【正文】 中 maxv —— 運載工件時重力方向最大上升速度 t響 —— 系統(tǒng)達到最高速度的時間， = 3K —— 方位系數(shù)，由手指與工件形狀和它們的位置選定，參見 [1]表 22 G —— 工件重力（ N） 由 24式計算手指夾緊力 N ① 選定安全系數(shù) 1K = ②由設計要求可估算，運載工件時重力方向最大上升速度 m a x 5 /v m s? ? ?，到達 maxv 的時間 t響 可由設計要求推算為 濟南大學畢業(yè)設計 7 20 .5 / 1 .6 70 .3 /rad stsrad s??響 (27) 則 2m a x 0 .7 5= = 0 .4 5 /1 .6 7va m st? 響，取 /g mm s? 故 工況系數(shù)2 0 .4 51 1 1 .0 4 61 .6 7ak g? ? ? ? ? ③由 [1]表 22 查的 3K =（手指水平放置夾水平放置圓棒） 綜 上 ①② ③所 述， 知 1K = ， 2K = ， 3K = 且估 算工 件重 力200 1960GN? ? ? 手指夾緊力 1960 1640NN? ? ? ? ? 手指夾緊缸驅動力計算 由液壓缸驅動力 F與夾緊力 N關系式 22= co sbFNa ???計 算 (28) 選定圖 中的 結構參數(shù) a ,b, ? 如下 a =100mm， b=200mm, ? =30 計算液壓缸驅動力 22 2 0 0= c o s 3 0 1 6 4 0 4 9 2 0100FN? ? ? ?計 算 (29) 手抓的機械效率 ? 一般取 ，故取 ?? 4920= 5 7 8 80 .8 5FFN? ??計 算實 際 (210) 手指 夾 緊液壓缸的計算 圖 所示為手指 夾 緊液壓缸的夾緊裝 置 原理圖，如下 濟南大學畢業(yè)設計 8 圖 夾緊裝置原理圖 如圖所示，液壓缸的拉力為 22= 4Fp? ??實 際 （ D d ） (211) 選取活塞桿直徑 d=，壓力油工作壓力 65 10p pa?? ? 2264 4 5 7 8 8 4 . 4 3 1 0 4 4( 1 0 . 5 ) 5 1 0 0 . 7 5FD m m mp?? ?? ?? ? ? ? ?? ? ? ?實 際 根據(jù)液壓缸內徑系列（ GB/T23481993）選取液壓缸內徑為 50D mm? ，則活塞桿直徑為 25d mm? 液壓缸壁厚計算，在實際使用中有下列三種公式： （ 1） 中等壁厚：即 16＞ D? ＞ 時 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ????? (212) 式中 p—— 液壓缸內工作壓力 ? —— 強度系數(shù)（當為無縫鋼管時 ? ＝１） Ｃ —— 計入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標準壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內徑（ m） （ 2） 薄壁：即 D? ? 16時 12[ ]pD? ?? (213) 濟南大學畢業(yè)設計 9 （ 3） 厚壁：即當 D?? 時 11[ ] 0 .4( 1 )2 [ ] 1 .3 pD p?? ? ?? ? ?? (214) 式中 []bn?? ? b? —— 材料抗拉強度 n—— 安全系數(shù) ,n= 5 一般常用缸體材料的許用應力 []? : 鍛鋼 []? =110 120MPa 鑄鐵 []? =60MPa 無縫鋼管 []? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110 120MPa，中等壁厚，則手指夾緊缸壁厚計算如下： 5 5 0 12 .3 1 2 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標準液壓缸外徑 1 60D? mm，另根據(jù)設計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =50mm。一般來說，夾緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷（慣性力和慣性力矩），以使工件保持可靠地 加緊狀態(tài)。 “滑槽杠桿式”手部結構的設計與計算 滑槽杠桿式手部的結構簡圖如下所示 圖 滑槽杠桿式手部受力分析 圖中， F—— 液壓缸拉力 N—— 手指夾緊力 12,FF—— 兩手指的滑槽對銷軸的反作用力（ O為銷軸中心） 根據(jù)銷軸的平衡條件，即 0xF?? 得 12FF? ； 0yF ?? 得 1 2cosFF ?? (21) 由 1O 點力矩平衡條件1 ( ) 0OMF??得 1F h N b? ? ? cosah ?? (22) 22 cosbFNa ?? ? ? (23) 其中， a —— 手指的回轉支點到對稱中心線的距離 ? —— 工件夾緊時手指的滑槽方向與 兩回轉支點連線間夾角 故由 23 式知： ? 越大， N越大，但 ? 太大會導致拉桿行程過大以及滑槽尺寸增大，因此 ? =30 40 。 圖 手指運動型式示意圖 濟南大學畢業(yè)設計 5 回轉型手指開閉角較小，結構簡單 ，形狀小巧，夾緊力大，制造容易，應用廣泛。液壓搬運機械手的手部可以完成手指抓緊和手腕橫移兩個運動。 根據(jù)設計要求， 擬 定的液壓搬運機械手運動簡圖如下 圖 液壓 搬運 機械手運動簡圖 液壓搬運 機械手手部結構設計及計算 手部是機械手直接用于抓取和緊握工件的部件。 濟南大學畢業(yè)設計 4 2 液壓搬運機械手的機構設計 液壓搬運機械手 機構的設計通常是先進行粗略的估算 ,或類比同類結構 ,根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關機構的主要尺寸 ,在進行校核計算 ,修正設計 ,如此反復數(shù)次 ,繪出最終的結構 。整個液壓系統(tǒng)用一套油源，通過 PLC 控制系統(tǒng)來控制電磁換向閥，使機械手實現(xiàn)以上動作順序。 因此要求 設計的液壓搬運機械手 可以 按以下順序動作 ：原始位置 —— 卸料動作 —— 裝料動作。 最后要對液壓驅動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)做一些簡單的原理性的設計。一般專用機械手有 2～ 3 個自由度。自由度是機械手設計的關鍵參數(shù)。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度 。手部是用來抓持工件（或 工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。 液壓搬運機械手設計任務 此次設計的液壓搬運機械手是一種用于深孔鏜床上下料的專用工業(yè)機械手，設計工作主要包括 了解 上下料 機械手的總體結構，運動過程，需對 手指 夾緊，手臂伸縮，手臂回轉 以及手臂俯仰等動作進行分析 、計算，最終確定其尺寸。 （ 2） 通過本次設計，培養(yǎng)自己獨立的機械整機設計的能力，樹立正 確的設計思想，掌握機械產(chǎn)品設計的基礎方法和步驟，為今后的設計工作打下良好的基礎。 本次設計的目的有如下幾點： 濟南大學畢業(yè)設計 2 （ 1） 通過 液壓搬運機械手的設計，把有關課程的中所獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用， 使 這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn)密切的結合起來。 液壓搬運機械手設計目的 在機械制造工業(yè)中，工業(yè)機械手常用作在單機或自動線上抓取傳送工件、刀具、材料等，可以使操作工人 從繁重、單調、重復的體力勞動中解放出來。隨著科技的發(fā)展，機器人已成為工業(yè)的現(xiàn)代化程度的標志。 從整個工業(yè)領域來看，對工業(yè)機械手的需求越來越大，性能指標越來越高。隨著新技術的不斷出現(xiàn)，特別是液壓技術的應用，給機械手帶來了更為廣闊的發(fā)展空間。無論從國際或國內的角度來看，復蘇和繼續(xù)發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的一條重要途徑就是開發(fā)具有各種功用的機械手，以求提高機械手的性能，擴大其功能和應用領域。它通過一系列可變的程控動作來完成各種各樣的任務。 Hydraulic system。 通過計算分析校核，液壓搬運機械手的設計基本達到了預期的設計要求，實現(xiàn)了機械手承載能力大、運動平穩(wěn)和任意位置安全自鎖等性能要求。而后，介紹了搬運機械手液壓驅動系統(tǒng)的工作原理及液壓元件的選用及設計過程。本文 對 液壓搬運機械手的主要結構進行了詳細的設計，其中對上下料機械手的總體結構，運動過程都做了詳細的討論。濟南大學畢業(yè)設計 I 畢業(yè)設計 題 目 液壓搬運機械手的設計 濟南大學畢業(yè)設計 II 摘 要 液壓搬運機械手是一種被設計用于深孔鏜床上下料，可以重復編程、具有多種功能的專用設備， 它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化 。通過文獻檢索、企業(yè)調研，對液壓搬運機械手的整機結構、功能特點進行歸納分析，對國內外工業(yè)機械手的發(fā)展狀況進行了總結。同時對機械手的手指夾緊，小手臂伸縮以及大、小手臂俯仰等動作進行了分析、 計算，最終確定其尺寸。最后，簡要介紹了液壓搬運機械手的電氣控制系統(tǒng)部分。 關鍵詞 ： 機械手 ； 液壓系統(tǒng) ； 搬運機構 濟南大學畢業(yè)設計 III ABSTRACT Hydraulic carrying manipulator is designed for a deep hole boring machine loading and unloading, reprogrammable, multifunctional equipment. It can replace human heavy labor to achieve the mechanization and automation of production. Through literature search, business research, I have summarized and analyzed the hydraulic manipulator’s whole structure and function characteristics, summarized domestic and foreign industrial robot’s development. In this paper, the main structure of hydraulic carrying manipulator is designed in detail, in which the overall structure of the loading and unloading robot, motion process is discussed in detail. At the same time, the clamping fingers, small telescopic arm, small and large pitch arm and other activities of the manipulator were analyzed, calculated and its size is ultimately determined. Then, working principle of hydraulic drive system and the selection and design process of hydraulic ponents of the hydraulic handling manipulator are introduced. Finally, the electrical control system of the hydraulic handling manipulator is descripted in brief. Through calculation and analysis, the design of hydraulic carrying manipulator has reached the design requirements which is expected, the manipulator carrying capacity, smooth movement and arbitrary position safe selflocking etc performance requirements is realized. Key words： Manipulator。 Handling agencies 濟南大學畢業(yè)設計 IV 目 錄 摘要 ……… …………… ………………………… ………………………… ..…… .… .…… .I ABSTRACT… … .……… .…………… ………… .…………………… ..…………… .II 1 前言 …………… .……… .…………………………… ……………… .…