五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì)概要

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1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 6 目錄 第1章緒論 4. 1.1課題背景及研究現(xiàn)狀 .4. 1.2機(jī)械手的研究意義及其本身優(yōu)點(diǎn) 5 1.2.1 機(jī)械手的研究意義 5 1.2.2 機(jī)械手本身的優(yōu)點(diǎn) 5 1.3本章小結(jié) 6. 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 7. 2.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 7. 2.2總體方案分析 Z. 2.2.1 搬運(yùn)機(jī)械手的組成 7. 2.2.2三大系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 7 2.3搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式 8 2.4本章小結(jié) 1.0 第3章 基本參數(shù)及二維外觀圖 11 3.1基本參數(shù) 11 3.2總體外觀圖 11 3.

2、2.1外觀圖簡(jiǎn)圖 1.1 3.2.2液壓原理設(shè)計(jì)圖截圖 12 3.3本章小結(jié) 1.3 第4章 各部分的具體計(jì)算 14 4.1 手部夾持器的計(jì)算 14 4.1.1手部夾持器設(shè)計(jì)要求 1.4 4.1.2手部夾持器設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4.1.3端蓋螺釘校核 15 4.2腕部回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算 16 4.3小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 4.4俯仰缸設(shè)計(jì) 24 4.5大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 4.6大臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 4.7手部驅(qū)動(dòng)油缸油孔尺寸計(jì)算 29 4.8腕部回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 30 4.9大臂回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 30 4.10大臂升降油缸油孔尺寸確定 31 4

3、.11伸縮臂油缸油孔尺寸確定 3.1 4.12本章小結(jié) 32 第5章 各油缸活塞桿校核 33 5.1手部驅(qū)動(dòng)油缸活塞桿校核 33 5.2腕部回轉(zhuǎn)油缸活塞桿校核 33 5.3伸縮油缸活塞桿校核 .3.4 5.4俯仰油缸活塞桿校核 .3.4 5.5本章小結(jié) 35 第6章總體三維圖 36 6.1總體三維圖 36 6.2本章小結(jié) 37 結(jié)論 38 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 附錄 42 第1章緒論 1.1課題背景及研究現(xiàn)狀 機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化裝置，它綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微 電子與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué) 科的最新研究

4、成果，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各行各業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度要求的提 高，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的機(jī)器人產(chǎn)品。機(jī)器人 產(chǎn)品的實(shí)用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實(shí)際問題，又促進(jìn)了工 業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程。目前，由于機(jī)器人的研制和開發(fā)涉及多方面的技術(shù)，系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)和研制的成本普遍較高，在某種程度上限制了該項(xiàng)技術(shù) 的廣泛應(yīng)用，因此，研制經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用化、高可靠性機(jī)器人系統(tǒng)具有廣泛 的社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 機(jī)械手自六十年代以來問世以來，發(fā)展非常迅速。目前，第二代產(chǎn) 品，微機(jī)控制、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小型工業(yè)機(jī)械手已成產(chǎn)品。 美國(guó)是最早研制和應(yīng)用機(jī)械手的國(guó)家，早在 1967年就定型批量生產(chǎn) 了

5、 UNIMATE4000型前身。1969年美國(guó)通用汽車公司自行研制了 SAM工 業(yè)機(jī)械手，并用 21臺(tái)機(jī)器手組成了點(diǎn)焊轎車車身的自動(dòng)生產(chǎn)線。 70年 代，美國(guó)克萊斯勒汽車公司的 32條沖繩自動(dòng)線的448臺(tái)沖床，全部采用 了機(jī)械手傳送工件。 日本機(jī)械手工業(yè)雖比美國(guó)起步晚（六十年代后期） ，但是發(fā)展速度更 快，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，1982年日本擁有工業(yè)機(jī)械手共 13000余臺(tái)，生產(chǎn)廠家近 200 家。 此外，瑞典、挪威、德國(guó)、意大利、俄國(guó)等國(guó)家也是發(fā)展迅速，例 如挪威的TRLLFA公司生產(chǎn)的機(jī)械手，瑞典的ASEA公司、 ELECTROLUX 公司和 KAVIELDT 公司生產(chǎn)的機(jī)械手，德國(guó)的 VOLK

6、SVAGEN公司生產(chǎn)的機(jī)械手在歐洲市場(chǎng)，甚至在北美市場(chǎng)都占有很 大的比重。 工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提 高 勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和 長(zhǎng)期頻繁，單調(diào)的操作，如果沒有機(jī)械手那么工人的勞動(dòng)強(qiáng)度是很高的， 有時(shí)候還要用行車員工件，生產(chǎn)速度大大延緩，這種情況采用機(jī)械手是很 有效的。此外，它能在咼溫、低溫、深水、宇宙、反射性和其他有毒、有 污染環(huán)境條件上進(jìn)行操作。更顯其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。 工業(yè)機(jī)械手的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工過程中的上、下料及搬運(yùn)、裝 配、焊接、沖壓、樹脂成型加工及其熱處理、鍛壓等。 表1-1機(jī)械手在各個(gè)

7、行業(yè)所占比例（ %） 年 份 裝 配 弧 焊 噴 漆 占 八、、 焊 樹脂成 型 鑄處 鍛熱理 機(jī)械加 工 苴 他 2000 9.8 7.3 4.9 11.4 7.3 20.4 22.8 16.1 2005 16.5 11，0 4.9 9.6 4.5 22.2 14.2 22.2 2010 21.7 10.5 5.1 7.5 3.3 22.3 13.1 16.5 1.2機(jī)械手的研究意義及其本身優(yōu)點(diǎn) 1.2.1機(jī)械手的研究意義 機(jī)械人手技術(shù)是近30年來發(fā)展比較快的一種新技術(shù)，機(jī)械手是一門 新興的的

8、綜合性科學(xué)，他設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造控制工程計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)仿真 生學(xué)，人工智能等領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)械手是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要設(shè)備， 它本身是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。 工業(yè)機(jī)械手能模仿人肢體的一些動(dòng)作，可以代替人的一些動(dòng)作，代替 人們進(jìn)行工作，一次機(jī)械手自問世以來就受到人們的寵愛而且性能不斷完 善，各種優(yōu)良的機(jī)械手不斷出現(xiàn)操作越來越靈活，在一些方面與人手相 比，幾乎達(dá)到了以假亂真的程度，加之各種技能的應(yīng)用，使得機(jī)器人有了 自己的頭腦能不受控制而獨(dú)立的處理一些問題，因此其應(yīng)用越來越廣泛。 122機(jī)械手本身的優(yōu)點(diǎn) 搬運(yùn)機(jī)械手是機(jī)器人家族中的重要一員，其應(yīng)用最廣泛，在自動(dòng)化流 水線生產(chǎn)中勞動(dòng)強(qiáng)度最大，工作

9、條件差，熱塵煙霧毒氣等使得環(huán)境惡化， 使得人的工作受到了種種限制，此時(shí)搬運(yùn)機(jī)械手則能夠迎難而上，獨(dú)樹一 幟，而且其能不知疲倦的工作，搬運(yùn)機(jī)械手具有許多人沒法相比的優(yōu)點(diǎn)： （1） 工作時(shí)間持久，不會(huì)出現(xiàn)人的疲勞，可以重復(fù)不間斷的勞動(dòng)，能持 流水線的持續(xù)工作。 （2） 對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，特別能在多粉業(yè)，以燃燒以爆炸放射性等惡劣 環(huán)境下工作。 （3）運(yùn)動(dòng)靈活精確，能夠延伸到人手所不能到達(dá)的空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行工 作，而不受外界因素的干擾。 （4） 通用性好，本搬運(yùn)機(jī)械手在設(shè)計(jì)過程中，考慮到其通用性，因此留 有余地，因此除搬運(yùn)外，還可以焊接噴漆等。 （5） 工作效率高，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，同時(shí)也

10、降低了成本。 諸多的優(yōu)點(diǎn)為機(jī)械人的廣泛應(yīng)用開辟了廣闊的前景，而我國(guó)在這些方 面還處于初始階段，因此需要更進(jìn)一步發(fā)展，本次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年 所學(xué)知識(shí)的鞏固與綜合應(yīng)用。 1.3本章小結(jié) 本章介紹了五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)研究背景及其研究現(xiàn)狀， 列舉了一些國(guó)家的研究成果，重點(diǎn)講述了機(jī)械手的研究在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用領(lǐng) 域，還介紹了機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展前景。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第2章總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)目標(biāo) 設(shè)計(jì)一種五自由度搬運(yùn)機(jī)器手，包括機(jī)器手的總體設(shè)計(jì)，移動(dòng)方式設(shè) 計(jì)，動(dòng)作規(guī)劃設(shè)計(jì)，三維造型設(shè)計(jì)等。 重點(diǎn)是機(jī)器手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即如何在綜合考慮機(jī)器人的功能和特性要 求后，

11、能夠完整的設(shè)計(jì)出合理而優(yōu)化的機(jī)器手。 功能指標(biāo)包括：機(jī)械手的各部件的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)壓力的敏感反映 等，使得機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)到達(dá)任何位置的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)具有重量輕， 穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 由于本設(shè)計(jì)并沒有工業(yè)實(shí)際的問題的要求，也就是沒有要功能模塊的 具體設(shè)計(jì)，并且，設(shè)計(jì)者所希望的創(chuàng)新性也大過實(shí)用性?；谝陨显?， 本設(shè)計(jì)暫不考慮對(duì)于功能模塊的搭載問題，僅僅討論并設(shè)計(jì)一種合理可 行、盡可能優(yōu)化了的五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手。 2.2總體方案分析 2.2.1搬運(yùn)機(jī)械手的組成 控制系統(tǒng) —? 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ―? 執(zhí)行系統(tǒng) 圖2-1組成框架圖 參考諸多的搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)理念，以及對(duì)于本題目一一

12、五自由度搬 運(yùn)機(jī)械手的理解，現(xiàn)將總體分為五大部件，分別為：大臂升降結(jié)構(gòu)、大臂 回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、伸縮臂結(jié)構(gòu)、小臂伸縮結(jié)構(gòu)、手爪回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、手爪伸縮結(jié)構(gòu)。 2.2.2三大系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 1 ?控制系統(tǒng) 此系統(tǒng)是控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作從而實(shí)現(xiàn)按預(yù)定程序進(jìn)行工作的機(jī)構(gòu)，并 通過位置檢測(cè)的反饋來檢測(cè)工作的精度，從而保證能正確實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的運(yùn) 動(dòng)，迅速準(zhǔn)確的完成機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)，包括程序控制部分和行程反饋部分。 2 ?驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 用來為各個(gè)部件的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，是實(shí)現(xiàn)一切運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來源，有氣 動(dòng)、液動(dòng)電動(dòng)和機(jī)械式四種形式，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，本 機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，五個(gè)自由度。 3. 執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行機(jī)

13、構(gòu)是完成各種動(dòng)作的總稱，具體包括以下幾個(gè)部分 (1) 手部：直接與工件接觸的部分，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手的手部 用夾鉗式，用來抓取工件，或用來支撐焊條，噴槍(手部用法蘭連接，可 以拆換，更換手部，以滿足工作需要) (2) 腕部連接手部和臂部的工件用來調(diào)整被抓取物體的方位 (3) 臂部：支撐被抓物體的手部和腕部的重要部件，帶動(dòng)手指去抓 取物體，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定位置。 (4) 腰部:機(jī)身是支撐機(jī)器手所有部件的部位及其零件，是整個(gè)機(jī)械 手的基礎(chǔ)。 2.3搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式 1 .機(jī)械手的運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)包括自由度數(shù)和運(yùn)動(dòng)范圍 本機(jī)械手采用雙抓，這是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)

14、點(diǎn)： (a) 運(yùn)動(dòng)靈活 (b) 工作空間大 (c) 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)處容易密封，防塵 (d) 作效力大大的提高了 (e) 工作要求低 2. 自由度數(shù) 自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng) 的數(shù)目稱為自由度，自由度是衡量機(jī)械手設(shè)計(jì)水平的重要指標(biāo)，自由度越 多的機(jī)械手能完成的運(yùn)動(dòng)越復(fù)雜，技術(shù)難度越大，控制定位越困難，安裝 越復(fù)雜，成本高，因此在具體問題中盡量減少自由度，本機(jī)械手是考慮到 選用腕部來回轉(zhuǎn)，小臂伸縮，小臂俯仰，大臂回轉(zhuǎn)，大臂升降等 5個(gè)自由 度完全滿足工作要求。 3. 運(yùn)動(dòng)范圍 關(guān)節(jié)3結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)范圍和形狀取決于大臂和小臂的長(zhǎng)度比，本機(jī)械手 大臂長(zhǎng)60

15、0mm，小臂長(zhǎng)800mm，具體范圍見后圖。圖中矩形為包容區(qū)域 圖2-2機(jī)械手水平面的運(yùn)動(dòng)范圍 4 ?運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式 運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式是將動(dòng)力源的運(yùn)動(dòng)傳遞到實(shí)現(xiàn)自由度運(yùn)動(dòng)的過程，本設(shè) 計(jì)中將直線油缸的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞出去，針對(duì)結(jié) 構(gòu)的需要和驅(qū)動(dòng)力的大小，各自由度的運(yùn)動(dòng)采用不同的傳遞方式，大臂回 轉(zhuǎn)，腕部回轉(zhuǎn)都采用回轉(zhuǎn)油缸，小臂俯仰、小臂伸縮、大臂升降都采用直 線油缸。 5. 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式 采用液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是： (1) 速度反映性好；因?yàn)楸或?qū)動(dòng)部件的速度快慢取決于油液容 積變化，所以當(dāng)不考慮溫度變化的時(shí)候，被驅(qū)動(dòng)系的滯后 幾乎不存在，而且液壓機(jī)構(gòu)的重量

16、輕，慣性小，他的速度 反應(yīng)性好。 (2) 調(diào)速范圍大，還可以無(wú)極調(diào)速，適用于不同的工作要求。 (3) 傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸收沖擊力，可以實(shí)現(xiàn)比較頻繁而平穩(wěn)換 向。 (4) 在產(chǎn)生相同驅(qū)動(dòng)力的條件下，液壓驅(qū)動(dòng)比其他驅(qū)動(dòng)方式體 積小， (5) 定位精度高 (6) 驅(qū)動(dòng)力或力矩大 存在的不利因素有： (1) 液壓系統(tǒng)存在泄漏對(duì)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性有一定的影響 (2 )油液中如果混有空氣將降低傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛性，影響定位精 度，產(chǎn)生爬行 (3)油液的溫度和黏度的變化影響傳動(dòng)的性能 2.4本章小結(jié) 本章對(duì)總體方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行了確定，規(guī)劃了搬運(yùn)機(jī)械手的三大組成部 分，進(jìn)而對(duì)三大組成部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，確定

17、了搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)方式 及其驅(qū)動(dòng)源，設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)范圍及回轉(zhuǎn)角度，對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行 了比較。 15 第3章基本參數(shù)及二維外觀圖 3.1基本參數(shù) 1. 名稱：工業(yè)機(jī)械手 2. 主要用途：搬運(yùn) 3. 自由度數(shù)：5 （腕部轉(zhuǎn)動(dòng)、小臂伸縮、小臂俯仰、大臂回轉(zhuǎn)、大臂 升降） 4. 抓重：最大5Kg 5?工作范圍與速度 工作范圍與速度如下表 3-1 運(yùn)動(dòng)自由度 動(dòng)作范圍 速度 腕部回轉(zhuǎn) -90 ° - — 90° 45° /s 小臂伸縮 0— 300mm 0.05m/s 小臂俯仰 0— 100mm 0.05m/s 大臂回轉(zhuǎn) -90 ° - — 9

18、0° 15° /s 大臂升降 0— 120mm 0.05m/s 6. 控制方式：PTP/CP 7. 重復(fù)定位精度：+2mm 8. 驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng) 9. 驅(qū)動(dòng)源：液壓油泵 3.2總體外觀圖 3.2.1外觀圖簡(jiǎn)圖 圖3-1機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1—手腕 2—小臂 3—俯仰缸 4—大臂 322液壓原理設(shè)計(jì)圖截圖 圖3-5液壓控制工作原理圖 表3-2電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表 1TA 1TA 4TA 他 UT1 11TA 13TA 14T1 ■ -

19、 — + t ■+ + - 4- - — t r + ? 村Ml + - mi + ■ + r ■ ■

20、 ■ * ■ - - - — 現(xiàn)將本機(jī)械手的工作順序過程介紹如下： （1） 電磁鐵11通電，大臂旋轉(zhuǎn)油缸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大臂周向定位 （2） 電磁鐵9通電，大臂升降油缸伸出，實(shí)現(xiàn)大臂軸向定位 （3） 電磁鐵7通電，伸縮臂伸縮缸伸出，實(shí)現(xiàn)伸縮臂軸線定位 （4） 電磁鐵5通電，小臂伸縮缸伸出，實(shí)現(xiàn)小臂的軸向定位 （5） 小臂到達(dá)伸出一定距離，碰到行程開關(guān) 14,之后將電磁鐵3接 通實(shí)現(xiàn)手爪旋轉(zhuǎn)缸體的運(yùn)動(dòng)。 （6） 電磁鐵3通電，手爪旋轉(zhuǎn)缸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手爪的周向定位 （7） 電磁鐵1通電，手爪伸縮缸伸

21、出，實(shí)現(xiàn)手爪的軸向定位 （8） 手爪抓取工件，工件與手爪夾緊到一定壓力，壓力繼電器通電 使得電磁鐵1斷電，電磁鐵2通電手爪收縮，實(shí)現(xiàn)手爪的軸向 定位。 （9） 電磁鐵4通電，手爪旋轉(zhuǎn)油缸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手爪的周向定 位。 （10） 電磁鐵6通電，小臂伸縮油缸回縮，實(shí)現(xiàn)小臂的軸向定位。 （11） 電磁鐵9通電，伸縮臂回縮，實(shí)現(xiàn)伸縮臂軸線定位。 （12） 電磁鐵11通電，大臂升降油缸下降，實(shí)現(xiàn)大臂軸向定位。 （13） 電磁鐵13通電，大臂旋轉(zhuǎn)油缸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)大臂周向定 位。 在參考了眾多機(jī)械手手部的結(jié)構(gòu)后，結(jié)合自己的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在設(shè)計(jì) 出如上圖的液壓機(jī)械手及其驅(qū)動(dòng)液壓原理裝置。下

22、面介紹各個(gè)液壓缸體的 設(shè)計(jì)計(jì)算及其型號(hào)的選用，機(jī)械人手部結(jié)構(gòu)形式多樣，但總的設(shè)計(jì)都有如 下幾點(diǎn)基本要求： （1 ）應(yīng)具有足夠的夾緊力和驅(qū)動(dòng)力，手爪握力（夾緊力）大小要適 宜，力量過大則動(dòng)力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)；力量過小則會(huì)產(chǎn)生松 動(dòng)、脫落。在確定握力時(shí)，除考慮抓取物體重量外，還應(yīng)考慮傳送或操作 過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證夾持安全可靠； （2） 手爪具有一定的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的 角度）。 （3） 要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高，在保證自身剛度、強(qiáng)度的前 提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，以利于減輕手臂的負(fù)載。 3.3本章小結(jié) 本章對(duì)機(jī)械手的基本參數(shù)進(jìn)行了確

23、定，并且繪制出了總體外觀圖及液 壓原理圖，同時(shí)對(duì)液壓原理圖的工作原理進(jìn)行了電磁鐵的動(dòng)作表繪制，對(duì) 工作周期做了具體介紹。 第4章各部分的具體計(jì)算 4.1手部夾持器的計(jì)算 4.1.1手部夾持器設(shè)計(jì)要求 1. 設(shè)計(jì)要求 夾持兩個(gè)棒料，每個(gè)不大于5kg 2. 各部分的長(zhǎng)度 手腕： 300mm 手臂： 800mm 俯仰小臂：200mm 大臂： 500mm 3. 手抓機(jī)構(gòu)分析 手部夾持器是工業(yè)機(jī)械手的關(guān)鍵部位之一，它的主要用途是夾持工件 或工具按規(guī)定的動(dòng)作程序來完成制定的工作，它的加緊和伸開都是自動(dòng)完 成的。 手部夾持器應(yīng)具有以下幾點(diǎn)： （a） 足夠的夾緊力 （b） 保證工件

24、在手指的準(zhǔn)確定位 （c ）能適應(yīng)工作環(huán)境所提出的要求 （d）保證在強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，重輕。 抓起范圍：20毫米到50毫米的圓柱體工件其抓取原理圖如下： 1—鉸接點(diǎn) 2 —手指 3—工件 4.1.2手部夾持器設(shè)計(jì)計(jì)算 進(jìn)分析可知，此手抓作單支點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，由此可知: P 2cos a 2R cosa Pi (4-1) 力矩平衡: Pi Pi 25 N 50 N=100 P 2 (4-2) P2 (4-3) 夾緊力: K1K2K3G =1.5 2 0.5 100 =150 P=2 P =4N=600 (N) P P實(shí) =560

25、(N) (4-4) 設(shè)液壓缸直徑為 Ki為安全系數(shù)：1.1-1.2取Ki為=1.5 K2=1+a/g （抓取工件的最大加速度為 K3為方位系數(shù) K3=0.5 P實(shí)=56kg D、d為半徑。 a=g) P實(shí)=n( D2-d2) P 4 (4-5) N KK&GKiP實(shí)D Pi( 1-0.5 2) 16mm 取D為20mm,所以d為10mm，壁厚取10 mm。 (4-6) 4.1.3端蓋螺釘校核 彈簧剛度: 彈簧總長(zhǎng): 油的工作壓力: k=3.53 n/m，行程：15mm 30mm,活塞桿總長(zhǎng)為60mm 2 Pi=13kgf/cm 預(yù)緊力: 總拉長(zhǎng):

26、 Q = KQ 1.6Q Q=QP+ Cb 小 PA Q ——60.2kgf 4 96.3kgf C+Cm)"111.4? (4-7) 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 相對(duì)剛度: 所以： b =0.25,總拉力需增加30% (Cb +Cm) (4-8) s s為普通碳素鋼A3鋼，s 240MPa 安全系數(shù)N，由于是靜截面，取 N = 1.5 所以：d, 8 mm 完全符合要求。 4.2腕部回轉(zhuǎn)油缸計(jì)算 腕部是臂部和手部的連接部位，其作用實(shí)在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步 改變手部或調(diào)整手部在空間的方向，從而增加手部工作的靈活性，擴(kuò)大手 部的工作范圍。 本設(shè)

27、計(jì)將運(yùn)用回轉(zhuǎn)油缸來驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)我將考慮以下幾點(diǎn)： a、 結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕 b、 動(dòng)作靈活平穩(wěn) c、 保證有足夠的剛度和強(qiáng)度 1.腕部回轉(zhuǎn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 M驅(qū)二M偏+ M封M回 如下圖所示： 圖4-2腕部驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算圖 除工件以外，將擺動(dòng)體等效為一直徑 D=70mm,長(zhǎng)為200mm的圓柱 體。貝U重量 m=pv =p n D2L/4 (4-9) =6kg 取物重10kg平均直徑D=50mm， XVII 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 42 貝U由 G=mg=pvg 所以：L=4m / p n D2 = 653mm 將手部等效為150m

28、m,直徑為60mm的圓柱體，則 m=pv=3.3kg 2.克服啟動(dòng)慣性所需力矩 (4-10) 其中: M 慣 0.017（J+J工件）— t起 (4-11) J=1((12 + 3 R2)+mx2 0.21kg.m2 J 工件=12(12 + 3R2) + mx2=2.1kg.m2 所以：M 慣 0.017（J+J工 件）一 t起 =9.14kgf.m 3. 克服由工件，擺動(dòng)體重心偏移所需力矩 M偏=m工件I工件+m手I手 =10 0.25 +3.3 0.03 =0.35kgfm 4. 密圭寸裝置處的摩擦力矩： 1 2 M封=M封+ M封 公式中： M封1

29、 = bb1RP M 封2 3 b（R-r） PRcp (4-⑵ (4-13) 腕部擺動(dòng)時(shí)受力圖如下 圖4-3腕部擺動(dòng)受力圖 0.15 b 50mm b| 5mm R 45mm r 20mm 其中 則 Rep p 取 10MPa （4-14） （4-15） 32.5mm 1 M 封=14.5mm 2 M 封=6.2mm 1 2 M 封=M 封 +M 封=20.7mm=2.2 kgfm 5. 回轉(zhuǎn)油

30、缸回轉(zhuǎn)油腔的背壓力反力矩： D/2 2 2 M 回二 d/2 bP回 dp=b/2 （R - r ）p回 其中：取 P 回=1MP b=60mm R=35mm r= 20mm 2 2 貝U : M 回二 d/2 bp回dp=b/2 (R - r )p回 =24.5=2.5kgfg 6. 總驅(qū)動(dòng)力矩： M驅(qū)=M偏+M封 M回 M慣 =0.36 +9.14 +2.2 +2.5 =14. 19kgf 2 2 M 驅(qū)-口 220.5kgf 8 則 M驅(qū) M驅(qū) 所以：所設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸滿足，強(qiáng)度要求合理 7. 缸蓋連接螺釘計(jì)算： Qs = Q +Qs' Q=P

31、/Z= n( R2 -r2 ) p/3Z Qs : Q : Qs': P : P : Z : 則代入已知數(shù)據(jù)知： 所以： 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為: 所以： 每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力 工作載荷 預(yù)緊力 驅(qū)動(dòng)力 工作油壓 螺釘數(shù)目取6 Q=P/Z =n( R2 -r2 ) p/3Z =1327 N Qs' =1.3Q=1725N Qs = Q +Qs' =3025N =1.3Qs =n d12/4 ’ (1.3 4Qs dl J - 查取機(jī)械工程手冊(cè)第 5冊(cè)，取螺釘工程直徑為 6mm 8.動(dòng)片與輸出軸連接螺釘計(jì)算: 動(dòng)片與輸出軸連接方式

32、如下圖: 如圖4-4動(dòng)片與輸出軸連接圖 1 —?jiǎng)悠?2 —輸出軸 3 —定片 依動(dòng)片所受力矩的平衡條件： bp(R2 r2) M 摩 QZfr (4-16) 2 2 Q=bp(R r ) =2Zfr 式中： Q—每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力 P—油壓 B—?jiǎng)悠瑢挾? Z—螺釘數(shù)目 F—被連接件配合面處摩擦系數(shù)取 0.15 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為: 1.3Qs (4-17) 所以： di 將以上數(shù)據(jù)代入公式得: n d /4 Q=15225.4N 螺釘材料選用40Cr,

33、查取相關(guān)資料, =400MPa 則： di (寧“ =7.1mm 查取《機(jī)械手冊(cè)》，取螺釘工程直徑為：8mm 4.3小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 伸縮缸的設(shè)計(jì) 做水平伸縮直線運(yùn)動(dòng)的油缸的驅(qū)動(dòng)力 P Pb 蔭 F回 Pts 式中： P摩一摩擦阻力，手臂運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦力 P密 —密封圈處的摩擦阻力 P回 —油缸回油腔低壓油液所造成的阻力 P慣一啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)所受的平均慣性力 (a) P摩的計(jì)算 由于活塞桿與液壓缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們將產(chǎn)生一定的摩擦 如下圖： 得: 如圖4-5受力尺寸圖 G 總二 ARb 總、 ma(F)0 P P密 P摩 Pm p(m G總 Rb=

34、Ra Ra = - a G總 a P摩=Pa摩 +Pb 摩 (4-18) =u'Ra +u'Rb P摩 =u G總 (2|+a) a G總一參與運(yùn)動(dòng)的零件的總重量 L —重心導(dǎo)向支撐前端距離 a —支撐長(zhǎng)度 u'—當(dāng)量摩擦系數(shù)u'為(1.27~1.57)取1.4 由前面的計(jì)算可知，手爪夾緊油缸，腕部回轉(zhuǎn)油缸的總重量為： Gi =( 3.3 + 6.0 ) = 93 N G2 = 100N G 總=G + G2=193 N 帶入數(shù)據(jù)知，所以: (b)P密的計(jì)算： P摩 = u' G總 L = 450 mm (2l a) a a = 60 mm

35、P摩 = 23.0 kgf P密與所用的密封的形狀有關(guān)，選用 o”型密封圈密封 P密=P密1 + P密2 + P密 1 + P密 2 = 0.03P 式子中P為驅(qū)動(dòng)力 P密3 = np n di p 為工作壓力 (kgf/ cm3 ) U=0.05 ~0.023 l —密封的等效的長(zhǎng)度1 (cm) d 伸縮管直徑 所以：P密 3 = 50.24 kg 從而：P密=50.24 + 0.03 = 50.27 kg (c) P回的計(jì)算： 背壓阻力較小，可以按下列公式計(jì)算 P回=0.05 P (d) P慣的計(jì)算: (4-19) G總參與運(yùn)動(dòng)的零部件g取10

36、kg / N V —由靜止加到常數(shù)的變化量取 0.05 m / s t —運(yùn)動(dòng)時(shí)間 (s) —般取0.01~0.5 s 取t=0.5 s 所以： 從而： g t =0.20 kgf 2. 液壓缸尺寸的確定: 液壓油缸內(nèi)徑的計(jì)算 當(dāng)油液進(jìn)入有桿腔時(shí): =78.4 kgf 式子中: P P1 d P =P2 =P n (D2-d2) 4 驅(qū)動(dòng)力 油缸的工作壓力 活塞桿直徑 D ――油缸內(nèi)徑 ――油缸機(jī)械效率，取0.95 d的確定： 由于該活塞桿與臂部相連，當(dāng)活塞桿移動(dòng)到右端最大距離時(shí)，活塞桿 端蓋處處于最大彎曲應(yīng)力，活塞桿必須滿足最大彎曲應(yīng)力

37、作用，活塞桿彎 曲應(yīng)力如下： 式子中: 其中: 又因?yàn)? 式子中: =193 0.45 =86.85 N Max—最大彎曲應(yīng)力 L—重心最大距離 G—臂部重力 .3 n d W = 32 W—抗彎截面系數(shù) d—橫截面直徑 由彎曲的強(qiáng)度條件： (4-20) 所以: 得: 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P368 , 選取 材料45# = 300 Pa 帶入數(shù)據(jù)知道： d 16.6 mm ,4P p n d4 \ n pd2 =24.4 mm 考慮到制造時(shí)的總體尺寸和多種用途，取內(nèi)徑為： D=70mm d = 40 mm 壁厚可以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 艮3，表4

38、-4,取 =10mm 3. 端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核: 取螺釘為M8,每個(gè)螺釘所受的力為 o 式子中: 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為: 0 = + s —工作載荷 s —預(yù)緊力 = Pg/Z =78.4/8.6=13.1 kgf s=k = 1.6 0= + s=34.1 _ 4Qj 合一 r n d 1 合=88.24 kgf/ cm 13.1=21.0kgf kgf 二」二 2400 =1200kgf/cm 3 —材料的屈服極限 所以: n —安全系數(shù) 即是取M8合格。 4.4俯仰缸設(shè)計(jì) 俯仰缸能使其手臂上仰下俯，使手臂的抓取范圍大大得到提高，設(shè)置 一個(gè)俯仰缸，還

39、可以使機(jī)械手得到重量上的平衡，使本機(jī)械手更加的穩(wěn) ^定。 1 ?本機(jī)械手臂上下活動(dòng)的范圍為 30度，以下為俯仰缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 圖4-7俯仰缸設(shè)計(jì) 1 —底座 2 —大臂 3 —小臂 4 —俯仰缸 L| 124mm 活塞總長(zhǎng) L2 80mm 活塞桿內(nèi)部工作的長(zhǎng)度 L3 100mm 手臂機(jī)構(gòu)受力圖如下: 「 斗00 木丘 | §0^ —俯缸 GfflSL 如圖4-8手部機(jī)構(gòu)受力圖 設(shè)：驅(qū)動(dòng)力為P,則經(jīng)過計(jì)算： (F)=0 32 400 -2.2 124 -9.2 80 -P 124 =0 P = 95.1kgf 所以：取油缸內(nèi)徑為32mm，活塞直徑為20mm

40、缸臂為7.5mm,缸蓋四顆雙頭螺柱 M6 2. 雙頭螺柱的校核： 式子中： 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為: —工作載荷 預(yù)緊力 =%/ Z =61.8 kgf 4Qj 合二 F 3 cm n d 1 合=7.64 kgf / 二」= ^00=1200kgf/cm 所以: 即是取M8合格 s —材料的屈服極限 n —安全系數(shù) 4.5大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 大臂是整個(gè)機(jī)械手的支撐部件，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的大范圍的回轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì) 時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)： 1. 要有足夠的承載力 2. 要有足夠的剛度和強(qiáng)度 3. 要結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，盡量減少偏心力矩 大臂回轉(zhuǎn)示意圖如下:

41、 如圖4-9大臂回轉(zhuǎn)示意圖 大臂回轉(zhuǎn)時(shí)的力矩： M驅(qū)=M慣+ M封+M回 1. 密圭寸裝置處的摩擦力矩：、 M封=M封 M封 式中： M封 bbRP M封 3 0(R r)PRcp 臂部擺動(dòng)時(shí)受力圖如下： 其中: 則: 圖4-10大臂擺動(dòng)時(shí)受力圖 =0 .15mm b= 50mm R= 45mm RCP M封 r = 20 mm p d =5mm 取 10MPa 32.5mm bb]RP=2.0 kgfm M

42、封 3 b(R r)PRcp=3.2 kgfm M 封=M 封 M 封=5.2 kgfm 2. 求手臂重心到轉(zhuǎn)軸的距離： 手臂結(jié)構(gòu)受力圖如下： 400 4-11手臂結(jié)構(gòu)受力圖 Mo(F)=0 )=G申缸(124 +)+G 俯缸(80 + ) )=2.2 ( 124 + )+9.2 ( 80 + ) 設(shè)重心于、0 '處，則有: G( 400 32 ( 400 G、=9.2+32+2.2=43.4kgf 手臂可以近似看成一根桿： L=800mm G 2 J0=Jz+ g =1/12+43.4 O.g+43.4 0.7202^/10 =8.4

43、kgm2 n W 180/180 — =0.36rad/s 5 t =0.5s 所以： M 慣=J0 =6.05rad/s 3. 回轉(zhuǎn)油缸回轉(zhuǎn)油腔背壓力反力矩： D M 回=d2 bp回 dp=b/2 (r2 - r )卩回 2 其中： p 回=1MPa b=80mm R=50mm r=20mm 則： M 回=b/2 (R 2 - r2 )卩回=5.54 kgfm 4. 回轉(zhuǎn)油缸的內(nèi)徑的計(jì)算 M驅(qū)=M驅(qū) M驅(qū)二pb (D2- d2) /8 其中 d=4mm 95mm 5. 雙頭螺柱的校核： 式子中: 0 = + s —工作載荷

44、 S—預(yù)緊力 =P驅(qū) / Z = 91.5 kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： -4Qj 合 72- n d i 3 合=10.53 kgf / cm 所以: 二」二 2400=1200kgf/cm 3 ,即是取M8合格 4.6大臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大臂是整個(gè)機(jī)械手的支撐部件，能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手大范圍的升降，設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 要有足夠的承載力 (2) 要有足夠的剛度和強(qiáng)度 (3) 要結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕 1. 受力圖如下： F/2 1 F/2 [P上 圖4-12大臂受力圖 G—升降油缸個(gè)部件的重力 f —摩擦力 P上一上升驅(qū)動(dòng)力 G=G臂+ G俯+ G伸+

45、G空+ G桿 G臂=5.3 kgf G 桿=2.56 kgf G 俯 + G 伸 + G 空=43.4 kgf G = 43.4 + 5.3 + 2.56 =51.26 kgf 根據(jù)力矩平衡方程： G + f = P上=51.26 / (1-0.1) =57.0 kgf P驅(qū)二kP上k 為安全系數(shù)k=1.5 P驅(qū)=57.0 1.5 = 85.4kgf 2. 油缸的內(nèi)徑計(jì)算： 由式子: 4P pn d4 \ n pd2 =61.8mm 所以取D為110mm , d為60mm 3.螺釘?shù)男：耍? (4-21) 式子中: 0 = + s —工作載荷 s—預(yù)緊力

46、 =仔驅(qū) / Z = 8.41 kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： _ 4Qj 合=二^ n d 1 合=1.108 kgf / cm3 二」二 240° =1200kgf/cm 3 所以: 合 ,即是取M8 合格 s—材料的屈服極限 n —安全系數(shù) 直到現(xiàn)在，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手的機(jī)構(gòu)尺寸基本確定，其移動(dòng)將根據(jù)實(shí)際 應(yīng)用要求適當(dāng)調(diào)整。 4.7手部驅(qū)動(dòng)油缸油孔尺寸計(jì)算 油的流速為3m/s 活塞運(yùn)動(dòng)速度v取0.05m/s , 則油缸中每秒通過油量為： Q=VS =0.05 =13.2 則油孔中每秒通過的流量： 202 n 6 10 4 -6 3 10 m 、n

47、d2 Q 所以： 得 所以取油孔尺寸為 n d2 d =3.02mm 4mm 4.8腕部回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進(jìn)入油量： (R r2) 2 （為45度每秒） =55.6 而油孔每秒流入的流量: 10-6 所以: n d2 Tv油 q' n d2 Tv油 d=「4Q =3.24mm 取油孔尺寸為：4mm 4.9大臂回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進(jìn)入的油量： Q 2 2 (R r ) =87.6 l (為15度每秒) 10-6 m3 (4-22) 而油孔每秒流入的流量: n d2 由： 所以:

48、Q Q =5.8mm 取油孔尺寸為：6mm 4.10大臂升降油缸油孔尺寸確定 活塞運(yùn)動(dòng)速度v取0.05m/s油的流速為3m/s 則油缸中每秒通過油量: 20 n VS 0.05 - 4 =141.37 10-6 10-6 3 m (4-23) 而油孔中每秒通過的流量: Q n d2 4 =7.8 mm 所以取油孔尺寸d為8mm 4.11伸縮臂油缸油孔

49、尺寸確定 活塞運(yùn)動(dòng)速度v取0.05m/s油的流速為3m/s 則油缸中每秒通過油量： Q VS 0.05 -6 =62.5 106 202 4 3 m 冗 6 -10-6 Q =5.01mm v油 所以: 而油孔中每秒通過的流量: n d2 4 Q' 所以：取油孔尺寸d=6mm 4.12本章小結(jié) 本章對(duì)各個(gè)部分的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，包括手部夾持器、腕部回轉(zhuǎn) 油缸，腕部伸縮油缸、小臂伸縮油缸、大臂回轉(zhuǎn)油缸、大臂升降油缸、伸 縮臂油缸的型號(hào)選擇，及其各個(gè)油缸的活塞、活塞桿計(jì)算，各個(gè)油缸進(jìn)出 油口尺寸的確定。 第5章各油缸活塞

50、桿校核 5.1手部驅(qū)動(dòng)油缸活塞桿校核 1.壓強(qiáng)校核： (5-1 ) P 500 2 2 n d /4 n 0.01 /4 =63.7MPa 碳鋼 取 100 ~120 MPa 所以： 強(qiáng)度條件滿足。 2.穩(wěn)定性校核： 條件： P旦 (5-2) 其中Pk——臨界力； nk取2~4 ; — 取 0.5 , L 取 40mm 則: =d/4 = 5mm -=4< 2 =60 5.2腕部回轉(zhuǎn)油缸活塞桿校核 在本設(shè)計(jì)中，手爪夾緊油缸腕部等效成一個(gè)圓柱體，由上面的論述可 知，該圓柱體重量是33N。 所以： G G1 G 工件=133N 腕部活塞桿受力圖如下

51、: 「歹 弋\ 70 — ■ 80 : Pb 圖5-1腕部活塞桿受力圖 F=G=133N，相應(yīng)產(chǎn)生的彎矩為 M=GL=15.6Nm 則應(yīng)力強(qiáng)度校核: 先求支反力 由 得： MA 0 , MB 0 PA 80 F 70 PA 80 F 70 F=- 123 N 所以： Pa=-116N 同理可求得： PB = 249 N MC M =15.6Nm 所以按第三強(qiáng)度理論校核： 2 WC n d /32 = 98.1 10 9m3 MC c= C=0.159MPa WC 而： = -°=294MPa >> c n 所

52、以軸強(qiáng)度條件符合。 5.3伸縮油缸活塞桿校核 1.按強(qiáng)度條件校核： P 廠=0.624MPa n d2/4 查表15— 1得到： 所以： =650MPa 活塞桿強(qiáng)度條件滿足。 2.穩(wěn)定性校核： 桿長(zhǎng)I為300mm，桿徑d為40mm 因?yàn)? 即： 300< 15 40 = 600 l< 15d 所以：不必校核，穩(wěn)定性合格 5.4俯仰油缸活塞桿校核 1?活塞桿的校核： 2 =0.28 MPa n d2/4 查表15— 1得到： =650MPa 所以： 活塞桿強(qiáng)度條件滿足。 2.穩(wěn)定性校核： 桿長(zhǎng)I為200mm ， 桿徑d為30mm 因

53、為 200< 15 30 = 450 即： l< 15d 所以：不必校核，穩(wěn)定性合格。 5.5本章小結(jié) 本章設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)各個(gè)油缸的活塞桿進(jìn)行了強(qiáng)度校核 6.1總體三維圖 第6章 總體三維圖 經(jīng)過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總體外觀圖的規(guī)劃，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其調(diào) 試，現(xiàn)繪制出五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手的總體外觀三維圖如下： 圖6-1總體主視圖 圖6-2 一定角度總體視圖 圖6-3手爪放大圖 6.2本章小結(jié) 經(jīng)過以上幾

54、章的方案確定、設(shè)計(jì)分析、校核計(jì)算，本章最終對(duì)總體效 果圖進(jìn)行了三維圖的繪制，其效果如上。 結(jié)論 在社會(huì)的發(fā)展中，人類追求效率的提高，離不開機(jī)器人的幫助，機(jī)械 手作為機(jī)器人重要的一部分，關(guān)系著機(jī)器人發(fā)展的步伐快慢。本文以搬運(yùn) 機(jī)械手為例論述了有關(guān)機(jī)械手設(shè)計(jì)方面的一些問題，得出以下結(jié)論： 首先，理論分析方面，注重理論與實(shí)際相結(jié)合，考慮到各種驅(qū)動(dòng)的優(yōu)缺 點(diǎn)，最后選擇了液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （1） 能方便的進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。 （2） 體積小、重量輕、功率大。 （3） 控制和調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、方便、省力；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和過載保護(hù)。 （4） 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙運(yùn)動(dòng)，

55、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。 （5） 因?yàn)閭鲃?dòng)介質(zhì)為油液，故液壓元件有自我潤(rùn)滑的作用，使用壽命 長(zhǎng)。 （6） 液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。 （7） 可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)負(fù)載，從而 省去了中間的減速裝置，使得傳動(dòng)簡(jiǎn)單化。 其次，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，綜合考慮外形美觀、結(jié)構(gòu)小巧、實(shí)用性、剛 度、強(qiáng)度等諸多因素。設(shè)計(jì)為 5自由度的機(jī)械手，分別為：手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)、 小臂的伸縮、小臂的俯仰、大臂的擺動(dòng)和大臂的升降，使其活動(dòng)范圍大， 工作面更廣。 最后，通過個(gè)方面的校核，該機(jī)械手最大的抓取重量為 10千克棒料, 壽命長(zhǎng)、效率高且抓取動(dòng)作準(zhǔn)確，是很實(shí)用的搬運(yùn)機(jī)械手。

56、致謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《五自由度液壓搬運(yùn)機(jī)械手》終 于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想 上受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支 持和鼓勵(lì)是分不開的。 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師唐德棟老師傾注了大量的心血，從 選題到開題報(bào)告，從總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到關(guān)鍵部件的選擇，再到一遍又一遍地 指出每此設(shè)計(jì)圖中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，相信老師的這些極 具價(jià)值的指導(dǎo)思想會(huì)一直有益于我以后的生活和學(xué)習(xí)，在此我表示衷心感 謝。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān) 心我的同學(xué)和朋友。 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)

57、習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意 味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。我將銘記我曾是一名哈爾濱理工大學(xué)的學(xué)子， 在今后的工作中把薄厚悠遠(yuǎn)的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。 感謝各位導(dǎo)師的批評(píng)指導(dǎo)。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 XL 參考文獻(xiàn) 蔡鶴皋?機(jī)器人將是21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)[J] ?中國(guó)機(jī)械工程, 2000, 11(1):58. 安永植，姜國(guó)超?工業(yè)機(jī)器手機(jī)構(gòu)的研究[J].機(jī)器人，1994:1-24. Trovato S,章成光.CECIL通過蒸汽發(fā)生器管間進(jìn)行檢

58、查和沖洗 [J].國(guó)外核動(dòng)力,1996, 17(6): 59— 62. 羅均，趙波，呂恬生.纜索1號(hào)機(jī)器人樣機(jī)機(jī)構(gòu)的分析及試驗(yàn)[J].中 國(guó)機(jī)械工程，2001, 12 (2): 121- 122. 丁彩紅，趙增梁，李恩光.升降機(jī)械手的原理性設(shè)計(jì) [J].機(jī)械與電 子，2001, (6): 119-163. [J].機(jī)械設(shè)計(jì)與 [J].高技術(shù)通 唐宗軍，周洪波.管道橫孔去毛刺機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 制造，2007, (10): 14. 安永植，郭偉，姜國(guó)超.蠕動(dòng)式管外移動(dòng)機(jī)器人模型 訊，1994, 4(11): 88-103. 朱駿.移動(dòng)機(jī)器人操作機(jī)械手設(shè)計(jì)與分析[D].南京：南京理

59、工大 學(xué)，2006. 馬香峰.機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991: 23-59. 鄧宗全許馮平.一種新型管外旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究 [J].機(jī)械設(shè)計(jì), 2004(6): 75-91. 王承義.機(jī)械手及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981: 55- 76. 蔡鶴皋.機(jī)器人將是21世紀(jì)技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)[J].中國(guó)機(jī)械工程, 2000, 11(1): 58. 萬(wàn)興獎(jiǎng)，王鐵軍，常恒毅.一種折疊式機(jī)器人[P].中國(guó)專 利:952262290. 1996-10-2. 宋佐時(shí)，易建強(qiáng)，趙冬斌.移動(dòng)機(jī)械手控制研究進(jìn)展[J].機(jī)器人， 2003, 25 (5):445.

60、 H. Schempf, E. Mutschler, W. Crowley. BOA: Asbestos Abatement Robot System and Field-Trial Experie nces 12-17. P. Chatzakos Y. P. Markopoulos and K. Hrissagis Glyka Nera Attikis. On the developme nt of a modular exter nal-pipe crawli ng omn i-directi onal mobile robot. In dustrial Robot, Volume 3

61、3, Number 4, 2006: 291 - 297. 宋巖.一種尺蠖式爬行機(jī)器人的研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008, 1: 77. 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 李昱.細(xì)小工業(yè)管道管外機(jī)器人系統(tǒng)[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2003, 3: 21. 19 楊恩霞.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006: 225. 20 周四新.PRO/ENGINEER Wildfire 2.0實(shí)例教程[M].北京：機(jī)械工業(yè) 出版社，2005: 7-143. 48 附錄 Robot is a type of mechantronics equipment

62、 which synthesizes the last research achievement of engine and precision engine, micro-electronics and computer, automation control and drive, sensor and message dispose and artificial intelligence and so on. With the development of economic and the dema nd for automatio n con trol, robot tech no lo

63、gy is developed quickly and all types of the robots products are come into being. The practicality use of robot products not only solves the problems which are difficult to operate for huma n being, but also adva nces the in dustrial automatio n program. At prese nt, the research and developme nt of

64、 robot invo Ives several kinds of tech no logy and the robot system con figurati on is so complex that the cost at large is high which to a certain extent limit the robot abroad use. To development economic practicality and high reliability robot system will be value to robot social application and

65、economy developme nt. With the rapid progress with the control economy and expanding of the modern cities, the let of sewage is increasing quickly: With the development of moder n tech no logy and the enhan ceme ntof con scious nessabout en vir onment reserve, more and more people realized the impo

66、rta nce and urge nt of sewage disposal. Active bacteria method is an effective tech nique for sewage disposal The lacunaris plastic is an effective basement for active bacteria adhesion for sewage disposal. The abundance requirement for lacunaris plastic makes it is a consequent for the plastic producing with automation and high productivity. Therefore, it is very n ecessaryto desig n a mani pulator that can automatically fulfill the plastic holdi ng. With the analysis of the problems in the de