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機械工程機械工程系系 機械設計制造及自動化專業(yè)機械設計制造及自動化專業(yè)論文答辯論文答辯工業(yè)機械手設計工業(yè)機械手設計液壓原理及傳動設計液壓原理及傳動設計學生：李剛學生：李剛指導老師：丁蘭指導老師：丁蘭英英目錄引言引言第一章第一章機械手設計要求分析機械手設計要求分析 第二章第二章液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)設計 第三章第三章集成塊的設計集成塊的設計 第四章第四章液壓集成塊液壓集成塊CAD技術技術 參考文獻參考文獻引言引言工業(yè)機器人一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造、某些家電產品（電視機、電冰箱、洗衣機）、化工等行業(yè)自動化生產線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)第一章第一章機械手設計要求分析機械手設計要求分析 1.設計目的和要求設計目的和要求 上下料用機械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺之間實現(xiàn)機械零件的重復取放，代替人工勞動，減輕了人工勞動強度，提高了自動化水平和勞動生產率，保證了產品和工人的質量與安全。2.機械手簡介與分析機械手簡介與分析 1.坐標形式分析坐標形式分析 上下料用機械手采用圓柱坐標的結構形式，主要的組成部分有：升降機構，回轉機構，手臂伸縮結構等，在這三中機構中采用液壓驅動傳動方式，能保證機械手的整體結構的緊湊性，運動平穩(wěn)以及可以方便的實現(xiàn)無級調速。2.運動分析運動分析 如圖所示，機械手在工作過程中需三種運動，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運動，而手臂的回轉為圓周運動，所以采用圓柱坐標形式。其特點是，結構簡單，手臂運動范圍大，有較高的定位準確度。3.機械手的工作范圍機械手的工作范圍 機械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個不同高度的工作臺的距離，手臂伸縮總行程為：300-500mm，手臂回轉的運動范圍為：0-240度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺的高度差，總行程為：0-200mm 第二章第二章液壓系統(tǒng)設計液壓系統(tǒng)設計 1 1.根據工作要求確定一個工作循環(huán)周期根據工作要求確定一個工作循環(huán)周期的運動過程的運動過程 2.2.據工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖據工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖 3.3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 4.4.根據整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標根據整個系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標準的液壓元件準的液壓元件 5 5 液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核1.1.確定一個工作循環(huán)周期的運動過程確定一個工作循環(huán)周期的運動過程 1.手臂位于初始位置（1）2.手臂伸長至工作臺（1）3.手指抓取工件4.手臂縮回5.立柱升高至至工作臺6.手臂回轉角度至位置（2）7.手臂伸長并釋放工件8.手臂縮回9.手臂回轉角度，至位置（1）10.立柱下降至工作臺（1）工作行程范圍：角度0-240度手作工作范圍200mm高度工作范圍200mm2.分析運動過程確定系統(tǒng)工況分析圖分析運動過程確定系統(tǒng)工況分析圖3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 1.根據整個系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運動和升降運動 選擇單桿活塞液壓缸，回轉運動選擇擺動液壓缸，保證整個系統(tǒng)能夠達到穩(wěn)定的運動效果。2.液壓回路的選擇液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據設備的共組特點和工作要求確定對主要性能起決定性影響的主要回路，機械手液壓系統(tǒng)主要有針對伸縮運動，升降運動和回轉運動的三個主要運動回路。綜合以上的動作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖 2.5液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強度的校核 1.伸縮液壓缸的設計計算2.擺動缸的設計計算 3.升降機構的設計計算第三章第三章 集成塊的設計集成塊的設計 1 1 設計分析設計分析 2 2 根據具體的要求進行設計計算根據具體的要求進行設計計算 3 3 下面為集成塊的設計步驟下面為集成塊的設計步驟 4 4 液壓集成塊的加工工藝液壓集成塊的加工工藝 2 2 根據具體要求進行設計計算根據具體要求進行設計計算 上下料用的機械手液壓系統(tǒng)的集成塊設計系統(tǒng)見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機構控制集成塊，回轉機構控制集成塊，伸縮機構控制集成塊以及頂蓋等五個集成塊組成。下面針對整個系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說明整個集成塊的設計計算過程：3.液壓元件的選擇液壓元件的選擇為了能滿足整個循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個液壓元件，有相關手冊查得它們的型號和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時候應考慮的油孔的相對位置情況等 3 3 下面為集成塊的設計步驟下面為集成塊的設計步驟 確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為10mm，則統(tǒng)一取孔徑為12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對其他的液壓元件和結合面有干涉作用。3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個視圖上進行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準。在布局時應該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內（如圖5 a）否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進行強度校核（如圖5 d）。液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。設計專用集成塊時，要注意其高度應該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問題。4.集成塊上液壓元件布置程序集成塊上液壓元件布置程序電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進行布置。根據水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。第四章第四章 液壓集成塊液壓集成塊CADCAD技術技術 液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設計提供了有力的支持，但其發(fā)展?jié)摿€沒有充分發(fā)掘。由于液壓集成塊的高附價值，液壓集成塊CAD技術的應用開發(fā)不但能夠滿足個別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時也有望走上商品化專業(yè)軟件市場。對液壓集成塊CAD技術的研究開發(fā)提出全面的商品化，工程化要求并采取有效的方法學，技術和工具，將液壓集成塊CAD技術應用軟件推向用戶市場是液壓集成塊CAD領域的重要工作。參考文獻：參考文獻：1工業(yè)機器人 徐元昌編制 中國輕工業(yè)出版社2液壓傳動與控制 賈銘新主編 國防工業(yè)出版社3液壓與氣壓傳動 左健民主編4機器人應用技術 孟繁華編 哈爾濱工業(yè)大學出版社5機器人動力學 趙錫編著 上海交通大學6.機器人學 蔡自興著 清華大學出版社7.機器人和機械手控制系統(tǒng) 劉興良著 新時代出版社8.賈竹青.液壓集成塊設計法分析.1998（1）9.濮鳳根，胡偉民.關于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進一步探討.199710.Solomatine,D.Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4)