【正文】 擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取μ=～鋼對(duì)鑄鐵：取μ=～選?。?，G=500N，L==,。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸：液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖52所示圖52雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔： （）當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中： ()其中：為機(jī)械效率。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：根據(jù)表41（JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=65mm。一、活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。 活塞桿剛度校核圖53剛度校核示意圖現(xiàn)按照伸出液壓缸的最小直徑進(jìn)行校核,為便于計(jì)算把伸出的液壓缸簡(jiǎn)化成一懸臂梁。梁轉(zhuǎn)角： ()梁撓度： ()其中：E為材料的彈性模量：E=210GpaI為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：取I=EI=24∴ [18]結(jié)論:懸臂活塞桿滿足剛度要求。并對(duì)液壓缸的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)液壓缸活塞桿的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了校核，校核結(jié)果均滿足要求。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。機(jī)身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮分析。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。（3） 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。分析：經(jīng)過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之下的結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之下的機(jī)身結(jié)構(gòu)。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過(guò)兩個(gè)油孔，一個(gè)進(jìn)油孔，一個(gè)排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。圖61回轉(zhuǎn)缸位于升降缸之下的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖（1）回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡： ()慣性力矩的計(jì)算： ()式中：——回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量，在起動(dòng)過(guò)程中=；t——起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間(s)；——手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 ()回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)1200mm，直徑為60mm的圓柱體，=180，則起動(dòng)角速度=。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算。d為輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，設(shè)d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過(guò)下列計(jì)算： ()D=80mm即設(shè)計(jì)液壓缸的內(nèi)徑為80mm，根據(jù)表42選擇液壓缸的基本外徑尺寸100mm(不是最終尺寸)，再經(jīng)過(guò)配合等條件的考慮。圖62回轉(zhuǎn)缸的截面圖 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)算圖 63手臂各部件重心位置圖(1)、零件重量等現(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算：總共約為33Kg=（2）、計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離ρ。（3）、計(jì)算偏重力矩 () 升降不自鎖條件分析計(jì)算手臂在的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)；由力的平衡條件有： ()即： 所謂的不自鎖條件為： 即： 取=： ()當(dāng)時(shí)，因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于480mm。(1)、的計(jì)算設(shè)定速度為V=4；起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=；；將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：(2)、的計(jì)算（3）、液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過(guò)近似估算；最后通過(guò)以上計(jì)算：當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)：F=5000N當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)： 軸承的選擇分析對(duì)于升降缸的運(yùn)動(dòng)，機(jī)身回轉(zhuǎn)受軸承的影響。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)參看本章開(kāi)始的機(jī)身結(jié)構(gòu)圖63。 本章小結(jié)本章對(duì)機(jī)械手的機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別對(duì)機(jī)身的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。最后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用合適的軸承。把關(guān)節(jié)坐標(biāo)系固定在機(jī)器人的每個(gè)連桿上，可以用齊次坐標(biāo)變換來(lái)描述這些坐標(biāo)系之間的相對(duì)位置和方向。一個(gè)A矩陣是描述連桿機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間相對(duì)平移和旋轉(zhuǎn)的齊次變換。X=T ()即：并且 [3] ()一個(gè)五自由度機(jī)器人有5個(gè)自由度（每個(gè)連桿為一自由度）。用（）式的可以表示手部的位置和方向,這樣機(jī)器人在它的活動(dòng)范圍內(nèi)可以任意定位和定向。圖71桿件的長(zhǎng)度及扭角 搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方程的建立圖72搬運(yùn)機(jī)器人參考坐標(biāo)系（1） 設(shè)定機(jī)器人各個(gè)連桿的坐標(biāo)系，如圖72所示；（2） 確定各連桿的關(guān)節(jié)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量，見(jiàn)表71；表71A矩陣的參數(shù)連桿編號(hào)i關(guān)節(jié)變量190176。012001030176。00 10590176。 搬運(yùn)機(jī)器人的動(dòng)作范圍為了表現(xiàn)手的位置，常將基準(zhǔn)坐標(biāo)系設(shè)定在機(jī)器人的基準(zhǔn)軸或手臂的根部。本次設(shè)計(jì)中涉及的坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系，其手臂的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)直線移動(dòng)和一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所組成。圖73搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖本次設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式可描述為：1）、臂：；2）、手部：張合夾持物體的運(yùn)動(dòng)；3）、腕部: 繞水平方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但受到升降結(jié)構(gòu)的限制，一般不能提升地面上或較低位置的物體，在垂直方向升降范圍有限。最后，敘述了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍的形式以及它們各自的特點(diǎn)，給出了本次設(shè)計(jì)搬運(yùn)機(jī)器人的動(dòng)作范圍。 主要任務(wù)a)、了解搬運(yùn)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)、用途以及發(fā)展?fàn)顩r；b)、選擇并分析搬運(yùn)機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案；c)、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；d)、進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜學(xué)分析計(jì)算，完成主要零部件強(qiáng)度校核驗(yàn)算；e)、利用三維造型軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行整體造型和虛擬裝配；f)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。b)、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，通過(guò)計(jì)算確定手部、腕部以及臂部的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。d)、利用三維造型軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行整體造型和虛擬裝配。 設(shè)計(jì)步驟本課題主要對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械部分展開(kāi)討論，對(duì)原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了新的改進(jìn)方法，并把現(xiàn)在的新技術(shù)應(yīng)用到本課題中，從而使得搬運(yùn)機(jī)器人更加適用于現(xiàn)在的工業(yè)工作環(huán)境。此搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)源來(lái)自液壓系統(tǒng)，執(zhí)行元件包括：柱塞式液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、伸縮式液壓缸等。設(shè)計(jì)過(guò)程的具體步驟如下： 搜集資料根據(jù)任務(wù)書的主要任務(wù)和技術(shù)要求，分析在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中所用到的具體的理論知識(shí)，同時(shí)在劉老師的指點(diǎn)下，通過(guò)各種渠道開(kāi)始準(zhǔn)備工作通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等。并把一些對(duì)課題有關(guān)的知識(shí)記在了工作日志上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于說(shuō)明書的撰寫。最后，根據(jù)搜集的資料寫出了文獻(xiàn)綜述。根據(jù)總體方案并結(jié)合原始數(shù)據(jù)對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的各個(gè)部件展開(kāi)了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，具體設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程包括：a)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：考慮到機(jī)構(gòu)的可行性及操作的簡(jiǎn)便性選擇的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)（液壓傳動(dòng)容易控制；壓力高，可獲得大的輸出力；可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制；維修方便）。之后，根據(jù)手部的總重計(jì)算它的偏心力矩，選取腕部的回轉(zhuǎn)液壓缸。c)、各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析與推導(dǎo)：根據(jù)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)定各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)尺寸,運(yùn)用DH法列出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的方程。使用計(jì)算的數(shù)據(jù)繪制出搬運(yùn)機(jī)器人大的整體裝配圖，并手繪出該裝配圖（A0圖）；8張CAD零件圖；三維實(shí)體造型圖（見(jiàn)圖81）。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽(tīng)取別人的意見(jiàn)，這樣做起事情來(lái)就可以事半功倍。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。也為將來(lái)的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。在最后階段，劉老師耐心的幫助我檢查圖紙繪制過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，以及論文在書寫的過(guò)程中應(yīng)注意的一些問(wèn)題，再次感謝劉老師的幫助。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來(lái)越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 46 ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書附 錄 一：主 要 符 號(hào) 表M 轉(zhuǎn)動(dòng)缸的回轉(zhuǎn)力矩 偏重力臂 mm 偏重力矩 t 螺釘間距 mm 螺釘承受的拉力 N 工作載荷 N 預(yù)緊力 N 轉(zhuǎn)動(dòng)缸起動(dòng)角 度 轉(zhuǎn)動(dòng)缸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 G 總重力 N附 錄 二：圖紙另附圖冊(cè)附 錄 三：英文翻譯另裝訂成冊(cè)參 考 文 獻(xiàn)[1] [M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[2] [日]森?[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002.[3] 謝存禧 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[4] [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.[5] [俄]IO?M?[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.[6] [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.[7] [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[8] [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1988.[9] 叢明 [J]（2325）.：大連理工大學(xué)，10012265（2008）10002304.[10] 李成偉 [J] (8184).：北京航空航天大學(xué)，10014551（2008）12008104.[11] 李長(zhǎng)春 [J]（1921）.：濟(jì)南大學(xué)，2007.[12] 陸祥生 [M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1983.[13] [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.[14] [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.[15] [M]. 北京：高等教育出版社，2007.[16] [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[17] 楊惠英 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2002.[18] (第四版)[M]. 北京：高等教育出版社，2004.[19] 濮良貴 （第八版）[M]. 北京：高等教育出版社，2006.[20] (第五版) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.