【正文】 極限工作載荷： MPa查標(biāo)準(zhǔn)GB/T ，中徑為mm，自由高度為mm。選用彈簧的材料為65Mn，彈簧硬度要達(dá)到45~50HRC. 彈簧： 液壓缸端蓋O型密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系數(shù)小，容易制造等特點(diǎn)，可用于靜密封和滑動(dòng)密封。C溫度范圍內(nèi)工作，~。聚四氟乙烯是一種新型塑性材料，摩擦系數(shù)極小，耐磨性好，并且能在干性和油性的環(huán)境下工作。端蓋采用的是法蘭式的連接，這種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠。管道尺寸的計(jì)算和確定： 油管的內(nèi)徑是根據(jù)管內(nèi)允許的流速和所通過的流量來確定的：即：式中： ——通過油管的流量。而壓力管道內(nèi)的流速取m/s。密封管螺紋，由內(nèi)外螺紋的配合能夠具有密封性。當(dāng)液壓油從一個(gè)入口進(jìn)入缸體的時(shí)候，葉片被推動(dòng)并帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同理，從相反的入口進(jìn)入能使其逆向轉(zhuǎn)動(dòng)。 考慮到擺動(dòng)缸的容積效率和機(jī)械效率，葉片式擺動(dòng)缸軸輸出扭矩 式中： 葉片數(shù)；葉片寬度 ；缸體內(nèi)孔直徑； 葉片軸直徑；缸的進(jìn)口壓力；缸的出口壓力；缸的輸入量。為了方便固定葉片，葉片軸的直徑初步定為=25mm 回轉(zhuǎn)缸剖面圖葉片與葉片軸之間采用銷進(jìn)行定位，為了方便拆裝和維修，選用內(nèi)螺紋圓錐銷，底部的螺紋孔可起到拔銷的作用。 機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)如圖所示，液壓葉片回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)軸與液壓活塞缸做成一個(gè)整體，使得結(jié)構(gòu)非常緊湊，軸向尺寸小，液壓系統(tǒng)的油路布置清晰，密封的環(huán)節(jié)可以集中處理，便于檢修和維護(hù)。為了保證銷軸回轉(zhuǎn)精度和延長使用壽命，在銷軸與手臂之間設(shè)一個(gè)耐磨的青銅軸套，軸套與機(jī)械手臂之間的配合采用基孔制，而軸套與軸之間回轉(zhuǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，引起銷軸的變形，因此，選用的配合。伸縮缸選擇：考慮到該設(shè)計(jì)手腕部所需的回轉(zhuǎn)扭矩較小，擬選用YY_CA 活塞桿外端形式選擇： 活塞桿接頭安裝的結(jié)構(gòu)為鉸制接頭，孔徑為mm，活塞桿的直徑為mm。俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 手臂受力圖 () 而 作用于活塞上的驅(qū)動(dòng)力； P 液壓缸的工作力； D 活塞缸的內(nèi)徑； 密封裝置的摩擦阻力 非工作缸的油壓（背壓）當(dāng)手臂處在俯角的位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩為：當(dāng)手臂處在水平位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)力矩為 手臂俯仰時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)克服手臂部件及工件的重量對(duì)回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩、手臂啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副的摩擦力矩，即 手臂作俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)的偏心力矩，手臂上仰為正，下俯為負(fù)； 手臂做俯仰運(yùn)動(dòng)的慣性力矩； 手臂作俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)副的摩擦力矩；可以初步確定機(jī)械手臂的尺寸。既能夠滿足液壓缸在機(jī)身上的定位要求，又能夠保證液壓缸在回轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)中不會(huì)偏轉(zhuǎn)。因此機(jī)械手的底座可以安放在工作臺(tái)上或支架平臺(tái)上。定位方式：該設(shè)計(jì)采用行程開關(guān)與機(jī)械擋塊相結(jié)合進(jìn)行定位。停留的時(shí)間由時(shí)間繼電器來調(diào)定的。齒輪傳動(dòng)： 圓錐直齒輪傳動(dòng)用軸交角=90176。選取齒輪材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后表面淬火，硬度達(dá)到40~50HRC。齒輪的軸向定位要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠，空套齒輪和固定在軸上的齒輪的軸向定位可采用隔套定位。 齒輪軸向定位軸：傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求?；剞D(zhuǎn)臺(tái)的主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求不高，允許有少量的變形，因此，疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾，除載荷很大的情況下，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。若剛度不足，軸上的零件如齒輪，軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，發(fā)熱，過早磨損而失效。可以先扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。mm2)查表得：=35MPa =9550000計(jì)算可得軸的直徑 =18mm取安全系數(shù)=所以=27mm 將軸徑進(jìn)行圓整，取=30mm按許用彎曲應(yīng)力來校核該軸：計(jì)算面上的工作應(yīng)力計(jì)算截面上的合成彎矩軸計(jì)算面上的轉(zhuǎn)矩根據(jù)轉(zhuǎn)應(yīng)力變化的校正系數(shù)許用疲勞應(yīng)力根據(jù)Kw r/min對(duì)于軸的受力情況，在軸向受到轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)，因此取=查手冊(cè) 可得=60 =9550000=按照剛度校核軸：軸的彎曲變形的條件和允許值機(jī)床的主傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承出的撓度y和傾角。軸的彎曲變形的允許值：軸的類型允許撓度變形部位允許傾角一般傳動(dòng)軸（~）裝軸承處，裝齒輪處 剛度要求較高的軸裝單列圓錐滾子軸承安裝齒輪的軸（~）裝滑動(dòng)軸承處該設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)要求的回轉(zhuǎn)精度不高，通過擋鐵定位，對(duì)于運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性要求也不高，且轉(zhuǎn)速不高。 軸對(duì)于回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)所需的扭矩較大，軸上采用花鍵來傳遞扭矩。矩形花鍵軸：平均直徑=（D+d）/2當(dāng)量直徑=慣性矩：I=花鍵的校核：花鍵的受力是在側(cè)面，因此，其主要的失效形式是表面被壓潰，花鍵的連接強(qiáng)度為：根據(jù)GB/T 11442001 選取輕系列的8X32X36X6 。為了避免齒輪在花鍵上滑移而影響定位精度，可在軸上開螺紋孔，通過螺栓將齒輪固定在花鍵上。2. 選擇電動(dòng)機(jī)的容量。1）步進(jìn)電機(jī)的工作原理：步進(jìn)電機(jī)有轉(zhuǎn)子、定子和定子繞組。當(dāng)每相定子繞組通以直流電激磁以后便能夠吸引轉(zhuǎn)子的齒與定子上的極齒對(duì)齊，因此它是按照電磁體的作用原理進(jìn)行工作的。2）步進(jìn)電機(jī)的工作特點(diǎn)：A、步進(jìn)電機(jī)受脈沖電流的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移和角速度嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可以改變步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；B、維持控制繞組的電流不變，電機(jī)便停在某個(gè)位置上不動(dòng)，即步進(jìn)電機(jī)有自整的能力，不需要機(jī)械制動(dòng)；C、有一定的步距精度，沒有累積誤差；D、其缺點(diǎn)是效率低、拖動(dòng)負(fù)載的能力不變、脈沖當(dāng)量（步距角）不能夠太小、調(diào)速范圍不大、最高輸入頻率一般不超過18000HZ。cm)式中： ————脈沖當(dāng)量（mm/step）； ————進(jìn)給牽引力（N）； ————步距角，176。 Ncmc、 計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩查表取五相十拍，則 N m/min； ————最大快移速度（m/min）， m/min； ————脈沖當(dāng)量。校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)距a、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸撒謊能夠的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）可以按下試計(jì)算： Kgcm2) ——工作臺(tái)及工件等移動(dòng)部件的重量（N）； ，——齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)130BF001，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：= Kgcm2)對(duì)于鋼材，材料密度為代入上式，有：Kg/cm2式中： ——圓柱體質(zhì)量（kg）； ——圓柱體直徑（cm）； ——圓柱體長度（cm）；因此： = Kgcm2 = Kg第3章 液壓驅(qū)動(dòng)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1. 液壓系統(tǒng)回路分析本機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由一些基本的回路組成，主要有以下回路：液壓系統(tǒng)的壓力必須與負(fù)載相適應(yīng)，以減少動(dòng)力消耗和減少發(fā)熱。溢流閥所起到的作用：起安全閥的作用（防止液壓系統(tǒng)過載）在系統(tǒng)正常工作的情況下，閥關(guān)閉不溢流，系統(tǒng)的壓力決定于外載荷。此時(shí)系統(tǒng)的壓力就是閥的調(diào)定壓力。本設(shè)計(jì)采用分流閥控制同步回路，通過保證進(jìn)入液壓缸的流量相等來實(shí)現(xiàn)速度的同步，精度可達(dá)2%~5%。在本節(jié)流調(diào)速回路中，溢流閥在工作時(shí)為常開，通過溢流出多余的油液而維持系統(tǒng)壓力的基本平衡。 調(diào)速回路本設(shè)計(jì)采用復(fù)合式泵的保壓回路，當(dāng)系統(tǒng)壓力較低時(shí)，低壓大泵和高壓小泵同時(shí)供油；當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到卸荷閥調(diào)定的壓力時(shí)，大泵卸荷，小泵供油保持溢流閥調(diào)定的壓力值。 保壓回路采用O型機(jī)能的三位四通換向閥，滑閥在中間位置時(shí)油路全封閉，液壓缸鎖緊。 三位四通換向閥當(dāng)液壓伸縮缸帶動(dòng)手爪夾持工件時(shí)須停留一段時(shí)間，這時(shí)活塞桿不需要移動(dòng)，但是仍要保持一定的壓力。三位四通閥能通過電磁控制，因此，能夠通過設(shè)定的程序來調(diào)控電信號(hào)的變化，從而通過三位四通電磁閥改變油路的變化。當(dāng)液壓系統(tǒng)工作時(shí)，由于泵的故障或突然斷電等原因使得油泵不能正常供油時(shí)，為了確保工作安全，蓄能器可作應(yīng)急動(dòng)力源，向回路釋放壓力油，使工件不會(huì)脫落。內(nèi)在反饋系統(tǒng)內(nèi)部各參數(shù)之間互為因果關(guān)系，這對(duì)動(dòng)態(tài)性能有非常重要的影響，而且難以控制。系統(tǒng)表現(xiàn)出處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，是由于元素之間有著聯(lián)系，有信息的傳輸與交換。采用校正系統(tǒng)后，除了能收到校正效果外，還能消除系統(tǒng)的不可變部分中為反饋所包圍的那部分環(huán)節(jié)的參數(shù)波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響。下圖為反饋校正框圖： 反饋框圖開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、成本低，但缺點(diǎn)是精度不高。其中一個(gè)為小流量泵，另一個(gè)為大流量泵，兩泵可分別向系統(tǒng)提供一定量的壓力油，也可以同時(shí)向系統(tǒng)供應(yīng)較大流量的液壓油，以滿足執(zhí)行器對(duì)速度的要求。選用雙聯(lián)葉片泵，其型號(hào)為YB6/40，~。在油箱處還應(yīng)設(shè)置濾油器，濾油器在液壓系統(tǒng)中，濾除外部或者系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的液壓油的固體雜質(zhì)，使液壓油保持清潔，延長液壓原件的使用壽命，保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性。該濾油器具有結(jié)構(gòu)簡單、通油能力大，清洗方便，容易拆換等特點(diǎn)。 單向閥：Y10B 。 節(jié)流閥：L25B ； 換向閥：34E63B 。按JB218377,選取d=20mm。強(qiáng)度校核：A、壁厚校核：由于,故可視為薄壁，=≈；顯然=10,故壁厚安全。（nF=4）參 考 文 獻(xiàn)[1] 天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)器手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》[M]，天津；天津科技出版社，1980[2] 華東紡織工學(xué)院,　哈爾濱工業(yè)大學(xué),　天津大學(xué),?。跰］，上海；上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，　[3] [M]，北京。北京機(jī)械工業(yè)出版社，1997[5] 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[6] [M]，北京。從分析論文的任務(wù)要求，到搜索相關(guān)的資料，拓展自己的知識(shí)面，一步步收獲頗多。這無疑是對(duì)自己設(shè)計(jì)的一次挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，我接受了顏老師給我的建議，從他的身上，我學(xué)到了許多，一種以身作則，一種負(fù)責(zé)的態(tài)度，一種豁達(dá)的人生觀。感謝顏竟成老師對(duì)我的精心指導(dǎo)。 Machine kinematics。Liu,1994). On the contrary, for the machining of convex surface as shown in figure 1b, the nonlinearity error adds onto the linearity error and enlarges the machining error: δtotal=δt+δn(AIGP Postprocessor,1996。C) interpolation technique. The new 3D Lamp。Unigraphics, 1990)and researchers. Huang and Oliver (1992) . Bedi et al.(1997) presented a principle curvature alignment technique for fiveaxis machining using a toroidal shaped tool. Liu (1995)presented the single point offset and the double point offset algorithms for fiveaxis flank milling tool path generation based on differential geometry and analytical geometry. Morishge et al.(1999)presented a tool path generation method for fiveaxis CNC machining, which applies the Cspace(a 3D configuration space)to determine collisionfree cutter positions and its orientation. These research work on tool path generation are all based exclusively on the geometric of the machined surfaces and the cutter, without considering the machiningspecific machining kinematics. As a result, the generated tool paths(the machining NCcodes transformed from these CLDATA)monly cause obstacles for meeting the ultraprecision machining requirements, particularly for the cutter orientation generation in fiveaxis machining. Thus, the problem with present