【正文】 凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 36 參考文獻(xiàn) [1] 劉明保，呂春紅等 . 機(jī)械手的組成機(jī)構(gòu)及技術(shù)指標(biāo)的確定 .河南高等?？茖W(xué) 校學(xué)報(bào)， 2021 [2] 李超 .氣動通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā) .陜西科技大學(xué)， 2021 [3] 徐元昌 .工業(yè) 機(jī)械手 [M].北京 :中國輕工業(yè)出版社， 1996 [4] 張建民 .工業(yè) 機(jī)械手 [M].北京 :北京理工大學(xué)出版社， 1988 [5] 張建民 .工業(yè) 機(jī)械手 .北京 :北京理工大學(xué)出版社， 1992 [6] 王雄耀 .近代液壓 機(jī)械手 (液壓機(jī)械手 )的發(fā)展及應(yīng)用 [M].液壓液壓與密， 1999， 5 [7] 周洪 .液壓 技術(shù)的新發(fā)展 .液壓 液壓 與密封 [M]， 1999, 5 [8] 金茂青，曲忠萍，張桂華 .國外工業(yè) 機(jī)械手 發(fā)展勢態(tài)分析 [M].機(jī)械手 技術(shù)與應(yīng)用 2021, 2 [9] 龍立新 .工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)分析 [M].焊工之友， 1999, 3 [10]王承義 .機(jī)械手及其應(yīng)用 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 [11]成大先 .機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社， 1985 [12]魏斌 ， 魏春梅 .機(jī)械原理 [M].武漢 :華中科技大學(xué) 出版社， [13]錢東海，馬毅瀟，趙錫芳 .雙臂 機(jī)械手 時(shí)間最優(yōu)軌跡規(guī)劃研究 [M].機(jī)械手 ， 1999, 21凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 37 附 圖 附圖 1： jxs2021 —— 機(jī)械手裝配圖 附圖 2： jxs202101 — — 定位機(jī)械手 附圖 3： jxs202102 —— 夾緊機(jī)械手 附圖 4： jxs202103 —— 升降、橫移油缸 。 在日常生活和學(xué)習(xí)中，學(xué)院的各位老師，以及全體同學(xué)給與我大力支持和幫助，在此我向他們以及多年來為我的成長付出辛勤勞動的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn) 的治學(xué)態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)使我受益匪淺。 本文機(jī)械手屬于專用機(jī)械手，具有動作固定、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。 本文機(jī)械手的臂部和機(jī)身主要由 3個(gè)相互垂直、帶有導(dǎo)向裝置的液壓缸組成，可以使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)其 3 個(gè)相互垂直（升降、左右和前后）的直線運(yùn)動，并保證其運(yùn)動精度。 本文機(jī)械手的手部選用二指回轉(zhuǎn)型手抓。 （四）油箱 一般取泵流量的 3~5 倍，這里取為 5 倍，有效容積為 ： LqV p ????? 本章小結(jié) 本章主要通過對機(jī)械手實(shí)際工作中的動作行程分析，完成了機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì) 、電氣系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)；計(jì)算確定液壓缸相關(guān)尺寸，并選取了液壓系統(tǒng) 相關(guān)元器件。 （二）管接頭 本機(jī)械手選用扣壓式管接頭。根據(jù)液壓泵出口流量計(jì)算 ，凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 33 可 選取 6? 。 本機(jī)械手采用 J63B 型減壓閥。 減壓閥 減壓閥是一種可將較高的進(jìn)口壓力 (一次壓力 )降低為所需的出口壓力 (二 次壓力 )的壓力調(diào)節(jié)閥。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時(shí)開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10％～ 20％）。 （ 2）安全保護(hù)作用。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時(shí)， 使流量需求減小。 溢流閥 本機(jī)械手選取 Y63B 型溢流閥。它是依靠改變閥的流通截面來調(diào)節(jié)流量，以實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度的無級調(diào)速。 （二） 壓力控制閥 節(jié)流閥 本機(jī)械手采用 L 型節(jié)流閥 ,其中 L10B 型 2個(gè)， L63B 型 2個(gè)。 （一）方向控制閥 —— 電磁換向閥 電磁換向閥 是 利用電 氣元件發(fā)出的電訊號，通過電磁鐵動作，凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 32 使電磁閥閥芯移動，實(shí)現(xiàn)油路的換向 。 因此，可以確定液壓泵的實(shí)際工作壓力為 MPap p 615 ??? （ 44） （ 2）確定液壓泵的流量 maxqKqp ?? （ 45） 式中， K 為泄露因數(shù)，取 ； maxq 為機(jī)械手工作時(shí)最大流量 vAq ???max （ 46） 經(jīng)計(jì)算得 maxq = min/L 帶入上式得 m in/ Lq p ??? （ 3）確定液壓泵電機(jī)的功率 ????? 602 m axqpP p工 （ 47） 式中， maxq 為最大運(yùn)動速度下所需的流量，同前，取為 min/L ； p 液壓泵實(shí)際工作壓力， 5MPa ； ? 為液壓泵總效率，取為 ； 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得： 工P = 。本機(jī)械手的液壓 泵采用 YBP40型限壓式變量葉片泵，額定流量為 40 升 /分， 其驅(qū)動電動機(jī)的功率是 4千瓦。 （ 二 ）活塞桿直徑的較核 活塞桿直徑的較核公式為 ][4??Fd? （ 42） 式中， F 為活塞桿上作用力； ][? 為活塞桿材料的許用應(yīng)力，此處 ][b?? ? ； 帶入數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算較核得 前后移動油缸： d≥ 垂直液壓油缸： d≥ 左右液壓油缸： d≥ 上式成立，因此活塞桿的強(qiáng)度能滿足工作要求。這里同樣采用了 加固導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)，較好的解決了這一問題。 表 左右移動液壓缸參數(shù) 缸內(nèi)徑 mm 壁厚 mm 桿直徑 mm 行程 mm 工作壓力 MPa 60 25 30 50 5 因?yàn)樽笥乙苿右簤焊姿惺艿妮d荷方式既有一定的軸向載荷，又存在著比較大的傾覆力矩（由加工工件的重力引起的）。作為液壓執(zhí)行元件，滿足此處的驅(qū)動力要求是輕而易舉的，要解決的關(guān)鍵問題仍然是它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否有足夠的剛度來抗傾覆。另一方面，為增大結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性，將兩個(gè)導(dǎo)向桿與活塞桿布局成等邊三角形的截面形式，以增大抗彎截面模量，也大大增加了液壓缸的工作剛度。 因此，在水平伸縮缸的設(shè)計(jì)上，一是增大其抗彎能力，二是通過合理的結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，使其具有盡量大的剛度。而且因?yàn)闄C(jī)械手要求具有一定的柔性， 機(jī)身 水平液壓缸活塞桿要求具有比較大的工作行程。至于液壓缸的工作壓力和缸的工作速度，放在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，通過外部的液壓回路、采用合適的調(diào)速回路和元件來實(shí)現(xiàn)。 凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 28 液壓缸設(shè)計(jì) 液壓缸主要參數(shù)的確定 針對本設(shè)計(jì)是一個(gè)機(jī)械手的特點(diǎn)考慮，機(jī)械手系統(tǒng)的剛度及其穩(wěn)定性是很重要的。 同時(shí)，行程開關(guān) 9XK 常開點(diǎn)閉合，繼電器 J12 通電使卸載指示燈亮。 （ 12）手臂慢退 手臂快退到適當(dāng)位置， 行程開關(guān) 10XK 常開點(diǎn)閉合，繼電器 J11通電控制 電磁鐵 Y7帶 電 ， 閥 1DT 開通 同時(shí)又 開通 減壓閥 7DT使 前后平移油缸推動手臂后退的速度變慢。 （ 10）手臂右移 手臂上升到適當(dāng)位置， 行程開關(guān) 7XK 常閉點(diǎn)斷開，繼電器 J8 斷電控制電磁鐵 Y4 斷電，閥 4DT 關(guān)閉；同時(shí)，行程開關(guān) 7XK 常開點(diǎn)閉合，繼電器 J9 通電控制電磁鐵 Y5 帶電，閥 5DT 開通使手臂右移。 （ 9）手臂上升 手臂下降到適當(dāng)位置，松開工件。 （ 7）手臂慢進(jìn) 手臂快進(jìn)到適當(dāng)位置，行程開關(guān) 5XK 常開點(diǎn)閉合，繼電器 J6 通電控制 電磁鐵 Y7 帶 電 ， 閥 2DT 開通 同時(shí)又 開通 減壓閥 7DT 使油缸 推動手臂前進(jìn)的速度變慢。 （ 5）手臂上升 手臂下降到工件位置并靠慣性力抓取工件后，行程開關(guān) 2XK 常閉點(diǎn)斷開，繼電器 J3 斷電控制 電磁鐵 Y3 斷電 ， 閥 3DT 關(guān)閉 ；同時(shí)，行程開關(guān) 2XK 常開點(diǎn)閉合，繼電器 J4 通電控制 電磁鐵 Y4 帶 電 ， 閥4DT開通 使手臂上升 。 （ 3）手臂左移 液壓 泵 啟 動 給系統(tǒng)供油后，按下 啟動按鈕 QA2，繼電器 J2 通電并吸合常開觸點(diǎn) J2，電磁鐵 Y6帶電，使 控制手臂左移的 單向閥 6DT開通。自動動作循環(huán)的電氣原理具體如下： （ 1）系統(tǒng)通電 凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 26 按下 總按鈕 QA，繼電器 J0 通電并吸合常開觸點(diǎn) J0，系統(tǒng)開始供電。 （接下頁） 凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 25 （續(xù)前頁） 圖 電氣系統(tǒng)圖 電氣系統(tǒng)工作原理 本機(jī)械手的電氣系統(tǒng)包括：手動和自動兩部分。 此時(shí)，油泵卸荷， 機(jī)械手動作循環(huán)結(jié)束，等待下一個(gè)循環(huán)。 進(jìn)油路：油泵 → 溢流閥 J63B →閥 1DT → 閥 7DT（減壓） → 前后平移油缸前 腔。 （ 10）手臂慢退 手臂快退 到適當(dāng)位置，行程開關(guān)發(fā)訊，在電磁鐵 Y1依然帶電的同時(shí)使電磁鐵 Y7 亦帶電，閥 1DT 開通閥 7DT 也開通。油液經(jīng)溢流閥 J63B 和閥 1DT 至前后平移油缸前腔，推動手臂快退 。 進(jìn)油路：油泵 → 溢流閥 J63B → 單向閥 5DT → 左右平移油缸左腔。 （ 8）手臂右移 手臂上升到適當(dāng)位置，行程開關(guān)發(fā)訊，電磁鐵 Y4 斷電 、 Y5 帶電，閥 4DT 關(guān)閉 、 5DT 開通。油液經(jīng)溢流閥 J63B 和閥 4DT 至上下伸縮油缸下腔，推動手臂上升。 （ 7）手臂上升 凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 23 手臂下降到適當(dāng)位置，松開工件。油液經(jīng)溢流閥 J63B 和閥3DT 至上下伸縮油缸上腔，推動手臂下降。 進(jìn)油路：油泵 → 溢流閥 J63B →閥 2DT → 閥 7DT（減壓） → 前后平移油缸后腔。 （ 5）手臂慢進(jìn) 手臂快進(jìn)到適當(dāng)位置，行程開關(guān)發(fā)訊，在電磁鐵 Y2依然帶電的同時(shí)使電磁鐵 Y7 亦帶電，閥 2DT 開通閥 7DT 也開通。油液經(jīng)溢流閥 J63B 和閥 2DT至前后平移油缸后腔，推動手臂快進(jìn)。 進(jìn)油路：油泵 → 溢流閥 J63B →閥 4DT → 上下伸縮油缸下腔。 （ 3）手臂上升 手臂下降到工件位置并靠慣性力抓取工件后，行程開關(guān)發(fā)訊，電磁鐵 Y3 斷電 、 Y4 帶電，閥 3DT 關(guān)閉 、 4DT 開通。油液經(jīng)溢流閥 J63B 和閥 3DT 至上下伸縮油凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 22 缸上腔，推動手臂下降。 進(jìn)油路：油泵 → 溢流閥 J63B → 單向閥 6DT → 左右平移油缸右腔。然后按下 啟動按鈕 QA2， 電磁鐵 Y6 帶電，使單向閥 6DT 開通。機(jī)械手的前后移動通過換向閥 22E63B 的開通來 減速緩沖。 油泵采用 YBP40 型限壓式變量葉片泵，額定流量為 40升 /分，驅(qū)動電動機(jī)的功率是 4 千瓦。機(jī)械手的動作循環(huán) 如圖 所示。機(jī)械手工作的動作循環(huán)為： 手臂左移 → 手臂下降 →（抓 取工件）→ 手臂上升 → 手臂 快進(jìn) → 手臂慢進(jìn) → 手臂下降 → （松開工件 ）→ 手臂上升 → 手臂右移 → 手臂快退 → 手臂慢 退 → 復(fù)位卸荷 。執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)由手臂上下伸縮機(jī)構(gòu)、手臂左右移動機(jī)構(gòu)和手臂前后移動機(jī)構(gòu)等組成。凸輪軸自動線機(jī)械手設(shè)計(jì) 18 4 驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本機(jī)械手的驅(qū)動控制系統(tǒng)主要由 3 個(gè)相互垂直的液壓油缸 、 由液壓油缸、電機(jī)、油