【正文】 老師 淵博的知識(shí)、敏捷的才思、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和誨人不倦的精神以及勤奮的工作熱情也給與我深刻的印象，是我在以后的學(xué)習(xí)和工作中的榜樣，我再次向 老 師表示深深的謝意！ 感謝我的父母、親人，正是他們的關(guān)心、支持、理解和幫助才使我的論文得以順利完成。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 參考文獻(xiàn) 1. 陳大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 2. 鄧星鐘 .機(jī)電傳動(dòng)控制 .第三版 .武漢 :華中科技大學(xué)出版社 ,2021 3. 宮淑貞等 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .北京 :人民郵電出版社， 2021 4. 林建龍 ,王小北 .抓箱機(jī)械手選型設(shè)計(jì) .輕工機(jī)械 ,2021,(3): 7071 5. 黎啟柏 .液壓元件手冊(cè) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1999 6. 李允文 .工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1994 7. 李柱等 .互換性與測(cè)量技術(shù) .北京 :高等教育出版社， 2021 8. 李壯云 .液壓、氣動(dòng)與液力工程手冊(cè) .北京 :電 子工業(yè)出版社， 2021 9. 濮良貴 ,紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) .第八版 .北京 :高等教育出版社 ,2021 10. 王志明 ,何建瑞 .壓力機(jī)取件機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .煙臺(tái)職業(yè)學(xué)院 ,機(jī)械制造 45 卷(520 期 ),2021 11. 王承義 .機(jī)械手及其應(yīng)用 .第三版 .北京 :工業(yè)機(jī)械出版社 ,1995 12. 王希敏 .工業(yè)機(jī)械手發(fā)展途徑 .機(jī)械工程師 ,1992, (2): 43 13. 王懋瑤 .液壓傳動(dòng)與控制教程 .天津 :天津大學(xué)出版社 ,2021 14. 許福玲 ,陳堯明 .液壓與氣壓傳動(dòng) .第三版 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 15. 楊春杰 .5R 工業(yè)裝夾機(jī)械手液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .機(jī)械研究與應(yīng)用， 2021， (2):5051 16. 楊永清 ,郭虹 ,紀(jì)玉杰 .液壓擺動(dòng)機(jī)械手設(shè)計(jì) .液壓與氣動(dòng) ,2021,(1): 4143 17. 張利平 .液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021 18. 鄭修本 .機(jī)械制造工藝學(xué) .第二版 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ， 1999 19. 張雅琴 .機(jī)電液一體化機(jī)械手設(shè)計(jì) .長(zhǎng)春工程學(xué)院機(jī)電學(xué)院 , 機(jī)械工程與自動(dòng)化 , 2021, (3): 8082 20. 張軍 ,馮志輝 .多工步搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) .機(jī)械設(shè)計(jì) ,2021,(4):20 21. Dirk Osswald, Heinz W246。 該機(jī)械手的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程 主要本著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形輕巧、成本低廉的原則 ?？刂品矫?，采用移位指令 SFT 實(shí)現(xiàn)機(jī)械手過(guò)程的步進(jìn)控制。 臂部的伸縮采用雙導(dǎo)向桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)，手臂伸縮缸安裝在兩導(dǎo)桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿只受拉壓作用，受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn) ，并且通向 夾緊缸的油路經(jīng)過(guò)其中一導(dǎo)向桿，這簡(jiǎn)化了油管的布置，使線路更為緊湊。選用三菱 F140M型主 機(jī) ，該微機(jī)有 24 個(gè)輸入端口， 16個(gè)輸出端口。 使用 PLC 進(jìn)行控制 ，可輕易的更改用戶程序以適應(yīng)機(jī)械手工藝流程變更的要求 （張雅琴， 2021） 。根據(jù)《液壓傳動(dòng)手冊(cè)》選 ： CBB20， n＝ 1450r/min， 29 / minvql?額 ， MPa?額 電動(dòng)機(jī)的選用 ：取泵的總效率 ? ＝ ，則 632 . 5 1 0 2 9 1 0 1 . 8 66 0 0 . 6 5pqN k W??? ? ? ?? ? ??額 額電 選電動(dòng)機(jī)： YZC100L14， N＝ ， n＝ 1430r/min。 圖 43 升降缸防滑保護(hù)回路 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 （ 4） 合成并完善液壓系統(tǒng)圖 將上述各回路進(jìn)行組合并加上卸荷 及測(cè)壓油路完善 整個(gè)液壓系統(tǒng)圖，如圖 44。 圖 42 調(diào)速回路 （ 3） 系統(tǒng)的安全可靠性 為防止夾緊缸壓力受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響 ，導(dǎo)致夾緊力過(guò)大而損壞工件，或因壓力過(guò)低無(wú)法夾緊工件，則需在油路上加減壓閥保證夾緊缸的壓力恒定不變。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 41 換向回路 （ 2） 調(diào)速回路 本系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，故選用簡(jiǎn)單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速。 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)圖 （ 1） 換向回路 夾緊缸換向選用 二 位三通電磁換向閥，其它缸全部選用 O 型三位四通電磁換向閥。 （ 1）夾緊缸流量 計(jì)算 假設(shè)夾緊缸在夾緊過(guò)程中的行程為 l ＝ 25mm，所需時(shí)間 t＝ ， 則平均速度為 : 25 5/0 .5lv cm st? ? ? 已知 缸內(nèi)徑 D=50mm＝ 5cm，則所需流量： 223 .1 4 5 5 6 0 5 .8 9 / m in4 4 1 0 0 0DQ v l? ? ? ?? ? ?? （ 2） 手臂伸縮缸流量計(jì)算 由前知，伸縮缸 行程為 l ＝ 300mm， 假設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t ＝ 2s，則平均速度為 ： 300 1 5 /2lv c m st? ? ? 已知缸內(nèi)徑 D＝ 32mm＝ ，則所需流量： 223 . 1 4 3 . 2 1 5 6 0 7 . 2 3 / m in4 4 1 0 0 0DQ v l? ? ? ?? ? ?? （ 3） 手臂升降缸流量計(jì)算 由前知， 升降缸行程 l ＝ 200mm，假設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為 t ＝ 2s，則平均速度為： 200 1 0 /2lv c m st? ? ? 已知缸內(nèi)徑 D＝ 40mm＝ 4cm，則所需流量： 223 . 1 4 4 1 0 6 0 7 . 5 4 / m in4 4 1 0 0 0DQ v l? ? ? ?? ? ?? （ 4） 手臂回轉(zhuǎn)缸流量的計(jì)算 假設(shè)回轉(zhuǎn)角度為 180? ，時(shí)間為 ，又已知 D＝ 100mm， d＝ 50mm， b＝ 75mm。 各 個(gè)液壓 缸流量的計(jì)算 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 液壓系統(tǒng)所需流量為各液壓缸的最大流量 （張利平， 2021） 。因此液壓系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，估算 p? ＝ 。 （ 4）軸承的選擇 軸承主要承受向心力，且轉(zhuǎn)速較低，故選用深溝球軸承，型號(hào)為： 6005 d－ D－ B： 25－ 47－ 12 （注：除夾緊缸外的 另外三個(gè) 缸的 其它參數(shù)計(jì)算和校核，可參考夾緊缸部分。取 Z=6，則： 2 2 6 2 2( ) 0 . 0 7 5 2 1 0 ( 0 . 1 0 . 0 5 ) 75004 4 6 0 . 1 5 0 . 0 5Q b p D dFNZf d? ? ? ? ?? ? ?? ? ? 式中： FQ— 每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力； f — 被聯(lián)接件配合面件的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)鋼取 f ＝ 。 查手冊(cè)取 d1＝ 10mm，公稱長(zhǎng)度 L＝ 100mm的六角頭螺栓。 經(jīng)計(jì)算得： d＝ 47mm，取 d＝ 50mm，則 D＝ 100mm， b＝ 75mm。 B— 動(dòng)片寬度 （ m）。 經(jīng)分析知，當(dāng)手臂完全伸出時(shí)，此時(shí) 0J 達(dá)到最大值，估算此時(shí)回轉(zhuǎn)零件的重心到 轉(zhuǎn)軸線的距離為 ? ＝ 150mm，則： 20 cJ J m??? ＝ 2N ms?? 式中： Jc— 回轉(zhuǎn)零件對(duì)重心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ； m— 回轉(zhuǎn)零件的總質(zhì)量。直接計(jì)入回轉(zhuǎn) 缸效率中，則 MM?慣驅(qū) ＝， ? 取 。 則 ? ?1 64 4 1 1 8 4 3 . 73 . 1 4 1 6 0 1 0QjFd m m?? ?? ? ???，查手冊(cè)取螺紋直徑 d1＝ 6mm， 螺距 p＝，材料為 35 號(hào)鋼的內(nèi)六角螺釘。 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 壁厚同伸縮缸一樣，取 ? ＝ 4mm。 則： 0 .1 6 0 .0 5 0 .0 3 2 3 0 4 5 0F F F F? ? ? ? ?理 理 理 理 得出 F 理 ＝ 810N 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 28 1 0 2 0 2 50 . 8kF F N?? ? ? ?理實(shí) ＝ （ 2）結(jié)構(gòu)尺寸的確定 缸內(nèi)徑計(jì)算： 取工作壓力 P＝ 2MPa ，則： 64 4 2 0 2 5 373 . 1 4 2 1 0 0 . 9 5FD m mp?? ?? ? ?? ? ?，圓整到 D＝ 40mm 根據(jù)強(qiáng) 度要求，計(jì)算活塞桿直徑 d： ? ? 64 4 2 0 2 5 5 . 13 . 1 4 1 0 0 1 0Fd m m?? ?? ? ???， 同理 取 11 4 0 2 022d D m m? ? ? ?。 升降缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 經(jīng)分析易知，升降缸在上升階段所需驅(qū)動(dòng)力為最大，則以此為設(shè)計(jì)依據(jù)，此時(shí)相比伸縮缸，其驅(qū)動(dòng)力還應(yīng)加上手部上面各運(yùn)動(dòng)部件以及工件的重力。 聯(lián)接螺釘強(qiáng)度計(jì)算： 取螺釘數(shù)目 Z＝ 4，工作載荷： 1020 2554Q FFNZ? ? ? 預(yù)緊力 1. 3 1. 8 25 5 59 6. 7QjF ? ? ? ?。 根據(jù)強(qiáng)度要求，計(jì)算活塞桿直徑 d： ? ? 64 4 1 0 2 0 3 . 63 . 1 4 1 0 0 1 0Fd m m?? ?? ? ???， ??? — 材料許用應(yīng)力，碳鋼取 ??? ＝100MPa 。 則： 208 188F F F? ? ? ?理 理 理 得出 F 理 ＝ 408N 實(shí)際驅(qū)動(dòng)力 24 0 8 1 0 2 00 . 8kF F N?? ? ? ?理實(shí) ＝； 式中： k— 安全系數(shù) k＝ 2； ? — 傳力機(jī)構(gòu)機(jī)械效率 ? ＝ 。 F 摩 的計(jì)算： 當(dāng)液壓缸的工作壓力小于 10MPa 。 F摩 的計(jì)算： 由于導(dǎo)向桿對(duì)稱布置，導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算 。 臂部設(shè)計(jì)計(jì)算 水平伸縮缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所需克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾方面的阻力，來(lái)確定液壓缸所需的驅(qū)動(dòng)力。 （ 2） 手臂的水平回轉(zhuǎn)采用液壓擺動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)。 臂部結(jié)構(gòu)的確定 （ 1）由前知， 手臂的伸縮采用雙導(dǎo)向桿狀作用液壓缸手臂結(jié)構(gòu) ， 導(dǎo)向管在導(dǎo)向套內(nèi)移動(dòng)， 且導(dǎo)向管內(nèi)設(shè)有通向夾緊缸的油管。 （李允文， 1994） 臂部設(shè)計(jì)基本要求 臂部設(shè)計(jì)首先要實(shí)現(xiàn)所旭要求的運(yùn)動(dòng)，為此， 要滿足下列幾項(xiàng)要求： （ 1） 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕； （ 2） 臂部運(yùn)動(dòng) 速度要高，慣性要??； （ 3） 手臂動(dòng)作應(yīng)靈活； （ 4） 位置精度要高。 手臂的各 種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既承受 手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)有較多，故受力復(fù)雜。 臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng) 范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。 式中： F— 液壓缸最大推力， F取 3109＝ ； D— 活塞桿直徑， ns— 安全系數(shù)，一般取 ns＝ 3； s? — 活塞桿材料屈服極限（ MPa ），查資料知 35 號(hào)鋼為 310 MPa 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 手臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。 驗(yàn)算活塞桿的強(qiáng)度 取活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度為 150mm，活塞桿已知 32mm 則 150 1032ld ??， 屬于短行程活塞桿，主要驗(yàn)算抗拉強(qiáng)度。 （ 2）活塞桿設(shè)計(jì) 由前知活塞桿的直徑 d＝ 32mm，活塞一端用螺紋與活塞相連接，另一端也采用外螺紋與手指連接（如圖） 圖 27 活塞桿外端部結(jié)構(gòu)圖 活塞桿直徑 d＝ 32mm，故取 3 0 2K K P M? ? ? ?， A＝ 40mm （螺紋長(zhǎng)短型） 活塞桿結(jié)構(gòu)（如圖）采用實(shí)心桿 圖 28 活塞桿結(jié)構(gòu)圖 桿體材料采用 35 號(hào)鋼，加工后 調(diào)質(zhì)到硬度為 229～ 285HBS，必要時(shí)，再經(jīng)高頻 淬火，硬度達(dá) 45～ 55HRC。活塞結(jié)構(gòu)如下： 圖 26 活塞結(jié)構(gòu)圖 對(duì)于無(wú)導(dǎo)向環(huán)活塞的材料，一般選用高強(qiáng)度鑄鐵 HT200 或球墨鑄鐵 (陳大先， 2021)，這里我們選用 HT200。因是單作用彈簧缸，活塞與活塞桿采用較簡(jiǎn)單的螺紋連接。 （ 2）缸筒內(nèi)徑 D 的圓度公差值可按 10或 11級(jí)精度選取，圓柱度公差值可按 8級(jí)精度選取 (下為缸筒機(jī)加工圖