【正文】 方英武應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)【1】鄧星鐘. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M]. 華中科技大學(xué)出版社， 2002 【2】孫志禮、冷興聚、魏延剛等 . 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 東北大學(xué)出版社， 2003 【3】徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]第5卷. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 【4】吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 【5】成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 【6】羅洪量 . 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M](第二版). 高等教育出版社，1986 【7】(美). 機(jī)械與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理[M](第一版). 機(jī)械工業(yè)出版社，1985 【8】王玉新. 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)[M](第一版). 天津大學(xué)出版社， 1996 【9】張建民. 工業(yè)機(jī)器人[B][M]. 北京理工大學(xué)出版社，1992 【10】馬香峰. 機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)[B] [M] . 機(jī)械工業(yè)出版社，1991 【11】[11] [俄]. 工業(yè)機(jī)器人圖冊[B] [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 【12】黃繼昌、徐巧魚、張海貴等. 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊[B] [M]. 人民郵電出版社，1996【13】天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組. 天津科學(xué)技術(shù)出版社1981 【14】金茂菁. 我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2001， 01(4) 【15】喬?hào)|凱 還要感謝兩位同學(xué)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，他們給了我許多建議和意見，尤其是在PLC控制方面對(duì)我的精心指點(diǎn)，才使整個(gè)設(shè)計(jì)得以順利完成，感謝機(jī)電控制工導(dǎo)和老師對(duì)我的關(guān)心和幫助。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，大大的提高了我們的自主學(xué)習(xí)和認(rèn)真思考的能力，對(duì)學(xué)術(shù)態(tài)度的嚴(yán)謹(jǐn)性也有了很高的認(rèn)識(shí)。他對(duì)本設(shè)計(jì)的構(gòu)思、框架和理論運(yùn)用給予了許多深入的指導(dǎo)，使得設(shè)計(jì)得以順利完成。曲忠萍. 國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展態(tài)勢分析[J]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2001，(02)[20] 徐學(xué)林. 互換行與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 湖南大學(xué)出版社， 2005，[21]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》聯(lián)合編寫組. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M] 下冊. 石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978，[22] 趙松年、張奇鵬. 機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1996，[23] 大連理工大學(xué)工程畫教研室. 機(jī)械制圖[M]. 高等教育出版社，2003，第九章 致 謝在本設(shè)計(jì)的開題論證、課題研究、論文撰寫和論文審校整個(gè)過程中，得到了導(dǎo)師老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)，使得本設(shè)計(jì)得以順利完成，其中無不飽含著老師的汗水和心血。田忠強(qiáng). 工業(yè)機(jī)器人整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)[J]. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2004，20(1)[17] 王田苗. 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展思考[J]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2004年，(2)期[18] [J].黃崇林. 移動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的動(dòng)力學(xué)分析[J] .茂名學(xué)院學(xué)報(bào)，2003， 13(3) [16] 張廣鵬由于時(shí)間問題，對(duì)于本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)還存在許多問題，許多地方都還有待改進(jìn)和提高，希望各位專家評(píng)審多多指教。在設(shè)計(jì)的過程中我不斷探索、不斷學(xué)習(xí)和修改。雖然我們設(shè)計(jì)的只是個(gè)簡單的上料機(jī)械手，但需要完成伸縮、升降、回轉(zhuǎn)、橫移等功能，對(duì)應(yīng)分別要對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，以及對(duì)油路及其部件的選擇、控制回路和電氣控制的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)給了我們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，使我們了解了設(shè)計(jì)工作的基本流程和設(shè)計(jì)的方法以及理念。(1) 確定油泵的工作壓力p泵 p泵 ≧ p + △p 式中 p ——油缸的最大工作油壓 △p ——壓力油路(進(jìn)油路)各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。m)(2) 作用在動(dòng)片(即輸出軸)上的外載荷力矩 M M = M工 +M封 + M慣 + M回 其中 M工 為工作阻力矩 M封 密封裝置處的摩擦阻力矩 M慣 參與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零部件，在啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩 M回 回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背反力矩 M = +++= (N 對(duì)于手臂伸縮油缸： =6mm， 對(duì)于手指夾緊油缸： =17mm ，對(duì)于手臂升降油缸： =16mm , 對(duì)于立柱橫移油缸: =17mm㈢活塞桿的計(jì)算 可按強(qiáng)度條件決定活塞直徑d 。的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))及無桿活塞油缸(亦稱齒條活塞油缸)。確定各個(gè)控制閥的通流量和壓力以及輔助裝置的某些參數(shù)等。當(dāng)手臂上的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)時(shí)，10DT斷電，并發(fā)出信號(hào)，跳步，使14DT通電，立柱回移(回到原位，機(jī)械手回到原來位置)；步進(jìn)選線器跳步，使11DT和12DT通電(兩個(gè)油泵同時(shí)卸荷)，機(jī)械手的動(dòng)作循環(huán)結(jié)束。；手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)，使7DT斷電并發(fā)出電信號(hào)、跳步，使8DT斷電(拔定位銷)，壓力繼電器復(fù)位發(fā)出電信號(hào)、跳步，使10DT通電，換向閥28左邊通道接通油路，壓力油經(jīng)QI(29)的單向閥進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)油缸的另一腔，使手臂反轉(zhuǎn)115176。經(jīng)步進(jìn)選線器跳步，使電磁鐵1DT通電，手臂前伸；當(dāng)手臂將棒料送到立式精鍛機(jī)的夾頭軸線前的適當(dāng)距離，手臂的碰鐵碰行程開關(guān)，1DT斷電，手臂靠滑行和定位螺釘使手臂將棒料送到夾頭軸線處；并發(fā)出電信號(hào)、跳步使12DT通電，大泵卸荷，手臂處于“中停”位置，同時(shí)發(fā)出電信號(hào)使立式精鍛機(jī)啟動(dòng)，夾頭下降，行程開關(guān)發(fā)信，通過時(shí)間繼電器使夾頭閉合將棒料夾牢，精鍛機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)信，給機(jī)械手電控系統(tǒng)，經(jīng)過選線器跳步，時(shí)間繼電器延時(shí)使3DT通電，機(jī)械手手指松開(同時(shí)，精鍛機(jī)的電控系統(tǒng)發(fā)信使夾頭提升)，延時(shí)到3DT斷電，手指閉合，并發(fā)出電信號(hào)，步選器跳步，2DT通電，手臂縮回。當(dāng)手臂的回轉(zhuǎn)碰鐵碰行程開關(guān)使9 DT斷電，換向閥28復(fù)位成“O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)；并發(fā)出電信號(hào)。手腕上的碰鐵碰行程開關(guān)使6DT斷電，換向閥18復(fù)位成“O”型滑閥機(jī)能狀態(tài)，同時(shí)亦使8DT斷電，定位油缸復(fù)位(拔銷)；壓力繼電器復(fù)位，發(fā)出電信號(hào)。同時(shí)發(fā)信、跳步，使電磁鐵13DT通電，壓力油通過電液換向閥41的左腔，推動(dòng)手臂橫向移動(dòng)。在延時(shí)結(jié)束時(shí)，3DT斷電，手指夾緊料；并同時(shí)發(fā)信、跳步，使電磁鐵4DT通電，壓力油從工作油路39經(jīng)電液換向閥33右邊通道、單向調(diào)速閥34的單向閥及單向順序閥35的單向閥進(jìn)入手臂升降油缸的下腔，推動(dòng)手臂上升。此時(shí)卸荷停止(二位二通電磁閥5和10的電磁鐵斷電)，電磁鐵8DT通電，壓力油進(jìn)到定位油缸的無桿腔進(jìn)行定位動(dòng)作。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵3和8回轉(zhuǎn)，油液從油箱1中通過網(wǎng)式濾油器2和7，經(jīng)過葉片泵被送到工作油路中去，如果機(jī)械手還未啟動(dòng)，則油液通過二位二通電磁閥5和10(電磁鐵11DT和12DT通電)進(jìn)行卸荷。 此系統(tǒng)四個(gè)主壓力油路的壓力測量，是通過轉(zhuǎn)換壓力表開關(guān)(K3B)的位置來實(shí)現(xiàn)的，被測量的四個(gè)主油路的壓力值，分別從壓力表(Y60)上表示出來。 在手臂回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥(J10)，使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為15—18*10帕 ，同時(shí)還給電液動(dòng)滑閥(或稱電液換向閥，34DY63B)來實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。 手指夾緊油缸支路裝有液控單向閥(IY25B)，使手指夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。工作時(shí)油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加使之接通，活塞便向下運(yùn)動(dòng)。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥(QI63B、QI25B、QI10B)回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。該系統(tǒng)選用功率N =，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵YB35/18 ，其公稱壓力為60*10帕，流量為 35升/分+18升/分=53升/分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為30*10帕，油箱容積選為250升。該電控系統(tǒng)的步進(jìn)控制環(huán)節(jié)采用步進(jìn)選線器，其步進(jìn)動(dòng)作是在每一步動(dòng)作完成后，使行程開關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動(dòng)作的預(yù)設(shè)停留時(shí)間，使時(shí)間繼電器動(dòng)作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作(見電磁鐵動(dòng)作程序表)實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手臂中停 (此時(shí)立式精鍛機(jī)的卡頭下降 → 卡頭夾料，大泵卸荷) → 手指松開(此時(shí)精鍛機(jī)的卡頭夾著料上升) → 手指閉合 → 手臂縮回 → 手臂下降 → 手腕反轉(zhuǎn) (手腕復(fù)位)→ 拔定位銷 → 手臂反轉(zhuǎn)(上料機(jī)械手復(fù)位) → 立柱回移(回到起始位置) → 待料(一個(gè)循環(huán)結(jié)束)卸荷。手指閉合，待夾料立放) → 插定位銷 → 手臂前伸 → 手指張開 → 手指夾料 → 手臂上升 → 手臂縮回 → 立柱橫移 → 手腕回轉(zhuǎn)115176。 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序 本液壓傳動(dòng)上料機(jī)械手主要是從一個(gè)地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機(jī)進(jìn)行加工。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路加上一些專用回路所組成。 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。這里采用交流電磁閥。 目前在液壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥(D型)和直流電磁閥(E型)兩種。 調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。 根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用LI型單向節(jié)流閥、LCI型單向節(jié)流閥或QI型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。其控制方法有兩類：一類是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類是采用變量泵，改變油泵的供油量。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸運(yùn)動(dòng)而做功。 (5) 油泵出口處接單向閥 在油泵出口處接單向閥。為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。 (3) 減壓回路 為了是機(jī)械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個(gè)減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力。 (2 ) 卸荷回路 在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。 (3 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥)、減壓閥、順序閥等，各起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)一般叫作油馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于360176。 (2) 液動(dòng)機(jī) 壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱為容積式液壓傳動(dòng)，機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動(dòng)。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能?？梢詤⒖肌豆I(yè)機(jī)器人》表41。m) 對(duì)于活塞、導(dǎo)向套筒和油缸等的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都要做詳細(xì)計(jì)算，因?yàn)檫@些零件的重量較大或回轉(zhuǎn)半徑較大，對(duì)總的計(jì)算結(jié)果影響也較大，對(duì)于小零件則可作為質(zhì)點(diǎn)計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，對(duì)其質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。m)，Mg=8=32(N ——回轉(zhuǎn)手臂的工作角速度(rad/s)。m) 式中 J——手臂部件對(duì)其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg故驅(qū)動(dòng)力矩Mq可按下式計(jì)算： Mq = (Mm + Mg ) (N 當(dāng)Fm=40N，F(xiàn)g=100N，W =1098N時(shí) Pq=40+100+1098=1238(N) 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計(jì)算。 W (N) 式中 Fm——各支承處的摩擦力(N)； Fg——啟動(dòng)時(shí)慣性力(N)可按臂伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況計(jì)算； W——臂部運(yùn)動(dòng)部件的總重量(N)； 177。如果手臂從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度V時(shí)，則這個(gè)過程的速度變化量就等于手臂的工作速度； △t ——啟動(dòng)過程中所用的時(shí)間，∽。其驅(qū)動(dòng)力Pq可按下式計(jì)算：