自動上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)

《自動上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《自動上下料機(jī)械手設(shè)計(jì)（48頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、自動上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)摘要隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械手的研究和開發(fā)水平獲得了 迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會生產(chǎn)及生活的各個(gè)領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn) 加工中的應(yīng)用。機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一種新型技術(shù)裝備，它能模仿人體上肢某些動作，在生產(chǎn)中代替人搬運(yùn)物體或操持工具進(jìn)行動作，已成為現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)自動上下料的機(jī)械 手，該系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動，傳動平穩(wěn)，且易于控制，控制系統(tǒng)采用一般 PLC所具 有的位移寄存器和位移指令來編程。關(guān)鍵詞：機(jī)械手，液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)1緒論12工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案22.1 工業(yè)機(jī)械手的組成22.2 上下料機(jī)械手的工

2、作原理32.3 規(guī)格參數(shù)的選擇 32.4 設(shè)計(jì)路線與方案42.4.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案42.4.2 設(shè)計(jì)步驟42.4.3 研究方法和措施43機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析53.1 手部計(jì)算與分析53.1.1 滑槽杠桿式手部設(shè)計(jì)的基本要求 53.1.2 手部的計(jì)算和分析53.2 腕部計(jì)算與分析123.2.1 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 123.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算133.2.3 腕部擺動油缸設(shè)計(jì) 163.2.4 選鍵并校核強(qiáng)度183.3 臂部計(jì)算與分析183.3.1 臂部設(shè)計(jì)的基本要求 183.3.2 手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算203.4 機(jī)身計(jì)算與分析284液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 294.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 294.

3、2 液壓元件的選擇294.2.1 液壓缸294.2.2 液壓泵的選取要求及其具體選取314.2.3 選擇液壓控制閥的原則334.2.4 選擇液壓輔助元件的要求 335液壓元件的保養(yǎng)與維修375.1 液壓元件的安裝375.2 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護(hù)375.3 一般技術(shù)安全事項(xiàng)376結(jié)論39參考文獻(xiàn)40致謝41附錄42I西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論工業(yè)機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器，更是人類創(chuàng)造的一項(xiàng)偉大奇跡，其研究、 開發(fā)和設(shè)計(jì)是從二十世紀(jì)中葉開始的。世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增， 但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新 世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險(xiǎn)的勞動環(huán)境都

4、需要用機(jī)器人 代替人工。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在各行各業(yè)中還在不斷開 辟著新用途。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn) 變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。上料機(jī)械手與卸料機(jī)械手相比，其中上料機(jī)械手中的移動式搬運(yùn)上料機(jī)械手 適用于各種棒料，工件的自動搬運(yùn)及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的 搬運(yùn)及高溫材料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達(dá)180mm最大抓握重量可達(dá)30斤，最大行走距離為1200mm根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運(yùn) 動速度可調(diào)。移動式搬運(yùn)上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)， 小車行走機(jī)構(gòu)，液壓

5、泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時(shí)具有高溫棒料啟動疏料裝置及 用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個(gè)機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車 上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用 OMRON編程控制器，各種作業(yè)的實(shí)現(xiàn)可以通 過編程實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、 傳感器技術(shù)和 計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。它是一種能自動控制并可以從 新編程以變動的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可以搬運(yùn)物體以完成在不同環(huán)境 中的工作。1西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制部分所組成，各部分關(guān)系如下框 圖：

6、圖2-1工業(yè)機(jī)械手各部分關(guān)系圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括抓取部分(手部)、腕部、臂部和行走機(jī)構(gòu)等運(yùn)動部件所組成。(1)手部：直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型。傳動機(jī)構(gòu)形 式多樣，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、彈簧式等。(2)腕部：是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物體的方位。(3)臂部：手臂是支撐被抓物體，手部，腕部的重要部件。手臂的作用是 帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到給定位置。該設(shè)計(jì)的手臂有三個(gè)自由度，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)(繞橫軸旋轉(zhuǎn)，上下擺動和左 右擺動)關(guān)節(jié)坐標(biāo)式具有較大的工作空間和操作靈活性，機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)性容易進(jìn) 行優(yōu)化，便于提高機(jī)械手的動態(tài)操作性能。(4)行

7、走機(jī)構(gòu)：有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)：有氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式?？刂葡到y(tǒng)：有點(diǎn)位控制和連續(xù)控制兩種方式。機(jī)身：它是整個(gè)工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。機(jī)械手功能：(1)它能部分的代替人工操作；(2)它能按照生產(chǎn)工藝的要求遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的 傳送和裝卸；(3)它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。2.2 上下料機(jī)械手的工作原理上下料機(jī)械手是一種專用的工業(yè)機(jī)械手， 其執(zhí)行程序一般是固化好的，或只 能進(jìn)行簡單編程，所以機(jī)械手的動作是固定的，一種機(jī)械手只能供送一種或有限 的幾種物品，程序控制系統(tǒng)相對比較簡單。供送料機(jī)械手可看做是一種無料槽、滑道的供送料機(jī)構(gòu)，它在一個(gè)位置(料 槽)抓

8、取物品(工件)，然后將其搬運(yùn)到另一個(gè)位置。其基本動作是：上料時(shí)， 先由料槽中取出工件，帶著工件到指定工位，將其放在工位上，返回； 卸料時(shí)則 從工位上取下工件，帶走，放到料箱中。上料時(shí)一般有位置及方位要求，而卸料 時(shí)一般無嚴(yán)格要求，所以上料是關(guān)鍵。要完成上述動作，上下料機(jī)械手的手爪必須到達(dá)兩點(diǎn) (取料點(diǎn)一料槽；放料 點(diǎn)一加工工位)，這可通過機(jī)械手的手臂來實(shí)現(xiàn)。手爪必須做兩個(gè)動作(抓取料 和放下料)，這可通過機(jī)械手的手爪閉合、 張開來實(shí)現(xiàn)。方位要求一般通過機(jī)械 手的手腕來滿足供送料要求的運(yùn)動， 軌跡應(yīng)該是：直線下降一直線升起一平面圓 弧擺動一直線下降。2.3 規(guī)格參數(shù)的選擇工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)是說

9、明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個(gè)方面：(1)抓重(又稱臂力)：額定抓取重量或稱額定負(fù)荷，單位為公斤，本次 設(shè)計(jì)要求抓重為25kg。(2)自由度數(shù)目：本次設(shè)計(jì)整機(jī)四個(gè)自由度，手臂三個(gè)自由度，手腕兩個(gè) 自由度。(3)定位方式：有固定機(jī)械擋塊，可調(diào)機(jī)械擋塊，行程開關(guān)，電位器及其 他各種位置設(shè)定和檢測裝置，本次設(shè)計(jì)選固定機(jī)械擋塊定位。(4)驅(qū)動方式：有氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式，本次設(shè)計(jì)選擇液 壓驅(qū)動。(5)手臂運(yùn)動參數(shù)：臂部上仰60度、下俯30度、回轉(zhuǎn)220度。(6)手腕運(yùn)動參數(shù)：腕部回轉(zhuǎn)順逆各180度。(7)手指夾持范圍和握力：工件直徑d100mm(8)定位精度：位置設(shè)定精度和

10、重復(fù)定位精度。(9)輪廓尺寸：長X寬X高(毫米)為 445.75 X223.15 X459.5mm2.4 設(shè)計(jì)路線與方案2.4.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)方案本課題是自動上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是完成機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方 面設(shè)計(jì)，以及液壓系統(tǒng)方面的簡單設(shè)計(jì)。在本章中對機(jī)械手的坐標(biāo)形式、自由度、 驅(qū)動機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了確定。因此機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)是本次設(shè)計(jì)的主要任 務(wù)。2.4.2 設(shè)計(jì)步驟(1)查閱相關(guān)資料；(2)確定研究技術(shù)路線與方案構(gòu)思；(3)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)分析；(4)根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；(5)按所給規(guī)格，范圍，性能進(jìn)行分析，強(qiáng)度和運(yùn)動學(xué)校核；(6)繪制工作裝配圖草圖；(7)繪制總圖及零

11、件圖等；(8)總結(jié)問題進(jìn)行分析和解決。2.4.3研究方法和措施使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)方法和液壓傳動技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)(四個(gè)自由度，可以繞橫，縱軸轉(zhuǎn)動和上下左右擺動)。液壓驅(qū)動即是以油液的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。抓重能力大，結(jié)構(gòu)小巧輕便， 傳動平穩(wěn)，動作靈便，可無級調(diào)速，進(jìn)行連續(xù)軌跡控制，易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動。但 因油的泄露對工作性能影響較大，故它對密封裝置要求嚴(yán)格，且不宜在高溫或低 溫下工作。3機(jī)械手各部分的計(jì)算與分析3.1 手部計(jì)算與分析手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持類最常見的 主要有夾鉗式，本設(shè)計(jì)主要考慮夾鉗式手部設(shè)計(jì)。夾鉗式手部是由手指，傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動裝置三部分組成

12、，它對抓取各種形狀 的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸， 盤，套類零件，一般情況下多采用兩個(gè) 手指。手部示意圖如下：圖3-1手部示意圖3.1.1滑槽杠桿式手部設(shè)計(jì)的基本要求(1)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。(2)手指應(yīng)具有一定的開閉范圍。(3)應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度。(4)要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。(5)應(yīng)考慮通用性和特殊要求。3.1.2手部的計(jì)算和分析(1)手部受力分析5西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖3-2 手部受力圖（1）圖3-3 手部受力圖（2）（2）手指尺寸初步設(shè)定由拉桿的力平衡條件：2sin ：:1、Fx =0Pi cos ： 1= P2 cos ： 2P1

13、= P由 M M(F)=0得 pI = NLabh = ccosf p = b*tgf * N又由工件的平均半徑：Rcp =5-53 7. mm初取 V手指白夾角 2 6=120, Lab =55 mm, 2c = 100mm, b = 53mm,Lcd =53mm,滑桿總長 h=170mm(3)夾緊力計(jì)算又由于工件的直徑不影響其軸心的位置即定位誤差為零，手指水平位置夾取水平位置放置的工件。由參考文獻(xiàn)2中表2-1查得：N= 0.5G=0.5 X 25=12.5kg(31)又因?yàn)椋篜 = 2b N cos2 d(32)c當(dāng)口取最小值時(shí)，則增力比較大，手指走到最小行程時(shí)則有 min ,Xin =3

14、0又因?yàn)椋?b.2p理=一 N cos amin = 19.88kg(33)cPU 至 P理(3 4)取安全系數(shù)k1 =1.5,工作情況系數(shù)k2= 1.5,傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率n =0.919.88 M.5M.50.950kg手指夾緊時(shí)：夾緊缸活塞移動范圍 L=130mm其動彳時(shí)間t=1.5s (由機(jī)械手的動作節(jié)拍時(shí)間得之)，所以夾緊活塞移動得平均速度 v為:v = =8.67 cm st 1.5運(yùn)動部件得總重估算況10kg夾緊力Nf驅(qū)動力P的關(guān)系：由于結(jié)構(gòu)左右對稱，在驅(qū)動力P的作用下，每一滑槽杠桿受力相等圖3-4夾緊力與驅(qū)動力的關(guān)系圖在不計(jì)摩擦力的情況下:P=P2=U%為夾緊狀態(tài)得傾斜角=50

15、夾緊工件半徑為50mmPP = P2=B=38.9kg根據(jù)各力對回轉(zhuǎn)支點(diǎn)Oi的力矩平衡條件，同樣在不計(jì)摩擦力的情況下八 PCNb = PC 二2cos :1C為杠桿動力臂，即驅(qū)動銷對滑槽杠桿作用力Pi對支點(diǎn)Oi的垂直距離又因?yàn)閍=50mma 50 _C= =o = 77.8 : 78mmcos ： 1 cos50Nb= Rc =pc2cos ： 112.5 b50 782 cos50038.9 78b =243mm12.5當(dāng)夾緊半徑為25mmi工件時(shí)，8= 70sa 50c = =146.2 ： 147 mmcos: 1 cos 70Nb= p1c =pc22cos -：:111N a二二2

16、一p 2b cos -112.55050 - 2 b cos2 50b 243mm(4)動作特性和傳動特點(diǎn)定位到最大行程時(shí)，：=50cos 二 maxaLmaxLmax = 80mmcos max取 Lmax u 130mm又因?yàn)閏os%x1, %x 60,滑槽杠桿手指最大開閉角為rmaxa max1200滑槽傾斜角的變化范圍可以為 -60 3 2,取-2b-=3 D-dD-dD=1.5-2.5,取 D=2又因?yàn)?d=40mm,貝U D=80mm, b=60mm去頂回轉(zhuǎn)油缸工作壓力：2M巧 心、ZT22-b(R -r )2 294.4226 (8 -4 ),2 、=8.01(kg / cm )

17、(317)圖3-4腕部擺動油缸設(shè)計(jì)尺寸圖由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力足以克服摩擦力。3.2.3 腕部擺動油缸設(shè)計(jì)M =M摩十M偏+M慣估計(jì) L=45cm,6=16cm,e2 =45cm, R =5cm , m桿=29.7kge = (m桿父 e + m件 m ) / m桿 + m件=30cm克服重心偏置所需的力矩 M偏=Ge = 16.41（kgf m）西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19克服摩擦所需力矩M摩=0.1cm克服運(yùn)動慣性所需的力矩M慣:222_2Jff =m(L 3R)/12 me = 0.7654(kg-m- s2)J件=m02 =25父 0.

18、452 =5.1(kg-m- s2)J總=5.8654(kg-m- s2)M 慣=JW/t設(shè) w=500 / s,。起=202 一M 慣=0.0175 J總 w / 起=12.83(kgf - m)則擺動所需的驅(qū)動力矩:M=M摩+M 偏 +M 慣=32.14(kgf m)確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑:TtM 驅(qū)/WT T(318)抗拒剖面摸量WT-33=d (mm )16所需驅(qū)動力矩:d工316M 驅(qū)“30mm二T取 d=50mm所以機(jī)械手的擺動采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動片與轉(zhuǎn)軸周連,當(dāng)兩油口分別進(jìn)出油時(shí)，動片帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動達(dá)到腕部擺動目的。M = Pb(R2-r”M - 心2又因?yàn)?D=1.

19、5-2.5, -2b- -2 dD-dD=2,且=3 d D -d所以：d=50mm,所以 D=100mm, b=75mm確定回轉(zhuǎn)油缸工作壓力:2M總b(R2 -r2)2=10.58 kg / cm由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力3.2.4 選鍵并校核強(qiáng)度轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm由參考文獻(xiàn)5中GB1095-79選鍵為bxh=12x8鍵校核如下公式：36P =2丁父 10 /kld 6p(319)K一接觸面的高度k=0.4h=0.4 8=3.2mm、p=32.24mpa0p轉(zhuǎn)軸直徑d=50mm由參考文獻(xiàn)5中GB1095-79選鍵為bx h=20x 10k=0.4h=0

20、.4 W=4mmp=13.208mpa it,所以滿足要求。(2)油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距ti,進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目。缸的 一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距ti,進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目，在這種連接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力Q。為工作載荷Q和預(yù)進(jìn)力Q。之和。,s 二=0、s二 D2(326)=367.95kgf式中：P一驅(qū)動力kgfP工作壓力kgf/ cm2Z一螺釘數(shù)目，取8 一飛一索力kgf6s=K6, K=1.5-1.8(327)螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為:6合=-2 =1690k

21、gf / cm2 =2 5二4二 di4di 2 ,取-2b-=3, D-dD-d-2 10貝=3d,d =6.7cm * 7cm, D=14cm2d -d選用O型橡膠密封圈S58型，d0=4.7mm,則l =0.47 .2 0.05-0.052 = 0.15cm1 o .1M 封 1=5 二 d2l=5 二 7 0.15 0.5 80 = 65.98kg cmM封側(cè)一動片側(cè)面與缸蓋密封處的摩擦阻力距：_ D d 1_22.M 封側(cè)=F2l1(D2-d2)p48l1 =d1、2k -k2 =0.6 ,2 0.05-0.052 = 0.19cm1c c1o oM 封側(cè)=l1(D2d2)p 0.1

22、9 (142 72) 80 0.5-139.65kg cm 88M 封徑=532kgw-、M 慣=J0（kg cm）tw 一回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在啟動過程中&w=w （弧度/秒）t 一啟動過程時(shí)間j。一手臂回轉(zhuǎn)部件，對回轉(zhuǎn)軸的輕功慣量（kg-cm-s2）若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為中，則j0 = jc +G P2g33j C 一回轉(zhuǎn)零件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量.m工件,2Jc 二lJc12252=一 1.7212252.49212(12+3R02)212.13220.12(0.122 3 0.072)2、=6.314(kg cm s )2、J 0=649.2 ( kg cm s )設(shè)

23、角速度w =40/s,啟動時(shí)間t = 0.1sM 慣=649.2父 ax 0.0175= 4544.5kg cmD112.2、M回=d bp回 pd P =-bp回(D-d)(329)22取 p回=0.2P=16 ( kg cm2)M回=1x10x16x(142 -72) = 11760kg cmM 驅(qū)=11760 4544.5 139.65 532 2 65.98 = 17108.11kg cm由內(nèi)徑公式:8M驅(qū). j+d,bp8 17108.1110 800.25 D2D = 15.11cm基本滿足要求，則 D=16cm, d=8cm。4Qj二二=0.65cm (取 d1 =8mmi(33

24、0)(4)缸蓋連接螺釘和動片連接螺釘計(jì)算 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：1.3Qj -仃=一J引叼或4之二 d14式中：d一螺釘?shù)膬?nèi)徑(cm)Qj 計(jì)算載荷(kgf) 。螺釘材料作用拉應(yīng)力3.4機(jī)身計(jì)算與分析機(jī)身是直接支撐和傳動手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn) 動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。 因此，臂部的運(yùn)動愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的， 也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運(yùn)動。 此次設(shè)計(jì)機(jī)身為地面軌道運(yùn)動 式。它的驅(qū)動系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)具型號為 Y132S8功率2.2KW轉(zhuǎn)速710r/min, 再電動機(jī)后接了一個(gè)圓錐圓柱齒輪

25、減速器具輸出速度為1.2m/s。在后是一個(gè)制動箱。其主要參數(shù)是由外部計(jì)算機(jī)調(diào)整和控制， 在很大程度上是由運(yùn)動學(xué)和軌跡運(yùn) 動而去編制小車的運(yùn)行程序。由以上對機(jī)身的分析和前面的計(jì)算完成機(jī)身結(jié)構(gòu)圖 見附錄。由以上對機(jī)械手各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析與計(jì)算，完成機(jī)械手總裝配圖見附錄。4液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 液壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手是以PLC來控制整個(gè)液壓元件，通過控制液壓缸的電磁換 向閥而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動。至于機(jī)械手在空間的運(yùn)動和定位則由外部的 電腦操作系統(tǒng)完成，它主要先進(jìn)行機(jī)器手的運(yùn)動學(xué)分析， 動力學(xué)分析，軌跡規(guī)劃 和編程。從而由上述系統(tǒng)完成整個(gè)機(jī)械手在空間的行走，定位和重復(fù)定位等操作。(1)換向

26、回路的選擇夾緊缸換向選用二位三通閥， 其他缸全部選用B型的三位四通電磁換向閥。 選用B型電磁閥便于微機(jī)控制，選中位為 。型是使定位準(zhǔn)確。(2)調(diào)速方案的選擇本系統(tǒng)是功率較小的，故選簡單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速。(3)緩沖回路的選擇選用二位三通閥加入油路，便于微機(jī)控制，提高自動化程度。(4)系統(tǒng)的安全可靠性的選擇為防止伸縮缸在仰起一定角度后的自由下滑，都采用單向順序閥來平衡。為保證夾緊缸夾持工件的可靠性選用液控單向閥保壓和鎖緊。4.2 液壓元件的選擇4.2.1 液壓缸根據(jù)前面設(shè)計(jì)好的各種液壓缸的參數(shù)。(1)活塞缸已知參數(shù)(包括設(shè)計(jì)出的參數(shù))：Di，di，F(xiàn)i (t),Ui (t)i一表示第幾個(gè)缸的參數(shù)

27、：無桿腔進(jìn)油：二 2P(t)=Fi(t)/( Di2)(41)42Q(t)=Vi(t) -Di2 4有桿腔進(jìn)油：7：,22P(t) =Fi(t)/二-di )4T. 22Qi(t) =M(t) 。-di )4Ni(t) =E(t) Vi(t)(2)擺動缸已知參數(shù)：Di，di ,M i(t), Wi(t), b ,P(t)=Mi(t)*(Di2.di2)_ 22_Qi(t) =b(Di -di )/8 Wi(t)Ni(t)=Mi(t) Wi(t)注意已知參數(shù)中Fi(t),Vi(t),Mi(t),Wi(t)在前面設(shè)計(jì)中不夠明確時(shí), 析。 單作用彈簧復(fù)位的夾緊缸；Di =25mm, di=18mmF

28、 = l-NNVi =8.67cm/s注意：ti為尚未夾持工件的時(shí)間。手腕回轉(zhuǎn)缸D2 =80mm, d2 =40mm, b2=60mm17 f 1294.4NmltWM 2 = 1 265(刃w2 =10。%手腕擺動缸1、321.4N mt /M 3 =f 2、W3 = 50o / s、128% J手臂回轉(zhuǎn)缸(42)(43)(44)(45)(46)則要進(jìn)行分D4 =160mm , d4 =80mm , b4=120mmo ，w4 = 40 /s注意：忽略角加速度和角減速度的影響手臂仰俯活塞缸：D5 =63mm, d5 =45mm1334N t ,0.05F5 - 134N t .0.55V=5

29、cm/s(3)估算流量夾緊缸：Q =8.67M2M3.01 = 20.5L/min 。42,2、手腕回轉(zhuǎn)缸： Q2 =-)w =62.74L/min400手腕擺動缸： Q3 =b(D2 -d2)/8 w-58.4L/min手臂回轉(zhuǎn)缸： Q4 =b(D2 -d2)/8 w=129.6L/min手臂仰俯活塞缸：Q5=V-一D2 =5 6.32 =1562l/min 444.2.2 液壓泵的選取要求及其具體選取(1)計(jì)算液壓泵的工作壓力(47)其流量與泵的工作壓力是所有液壓缸中工作壓力最大者與管道壓力損失之和。即:Ps =Pmax PZ ap一管道和各類閥的全部壓力損失之和。可先估計(jì)，一般?。簔 A

30、P= (5-8)父105巳(2)計(jì)算液壓泵的流量Qp -Kqi max式中：K一泄露折算系數(shù)，一般，K=1.1-1.5(3)選擇液壓泵的規(guī)格參照設(shè)計(jì)手冊或產(chǎn)品樣本，選取其額定壓力比Ps高25%60%,上述計(jì)算一致的液壓泵。(4)計(jì)算功率，選用電動機(jī)西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)按工況圖，找出所有缸 N-t圖中最高功率點(diǎn)的Nmax對應(yīng)的PS (計(jì)算值)和泵額定流量的乘積，然后除以泵的總效率“ppN電=p?Qp(4-8)p確定液壓泵的流量壓力和選擇泵的規(guī)格，泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進(jìn)油路有一定的壓力損失，所以，泵的工作壓力為：Pp = P+ APpPp液壓泵的最高工作壓力；

31、P一執(zhí)行元件的最高工作壓力P AP 一進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)，簡單系統(tǒng)可取0.20.5MPa,ZAP =0.5 MPa, Pp=4.5+0.5=5 MPa上述計(jì)算所得的Pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡，階段出 p現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到，一定的壓力儲備量并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力 Pn應(yīng)滿足Pn (1.25-1.6) PpPn =1.25Pp =1.25 5 =6.25MPa泵流量的確定液壓泵的最大流量應(yīng)為：qp = Ki(Z q)max(49)式中：qp液壓泵的最大流量 pq)max 一同時(shí)工作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時(shí)溢流閥正進(jìn)

32、行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量23L/minKi一系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取Kl=1.1-1.3,現(xiàn)取Kl=1.2qp -1.2 80=96L/min選擇液壓泵的規(guī)格。根據(jù)以上算得Pp和qp,再查閱有關(guān)手冊，現(xiàn)選用YB-80BI雙聯(lián)葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量：10-194mL/r;泵的額定壓力R =10.5 MPa ;電動機(jī)轉(zhuǎn)速nB = 1500r / min ;容積效率 = 0.85 ;總效率”=0.7。與液壓泵匹配的電動機(jī)的選定。首先分別計(jì)算出不同工況時(shí)的功率，取它們之間的最大值作為選取電動機(jī)規(guī)格的依據(jù)。由于在速度較小時(shí)，泵輸出的流量減小，泵的效率急劇下降，一般當(dāng)流量在0.2-1L/m

33、in范圍內(nèi)時(shí)，可取0.03-0.14。同時(shí)，應(yīng)注意到，為了使所選擇的電動機(jī)在經(jīng)過泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)， 不致停車，需進(jìn)行驗(yàn)算，即：Pn qpn三2Pnqp(410)泵的工作壓力：P=245.25 N / cm2NQ(H . H )=k ()=1.57kWyyc式中：k余量系數(shù)，取K=1.05Q一泵出油量H 一油頭H 一主管損失汕頭y一泵的功率yc一傳動效率直接傳遞為1選電機(jī)：Y100L1 -4,N =2.2kW,n =1430rpm4.2.3 選擇液壓控制閥的原則按控制閥的額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量原則4.2.4 選擇液壓輔助元件的要求(1)濾油器按泵的最大流量選取流量略大些的濾油器，濾油精度在為100Nm網(wǎng)式或線段式濾油器即可。(2)油管和管接頭的通徑與閥一致來選取。(3)油箱容積Q=50Qp注意：Qp單位若為L/min時(shí)，V的單位為(dm)335西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）Qp單位若為m3/min時(shí)，V的單位為m3液壓元件的選擇單向壓力補(bǔ)償調(diào)速閥：QI-63B, QI-130B, QI-23B單向閥：