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機(jī)械工程機(jī)械工程系系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)論文答辯論文答辯工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)液壓原理及傳動(dòng)設(shè)計(jì)液壓原理及傳動(dòng)設(shè)計(jì)學(xué)生：李剛學(xué)生：李剛指導(dǎo)老師：丁蘭指導(dǎo)老師：丁蘭英英目錄引言引言第一章第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析 第二章第二章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章第三章集成塊的設(shè)計(jì)集成塊的設(shè)計(jì) 第四章第四章液壓集成塊液壓集成塊CAD技術(shù)技術(shù) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)引言引言工業(yè)機(jī)器人一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)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(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)）、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)第一章第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析 1.設(shè)計(jì)目的和要求設(shè)計(jì)目的和要求 上下料用機(jī)械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的重復(fù)取放，代替人工勞動(dòng)，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質(zhì)量與安全。2.機(jī)械手簡(jiǎn)介與分析機(jī)械手簡(jiǎn)介與分析 1.坐標(biāo)形式分析坐標(biāo)形式分析 上下料用機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)形式，主要的組成部分有：升降機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，手臂伸縮結(jié)構(gòu)等，在這三中機(jī)構(gòu)中采用液壓驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)方式，能保證機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)以及可以方便的實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。2.運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析 如圖所示，機(jī)械手在工作過程中需三種運(yùn)動(dòng)，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線運(yùn)動(dòng)，而手臂的回轉(zhuǎn)為圓周運(yùn)動(dòng)，所以采用圓柱坐標(biāo)形式。其特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大，有較高的定位準(zhǔn)確度。3.機(jī)械手的工作范圍機(jī)械手的工作范圍 機(jī)械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個(gè)不同高度的工作臺(tái)的距離，手臂伸縮總行程為：300-500mm，手臂回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍為：0-240度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺(tái)的高度差，總行程為：0-200mm 第二章第二章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1.根據(jù)工作要求確定一個(gè)工作循環(huán)周期根據(jù)工作要求確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)過程 2.2.據(jù)工作循環(huán)過程確定系統(tǒng)工況分析圖據(jù)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(jù)整個(gè)系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標(biāo)根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件準(zhǔn)的液壓元件 5 5 液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核1.1.確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過程確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過程 1.手臂位于初始位置（1）2.手臂伸長(zhǎng)至工作臺(tái)（1）3.手指抓取工件4.手臂縮回5.立柱升高至至工作臺(tái)6.手臂回轉(zhuǎn)角度至位置（2）7.手臂伸長(zhǎng)并釋放工件8.手臂縮回9.手臂回轉(zhuǎn)角度，至位置（1）10.立柱下降至工作臺(tái)（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(yùn)動(dòng)過程確定系統(tǒng)工況分析圖分析運(yùn)動(dòng)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(jù)整個(gè)系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng) 選擇單桿活塞液壓缸，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇擺動(dòng)液壓缸，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)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(jù)設(shè)備的共組特點(diǎn)和工作要求確定對(duì)主要性能起決定性影響的主要回路，機(jī)械手液壓系統(tǒng)主要有針對(duì)伸縮運(yùn)動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要運(yùn)動(dòng)回路。綜合以上的動(dòng)作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機(jī)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(qiáng)度的校核液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核 1.伸縮液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算2.擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算第三章第三章 集成塊的設(shè)計(jì)集成塊的設(shè)計(jì) 1 1 設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)分析 2 2 根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 3 3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟下面為集成塊的設(shè)計(jì)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(jù)具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 上下料用的機(jī)械手液壓系統(tǒng)的集成塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)見集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機(jī)構(gòu)控制集成塊，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制集成塊，伸縮機(jī)構(gòu)控制集成塊以及頂蓋等五個(gè)集成塊組成。下面針對(duì)整個(gè)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(gè)集成塊的設(shè)計(jì)計(jì)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(gè)循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個(gè)液壓元件，有相關(guān)手冊(cè)查得它們的型號(hào)和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時(shí)候應(yīng)考慮的油孔的相對(duì)位置情況等 3 3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟下面為集成塊的設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)其他的液壓元件和結(jié)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(gè)視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準(zhǔn)。在布局時(shí)應(yīng)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(yīng)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(yīng)該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（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(jìn)行強(qiáng)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(yīng)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(yīng)相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。設(shè)計(jì)專用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)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(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離，具體可參見圖6。溢流閥的先導(dǎo)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(shù)技術(shù) 液壓集成塊的CAD的研究與開發(fā)已為液壓工程設(shè)計(jì)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(jià)值，液壓集成塊CAD技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)不但能夠滿足個(gè)別企業(yè)液壓集成塊的專業(yè)急需，同時(shí)也有望走上商品化專業(yè)軟件市場(chǎng)。對(duì)液壓集成塊CAD技術(shù)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(xué)，技術(shù)和工具，將液壓集成塊CAD技術(shù)應(yīng)用軟件推向用戶市場(chǎng)是液壓集成塊CAD領(lǐng)域的重要工作。參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1工業(yè)機(jī)器人 徐元昌編制 中國(guó)輕工業(yè)出版社2液壓傳動(dòng)與控制 賈銘新主編 國(guó)防工業(yè)出版社3液壓與氣壓傳動(dòng) 左健民主編4機(jī)器人應(yīng)用技術(shù) 孟繁華編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社5機(jī)器人動(dòng)力學(xué) 趙錫編著 上海交通大學(xué)6.機(jī)器人學(xué) 蔡自興著 清華大學(xué)出版社7.機(jī)器人和機(jī)械手控制系統(tǒng) 劉興良著 新時(shí)代出版社8.賈竹青.液壓集成塊設(shè)計(jì)法分析.1998（1）9.濮鳳根，胡偉民.關(guān)于液壓集成塊CAD研究開發(fā)的進(jìn)一步探討.199710.Solomatine,D.Object-orientation in hydraulic modeling architectures.Journal of computing in civil engineering,1996(4)