【正文】 ) 圖 25 缸筒機(jī)加工圖 （ 3）缸筒端面 T 的垂直度公差值按 7級(jí)精度選取 （ 4）為了防止腐蝕和提高壽命，缸筒內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度為 30~40 m? 的鉻層，鍍后進(jìn)行拋光 （李柱， 2021） 。 缸筒加工工藝要求 (1）缸筒內(nèi)徑采用 H8 配合。 （ 3）缸筒端部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 缸筒端部與手指是用螺釘聯(lián)接，聯(lián)接圖如下： 圖 24 螺釘聯(lián)接圖 螺紋處的拉應(yīng)力： 662213 47010 10 6( 413 4) 444KF M PadZ? ?????? ? ? ? ?? 螺紋處的剪應(yīng)力 ： 6610331 0 . 1 2 3 4 7 0 0 . 0 0 51 0 1 0 1 5 . 3 80 . 2 0 . 2 ( 0 . 0 0 4 1 3 4 ) 4K K F d M P adZ? ??? ? ?? ? ? ? ??? 則合成應(yīng)力： ? ?223 3 7 .4 1 2 0n M P a M P a? ? ? ?? ? ? ? ? 則知螺紋連接處安全可靠。 （ 2）缸筒底部聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算 缸筒底部采用外卡環(huán)聯(lián)接，材料為 35 號(hào)鋼，聯(lián)接圖如下： 圖 23 外卡環(huán)聯(lián)接圖 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 卡環(huán)尺寸一般?。? 5h l mm?? ? ? 。 ??? — 缸底材料的許用應(yīng)力（ MPa ），材料為 45 號(hào)鋼， b? ＝ 600MPa 。 lgEbDP D?? 查表知 45號(hào)鋼 600baMP? ? ，則： 62. 3 60 0 10 l g 1. 2 10 9. 27EaP M P? ? ? ? ? TP 取 NP ＝ 3MPa ，可知 EP 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于耐壓實(shí)驗(yàn)壓力 TP 。 計(jì)算可得： plP ? aMP 0 .3 5 6 1 .9 2 2 1 .6 7NaP M P? ? ? 已知實(shí)際工作壓力 PN＝ 2MPa ,故安全。 （ 2） 為避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑形變形，液壓缸的額定壓力 PN值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍。 22 6 2 21 221() 0 . 3 5 3 4 0 1 0 ( 0 . 0 6 0 . 0 5 )0 . 3 5 3 6 . 3 60 . 0 6sNDDP M P aD? ? ? ? ?? ? ? ? 式中： D— 缸筒內(nèi)徑（ m）； D1— 缸筒外徑（ m） ； σ s— 缸筒材料的屈服點(diǎn)，（ 45 號(hào)鋼為 340MPa ）。 由 JB826－ 66 標(biāo)準(zhǔn)系列將缸內(nèi)徑圓整為 D＝ 50mm，同理查得活塞桿直徑 d＝ 32m， 缸體結(jié)構(gòu) 及驗(yàn)算 缸體采用 45 號(hào) 鋼 無縫鋼管，由 JB1068－ 67 查得可取缸筒外徑為 60m，則壁厚 ? ＝5mm。 ∴ F=2647+462=3109N5000N 查表 工作壓力取 1 aMP ，考慮到為使液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸簡單緊湊，取工作壓力為2 aMP 。 手部 夾緊缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 夾緊缸主要尺寸的計(jì)算 由前知，夾緊缸為單作用彈簧復(fù)位液壓缸， 假設(shè)夾緊工 件時(shí)的行程為 25mm，時(shí)間為，則所需夾緊力為： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 2647F F P P? ? ?彈 彈實(shí) 際 ＝ 式中： F— 活塞桿實(shí)際輸出力； P 彈 — 彈簧壓縮時(shí)的作用力。β = 計(jì)算 0 sin c o s 0 sin 6 0 c o s 5 4 4 4 5 0ABRL ?? ??? ? ? ? ? ? ?Mmm max 0 minR R R?? 則定位誤差 為 1? 和 2? 中的較大者。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求知棒料半徑為40mm～ 60mm。在機(jī)械加工中，通常情況要求手抓的夾持誤差不超過177。 則： 222 c o s c o s 3 0 6 0 0 2 2 5 0NbFFc ? ?? ?理 論 2 1 0 0＝ ＝ ＝40N 2647FF ?理 論實(shí) 際 2250＝ ＝ ＝ 式中 ? — 手指傳力效率， 取 ? ＝ 。 手指對(duì)工件的夾緊力可按下式計(jì)算 （李允文， 1994） ： 1 2 3NF K K K G? ＝ 4 98=593N 取 FN =600N 式中： K1— 安全系數(shù)，取 K1＝ ； 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 K2— 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。必須對(duì)其大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。NF ＝ NF 由幾何關(guān)系有 h＝ ?cosc 由上述等式可得： FN＝ Fbc 2)cos1(2 ? 即 F= 22 cosNb Fc ? 式中 b — 手指回轉(zhuǎn)中心到夾緊力作用點(diǎn)之間的距離 ； C — 手指回轉(zhuǎn)中心到滑槽支點(diǎn)之間的距離 ； ? — 工件被夾緊時(shí)手指滑槽方向與回轉(zhuǎn)中心在水平方向的夾角 。1F ＝ 1F 由 0)(1 ?? FM o 得 1F h= 39。 手部受力分析 經(jīng)分析，手部受力圖如圖 22所示 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 22 機(jī)械手手部受力分析圖 由圖可知，手部結(jié)構(gòu)對(duì)稱，則 12FF? 由 0yF ?? 得 39。此外，還要考慮能適應(yīng)工作環(huán)境提出的特殊要求，如耐高溫、耐腐蝕、能承受鍛錘沖擊力等。 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度 應(yīng)保證每個(gè)被夾持的工件，在手指內(nèi)都有準(zhǔn)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 確地相對(duì)位置。應(yīng)當(dāng)指出，由于機(jī)構(gòu)傳動(dòng)力比不同，在一定的夾持力條件下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需驅(qū)動(dòng)力的大小是不同的。在確定握力時(shí)，除考慮工件總量外，還應(yīng)考慮傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，亦保證工件夾持安全可靠 （楊永清等， 2021） 。本設(shè)計(jì)中的工件是棒料，所以選擇較簡單的兩指結(jié)構(gòu)。 夾鉗式手部是由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和 驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成的，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸、盤和套類零件 （殷際英，何廣平， 2021） 。常用的手部，按其握持工件的原理， 大致可分成夾持式和吸附式兩大類。 手臂的回轉(zhuǎn)采用擺動(dòng)液壓缸４驅(qū)動(dòng)，此擺動(dòng)缸 設(shè)計(jì)成輸出軸固定不動(dòng) ，而使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng) 整個(gè)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 手臂的伸縮采用雙作用液壓缸３驅(qū)動(dòng)，伸縮過程采用雙導(dǎo)管導(dǎo)向，在導(dǎo)向的同時(shí)，亦起到了一定的支撐作用，大大減少活塞桿的受力。 機(jī)械手的 工作原理圖如圖 11 所示 手部 1采用夾鉗式，具體為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型夾緊機(jī)構(gòu)。 控制方式： PLC（可編程序控制） 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 定位精度：177。 定為方式：機(jī)械擋塊（行程開關(guān) ）。 小于 90（176。培養(yǎng)了自身獨(dú)立工作的能力。 這次設(shè)計(jì)使得我們對(duì)以往所學(xué)知識(shí)得到了鞏固和加深，熟悉了有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，對(duì)臂部還要求運(yùn)動(dòng)速度高、 慣性小、動(dòng)作靈活，為之精度高。懂得如何將學(xué)過的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去。 液壓抓件機(jī)械手設(shè)計(jì)是一次比較完整的機(jī)電一體化整機(jī)設(shè)計(jì)。氣動(dòng)式速度快，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，有較高的重復(fù)定位精度，但臂力一般在 50 牛頓以下。 對(duì)于執(zhí)行運(yùn)動(dòng)較簡單的機(jī)械手，可省去腕部的設(shè)計(jì)。 工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成的。通用機(jī)械手具有獨(dú)立控制系統(tǒng)，程序可變，動(dòng)作靈活可以改變。 機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，這主要是因?yàn)樗哂邢铝袃?yōu)點(diǎn)：對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，能代替人從事危險(xiǎn)有害的工作；持久耐勞，動(dòng)作準(zhǔn)確，可穩(wěn)定和提高 產(chǎn)品 生產(chǎn)質(zhì)量，避免人為操作錯(cuò)誤；通用性好，動(dòng)作靈活，能較好地適應(yīng)產(chǎn)品品種的變化；可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本 （張軍 ， 2021） 。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性 （王承義， 1995） 。 PLC 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 前言 機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。 hydraulic system。 關(guān)鍵詞 液壓機(jī)械手； 液壓系統(tǒng) ； 設(shè)計(jì)； PLC Abstract Manipulator is a sort of automation device which has the function of grasp and transfer workpieces during the automated production. Today hydraulic manipulator is widely used in industry field. It can make the produce process automated and liberate the people from heavy physical labor. It can promote the quality of production and decrease the cost of production. In this design, we should use the knowledge of hydraulic, mechanism and electric control prehensively to plete the design of hydraulic manipulator, including machine system, hydraulic and PLC control system. The mechanical part is designed on the basis of mechanics putation foundation after the structure analysis, including hand, arm and fuselage. Generally the manipulator’s hand should have four merits: pact structure, light weight, good universal property and high catch precision. Well, the arm should have merits that are good rigidity, light weight, high movement velocity, small inertia and flexible motion. The hydraulic system design including the hydraulic system putation and the selection of hydraulic ponents。臂部則要求剛度好，重量輕，運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小，動(dòng)作靈活，位置精度高。機(jī)械部分是在力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括手部﹑手臂和機(jī)身。使用機(jī)械手可穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。目前液壓機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中。Equation Chapter 1 Section 1() 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目 抓件液壓機(jī)械手設(shè)計(jì) 姓 名 Design of hydraulic manipulator for grasping 謝百松 學(xué) 號(hào) 20211103006 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 肖新棉 職 稱 副教授 中國武漢 二○○九年五月分類號(hào)