【正文】 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 參考文獻 [1]濮良貴 ,剛主編 .機械設(shè)計（第七版 [M]. 北京 :高等教育出版社， 2021. [2]孫恒 ,模主編 .機械原理 [M]. 高等教育出版社 ,2021. [3]鄭堤，唐可洪主編 .機電一體化設(shè)計 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [4]張建民著 .機電一體化系統(tǒng)設(shè)計（第二版 [M]. 北京 :高教出版社 ,2021. [5]馮辛安主編 .機械制造裝備設(shè)計 [M]. 大連 :機械工業(yè)出版社 ,1999. [6]劉杰等編著 .機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計 [M]. 北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2021. [7]謝存禧 ,張鐵主編 .機器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [8]張鐵 ,謝存禧編 .機器人學(xué) [M]. 廣州 :華南理工大學(xué)出版社 .2021. [9]丁樹模主編 .液壓傳動 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [10]王春行主編 .液壓控制系統(tǒng) [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. [11]張海根主編 .機電傳動控制 [M]. 高等教育出版社 .2021. [12]孫訓(xùn)方 ,方孝淑編著 .材料力學(xué) [M]. 人民教育出版社 . [13]徐灝主編 .機械設(shè)計手冊 [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社， 1991. [14]宗光華主編 .機器人創(chuàng)意設(shè)計與實踐 [M]. 北京航空航天出版社 .2021. [15]宋德玉主編 .可編程序控制器原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) [M]. 北京 :冶金工 業(yè)出版社 .2021. [16]郭洪江主編 .工業(yè)機器人技術(shù) .西安電子科技大學(xué)出版社 [M]. 2021. [17]朱世強 ,王宣銀主遍 .機器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M]. 浙江大學(xué)出版社 .2021. 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Manufacturing Engineering and Technology— Machining[M]. 20213. 。并且要求該機械手具有較小的體積，簡單的結(jié)構(gòu)和低廉的價格，以及造型美觀的外形，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計要方便人體接近方便工具的使用。 題目的綜合訓(xùn)練比較強，涉及知識面廣，重點在于培養(yǎng)工程思想及意識，理論聯(lián)系實際，提高初步設(shè)計能力。 液壓泵的確定與所需功率計算 夾緊缸： Q1 = L/min 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 伸縮缸： Q2 =15 L/min r/ 3 ???pPnQq 夾緊缸： pa11 Mp ? 伸縮缸： Mp ? 3pP p p? ??? p?? 包括油液流經(jīng)流量閥和其他元件的局部損失，管路沿程損失等 p?? 為 Mp p ??? 作為壓力儲備，可選額定壓力為 5Mpa 選擇 YBA16B 型號泵，其主要性能參數(shù)如表 所示 表 51 性能參數(shù)表 液壓元件的選擇 ,如表 52 所示 表 52 液壓元件選擇表 編號 元件名稱 閥 最 大通 過流量 L/min 型號 公稱流量 L/min 1 濾油器（粗） XUCJ45?50BS 40 3 溢流閥 YF310L 63 4 電磁換向閥 23DOB8C 22 6 濾油器 XUCJ45? 30BS 40 排量 壓力 輸入功率 額定轉(zhuǎn)速 最低轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速 YBA16B 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 （精） 9 電磁換向閥（夾緊） 11 液控單向閥 CPT030450 40 13 壓力繼電器 HE1D O 20A /35 14 電磁換向閥（伸縮） 15 34DF30E10BD 25 15 單向調(diào)速閥 AQ 3F 10C 30 17 電磁換向閥（回轉(zhuǎn)） 34DF30E10BD 25 18 、19 單向調(diào)速閥 AQ 3F 103d 21 電磁換向閥（升降） DG555 22 單向順序閥 HCT03A322 50 2 24 單向節(jié)流閥 30 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 總 結(jié) 本次機械手夾持器的設(shè)計主要對于夾持器，伸縮臂，腕部，液壓 系統(tǒng) 設(shè)計過程。 （ 3）伸縮臂進油路設(shè)置蓄能保壓回路，伸出完全后，進油路壓力升高，壓力繼電器發(fā)出電信號導(dǎo)致?lián)Q向閥通電，泵卸荷，單向閥自動關(guān)閉，由蓄能器保壓。 （ 2）手臂伸 縮采用單出桿雙作用缸，手臂伸出時，由單向閥和節(jié)流閥組成的調(diào)速回路進行回油節(jié)流調(diào)速。 機械手 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 分功能設(shè)計分析 （ 1）為了保證運動過程中不使工件掉下，因此本夾持器采用單出桿雙作用缸，夾持器夾緊工件后，鎖緊回路由單向閥和先導(dǎo)型順序閥組成。 （ 3）緩沖回路 伸縮臂處設(shè)置緩沖回路，使用單向節(jié)流閥 （ 4）系統(tǒng)安全可靠性 夾緊缸在夾緊工件時，為防止失電等意外情況，設(shè)置鎖緊保壓回路。 單泵供油系統(tǒng)以所有液壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進行節(jié)流調(diào)速，用以保證液壓缸的平穩(wěn)運行。 7YA 開通的時候，交叉通，回轉(zhuǎn)手腕反轉(zhuǎn)。 5YA 通電，交叉通，單向閥不通油，當夾持器出現(xiàn)故障，油壓增加，就克服彈簧阻力，使得卸荷閥開通，卸去多余的壓力，起安全保護的作用。三位四通電磁閥， 3YA 通電時，交叉通，油右進左出，油進入缸體內(nèi)推動活塞帶動活塞桿收縮。整個液壓系統(tǒng)的最高壓力為 paM ，一旦系統(tǒng)的壓力超過這個安全值，溢流閥就會開通，將壓力 卸掉，直至下降到安全壓力之內(nèi)，然后，溢流閥關(guān)閉。由于液壓缸的工作負載較小，所以選定液壓缸的工作壓力為低壓。 壓系統(tǒng)圖分析：電動機的帶動下，液壓閥往上泵油，過濾器起過濾作用，防止雜物進入系統(tǒng)內(nèi)部。 （ 1）各液壓缸的換向回路 本設(shè)計采用可編程控制器進行控制，是為機械手能更好的的自動控制，前文分析可以知道系統(tǒng)的流量和壓力都不是很高，所以本設(shè)計選用電磁換向閥回路，這樣更能較好的獲得的自動化成都和經(jīng)濟效益。 機械手 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方案 采用葉片泵供油，動作順序：從原位開始 —— 夾持器夾緊 —— 底座慢進 —— 手腕回轉(zhuǎn) —— 伸縮臂伸出 —— 夾持器松開 —— 伸縮臂縮回；待加工完畢后，伸縮臂伸出 —— 夾持器夾緊 —— 伸 縮臂縮回 —— 手腕回轉(zhuǎn) —— 夾持器松開到原位停止，準備下次循環(huán)。它要求伸縮要平穩(wěn)靈活，動作快捷，定位準確，工作協(xié)調(diào)。而這個 要求是靠電控系統(tǒng)按照程序控制電磁鐵依次步進動作而實現(xiàn)。這些機構(gòu)都是用液壓缸或液壓馬達驅(qū)控制和驅(qū)動。具有手臂伸縮，回轉(zhuǎn)，升降，手腕回轉(zhuǎn)四個自由度。 工作原理：伸縮臂推動夾持器和回轉(zhuǎn)腕部，使其前進或者后退。保證把工件精確地放在加工機床作業(yè)臺上。設(shè)備附件活動擋塊，它用在當設(shè)備安裝好后，可以靠它在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)臂的伸長量，其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 此活動擋塊可套裝在導(dǎo)向桿上， a 處可以壓住行程開關(guān)壓柱，從而壓動行程開關(guān)使行程開關(guān)實現(xiàn)動作。用 4個 M12 的內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。本設(shè)計采用潤滑脂潤滑。 轉(zhuǎn)角 r a 1022 ???? ????Elpl? = ? 符合要求。 因為只計算了一邊得矩形導(dǎo)軌，由結(jié)構(gòu)可知還有另外一邊得導(dǎo)軌支撐，故滿足條件。 基座臂厚為 10mm.。材料選擇為 45號鋼 .，如圖 所示： 圖 46 矩形導(dǎo)軌 圖中： 1為滑臺， 2 為伸縮臂基座， 3為矩形導(dǎo)軌的壓板。選用 內(nèi)徑，截面直徑為 ?? mm. 其基本形式如下： 圖 45 基本結(jié) 構(gòu) 圖 導(dǎo)向桿機構(gòu)設(shè)計 保證伸出活塞桿時的方向性和伸縮量的準確性以及提供機 構(gòu)剛度等都是 導(dǎo)向機構(gòu)天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 的作用?；窘Y(jié)構(gòu)為： 缸蓋，防塵墊圈，活塞桿，活塞桿導(dǎo)向套 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 44 基本結(jié) 圖 （ 3）活塞與缸體得密封。 原始開始 → 夾持器夾緊工件 → 手腕回轉(zhuǎn) → 伸縮臂伸出 → 夾持器松開 → 伸縮臂縮回 待加工完成后 伸縮臂伸出 → 夾持器夾緊 → 伸縮臂縮回 → 手腕回轉(zhuǎn) → 原位停止 準備下次循環(huán) （ 1）活塞與活塞桿得連接結(jié)構(gòu)： 油缸在一般工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。三位四通電磁閥， 6YA通電，油左進右出，回轉(zhuǎn)缸體轉(zhuǎn)動， 21 是內(nèi)部壓力控制閥，其安全保護的作用，當內(nèi)部壓力增加超過安全值，內(nèi)部壓力控制閥就會開通，卸掉多余的壓力。三位四通電磁閥， 4YA通電，油左進右出 ，油通過單向閥，進入缸體內(nèi)推動活塞帶動活塞桿收縮， v型手指處于加緊狀態(tài)。三位四通電磁閥， 2YA 通電，油坐進右出，油進入缸體內(nèi)推動活塞帶動活塞桿往外伸，單向節(jié)流閥的作用是調(diào)節(jié)伸縮臂的伸縮速度。取額定工作壓力為 paM 。溢流閥，起溢流定壓的作用，定的是整個系統(tǒng)內(nèi)的壓力，起安全保護的作用。取額定工作壓力為 paM 。 （ 2）缸筒與缸底的焊接強度計算 ? ?222221cm/k g )(4100)(4 ?????? ???? dDp 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 P:油缸推力 ? :焊縫效率，可取 ? ＝ b? ：焊條材料得抗拉強度 n:安全系數(shù)，取 n＝ ～ 4 并查到焊條材料的抗拉強度為 900Mpa～ 1200Mpa(手工焊條 )，因此缸體與缸底得焊縫強度是滿足要求得。 K 取 ， ?k ， ? ?23 cm/kg f23 5023 5 ?? M pa? n:取 。 n: 安全系數(shù)，取 n=,一般取 n=. 由前面計算可得： D=40mm=4cm，則查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，采用普通螺紋基本尺寸（ GB/T1962021）公稱直徑第二系列 ，可得螺距 t=。 0d ：螺紋直 徑 [cm]； 1d ：螺紋內(nèi)徑，當采用普通螺紋時（ GB19663）時，可近似按下式tdd ?? （ t 螺距 [cm]） 。 （ 1）缸筒螺紋處的強度計算： 螺紋處的拉應(yīng)力： ? ?2221 cm/k g f)/( Dd kp?? ?? 式 （ 46） 螺紋處的剪應(yīng)力： ? ?2144101 cm/k g f)(.dDddkpk??? 式 （ 47） 合成應(yīng)力： ? ?? ?222 cm/kg f3 ???? ???n 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 許用應(yīng)力： ? ? ? ?23 cm/k gfn?? ? 式中： P:油缸的最大推力 ? ?kgf 。 (1)缸筒材料：選擇 ZG310570 鑄鋼 ,其抗拉強度 570?b? Mpa 天津大學(xué)仁愛學(xué)院 2021 屆本