： ? NF N 8 2 ????? （ 2）根據(jù)驅(qū)動力公式得： ? ? NF o s100 502 2 ???? ?計算 （ 3）取 ?? NFF ??? ?計算實際 （ 4）確定液壓缸的直徑 D ? ?224F D d p???實 際 選取活塞桿直徑 d=,選擇液壓缸壓力油工作壓力 P=, ? ? ? 52 ???? ??? ?? p F 實際 根據(jù)表 （ JB82666），選取液壓缸內(nèi)徑為： D=10mm,但為了擴大機械手的工作范圍，選取液壓缸內(nèi)徑 D=16mm 則活塞桿內(nèi)徑為 : D=16? =8mm，選取 d=8mm 手爪夾持范圍計算 為了保證手抓張開角為 060 ，活塞桿運動長度為 34mm。 表 31 液壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 小于 5000 1 20200 30000 5000 10000 30000 50000 10000 20200 50000以上 計算：設(shè) a=100mm,b=50mm, 010 ? 040 ?？山瓢聪率焦? 1 bK a??其中a，重力方向的最大上升加速度；maxva t?響 maxv —— 運載時工件最大上升速度 t響 —— 系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般選取 3K — — 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 夾 緊力及驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。1 cosah ?? XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 NFabF ?? ?2c os2 （ ） 式中 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離（ mm） . ? —— 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。 由 xF? =0 得 12FF? yF? =0 得 1 2cosFF ?? 39。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 手抓的力學(xué)分析 下面對其基本結(jié)構(gòu)進行力學(xué)分析：滑槽杠桿 圖 （ a）為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。 通過綜合考慮，本設(shè)計選擇二指回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿這種結(jié)構(gòu)方式。若采用典型的平移型手指 , 驅(qū)動力需加在手指移動方向上 ,這樣會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且體積龐大。本設(shè)計機械手采用夾持式手指 ,夾持式機械手按運動形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。 常用的工業(yè)機械手手部 ,按握持工件的原理 ,分為夾持和吸附兩大類。 （ 3）平面平移型。 典型的手部結(jié)構(gòu) （ 1） 回轉(zhuǎn)型 包括滑槽杠桿式和連桿杠桿式兩種。 （ 3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負載。應(yīng)當考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動機構(gòu)所需的驅(qū)動力大小是不同的。另外由于設(shè)計液壓機械手的工作載荷只有 5N，非常的小，所以液壓系統(tǒng)的工 作壓力也不大，在系統(tǒng)工作中所產(chǎn)生的發(fā)熱量也不會太大，所以在液壓系統(tǒng)設(shè)計中按照慣常思維就省略液壓系統(tǒng)性能的一系列驗算。液壓原理如圖 。額定工作壓力 )；小泵的額定流量為 18L/min。 在機械手的工作過程中，立柱升降頻繁，為了節(jié)省能量，減少系統(tǒng)發(fā)熱，故選用雙聯(lián)齒輪泵，其中一個為小流量泵，另一 個為大流量泵。 在手臂收縮時，其所受的外載荷主要也是啟動慣性力。 機械手手部在手腕上下翻轉(zhuǎn)時，夾緊液壓缸此時處于動作的保持狀態(tài)，其所受外載荷主要是由于擺動所產(chǎn)生的離心力。 2 夾緊液壓缸的載荷力 在夾緊工件時，液壓缸處于豎直向下狀態(tài)，此狀態(tài)是重載運動，他所受的外載荷有機械手手部組件的重力和液壓缸活塞桿自身的重力，以及在下降過程中的啟動慣性力。 液壓缸做上升運動時，除上述各組件的重力外，還克服運動部件的摩擦阻力，而且是重載運動。 至此就完成整個機械手的循環(huán)運動，如果此時接到停止的指令，則 10DT 和 11DT 同時通電，電磁鐵將電磁換向閥到上位，此時液壓系統(tǒng)卸壓，同時上面的各個電磁鐵同時斷電回到默認位置，完成卸荷。 大臂回轉(zhuǎn) PLC 指令控制 電磁鐵 7DT 通電吸合。 手腕下翻 PLC 指令控制 電磁鐵 9DT 通電吸合。 手臂收縮 PLC 指令控制 電磁鐵 2DT 通電吸合。 放松工件 在整機啟動的情況下，泵 4供油流經(jīng)單向閥，然后 PLC 控制程序指令控制電磁鐵 3DT 斷電跳開，此時此二位四通電磁閥處于左位，液壓油直接流進機械手手指夾緊液壓缸的左腔，從而拉動滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)放松工件。 手臂延伸 PLC指令控制 電磁鐵 1DT 通電吸合。 大臂回轉(zhuǎn) PLC指令控制 電磁鐵 6DT 通電吸合。 大臂上升 PLC指令控制 電磁鐵 4DT 通電吸合。 手腕上翻 PLC 指令控制 電磁鐵 8DT 通電吸合。 夾緊工件 在整機啟動的情況下，泵 4供油流經(jīng)單向閥，然后 PLC 控制程序指令控制電磁鐵 3DT 通電吸合，此時此二位四通電磁閥處于右位，液壓油直接流進機械手手指夾緊液壓缸的右腔，從而拉動滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)夾緊工件。 PLC 指令控制 電磁鐵 5DT通電吸合。 液壓機械手液壓系統(tǒng)原理原理如圖 圖 機械手液壓系統(tǒng)原理圖 1液壓系統(tǒng)油箱 2過濾器 4雙聯(lián)齒輪液壓泵 5單向閥 21兩位二通電磁閥 7先導(dǎo)型溢流閥 8三位四通電磁閥 9二位四通電磁閥 10節(jié)流閥 11調(diào)速閥（帶阻尼孔）其余元件 已在上圖說明。 — 大臂下降 300mm。 — 手臂延伸 500mm— 放松工件 — 手臂收縮 500mm— 手腕下翻 90176。液壓 機械手 要求液壓系統(tǒng)完成的主要動作是 （工件平放） ： 大臂下降 300mm— 夾緊工件 — 手腕上翻 90176。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 第 4 章 機械手液壓系統(tǒng) 設(shè)計 液壓 自動上下料機械手 是 自動化流水生產(chǎn)線中 廣泛應(yīng)用的 工件搬運 機械設(shè)備，它是流水線作業(yè)中不可或缺的運輸單元 。本機械手食用油手動和自動兩種運行狀態(tài)的控制系統(tǒng)，所以應(yīng)能根據(jù)所設(shè)置的運行方式自動進入，這就要求系統(tǒng)應(yīng)能自動設(shè)定與各個運行方式相應(yīng)的初始狀態(tài)，其相應(yīng)的輸入設(shè)定按鈕在圖 。狀態(tài)轉(zhuǎn)移開始輔助繼電器 M8041，原點位置條件輔助繼電器 M8044的狀態(tài)都是在初始化程序中設(shè)定的，在自動系統(tǒng)程序運行中不再改變。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 手動控制系統(tǒng)圖 圖 機械手手動控制系統(tǒng)圖 上圖為本機械手在進行試運行和系統(tǒng)檢查以及手動控制完成所需動作而設(shè)計的手動控制系統(tǒng)，工作流程在上圖已經(jīng)清晰標明 。 /s；定位方式為定位塊；定位精度為 ? ；控制方式為點位式、 PLC控制；驅(qū)動方式為液壓系統(tǒng)。另外機械手還可進行但不運行及回零等，其有手動控制方式和全自動控制 自動生產(chǎn)線機械手的主要參數(shù) : 臂力 5N；自由度數(shù)為 4；運動形式為圓柱坐標；長度（未伸縮） 943mm；高度（未升起）為 532mm，手臂伸縮行程范圍 0— 500mm，手臂伸縮速度為 250mm/s，手臂升降行程范圍 0— 300mm；手臂升降速度為 150mm/s；手腕回轉(zhuǎn)行程范圍?90~0 ，手腕回轉(zhuǎn)速度為 135176。比如將某些鑄鋼件改用鋁合金制造，或者將一些實心的零件做成空心的，以此來減輕總質(zhì)量。 XXXX大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第 3章 機械手的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 機械手電氣控制系統(tǒng)的概述 機械手的定位系統(tǒng)采取定位塊定位，在設(shè)定位置裝置定位塊。 圖 機械手運動簡圖 、本章小結(jié) 本章對機械手的整體部分進行了總體設(shè)計，選擇了機械手的基本形式以及自由度，確定了本設(shè)計采用液壓驅(qū)動，給出了設(shè)計中機械手的一些技術(shù)參數(shù)。上訴運動為一個整周期運動，