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寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
生產(chǎn)線軸類零件上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
本課題主要進(jìn)行,生產(chǎn)線軸類零件上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)屬于機(jī)械手的一部分, 生產(chǎn)線軸類零件上下料機(jī)構(gòu)是在在機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展的一種新型裝置,使用的一種具有抓取和移動(dòng)工件功能的自動(dòng)化裝置。機(jī)械手能代替人類、重復(fù)枯燥完成危險(xiǎn)工作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力,減輕人勞動(dòng)強(qiáng)度。該裝置涵蓋了位置控制技術(shù)可編程控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)等。本課題擬開發(fā)的物料液壓機(jī)械手可在空間抓放物體，動(dòng)作靈活多樣，根據(jù)工件的變化及運(yùn)動(dòng)流程的要求隨時(shí)更改相關(guān)參數(shù),可代替人工在高溫危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行作業(yè)，。
關(guān)鍵詞：機(jī)械手, 液壓機(jī)械手，軸類零件上下料機(jī)構(gòu)，提升
33
Abstract
In this thesis, the production line parts feeding mechanism design, a part of the design of mechanical hand, production line parts feeding mechanism is a new device developed in the mechanization and automation of the production process, the use of a gripping and shift work function automation device. Manipulator can be boring to do dangerous work instead of humans, and improve labor productivity, reduce labor intensity. The device includes position control technology and programmable control technology, detection technology. The material of hydraulic manipulator this paper developed can catch put objects in space, flexible movement, any changes to the relevant parameters according to the changing and the movement process requirements, it may replace human work in high risk area,.
Key Words: mechanical hand, hydraulic manipulator, shaft loading and unloading mechanism, improve
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1課題背景及目的 1
1.2 本課題研究的目的和意義 2
1.3 液壓機(jī)械手概念 2
1.4 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)械手的研究 2
第2章 設(shè)計(jì)要求與方案 4
2.1 液壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求 4
2.2 基本設(shè)計(jì)思路 4
2.2.1 系統(tǒng)分析 4
2.2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 4
2.2.3 液壓機(jī)械手的基本參數(shù) 5
2.3 液壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2.4 機(jī)械手材料的選擇 6
2.5機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式 6
2.6 液壓機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇 7
2.7 動(dòng)作要求分析 7
2.8 液壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型 8
第3章 機(jī)械手機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
3.1手指的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
5.2 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算 12
5.3 手爪扇形齒輪與齒條強(qiáng)度校核 13
3.2升降方向設(shè)計(jì)計(jì)算 14
3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力 14
3.2.2 升降液壓缸計(jì)算 15
3.2.3 活塞桿的計(jì)算校核 17
3.2.4 液壓缸工作行程的確定 18
3.2.5 活塞的設(shè)計(jì) 19
3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19
3.2.7 端蓋和缸底的計(jì)算校核 20
3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定 20
3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計(jì) 20
3.2.9 液壓缸的選型 21
3.3 水平方向設(shè)計(jì)計(jì)算 22
3.3.1 水平方向計(jì)算 22
3.3.2 液壓缸的選型 23
3.4機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核 24
3.5螺柱的設(shè)計(jì)與校核 24
3.6機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定 26
3.6.1常用的定位方式 26
3.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 26
3.6.3液機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 27
總結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 30
致 謝 31
第1章 緒論
1.1課題背景及目的
由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，液壓機(jī)器人技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。智能液壓操縱致力于近年來方向，科學(xué)家都同意。液壓機(jī)器人模特，它可以模擬各種人類行為和人類的外部特征。未來的機(jī)器人液壓管家做夢(mèng)也不會(huì)想到。
取決于液壓機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，機(jī)器人可分為液壓各種。輪式移動(dòng)機(jī)器人，履帶式液壓機(jī)械手，機(jī)器人，液壓行走機(jī)器人。值得一提的是，行走液壓機(jī)械手，他是近期級(jí)的機(jī)器重要的研究成果。將其最喜歡的動(dòng)物，甚至人類交談。這是復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化程度非常高。與傳統(tǒng)的輪式和履帶式液壓機(jī)械手，環(huán)境適應(yīng)性比較。在一個(gè)狹小的空間工作，在崎嶇的道路和樓梯。不久的將來，這種技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。
在這項(xiàng)研究中，生產(chǎn)液壓機(jī)械，計(jì)算機(jī)模擬操盤水力設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序是一個(gè)非常重要的過程。包括零件建模，裝配液壓機(jī)器人仿真和運(yùn)動(dòng)仿真。通過模擬，設(shè)計(jì)人員可以觀察體的移動(dòng)是很直觀，并且知道沒有任何干擾;理解的力的各種組件，不同的模擬數(shù)據(jù)。此方法大大減少了開發(fā)時(shí)間和成本。
在學(xué)校畢業(yè)的機(jī)械工程及最后一個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化專業(yè)學(xué)習(xí)，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，繼續(xù)深化和測(cè)試，以務(wù)實(shí)和全面，是不是一個(gè)單一的其他辦法，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高能力的培訓(xùn)，是要努力提高實(shí)踐能力起著非常重要的作用。以達(dá)到以下目標(biāo)：
（1）文化的基本理論，綜合運(yùn)用基本知識(shí)和技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。
（2）必須完全訓(xùn)練有素的工程師，提高實(shí)際工作能力。對(duì)于研究，文件和數(shù)據(jù)的收集和分析能力;設(shè)計(jì)和開發(fā)測(cè)試計(jì)劃的能力;設(shè)計(jì)，計(jì)算，提高繪畫技巧;摘要和論文寫作技巧。
（3）測(cè)試的培訓(xùn)和實(shí)踐能力的整體素質(zhì)。
1.2 本課題研究的目的和意義
（1）通過對(duì)軸類零件裝卸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我們得到了學(xué)校的綜合培訓(xùn)課程;
（2）效率高，響應(yīng)速度快的自動(dòng)送料系統(tǒng)的效率低的設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的人工飼料，以保證高質(zhì)量的工作。
干擾的處理期間的傳統(tǒng)的夾緊機(jī)構(gòu)過大，對(duì)生產(chǎn)的影響更大，要設(shè)計(jì)一種新的夾緊機(jī)構(gòu)，以使處理時(shí)間變短，加工精度得到保證，生產(chǎn)能力得以提高。
1.3 液壓機(jī)械手概念
目前，工業(yè)機(jī)器人的概念，在世界上沒有均勻，分類是不一樣的。最近通過的美國(guó)聯(lián)合國(guó)協(xié)會(huì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化定義組織的工業(yè)機(jī)器人機(jī)械手：工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)可編程的多功能設(shè)備，可以改變行動(dòng)計(jì)劃，完成各種工作，主要用于物料處理，輸送工件。
液壓機(jī)械手（機(jī)器人）是一種自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。它是控制理論，先進(jìn)的綜合機(jī)械電子，計(jì)算機(jī)和仿生材料的產(chǎn)物。在工業(yè)，醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，建筑業(yè)甚至軍事領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
液壓機(jī)械手是一個(gè)代表，機(jī)械和電子控制系統(tǒng)，生產(chǎn)工具的自動(dòng)化程度高，在近50年的發(fā)展。在制造業(yè)中，液壓工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。這是自動(dòng)化程度高，改善工作條件，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率，起到了非常重要的作用。我們可以說，他是現(xiàn)代工業(yè)的技術(shù)革命。
執(zhí)行系統(tǒng)通常包括手，腕，臂，一底座，一主電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
這三個(gè)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的實(shí)施主體部分由液壓操縱的。
通過手指（或吸收），該驅(qū)動(dòng)元件和驅(qū)動(dòng)元件離合器（或吸附，保持），并釋放該工件或工具的一部分的。
1.4 國(guó)內(nèi)液壓機(jī)械手的研究
在日本工業(yè)液壓機(jī)器人的應(yīng)用有著悠久的歷史。當(dāng)工業(yè)液壓操縱，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在工業(yè)液壓操縱盛行于七十年代八十年代。每年的工業(yè)產(chǎn)值快速增長(zhǎng)。 1980年達(dá)到1 hundred十億日元，1990-600000000000日元。在2004年達(dá)到一萬億八百and fifty十億日?qǐng)A。這表明在提高生產(chǎn)率的重要工業(yè)液壓操縱器。
在國(guó)際上，所有國(guó)家都實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人液壓的重要性。因此，工業(yè)液壓機(jī)械手訂單銳減。 20032002相比，訂單10％的增長(zhǎng)。那么對(duì)于工業(yè)液壓操縱的需求仍在上升。從2001-2006年，超過90,000的訂單全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。 7％的年均增長(zhǎng)率。
工業(yè)液壓機(jī)器人的國(guó)際發(fā)展方向：
知識(shí)液壓機(jī)械手的涉及多學(xué)科，多領(lǐng)域的。包括：計(jì)算機(jī)，電子，控制，人工智能，傳感器，通訊和網(wǎng)絡(luò)，控制，機(jī)械等。液壓機(jī)械手的發(fā)展是從話題分不開的。這是因?yàn)榻Y(jié)合的各學(xué)科之間的相互作用，以創(chuàng)建自動(dòng)化程度高，它。隨著科學(xué)技術(shù)，在液壓機(jī)器人更廣泛的應(yīng)用范圍的發(fā)展;技術(shù)越來越多，越來越強(qiáng)大。它是液壓機(jī)器人小型化的研究。液壓機(jī)器人將人們的日常生活較大出入。總的趨勢(shì)是模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，智能化。
廣泛應(yīng)用于工業(yè)液壓操縱，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，產(chǎn)品安全和人員安全，改善工作環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料消耗，降低生產(chǎn)成本，具有非常重要的作用。在以人為本的原則，工業(yè)液壓操縱廣泛的應(yīng)用，它的出現(xiàn)使人們的生活更輕松，更好。液壓機(jī)械工藝品是一家大型高科技工業(yè)計(jì)算機(jī)，后車?，F(xiàn)代軍事行業(yè)，液壓機(jī)械市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常好的。從二十世紀(jì)，液壓機(jī)械行業(yè)穩(wěn)步增長(zhǎng)。在二十世紀(jì)九十年代，發(fā)展及液壓機(jī)械產(chǎn)品的快速增長(zhǎng)，超過10％的年增長(zhǎng)率。二％，2004年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的。更多的亞洲需求的液壓機(jī)械手，四十三％的年增長(zhǎng)率。經(jīng)過40多年的發(fā)展，工業(yè)液壓操縱器在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。最廣??泛使用的生產(chǎn)液壓操縱的。制造，而不是手動(dòng)操作液壓機(jī)器人，從而大大提高了生產(chǎn)效率焊接，熱處理，表面涂層，加工，裝配，測(cè)試和儲(chǔ)存，羊毛（沖壓，壓鑄，鍛造股票等）等操作。
第2章 設(shè)計(jì)要求與方案
2.1 液壓機(jī)械手設(shè)計(jì)要求
軸部分裝卸裝置的自動(dòng)生產(chǎn)線的一個(gè)重要組成部分，它的主要作用是降低的非切削時(shí)間的處理，提高生產(chǎn)率，從而提高了機(jī)器的生產(chǎn)率和整個(gè)生產(chǎn)線。自動(dòng)送料裝置比較復(fù)雜，更多的行動(dòng)，多重關(guān)系之間的協(xié)調(diào)行動(dòng)，這需要自動(dòng)送料裝置靈敏，準(zhǔn)確，精度高。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，現(xiàn)有的軸類零件自動(dòng)送料裝置進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上控制理論方法和設(shè)計(jì)一套更好的自動(dòng)送料裝置的性能。
原始數(shù)據(jù)：
??（1）機(jī)器相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如：類型：CA6140車床;
??軸類零件上料裝置（2）設(shè)計(jì);液壓推桿。
??（3）相關(guān)的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)：材料：20?100; 100?500的長(zhǎng)度。
2.2 基本設(shè)計(jì)思路
2.2.1 系統(tǒng)分析
該機(jī)器人是一個(gè)強(qiáng)大的工具，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動(dòng)化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為了實(shí)現(xiàn)所需要的生產(chǎn)過程自動(dòng)化，機(jī)械化和全面的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析自動(dòng)化，以確定是否合適的機(jī)器人。完成機(jī)器人的設(shè)計(jì)和通常具有較少第一做功：
（1）根據(jù)不同的機(jī)械手，明確的目標(biāo)和任務(wù)之際。
（2）分析了機(jī)器人的工作環(huán)境。
（3）對(duì)系統(tǒng)需求的分析，以確定機(jī)器人和程序，如自由度的數(shù)目的基本功能時(shí)，機(jī)器人的移動(dòng)速度，定位精度，抓重量。此外，根據(jù)該液壓抓斗質(zhì)量，形狀，尺寸和體積，以確定的形式和操縱器和把手的尺寸的位置。
在這方面，我的分析如下：
（1）手材料為液壓機(jī)械設(shè)計(jì)問題，該機(jī)器人是一種材料搬運(yùn)機(jī)器人。雖然機(jī)器人的使用場(chǎng)合，而且也非常廣泛，涉及到材料的狀態(tài)，操作線比我的知識(shí)和能力的環(huán)境因素，我選擇液壓機(jī)械手的材料處理非生產(chǎn)線的小物件。
（2）因?yàn)槲疫x擇了機(jī)械手液壓材料處理的非生產(chǎn)線的小物件。因此，工作環(huán)境，機(jī)械廠，精度高，故障率低，速度快的系統(tǒng)。
2.2.2 總體設(shè)計(jì)框圖
圖2 總體設(shè)計(jì)框圖
如圖2為總設(shè)計(jì)框圖，說明如下：
（1）控制系統(tǒng)：任務(wù)被反饋根據(jù)機(jī)器人操作指令程序和傳感器的信號(hào)，控制致動(dòng)器操縱來執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作和功能。其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是選擇CPU，CPU的編寫和調(diào)試程序。
（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作。
（3）機(jī)械系統(tǒng)：包括機(jī)身，機(jī)械手臂，手腕和抓手。需要確定的自由，坐標(biāo)和計(jì)算出的特定結(jié)構(gòu)的程度。
（4）感測(cè)系統(tǒng)：所述傳感器的選擇和的具體作用。
2.2.3 液壓機(jī)械手的基本參數(shù)
1.最大水硬性材料的重量機(jī)器人是它的主要參數(shù)。
2.速度直接影響的機(jī)器人操作器的動(dòng)作的穩(wěn)定性和速度，所以移動(dòng)速度是一個(gè)主要的基本參數(shù)材料材料液壓操縱器。設(shè)計(jì)速度太低，這將是無法滿足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能，限制使用的機(jī)器人。高速的設(shè)計(jì)將提高機(jī)器人的負(fù)荷和影響機(jī)器人的順利運(yùn)作。
??3.工作半徑膨脹沖程和工作范圍是確定鍵的機(jī)器人和機(jī)器的尺寸，而且手的基本參數(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)。
3.定位精度的機(jī)器人的主要基本參數(shù)之一。機(jī)器人精度太低，就不能完成功能，準(zhǔn)確度高也意味著成本的增加。兩者合計(jì)，為±0.3毫米液壓操縱器的定位精度的材料組的定位精度。該材料的液壓機(jī)械手的各個(gè)部分的基本參數(shù)可以行駛，并從上述材料的時(shí)間分配已經(jīng)知道每個(gè)液壓機(jī)器人關(guān)節(jié)來決定。
2.3 液壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方式：機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械臂的升降。根據(jù)上文所說的，機(jī)械手按照坐標(biāo)的分類情況，選擇圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手更為妥當(dāng)。
2.4 機(jī)械手材料的選擇
該材料應(yīng)根據(jù)機(jī)器人手臂的工作條件以滿足所述機(jī)器人設(shè)計(jì)和制造要求。從設(shè)計(jì)，機(jī)器人完成各種運(yùn)動(dòng)。因此，對(duì)于移動(dòng)部件的材料的要求，它應(yīng)該是一個(gè)重量輕的材料。另一方面，在運(yùn)動(dòng)中常常手臂振動(dòng)，這將大大降低它的運(yùn)動(dòng)精度。因此，材料，質(zhì)量，剛度，阻尼的選擇必須加以考慮，從而有效地提高了機(jī)器人臂的動(dòng)態(tài)性能。此外，機(jī)械手選的材料和不同材料的一般結(jié)構(gòu)。機(jī)器人是伺服機(jī)構(gòu)，控制，我們必須考慮它的可控性。在的材料，結(jié)構(gòu)，質(zhì)量性能方面的考慮在臂材料的選擇，可控性和可操作性。
總之，操縱材料的選擇，你應(yīng)該考慮的強(qiáng)度，剛度，重量輕，柔韌，耐沖擊，外觀和價(jià)格。下面是使用了一些機(jī)器人的材料：
高強(qiáng)度鋼，碳素鋼和合金鋼（L）：這種材料的強(qiáng)度，該合金結(jié)構(gòu)鋼變形增加4到5倍，彈性模量，電阻，特別是強(qiáng)度，是最廣泛使用的材料;
共同的特征（2）的鋁，鋁合金等輕合金材料具有重量輕，彈性模量E為小，但密度小的物質(zhì)，/ P比率也與E和鋼相比;
（3）陶瓷：有陶瓷材料的質(zhì)量好，但易碎，但處理不當(dāng)，需要特殊的設(shè)計(jì)和聯(lián)合金屬部件。不過，日本已開發(fā)出高速ARM陶瓷樣品機(jī)械手的;
從視圖的設(shè)計(jì)機(jī)器人的點(diǎn)，不需要在材料的選擇上的負(fù)載能力，并不需要高彈性模量和抗變形，除了考慮到材料成本，加工，以及其他因素。在各種因素的措施，結(jié)合鋁合金的工作條件，如機(jī)器人組件初步選擇。
2.5機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式
運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)器人有五種常見的SCARA型，直角坐標(biāo)極坐標(biāo)型，關(guān)節(jié)型，圓柱坐標(biāo)?；谶\(yùn)動(dòng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)主要形式的選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)的一種形式，以滿足不同的生產(chǎn)工藝的需要，可以使用不同的結(jié)構(gòu)。選擇表中的具體位置，必須根據(jù)操作要求，液壓工作的中心線的方向上的變化在工作場(chǎng)所，而且，比較和選擇。
兩只手，兩個(gè)或三個(gè)肩和肘腕方向的這種機(jī)械定位。其中，繞垂直軸肩，另一肩斜度。承擔(dān)兩個(gè)正交軸。第二軸平行于肩，考慮到機(jī)器人的工作，這需要運(yùn)動(dòng)靈活，有一個(gè)大的工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，關(guān)節(jié)機(jī)械手選擇的特點(diǎn)。如圖。這種配置，動(dòng)作靈活，寬大的空間，空間最小干涉操縱操作，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，易于密封接頭相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件和灰塵。但這種機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)是更復(fù)雜的，這是難以確定的美元的結(jié)束;態(tài)度不直觀，而且在大的計(jì)算量的控制。
圖3 常見的運(yùn)動(dòng)方式
2.6 液壓機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方式的選擇
機(jī)械手使用主要利用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的四種基本形式的機(jī)器人駕駛模式。
然而，隨著液壓傳動(dòng)，低功率，能量相比，液壓結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于控制速度，精度不高。
油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)能量是一個(gè)簡(jiǎn)單，速度快，定位精度，易用性，低噪音，高速變化的機(jī)制，高效，靈活的控制。
液壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是動(dòng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去了減速裝置，響應(yīng)速度快，精度高。但需要液壓源，也容易發(fā)生泄漏。
首先，我會(huì)選擇驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，但考慮到機(jī)械手的結(jié)構(gòu)單純的機(jī)械動(dòng)作沒有達(dá)到傳播的期望的效果。如果您使用的是旋轉(zhuǎn)的液壓或液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂必須帶有旋轉(zhuǎn)液壓或液壓缸旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)。
該改進(jìn)的方案中，驅(qū)動(dòng)器被分成兩個(gè)部分。它的機(jī)械臂伸展，起重機(jī)械劃傷，液壓驅(qū)動(dòng)。
2.7 動(dòng)作要求分析
動(dòng)作一：送 料
動(dòng)作二：預(yù)夾緊
動(dòng)作三：手臂上升
動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn)
動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng)
動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn)
預(yù)夾緊
手臂上升
手臂旋轉(zhuǎn)
手臂伸長(zhǎng)
手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn)
圖2.2 液壓機(jī)械手動(dòng)作簡(jiǎn)易圖
2.8 液壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型
本課題所設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械手為通用型的液壓機(jī)械手，其中坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)，油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)用于機(jī)座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)用于手臂的伸縮和液壓機(jī)械手的夾取和翻轉(zhuǎn)[3]。
第3章 機(jī)械手機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1手指的相關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算
設(shè)計(jì)手抓取除了滿足當(dāng)時(shí)的需求，我們還必須滿足以下要求：
（1），所述手指抓握大小以適合
確定所述手指把手（即夾緊力）應(yīng)被視為以及慣性力的重量和工件或產(chǎn)生的傳輸?shù)牟僮髌陂g的振動(dòng)，以確保工件不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)或脫落，但是將把手太浪費(fèi)并可能損壞工件。
（2）應(yīng)確保工件可順利進(jìn)入或脫離手指
伸縮手指應(yīng)該具有足夠大的開口角，以容納較大直徑的范圍內(nèi)，以確保有足夠的距離，以方便抓取夾緊和松開工件。移動(dòng)顎具有足夠大的運(yùn)動(dòng)范圍。
（3），應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以及其自身重量的光
影響由于反作用力和慣性力的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)等時(shí)，工件被夾緊時(shí)，要求機(jī)器人具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以防止斷裂或彎曲變形，但結(jié)構(gòu)應(yīng)該是簡(jiǎn)單的和緊湊的，輕重量，并在手聚焦在手腕上的旋轉(zhuǎn)軸，從而使最小的手腕扭轉(zhuǎn)力矩。
（4），動(dòng)作快速，靈活，精確，一般的機(jī)器人還需要方便更換手
可以根據(jù)使用的手持握把型的手，吸附手和專用工具（槍，扳手，焊接工具）類別來劃分。
分析與該設(shè)計(jì)的比較之后使用一個(gè)夾式的手。機(jī)械手直接抓住把手和（或吸附）對(duì)象或特殊工具來執(zhí)行工作任務(wù)夾持部件，因此，手的構(gòu)造和尺寸應(yīng)當(dāng)基于該作業(yè)的任務(wù)的要求來設(shè)計(jì)，以便形成一個(gè)各種結(jié)構(gòu)類型。它是安裝在臂的前部，可以模仿人手的動(dòng)作。
一 、夾持式手部
夾持式手部對(duì)抓取工件的形狀具有較大的適應(yīng)性，故應(yīng)用較廣。它的動(dòng)作與鋼絲鉗或虎鉗相似。
二 、結(jié)構(gòu)
有一鉗手驅(qū)動(dòng)，傳輸和手指（或爪子）等組成。大多數(shù)驅(qū)動(dòng)活塞缸。變速機(jī)構(gòu)共同連接機(jī)構(gòu)，滑槽機(jī)構(gòu)，齒條和齒輪機(jī)構(gòu)等。手指使用兩個(gè)手指，而且還指的是一些其它形式。手指放在手指直接接觸工件部分夾緊，其結(jié)構(gòu)和形狀取決于工件的形狀。一方面人員結(jié)構(gòu)通過模仿手指的動(dòng)作可分為回轉(zhuǎn)型移動(dòng)式等多種形式。分析這種設(shè)計(jì)選擇移動(dòng)齒輪齒條式手比較。
工件尺寸：直徑約2～3cm，圓柱形，材料是鐵質(zhì)。機(jī)械手最大抓重：2kg
根據(jù)所夾取的零件半徑（20-30的圓柱形棒料）經(jīng)分析取扇型齒輪的齒頂模數(shù)m=2，=23。齒條齒數(shù)取=23。
1． 手指夾緊力的計(jì)算：
公式： (3-1)
為抓取的工件重量最大為2Kg ，為安全系數(shù)取1.22,暫取5，為工作情況系數(shù)，可按=1.12.5此取=2，為方位系數(shù)，即為當(dāng)爪子處在不同位置夾取工件不同放置位置是的系數(shù)，根據(jù)查取的公式： =0.5tan，粗略計(jì)算約等于0.91.1此處取1。
根據(jù)公式（3-1）計(jì)算得:
1.52129.8N
=58.8N
因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)采用移動(dòng)型齒輪齒條手部結(jié)構(gòu)，查資料知其夾緊力為驅(qū)動(dòng)力的一半，即:
=0.5 (3-2)
此處考慮其他因素取100N。
圖3-1機(jī)械手手部簡(jiǎn)圖
(c)計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即
（3.4）
=25×tg30o
=23.1mm
經(jīng)圓整取l=25mm
(d)確定“V”型鉗爪的L、β[3]。
取L/Rcp=3 （3.5）
式中： Rcp=P/4=200/4=50 （3.6）
由公式（3.5）（3.6）得：L=3×Rcp=150
取“V”型鉗口的夾角2α=120o，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，
查表得：
β=22o39′
計(jì)算：設(shè)a=100mm,b=50mm,<<;機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間為0.5s，求夾緊力和驅(qū)動(dòng)力和 驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。
(1) 設(shè)
==1.02
根據(jù)公式，將已知條件帶入：
=1.5
（2）根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得：
=1378N
（3）取
（4）確定液壓缸的直徑D
選取活塞桿直徑d=0.5D,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=0.81MPa,
根據(jù)表4.1（JB826-66），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=63mm
則活塞桿內(nèi)徑為:
D=630.5=31.5mm，選取d=32mm
為了保證手抓張開角為，活塞桿運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度為34mm。
手抓夾持范圍，手指長(zhǎng)100mm,當(dāng)手抓沒有張開角的時(shí)候，如圖3.2（a）所示，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，它的最小夾持半徑，當(dāng)張開時(shí)，如圖3.2（b）所示，最
大夾持半徑計(jì)算如下：
機(jī)械手的夾持半徑從20-30mm
（a） (b)
手抓張開示意圖
5.2 機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算
機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確,抓取精度高,重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好,并有足夠的抓取能。
機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來決定），而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、
小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進(jìn)行機(jī)械手的夾持誤差。
圖3.3 手抓夾持誤差分析示意圖
該設(shè)計(jì)以棒料來分析機(jī)械手的夾持誤差精度。
機(jī)械手的夾持范圍為80mm180mm。
一般夾持誤差不超過1mm,分析如下：
工件的平均半徑：
手指長(zhǎng),取V型夾角
偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角確定：
計(jì)算
當(dāng)S時(shí)帶入有：
夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。
5.3 手爪扇形齒輪與齒條強(qiáng)度校核
1、材料：齒輪：40 滲碳淬火 硬度5862
齒條：40 滲碳淬火 硬度 4855
2、因所受的力不大硬齒面扇形齒輪與齒條按接觸疲勞強(qiáng)度校核
查表計(jì)算
查表
查資料：
安全系數(shù)
由上面的公式知：
符合要求
3.2升降方向設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力
表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1]
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表3-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液鑿巖機(jī)
液機(jī)
大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合
機(jī)床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由表2-1和表2-2可知，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=1MPa
3.2.2 升降液壓缸計(jì)算
為了滿足工作臺(tái)快速進(jìn)退速度相等，并減小液泵的流量，則液壓缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的回油背壓，并取液壓缸機(jī)械效率。則液壓缸上的平衡方程
故液壓缸無桿腔的有效面積：
液壓缸直徑
表1 液壓缸內(nèi)徑系列GB/T2348-1980mm
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=63mm；本來可以取50的，考慮不可預(yù)測(cè)的超載等因素，故在這取的略微大一些。
查《液傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。
因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.5D=31.5mm 取d=32（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
表2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
(1) 液壓缸缸體厚度計(jì)算
缸體是液壓缸中最重要的零件，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸體內(nèi)經(jīng)較大時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。缸體的常用材料為20、25、35、45號(hào)鋼的無縫鋼管。在這幾種材料中45號(hào)鋼的性能最為優(yōu)良，所以這里選用45號(hào)鋼作為缸體的材料。
式中，——實(shí)驗(yàn)壓力，MPa。當(dāng)液壓缸額定壓力Pn5.1 MPa時(shí)，Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)，Py=1.25Pn。
[]——缸筒材料許用應(yīng)力，N/mm。[]=，為材料的抗拉強(qiáng)度。
注：1.額定壓力Pn
額定壓力又稱公稱壓力即系統(tǒng)壓力，Pn=10MPa
2.最高允許壓力Pmax
Pmax1.5Pn=1.2510=12.5MPa
液壓缸缸筒材料采用45鋼，則抗拉強(qiáng)度：σb=600MPa
安全系數(shù)n按《液傳動(dòng)與控制手冊(cè)》P243表2—10，取n=5。
則許用應(yīng)力[]==120MPa
=
=5.5mm
,滿足。所以液壓缸厚度取10mm。
則液壓缸缸體外徑為83mm。
3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。
3.2.3 活塞桿的計(jì)算校核
活塞桿是液壓缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
活塞桿直徑的計(jì)算[1]
查《液傳動(dòng)與控制手冊(cè)》根據(jù)桿徑比d/D，一般的選取原則是：當(dāng)活塞桿受拉時(shí)，一般選取d/D=0.3-0.5，當(dāng)活塞桿受壓時(shí)，一般選取d/D=0.5-0.7。
因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=88.375mm按GB/T2348—1993將所計(jì)算的d值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：
取d=90（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
表2 活塞桿直徑系列
4
5
6
8
10
12
14
16
18
20
22
25
28
32
36
40
45
50
56
63
70
80
90
100
110
125
140
160
180
200
220
250
280
320
360
400
按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度
為最小速度，則由式
（4-3）
本例=122.65625>1.25，滿足最低速度的要求。
2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算：
<90mm （4-4）
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)油馬達(dá)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。
4.活塞桿的密封與防塵
活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
3.2.4 液壓缸工作行程的確定
液壓缸工作行程長(zhǎng)度可以根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。
表4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80）[6]
25
50
80
100
125
160
200
250
320
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
表4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80）[6]
40
63
90
110
140
180
220
280
360
450
550
700
900
1100
1400
1800
2200
2800
3600
表4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80）[6]
240
260
300
340
380
420
480
530
600
650
750
850
950
1050
1200
1300
1500
1700
1900
2100
2400
2600
3000
3400
3800
根據(jù)設(shè)計(jì)要求知快速接近工件，行程根據(jù)任務(wù)書要求，根據(jù)表3-8，可選取垂直方向液壓缸的工作行程為900mm，可選取水平方向液壓缸的工作行程為1000mm。
3.2.5 活塞的設(shè)計(jì)
由于活塞在液力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動(dòng)，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動(dòng)壓力增大，降低機(jī)械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會(huì)引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計(jì)性能?？紤]選用O型密封圈。
3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)與計(jì)算
1.最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H的確定
當(dāng)活塞桿全部伸出時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]。影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),當(dāng)液壓缸最大行程為L(zhǎng),缸筒直徑為D時(shí),最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為:
（4-5）
一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，在缸徑小于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時(shí)取A=(0.6~1.0)d.。活塞寬度B取B=(0.6~1.0)D。若導(dǎo)向長(zhǎng)度H不夠時(shí),可在活塞桿上增加一個(gè)導(dǎo)向套K(見圖4-1)來增加H值。隔套K的寬度。
圖4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長(zhǎng)度[1]
因此:最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，取H=9cm；
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A=
活塞寬度B=
2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu)
導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。
3.2.7 端蓋和缸底的計(jì)算校核
在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強(qiáng)度以承受液力，而且必須具有一定的連接強(qiáng)度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)的不好容易損壞。
1.端蓋的設(shè)計(jì)計(jì)算
端蓋厚h為：
式中 D1——螺釘孔分布直徑，cm；
P——壓力，；
——密封環(huán)形端面平均直徑，cm；
——材料的許用應(yīng)力，。
2.缸底的設(shè)計(jì)
缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。
3.2.7 缸體長(zhǎng)度的確定
液壓缸缸體內(nèi)部長(zhǎng)度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長(zhǎng)度還需要考慮到兩端端蓋的厚度[1]。一般液壓缸缸體長(zhǎng)度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的20~30倍。取系數(shù)為5,則液壓缸缸體長(zhǎng)度：L=5*10cm=50cm。
3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計(jì)
液壓缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)具有很大的動(dòng)量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進(jìn)入液壓缸的端蓋和缸底部分時(shí)，會(huì)引起機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機(jī)械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會(huì)嚴(yán)重影響液壓缸和整個(gè)液系統(tǒng)的強(qiáng)度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運(yùn)動(dòng)部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實(shí)現(xiàn)速度的遞減，直至為零。
當(dāng)液壓缸中活塞活塞運(yùn)動(dòng)速度在6m/min以下時(shí)，一般不設(shè)緩沖裝置，而運(yùn)動(dòng)速度在12m/min以上時(shí)，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機(jī)床液系統(tǒng)中，動(dòng)力滑臺(tái)的最大速度為4m/min,因此沒有必要設(shè)計(jì)緩沖裝置。
3.2.9 液壓缸的選型
經(jīng)過比較，參考市場(chǎng)上的液壓缸類型，選擇一種可靠?jī)?yōu)質(zhì)的液壓缸產(chǎn)品的生產(chǎn)商—速易可（上海）有限公司http://www.tonab.net/about_us.asp。
速易可液動(dòng)（上海）有限公司成立于2004年，從事于空油壓零組件和設(shè)備研 究、生產(chǎn)、銷售的自動(dòng)化廠商，產(chǎn)品以『TONAB』品牌營(yíng)銷國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，產(chǎn)品主要有空液凈化組件、液動(dòng)控制組件、液動(dòng)執(zhí)行組件、輔助組件、空油壓設(shè)備，產(chǎn) 品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、工業(yè)機(jī)械手、食品包裝機(jī)械、紡織機(jī)械、半導(dǎo)體設(shè)備、軌道交通、煙草機(jī)械、機(jī)床自動(dòng)控制、真空搬運(yùn)、汽車制造、教學(xué)培訓(xùn)等行業(yè)。
速易可目前主要產(chǎn)品有：無桿液壓缸、滑臺(tái)液壓缸、止動(dòng)液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸、機(jī)械夾、回轉(zhuǎn)夾緊液（油）壓缸、導(dǎo)桿液壓缸、帶鎖液壓缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型液壓缸、控制閥、空液控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)液動(dòng)輔助零組件。
根據(jù)上節(jié)計(jì)算，在這選擇YAM63.
3.3 水平方向設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1 水平方向計(jì)算
當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重20kg，長(zhǎng)度l =1000mm。如圖3.4所示。
工件
圖3.4 受力簡(jiǎn)圖
(1)計(jì)算扭矩[4]
(2)液壓缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 [4]
F =200N S =1m（最大行程時(shí)）
帶入公式2.9得
=200×10×1 =2000（N·M）
由于水平方向的液壓缸與升降方向的有些類似，在此不在一一列舉
3.3.2 液壓缸的選型
速易可目前主要產(chǎn)品有：無桿液壓缸、滑臺(tái)液壓缸、止動(dòng)液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸、機(jī)械夾、回轉(zhuǎn)夾緊液（油）壓缸、導(dǎo)桿液壓缸、帶鎖液壓缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型液壓缸、控制閥、空液控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)液動(dòng)輔助零組件。
根據(jù)上節(jié)計(jì)算，在這選擇YAM63.
腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。
3.4機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核
臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了液機(jī)械手的總體布局。本課題液機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣液機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型液機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求[7-9]。
3.5螺柱的設(shè)計(jì)與校核
螺桿是液機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。
螺桿的材料選擇：
從經(jīng)濟(jì)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。
螺距 P =6mm 梯形螺紋
螺紋的工作高度 h =0.5P （3.17）
=3mm
螺紋牙底寬度 b =0.65P=0.65×6=3.9mm （3.18）
螺桿強(qiáng)度〖11〗 （3.19）
=30～50Mpa
螺紋牙剪切 =40
彎曲=45～55
(1)當(dāng)量應(yīng)力
(3.20)
式中 T——傳遞轉(zhuǎn)矩N·mm
[σ]——螺桿材料的許用應(yīng)力
所以代入公式（3.20）得：
6225025d12+11236≤900d16×1012
6225025×0.0292+11236≤900×0.0296×1012
即16471pa＜535340pa
合格
(2)剪切強(qiáng)度
（旋合圈數(shù)） （3.21）
（3.22）
=206.8×103pa
=0.206Mpa＜[τ]=40Mpa
(3)彎曲強(qiáng)度
=0.48Mpa＜[σ]=45Mpa
合格
3.6機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定
3.6.1常用的定位方式
機(jī)械停止機(jī)械停止位置被設(shè)定在行程的末端。當(dāng)通過減速液體機(jī)器人末端，緊靠擋塊和定位。
如果減速前的位置，定位驅(qū)動(dòng)壓力不消除，在這種情況下，機(jī)械止動(dòng)件的位置可以達(dá)到很高的重復(fù)性。一般高于±0.5mm的定位如果油驅(qū)趕并刪除工作的壓力，那么液體操縱可能會(huì)出現(xiàn)小幅反彈站的距離，因此定位精度低[12]。
3.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素
液體機(jī)器人能準(zhǔn)確工作，定位實(shí)際上是一個(gè)三維空間，線的數(shù)量和角度定位組合的量的量。在許多簡(jiǎn)單的情況下，一個(gè)單一的值可能是主要的。影響單行或如下角度定位誤差量的量的因素：
（1）定位
不同的因素影響不同的定位。如機(jī)械止動(dòng)件的位置，定位精度和剛度并抵靠時(shí)的速度和其他因素有關(guān)的止動(dòng)件的止動(dòng)件。
（2）定位速度
定位速度上的定位精度影響很大。這是因?yàn)?，定位速度是不一樣的，不同的能量必須被耗散運(yùn)動(dòng)部件。通常情況下，為了減少定位誤差應(yīng)合理控制定位速度，如提高了性能的緩沖裝置的緩沖和緩沖效率，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使得移動(dòng)部件及時(shí)減速。
（3）準(zhǔn)確度
制造和安裝高速精密流體精密機(jī)器人對(duì)定位精度產(chǎn)生直接的影響。
（4）剛度
結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度機(jī)器人本身是低的，由于振動(dòng)容易發(fā)生定位精度普遍較低。
重量比（5）的移動(dòng)構(gòu)件
移動(dòng)部件包括液壓機(jī)械手自身的重量和材料的重量的重量被抓住。
在運(yùn)動(dòng)的重量變化對(duì)定位精度的影響更大。通常情況下，可移動(dòng)部件的增加的重量，其定位精度下降。因此，設(shè)計(jì)不僅要降低自身的運(yùn)動(dòng)部件的重量，而且要考慮改變抓工作重的影響。
（6）的驅(qū)動(dòng)源
流體壓力波動(dòng)和電壓，油溫度波動(dòng)會(huì)影響重復(fù)定位精度是一個(gè)機(jī)器人。因此，使用必要的電壓和調(diào)節(jié)流體的措施。
（7）控制系統(tǒng)
開關(guān)控制，位置控制和電液比例控制精度伺服控制是不一樣的。這是不僅是因?yàn)椴煌木群透鞣N控制用元件的靈敏度，而且還與有關(guān)的位置反饋裝置[13]的存在或不存在。
這個(gè)項(xiàng)目的定位精度用機(jī)械止動(dòng)器的位置。
3.6.3液機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置
緩沖裝置進(jìn)入緩沖器和兩種形式的外緩沖器。在液壓缸的形式的緩沖器結(jié)束緩沖裝置和緩沖電路。外面的柔性機(jī)械構(gòu)件和液體緩沖器形式緩沖區(qū)。優(yōu)點(diǎn)緩沖區(qū)是一個(gè)簡(jiǎn)單而緊湊的結(jié)構(gòu)。但有時(shí)限制的座椅位置;優(yōu)點(diǎn)坐墊的座椅位置靈活，簡(jiǎn)單，良好的緩震性能調(diào)整等，但結(jié)構(gòu)比較大。
緩沖器用于這項(xiàng)研究裝置是一個(gè)液壓缸緩沖裝置結(jié)束。
當(dāng)活塞移動(dòng)到一定的距離遠(yuǎn)離氣缸端蓋和端蓋之間可以活塞形成一緩沖室。原則使用油門，使給運(yùn)動(dòng)臨時(shí)緩沖室的背壓產(chǎn)生的阻力減速停止，避免所謂的液壓缸緩沖裝置[12-15]的端部的剛性的沖擊的設(shè)備。
在緩沖行程，孔口常數(shù)，稱為恒油門液壓缸緩沖裝置結(jié)束。
設(shè)計(jì)液壓缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時(shí)，（最大加速度）、（緩沖腔最大沖擊壓力）和（殘余速度）三個(gè)參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個(gè)參數(shù)，然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下：
(1)選擇最大加速度
通常，amax值按液機(jī)械手類型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取，同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速液機(jī)械手，- 取5m/s2以下，對(duì)于輕載高速液機(jī)械手，-取5～10 m/s2
(2)計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力F
水平運(yùn)動(dòng)時(shí)：
（3.23）
=0.25×103×π×3.62-7
=138N
(3)計(jì)算殘余速度Vr
（3.24）
m/s
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)不久掃尾階段，在學(xué)習(xí)過程中幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，我已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多，首先，有知識(shí)有更深的了解，多年的知識(shí)做了系統(tǒng)的審查，知識(shí)文化的圖書館使用獨(dú)立的分析，我學(xué)會(huì)了如何更好地利用對(duì)利用網(wǎng)絡(luò)能力，查找資料，解決問題，以及信息，但也讓我學(xué)習(xí)如何與你的同學(xué)討論這個(gè)問題。這是我今后的工作有很大的幫助，
我將繼續(xù)在今后的工作中，努力提高自己的水平。通過這樣的設(shè)計(jì)，我真的覺得棘手的優(yōu)秀設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，但在老師的幫助和自己的努力，我終于成功地完成設(shè)計(jì)。我經(jīng)常沒有足夠的知識(shí)來設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有不足。這些問題有時(shí)可以讓我無奈。雖然我的設(shè)計(jì)有很多不足之處，行使自己的分析和解決共同問題的能力，并希望通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，未來將從事培訓(xùn)，為今后的工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)仿真的基礎(chǔ)。寫這篇文章代表了我的論文將接近尾聲。在過去四年的大學(xué)畢業(yè)的課程，這將是審查的教師和學(xué)生，是否做的好和壞，這個(gè)過程也有經(jīng)驗(yàn)。首先，所有的老師感謝的標(biāo)志，我誠(chéng)懇地接受你的指導(dǎo)，并希望得到你我的努力。當(dāng)我們不知道，你不會(huì)做，老師給我們補(bǔ)充的知識(shí);顯然，我們想進(jìn)入的知識(shí)，設(shè)計(jì)，技術(shù)狀態(tài)和研究生更注重于自我訓(xùn)練。我想，如果沒有大學(xué)四年打下課程設(shè)計(jì)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，我們可能要完成畢業(yè)設(shè)計(jì)變得非常困難。所有的老師，所以我把我的大學(xué)四年課程設(shè)計(jì)，說了聲真誠(chéng)的感謝你們！
畢業(yè)設(shè)計(jì)，歷時(shí)半年多，我看了很多文獻(xiàn)，有很多獲取有關(guān)書籍的;沒有任何線索，找到來自靈感，從我不知道如何開始一個(gè)大膽的嘗試，從教師自身的獨(dú)立思考，終于完成了這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。我除了完成自己的工作，同時(shí)也得到了悉心的指導(dǎo)老師，總是老師劉國(guó)光在關(guān)鍵時(shí)刻，及時(shí)監(jiān)督我們的工作，嚴(yán)格要求我們，我們仔細(xì)檢查任務(wù)的各個(gè)階段;我要衷心感謝我的老師。
參考文獻(xiàn)
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致 謝
該論文是導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是液壓機(jī)器人的設(shè)計(jì)，這是一個(gè)我以前沒有接觸。我知道這完全是一個(gè)陌生人，教師的幫助和參考材料看了以后，我有一定的了解液壓操縱的。我很感謝老師的指導(dǎo)下，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。真誠(chéng)地感謝對(duì)我的老師的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)的有利條件，也感謝學(xué)院為我們使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)如期完成。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在大學(xué)一起學(xué)習(xí)的知識(shí)，綜合運(yùn)用所有相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，課本知識(shí)在實(shí)踐中應(yīng)用。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我得到更多的專業(yè)知識(shí)，以鞏固和提高原有的基礎(chǔ)上，這是由教師和學(xué)生的幫助是分不開的。設(shè)計(jì)和分析老師的指導(dǎo)下完成的，并在分析的過程中，尹長(zhǎng)城老師給了我很多鼓勵(lì)，引導(dǎo)我在設(shè)計(jì)和分析，認(rèn)為更多的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了我的學(xué)習(xí)能力來和我們討論這個(gè)問題，所以我有認(rèn)識(shí)更加清晰的分析，讓我受益匪淺。
畢業(yè)設(shè)計(jì)