【正文】 懇請(qǐng)老師給予以批評(píng)以及指正。感謝父母 、家人對(duì)我的教育，感謝所有關(guān)心我的朋友和老師，同時(shí)感謝淮海工學(xué)院的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境是我避免了很多的彎路。在日常生活和學(xué)習(xí)中，機(jī)械工程學(xué)院的各位老師，杜玉玲教授，以及全體同學(xué)給與我很大支持和幫助，在此我向他們以及多年來為我的成長付出辛勤勞動(dòng)的老師們和同學(xué)們表示衷心的感謝。也使我獨(dú)立設(shè)計(jì)的能里有了極大的提高。在此，我首先向?qū)煴硎菊\摯的感謝，并致以崇高的敬意! 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年間所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，通過這次設(shè)計(jì)把這三年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)課程作了一個(gè)總結(jié)和回顧，加深了對(duì)理論的理解，能夠掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的全套思路，為即將走上工作崗位和以后的發(fā)展打下了一定的基礎(chǔ)。致 謝本次設(shè)計(jì)是在我尊敬的導(dǎo)師傅慧芳芳老師悉心指導(dǎo)下完成的。所以在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)一些的錯(cuò)誤，還請(qǐng)各位老師斧正。并對(duì)其進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)、詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核和繪圖。隨著生產(chǎn)率水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品精度和質(zhì)量要求越來越來嚴(yán)格，企業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度要求越來越高，工業(yè)機(jī)械手已成為多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備。旨在培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)知識(shí)去分析和解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力及培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想，并通過運(yùn)用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)、和查閱有關(guān)技術(shù)資料去進(jìn)行理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)思考、繪制圖樣、寫相關(guān)說明性材料，培養(yǎng)我們機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能和工程設(shè)計(jì)工作者的基本素質(zhì)，為我們走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在電位器炭膜中點(diǎn)重新轉(zhuǎn)到與動(dòng)觸頭相重合后，動(dòng)觸頭引出端無電壓輸出，伺服放大器輸出電壓為零，伺服閥線圈中無電流通過，滑閥開口關(guān)閉，停止供壓力油，手臂終止運(yùn)動(dòng)．手臂伸縮位置與運(yùn)動(dòng)速度的大小決定于指令脈沖的多少以及頻率的高低。伺服閥線圈獲得電流后，導(dǎo)致滑閥產(chǎn)生位移，使壓力油經(jīng)滑閥開口流入油缸推動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)?？刂剖直凵炜s、升降、回轉(zhuǎn)及手腕回轉(zhuǎn)為四個(gè)動(dòng)作原理相同的電液伺服控制系統(tǒng)．由數(shù)字控制部分發(fā)出指66 液壓系統(tǒng)令脈沖，經(jīng)步進(jìn)電機(jī)作數(shù)—模轉(zhuǎn)換。使機(jī)械手的動(dòng)作達(dá)到穩(wěn)、準(zhǔn)、快的要求。 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)該機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理如圖6—6所示，手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)及手腕回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)油缸采用電—液伺服閥控制。2. 回轉(zhuǎn)油缸的緩沖裝置對(duì)于回轉(zhuǎn)油缸的端部緩沖裝置的緩沖原理與活塞油缸端部緩沖原理相同，只是在結(jié)構(gòu)上有所差異。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到使柱塞逐漸進(jìn)入缸蓋的凹槽時(shí)，將存在于緩沖油腔內(nèi)的油液經(jīng)柱塞與凹槽間的縫隙或節(jié)流孔逐漸被擠出，這些油液被擠出時(shí)，產(chǎn)生較高的緩沖壓力，活塞由于受到這個(gè)緩沖壓力的作用，運(yùn)動(dòng)逐漸減速，使定位時(shí)的減速度降到較小數(shù)，以緩和沖擊。為了防止活塞油缸的65 活塞油缸端部緩沖原理圖活塞或回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片運(yùn)動(dòng)到頭時(shí)產(chǎn)生沖擊，在油缸的端蓋或回轉(zhuǎn)油缸的側(cè)蓋上設(shè)有緩沖裝置。在定位時(shí)一般采用機(jī)械擋塊定位。影響機(jī)械手運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性扣定位精度的因素是很多的。也叫重復(fù)位置誤差。 液壓傳動(dòng)機(jī)械手的緩沖與定位 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性與定位精度所謂運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性是指機(jī)械手從起動(dòng)(速度為零)到正常工作速度(勻速運(yùn)動(dòng))，再從正常工作速度經(jīng)制動(dòng)后到停止運(yùn)動(dòng)(速度降到零)的過程，其速度變化是漸變過程，沒有速度突變現(xiàn)象。 冷卻器 當(dāng)油箱的散熱面積不夠或油池的散熱條件不佳時(shí)，靠自然散熱油溫超過時(shí)，就需要采用油冷卻器。距箱邊應(yīng)不小于管徑的三倍。在設(shè)汁油箱和油池時(shí)，除了考慮其有效容積及是否冷卻問題外，還應(yīng)注意：1．吸油口與回油口應(yīng)遠(yuǎn)離。其容量不能過小，最小應(yīng)能儲(chǔ)存整個(gè)液壓系統(tǒng)充滿油時(shí)的容積，并有一些裕量。③清洗維護(hù)方便，易于更換過濾材料。 對(duì)于濾油器的要求有： ①有較高的過濾能力，能阻擋一定尺寸范圍的雜質(zhì)，而且對(duì)于油液的阻力很小。濾油器一般安置在油泵吸油口前邊，以保護(hù)油泵，并使通往系統(tǒng)的全部油液過濾。因此需要對(duì)油液進(jìn)行過濾，一般是采用濾油器來防止雜質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)中。用普通細(xì)牙螺紋連接時(shí)應(yīng)采用密封墊圈，以保證連接的密封性。螺紋連接的優(yōu)點(diǎn)是便于拆換，安裝方便。對(duì)這些連桉的要求是工作可靠、密封良好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和制造方便。由于本設(shè)計(jì)的承壓較低，加之紫銅管彎曲方便，容易裝配，所以設(shè)計(jì)時(shí)選用紫銅管。油管有紫銅管、塑料管、尼龍管及橡膠軟管。 油管和管接頭1．油管油管的類型，可根據(jù)使用場(chǎng)合和液壓系統(tǒng)的最大工作壓力進(jìn)行選擇，對(duì)于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件。雖然在液壓系統(tǒng)中輔助裝置居于次要的位置，但是，當(dāng)這些輔助裝置中任何一個(gè)細(xì)小的部分，如果沒有給予足夠的重視和適當(dāng)?shù)陌才牛仄茐囊簤合到y(tǒng)的正常工作或降低了系統(tǒng)的工作效率和壽命等。節(jié)流閥或調(diào)速閥的最小流量為L/min。 流量閥 如節(jié)流閥、調(diào)速閥等，根據(jù)閥的最大流量、最小流量和最大工作壓力等因素來選擇。對(duì)于溢流閥的壓力和流量，一般要與油泵的最高工作壓力和最大流量量相適應(yīng)。必要時(shí)最大流量允許超過額定流量，但不宜過大，一般規(guī)定閥的最大通過量不應(yīng)超過額定流量的20%。 確定液壓系統(tǒng)油泵所需的電動(dòng)機(jī)功率N 取葉片泵總效率1．帶動(dòng)油缸的油泵所需的電動(dòng)機(jī)功率 根據(jù)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y200L16型三相異步電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為970r/min。因此，以手臂升降油缸來確定油泵的工作壓力和流量。但動(dòng)片的回轉(zhuǎn)角度要減少一半。為了提高動(dòng)片的剛度，可根據(jù)回轉(zhuǎn)油缸的擺動(dòng)角度大小，對(duì)動(dòng)片采用有加強(qiáng)貼的結(jié)構(gòu)。此外回轉(zhuǎn)油缸動(dòng)片剛度不足也容易造成泄漏，并且使輸出扭矩減小。 ， 矩形橡膠密封圈和牛皮擋圈組成的密封結(jié)構(gòu)。缸體與動(dòng)片的配合為，光潔度為。1． 圓截面矩形密封圈密封 圖6—4所示，為某“加工中心”上的換刀機(jī)械手采用的 64 回轉(zhuǎn)油缸及其密封結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)油缸結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的動(dòng)片與輸出軸(或缸壁)用螺釘聯(lián)接時(shí)，要對(duì)動(dòng)片的三個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面和一個(gè)固定聯(lián)接表面均進(jìn)行密封，即需要在矩形動(dòng)片的四周進(jìn)行密封，這比圓周密封要困難的多，沒有標(biāo)準(zhǔn)密封圈可供選用，若進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，需有一個(gè)生產(chǎn)周期和相應(yīng)的設(shè)備。 回轉(zhuǎn)油缸的泄漏與密封有的液壓機(jī)械手的手臂和手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用回轉(zhuǎn)油缸來實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于活塞油缸，除了采用上述密封圈進(jìn)行密封防止泄漏外，還要求油缸和活塞桿的軸線彎曲度。 在一般情況下，Y形圈可直接裝入溝槽內(nèi)即可起密封作用，但在壓力變動(dòng)較大，滑動(dòng)速度較高的地方，要使用支承環(huán)以固定密封圈，如圖6—3（b）所示。Y形密封圈在工作時(shí)，壓力油液把Y形圈的唇邊緊緊壓在相對(duì)運(yùn)動(dòng) 63 Y形密封圈及其安裝情況的兩配合面上，并隨著油液壓力的增高而提高密封能力，并能補(bǔ)償磨損的影響，所以裝配時(shí)唇邊要面對(duì)壓力油腔。密封性好，但摩擦力較大，所以在栘動(dòng)速度不高的油缸中應(yīng)用較多。安裝時(shí)要注意方向，使壓力油腔的油液壓力能使兩唇邊張開，即支承環(huán)必需面對(duì)壓力油方向。當(dāng)壓力提高時(shí)，可增加密封環(huán)數(shù)量，以加長密封長度。圖6—2所示為V形密封圈的形狀，通常由三個(gè)環(huán)(支承環(huán)1，密封環(huán)2．壓壞3)疊在一起成組使用。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，當(dāng)油缸油液壓力大與時(shí)，要在O形密封圈側(cè)面放置擋圈，在壓力低于時(shí)，一般不加擋圈。 O形密封圈制正溝槽中，因受油壓作用而變形．并脹緊溝槽和間隙，從而起到密封作用，因此它的密封性能隨壓力的增加而提高。 為了保證密封性能．安裝O形密封圈的溝槽尺寸和表面光潔度應(yīng)符合要求，可查閱“機(jī)械沒計(jì)手冊(cè)”。O形密封圈的預(yù)壓縮量的正確選擇很重要。它既可以用外徑或內(nèi)徑密封，也可以用端面密封。對(duì)于活塞油缸的靜密封，主要采用O形密封圈，其動(dòng)密封常采用O形、v形、y形等密封圈。對(duì)于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的活塞油缸來說，其泄漏主要是活塞與缸壁處的內(nèi)泄漏及活塞桿與缸蓋處的外泄漏．引起泄漏的主要原因是加工精度和滑動(dòng)面光潔度不高，以及密封裝置不良所致。O形、Y形、v形密封圈均已標(biāo)準(zhǔn)化，可按標(biāo)準(zhǔn)選用。密封圈具有制造容易，使用方便，密封可靠，并能在溫度變化范圍較大及各種油液壓力下可靠地工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，無需調(diào)整等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以獲得廣泛的應(yīng)用。作為動(dòng)密封(即運(yùn)動(dòng)部分的密封)或靜密封(即靜止部分的密封)，以保證配合面的密封性。因此，為了保證機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作性能，在各油缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面和固定連接的表面進(jìn)行密封，以防壓力油液從高壓油腔泄漏到低壓油腔，或泄漏到缸體外面。手臂回轉(zhuǎn)的零件重心與回轉(zhuǎn)軸線重合，其零件對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為： ， 手臂回轉(zhuǎn)力矩： 因?yàn)椋? 所以油缸的尺寸設(shè)計(jì)符合要求。 — 起動(dòng)過程的時(shí)間， — 手臂回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。若軸承處摩擦力矩忽略不計(jì)，則可按下式計(jì)算： 式中 — 密封裝置處的摩擦阻力矩，回轉(zhuǎn)缸密封裝置處的摩擦阻力矩應(yīng)包括回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片圓柱面與缸徑和動(dòng)片端面與缸蓋之間的摩擦阻力矩，如圖b所示，因此，摩擦阻力矩可按下式計(jì)算： 其中： 式中各尺寸符號(hào)如圖所示，單位為厘米，其為密封圈與缸徑裝配后接觸面的有效寬度。 手臂回轉(zhuǎn)油缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核采用回轉(zhuǎn)油缸實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其受力情況可簡(jiǎn)化成如圖52所示。 手臂升降油缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì)油缸運(yùn)行長度設(shè)計(jì)為=100mm,油缸運(yùn)行速度為，加速度時(shí)間=, 油缸內(nèi)徑為=80mm,半徑R=40mm,進(jìn)油壓力為，做升降運(yùn)動(dòng)的總重量為900N。目前導(dǎo)向桿常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中采用雙向?qū)驐U來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。由于，故。 P — 密封處的工作壓力 — 伸縮油管直徑l — 密封的有效長度密封的有效長度l近似估算為： k為壓縮率一般為，在這里取k=，為O型密封圈截面直徑則： 由設(shè)計(jì)得：d=， ④慣性力機(jī)