沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 澆注機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級 1103 學生姓名 趙利民 指導教師 趙艷春 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 1101 班 學生 趙利民 畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計 論文 內(nèi)容 1 設(shè)計說明書一份 2 CAD 圖紙一套 包括總裝圖 零件圖 3 文獻綜述 不少于 3000 字 畢業(yè)設(shè)計 論文 專題部分 澆鑄機械手結(jié)構(gòu) 起止時間 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指導教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘要 機械工業(yè)是為國民經(jīng)濟提供裝備和人民生活耐用消費品的產(chǎn)業(yè) 隨 著世界經(jīng)濟的發(fā)展 機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平已成為衡量一個國家發(fā) 展水平的重要標志 因此 世界各個國家都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本 國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點 隨著工業(yè)革命的不斷變革 在各個工業(yè)領(lǐng)域中機械手的地位變得越 來越重 本篇文章主要記述了機械手的設(shè)計計算過程 首先 本文介紹了機械手的發(fā)展和機械手的用途 組成 分類等 說明自由度和機械手整體座標的樣式 同時 文章給出了這臺機械手主 要的性能規(guī)格參量 文章中介紹了機械手的設(shè)計原理與設(shè)計方法 全面詳盡的討論了機 械手各主要組成部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)鍵詞 機械手 液壓傳動 液壓缸 Abstract Machinery industry is to provide equipment for the national economy and people s life and durable consumer goods industry With the development of world economy scale and technical level of machinery industry has become a measure of an important symbol of a nation s development Therefore the world all countries to develop machinery industry as a strategic priority to develop national economy With the constant change of the industrial revolution in various industrial fields in the position of the manipulator is becoming more and more heavy This article mainly describes the design and calculation process of the manipulator First this paper introduces the development and use of the manipulator of the manipulator composition classification and so on the degrees of freedom and the style of the manipulator overall coordinates At the same time the article gives the main performance specifications of the manipulator parameters The article introduces the design of the manipulator principle and design method Comprehensive and detailed discussed the structure design of the main component of manipulator Keywords manipulator hydraulic power transmission hydrauliccylin de 目錄 第一章引言 1 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 4 2 2 液壓缸的選定 5 2 2 1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計算 5 2 2 2 缸筒壁厚的計算 5 2 2 3 缸筒壁厚的驗算 6 2 2 4 液壓缸活塞桿的確定及校核 8 2 2 5 活塞的最大行程 9 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?9 2 2 7 液壓缸其它元件的確定 10 第三章上升缸設(shè)計 12 3 1 上升缸活塞桿受力分析 12 3 1 1 缸筒壁厚驗算 13 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計算 14 3 1 3 液壓缸其它元件的確定 14 3 1 4 液壓缸行程確定 15 第四章底座的設(shè)計 16 4 1 底座材料及尺寸的選定 16 4 2 地板螺栓的確定 16 4 2 1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 16 4 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?17 第五章計算和選擇液壓元件 19 5 1 閥的種類和功用 19 5 1 1 壓力控制閥 19 5 1 2 流量 速度 控制閥 流量閥 19 5 1 3 方向控制閥 19 5 2 擬定液壓系統(tǒng) 20 5 2 1 換向回路 20 5 2 2 調(diào)速方案 20 5 2 3 系統(tǒng)的安全性 20 5 2 4 合成并完善液壓系統(tǒng) 20 5 3 油泵的選擇 20 5 3 1 確定油泵的工作壓力 20 5 3 2 計算液壓泵的流量 21 5 3 3 確定油泵所需要的電動機功率 21 5 4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 22 5 4 1 油箱容積的確定 22 5 4 2 油箱的結(jié)構(gòu) 23 5 5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 23 結(jié)論 25 參考文獻 26 致謝 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 1 第一章引言 工業(yè)機器人是一種智能機器人的簡化版本 僅僅通過模仿人類行為來幫助完成大 量人類日常生產(chǎn)和生活 操作簡單 重復(fù)率高的工作 在早期的工業(yè)機器人是一種教學和再現(xiàn)機器人 它由驅(qū)動器 教箱 框架控制器 和機械臂爪等組成 運營商通過教學板輸入機械手的工作內(nèi)容 機器人收到啟動命 令后 將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令 完成相對的工作內(nèi)容 中期的工業(yè)機器人已經(jīng)配備外部傳感器設(shè)備 如觸覺傳感器 力傳感器 視覺傳 感器和語音識別設(shè)備等等 可以得到關(guān)于工作條件和操作對象的基本信息 機器人 根據(jù)信息反饋控制機械臂的運動 現(xiàn)如今 工業(yè)機器人已經(jīng)發(fā)展成為一個擁有高度適應(yīng)性和各種認知功能的智能 機器人 這種機器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息 使機器人在未知環(huán)境中提 前獨立操作 從事各種復(fù)雜的操作 工業(yè)機器人和其他專業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備的主要區(qū) 別是 它的工作內(nèi)容可以通過改變計算機程序完成 當生產(chǎn)任務(wù)改變 工業(yè)機器人編 程和輔助器具配置 付出相對較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作 機器人機械手主要由本體和控制系統(tǒng)兩部分組成 本體部分包括機械臂 驅(qū)動器 和爪子 爪用于抓取工件 或工具 的部件 根據(jù)抓住對象的形狀 尺寸 重量 材料和 需求和結(jié)構(gòu)有很多類型 比如夾類型 類型和吸附型 等等運動旋轉(zhuǎn)手完成各種各樣的 機械手臂 擺動 移動或復(fù)合運動來實現(xiàn) 改變抓取工件的位置和姿態(tài) 機械臂的升 降 縮放 旋轉(zhuǎn) 等獨立運動方式 稱為機械手的自由度 為了抓住任何在空間對象 的位置和方向 需要一定程度的自由 自由度是機械手設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù) 自由度越多 機 械手的靈活性越大 通用性更廣泛 它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 機械手通常用作機床或其他機器的附件 如自動機床和自動生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn)讓工 件等 一般沒有獨立的控制裝置 一些操作需要由人直接操縱裝置 例如原子能部門 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 2 圖 1 1 澆鑄機械手結(jié)構(gòu) 在機械工業(yè)部門使用液壓傳動的起點是不一樣的 1 在操作控制方面 如機床的 工作過程中使用液壓傳動可使其實現(xiàn)無級速度 容易實現(xiàn)頻繁變換 容易實現(xiàn)自化 2 它 在傳動功率方面 如工程機械 壓力機械和航空工業(yè)的主要原因是采用液壓傳動使它 與之前相比結(jié)構(gòu)相對簡單 減少體積 重量 輸出功率大等等 不同的主機也可以選擇 不同的準確性控制式液壓傳動裝置 現(xiàn)在液壓領(lǐng)域?qū)嶋H上已經(jīng)成為一個完整的智能 單元 一句話 液壓技術(shù)和微電子技術(shù)在一起 在微型計算機或微處理器控制 進一步擴 大其應(yīng)用領(lǐng)域 形成了使用機器人和智能組件形式類型只是它是最常見的例子 現(xiàn)在 一直在各種產(chǎn)業(yè)海外通用智能硬件的組合 他們只是用適當?shù)能浖梢栽诓煌袠I(yè)完 成不同的任務(wù) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 3 通過上述相關(guān)的介紹可以知道 液壓行業(yè)變得越來越重要在國民經(jīng)濟的地位中 其發(fā)展一直用作如何看待一個國家的工業(yè)水平的重要標志 液壓行業(yè)在中國和其他 主要工業(yè)國家扔相當落后 在標準化工作上仍需繼續(xù)保持 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 擬定最大抓取重量為 300N 根據(jù)工作位置和工作環(huán)境的需要 決定采用連桿杠 桿式手部 圖 2 1 擬訂手抓基架的材料為 HT200 如圖 10 a 4b 30 2 8 9smg 圖2 1 手爪結(jié)構(gòu)圖 手指夾緊力的計算 NGKN4503 025 1321 安全系數(shù) 5 工作情況系數(shù) 2 2 方位系數(shù) 手爪水平放置夾水平放置工件 03K 被抓取工件的重量 NG 夾緊時活塞桿的驅(qū)動力計算 取N 500 則 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 5 2 1 NrAnP40 2 故初步估算手爪結(jié)構(gòu)的重量為 6 2 2 液壓缸的選定 2 2 1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計算 液壓缸的負載推力 液壓缸的理論輸出力P 可按下式計算 2 t 需 2 活塞的實際作用力 需PN 負載力 一般取 0 5 0 7 液壓缸的總效率 一般取0 9 0 95 t NtP73 1982 06 78 109 需 由機械設(shè)計手冊查的液壓缸的工作壓力 初定 MpaPn5 由公式 mPDn 83 105 27946 由機械設(shè)計手冊查的可選用標準液壓缸內(nèi)徑 D40 2 2 2 缸筒壁厚的計算 初定 3 0 D 則按下式計算 2 3 13 4 2max pP 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 6 缸筒材料的許用應(yīng)力 p 而 2 nb 4 因為缸筒的材料要求要有足夠的強度和可靠的沖擊韌性 所以選用45號缸 由機械 設(shè)計手冊 而知液壓缸為沖擊載荷 故查得安全系數(shù) pa610Mb 12 n 則得 panp 8 52 由機械設(shè)計手冊 查得已選取 則選定 3 n5 1max Mpa6 1 pn4 61 max 故得 mDPDp 84 0 2318 504 2 3 0 2max 初選 則 6 5 外 故 08 1 40 由機械設(shè)計手冊 查得 3 mPD8 04238 502 2max 則知初選壁厚成立 綜上所述選取標準液壓 則液壓缸壁厚為 外 72405 2 2 3 缸筒壁厚的驗算 額定工作壓力 應(yīng)低于一定極限值 以保證安全 np 2 5 21 35 0DPsn 缸筒材料的屈服強度 缸筒外徑 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 D 缸筒內(nèi)經(jīng) 故可得 MpaPn 86 554 0 36 02 則可得 Mpan 1 為了使缸筒在工作時不使其發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定工作壓力 值應(yīng)該和 塑性變形壓力有一定的比例范圍 2 6 DPsrL1lg3 2 2 7 rLnP 4 0 5 缸筒發(fā)生塑性變形的壓力 S 而 則取 所以 MpaPrL9 107 MparL18max MpaPrn 4 5 8 37 10 42 35 0 42 35 本液壓缸最大工作壓力為1 6Mpa 故設(shè)計選擇的壁厚符合要求 缸筒的底部厚度計算 因為缸筒底部為平面 所以它的厚度可以按照四周嵌住 圓盤的強度公式進行近似計算得 取 mPD46 285134 043 021 故 m7 缸筒端部法蘭厚度的計算 2 8 310 4 PLadrFbh 選用M6的沉頭螺釘 初選 mb5 ra38 NAPF6 20946 1x 則 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 mdrFbhpLa 8 210 5 638 209410 4 33 為了防止油液的泄漏 兩端內(nèi)需裝入O型密封圈 所以端蓋向內(nèi)凹處厚度選為 7mm 即整個端蓋厚度14mm 2 2 4 液壓缸活塞桿的確定及校核 對于雙作用單活塞桿的液壓缸 其活塞桿直徑d 可依據(jù)往復(fù)運動速度比 的要 求初步按下式計算活塞桿直徑d 2 9 1 D 缸筒內(nèi)徑 速度比 由機械設(shè)計手冊 查得 33 1 md9 40 由機械設(shè)計手冊 查得 3d20 大體估計整個液壓缸加上油液的重量約為25N 活塞桿強度的計算 2 10 pdF 26410 活塞桿在穩(wěn)定工況下 只受軸向推力或拉力 Mpa2 1024686 而 nsp3 活塞桿選用45號鋼 故可知 所以滿足工作時的強度要求 p 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 9 2 2 5 活塞的最大行程 活塞桿一般為細長桿 當 時 由歐拉公式推導得 dLK 15 0 2 kKFFEIL223 11 活塞桿彎曲失衡臨界壓縮力 K 活塞桿縱向壓縮力 F 安全系數(shù) 通常 kn6 5 3 kn 材料的彈性模數(shù) 材鋼 E 25 10 2mNE 活塞桿橫截面慣性矩 IPnFkK4086 取 N 則 408 mLK20632 由機械設(shè)計手冊 得取取活塞桿標準行程 10 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?缸蓋用受軸向載荷的螺釘組聯(lián)接 工作載荷 N Z取6 2 Z PDAZFnn24 12 則 NF35610 462 KQP8 剩余預(yù)緊力 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 NQP536 1 F871 理 螺釘強度條件 即 243 1d Qd3 41 料的許用應(yīng)力 因 Mpa 為安全系數(shù) 則 取3 360 nn Mpas120 md5 3873 41 則選用標準六角螺栓6M 2 2 7 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 因為缸蓋的另一用途是活塞桿的導向套 所以缸蓋選用鑄鐵 擬 定HT200 活塞的材料 無導向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 HT300 HT350 球墨鑄 鐵 故初步擬定為HT300 密封圈的選擇 選用O形橡膠密封圈 選取橫截面為圓形 標準直徑 型號為 md5 32 192345 TGB 油口接頭的確定 因為油口孔大多數(shù)是屬于薄壁孔 其指的是孔的長度與直徑 之比 的通孔 通過薄壁孔的流量按下面公式計算 0 l 2 13 PCAPCAQ 2 221 式中 為流量系數(shù) 接頭處大孔與小孔之比大于7時 小于7 時 62 0 C 8 0 4 油孔的截面積 A 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 液壓油的密度 油孔前腔壓力 1P 油孔后腔壓力 2 油孔前后腔壓力差 推導可得式子 2 14 VQD6 4 液體的流量 按推薦值選定 一般 smV 3 Q 10256 1040 3462 D3 75 6 取標準值 md3 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 上升缸設(shè)計 12 第三章上升缸設(shè)計 圖3 1 上升缸結(jié)構(gòu)圖 3 1 上升缸活塞桿受力分析 圖3 2 上升缸活塞桿受力圖 一個人的 mNM 2301540625608 因 W Zd 2 Mpa1036 W2 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 上升缸設(shè)計 13 得出 md17 選標準值 選活塞桿直徑 md32 因 1 dPMpan5 mD3 6498 02 選取標準值 80 內(nèi) MpaP875 12 5 1maxy D 3 4dyp 外 選取標準值 m95外 所選液壓缸的壁厚為 7280 3 1 1 缸筒壁厚驗算 額定壓力 3 2 21 35 0DPsn Mpan 64 39 80 6 2 則知符合 paMPn4 3a 2 為了缸筒在工作時不發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定壓力值應(yīng)該和塑性 變形壓力有一定的比例范圍 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 上升缸設(shè)計 14 DPsrL1lg3 2 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力rrLnP 42 0 35 則 MpaDPsrL 45 673lg0 lg 1 選取 pa5 67maxrM pa 4 28 6 5 742 0 3n 本液壓缸最大工作壓力為2 5Mpa 故設(shè)計選擇的壁厚可滿足要求 缸筒底部厚度計算 mPD729 6850 743 043 021 取 m8 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計算 3 3 Fdrbha310 4 選用M6 沉頭螺釘初定 6 HAPdrbha 74 1683475 30 42max31 選定螺栓為M6 所以初選 d62mra0 為了防止油液的泄露兩端蓋內(nèi)需要裝入O 型密封圈 所以蓋內(nèi)凹處厚度選用為 8mm 即整個端厚度為16mm 3 1 3 液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 缸蓋本身因為又是活塞桿的導向套 所以缸蓋選用的材料為鑄鐵 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 上升缸設(shè)計 15 擬定HT200 活塞的材料 無導向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵 灰鑄鐵 HT300 HT350 球墨 鑄鐵 初步擬定為HT300 密封圈的選擇 密封件大多采用O型密封圈 參考機械手冊可知 O型密封圈的 標準值 即截面直徑 故端蓋厚度符合要求 md5 3 管接頭的確定 由公式得 3 4 v6 4Q 液體流量 L min sm 103 63401 3462 v按推薦制選定 一般 sm v 求得 取標準值 9 dd 3 1 4 液壓缸行程確定 由公式 3 KFEIL 2 5 kKPn 5 3K 選用 可選行程為250mm 所以整個液壓缸的長度為 4 8m27 250 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 底座的設(shè)計 16 第四章底座的設(shè)計 4 1 底座材料及尺寸的選定 初步擬定底座上底版和臂座以及連接板均采用200HT 底板邊長為640mm 高 為438mm的方鑄鐵 臂座采用邊長為600mm 高為70mm的方鑄鐵 連接板邊長為 400mm 高為25mm的圓鑄鐵 立柱為80mm直徑 高為460mm的圓鑄鐵 回轉(zhuǎn)缸固 定在連接板和底板中間 采用螺栓連接 估算底座重量約為650N 4 2 底板螺栓的確定 受扭轉(zhuǎn)力矩以及翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 初步擬定底板用8個螺栓 螺栓中心距 翻轉(zhuǎn)軸距離270mm 公式 4 nifPrTKQ1 1 其中 防滑系數(shù) fK2 1 fK T 扭轉(zhuǎn)力 N m f 摩檫系數(shù) 0f r1 r2 r3 螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離 mNifTKQnP 64 35182 04 1 4 2 1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 公式 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 底座的設(shè)計 17 4 21maxaxniLZMF 2 其中 螺栓所受的最大工作載荷 N maxF 對稱軸線左側(cè)各螺栓軸線到對稱軸線的距離 mm iL 中最大值 mm maxi M 各運動工件的偏重力矩 求得 m 05 8618 09 19 475 01895 0 6532 4 321NXGXGXG 缸缸大 臂大 臂 缸缸小 臂小 臂缸缸缸缸手 部手 部物物重 NF4 27 4ax 4 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?公式 4 sQ 3 其中 Q 工作載荷 N Z PDQ24 P 缸蓋所受的負載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 D 螺釘中心所在圓的直徑 mm P 油缸內(nèi)油液的工作壓力 Mpa 剩余鎖緊力對于要求緊密的連接 取 sQKQs 8 1 56 K 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 底座的設(shè)計 18 公式 4 4 LjdQ 212143 臺 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) L sL 5 nMpas360 panSL725 mQdLj 41 3 1j 3 21 取標準開槽沉頭螺釘M16 100 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 19 第五章計算和選擇液壓元件 5 1 閥的種類和功用 5 1 1 壓力控制閥 其作用主要是控制系統(tǒng)中油液的壓力大小 用來達到機械手運動時所需要的輸 出力 或力矩 這種類型閥主要包括溢流閥 液壓閥 安全閥和壓力繼電器等 溢流閥其主要功用是維持液壓系統(tǒng)中的壓力趨于穩(wěn)定 也可以作安全閥使用 以防止液壓系統(tǒng)壓力超負荷 還可以作卸荷閥用 以減少液壓系統(tǒng)的功率損耗和發(fā) 熱量 減壓閥其主要功用是使閥的出口壓力低于進口壓力 并使液壓系統(tǒng)某一部分的 壓力低于油泵的穩(wěn)定壓力 5 1 2 流量 速度 控制閥 流量閥 它的作用主要是控制液壓系統(tǒng)中油液流量的大小 用來實現(xiàn)機械手執(zhí)行機構(gòu)所 要求的運動速度 如節(jié)流閥 調(diào)速閥 節(jié)流閥亦稱簡式節(jié)流閥 其主要功用是以節(jié)流的形式改變所通過的流量大小 使執(zhí)行機構(gòu)得到不同的運動速度 它也可作背壓閥和截止閥使用 調(diào)速閥亦稱復(fù)式節(jié)流閥 它是由減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)而成 用以保證節(jié)流閥進 出口壓力差趨于穩(wěn)定 從而調(diào)節(jié)流量時不受外界負荷的變化影響 5 1 3 方向控制閥 其主要功能是控制液壓系統(tǒng)中的油液流動方向 用來達到機械手的執(zhí)行機構(gòu)所 要求的運動方向 如電磁換向閥等 電磁換向閥是利用其電磁鐵線圈通電后通過電磁鐵帶動閥芯完成換向工作的 按電源的不同 它又分為交流和直流兩類 而按閥芯位置數(shù)和油路數(shù)又可分為二位二通 二位 三通 二位四通 二位五通 三位四通和三位五通等 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 20 閥類的選擇原則 是根據(jù)通過閥門的流量 工作壓力及要求的通路等因素結(jié)合 產(chǎn)品的規(guī)格型號進行選取 5 2 擬定液壓系統(tǒng) 5 2 1 換向回路 所有換向閥選用O型三位四通換向閥 選人控閥便于人工控制 選中位為 O型定 位準確 5 2 2 調(diào)速方案 該系統(tǒng)功率較小 所以選簡單的進油路節(jié)流閥調(diào)速 同理可見選用單泵供油 力求獲得較好的經(jīng)濟性 5 2 3 系統(tǒng)的安全性 為防止俯仰缸因為自重導致自由下滑 在仰起一定角度后自由下滑 所以都采 用液控單向閥來控制其平衡 為樂保證夾緊缸工作的可靠性所以選用液控單向閥保 壓和鎖緊 5 2 4 合成并完善液壓系統(tǒng) 壓力繼電器在夾緊工件后發(fā)出訊號 讓微機控制其它缸開始運動 二位二通電 磁換向閥用于系統(tǒng)卸荷 5 3 油泵的選擇 5 3 1 確定油泵的工作壓力 公式 5 MpaVP 泵 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 21 P 油缸的最大工作油壓 Mpa 管道和各閥的全部壓力損失之和 V MpaVP8 0 5 因 估算 Mpa0 2max 大 缸 MpaVP8 0 P 泵 取 3泵 5 3 2 計算液壓泵的流量 油泵的流量 應(yīng)該根據(jù)各系統(tǒng)回路 按設(shè)計其要求在工作時實際所需的最大流泵Q 量 并考慮系統(tǒng)的總泄露量來確定 即 最 大 最 大泵 K 是在系統(tǒng)中同時工作的所有并聯(lián)油缸 按最大的速度運動時需要的最 大Q 總量 sm 3 K 考慮系統(tǒng)油液泄露的系數(shù) 一般取K 1 10 1 25 所選油泵的額定流量 應(yīng)該大于上述計算的數(shù)值 但也不宜過大 避免 Q泵Q 浪費動力和引起油溫的突然升高 min 75 16 25 L 泵 根據(jù)手冊選標準的定量單片葉泵YB in 10rmin 16L 泵 MpaP3 泵 5 3 3 確定油泵所需要的電動機功率 公式 5 泵泵 QPN 2 N 油泵所需要的電動機功率 所需油泵的工作壓力 Mpa 泵 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 22 油泵的額定流量 泵Qsm 3 油泵的總效率 一般葉片泵取 8 0 KWN 180 267 01 33 選電動機Y801 4 Kin9rn 5 4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油箱的主要功用是存儲液壓油使供給液壓系統(tǒng)的工作液壓油不會出現(xiàn)缺失 同 時達到散發(fā)熱量 在工作環(huán)境溫度較低時可以保持液壓油中的熱量 沉淀液壓油中 雜質(zhì)和溢出混在液壓油中的氣體等作用 因此其容積不宜太小 最小容積應(yīng)能貯存 整個液壓系統(tǒng)都充滿油液還稍有富余 目前液壓驅(qū)動機械手的油壓一般多為中壓 范圍內(nèi) 油管容積一般是油泵每分鐘流量的 倍以上 5 6 2 P 4 3 5 4 1 油箱容積的確定 從油箱的散熱和沉淀雜質(zhì)等方面考慮 油箱的體積越大就越好 但也因油箱的 體積過大導致占空間 難移動 操作不方便等 油箱的有效容積是指油位高度大約 是槽體積高度的 80 因此 油箱的有效容積應(yīng)根據(jù)加熱的原理的液壓系統(tǒng)設(shè)計計 算和熱平衡 一般條件下 油箱的有效容積可以根據(jù)油泵的額定流量計算 公式 pq v v 油箱的有效容積 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗數(shù)字 低壓系統(tǒng)中 中壓系統(tǒng)中4 2 高壓系統(tǒng)中 取 7 5 12 0 6 液壓泵的額定流量 pqmin L96v 擬定長 寬 高分別為640mm 500mm 438mm 底座高為38mm 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 23 5 4 2 油箱的結(jié)構(gòu) 圖 4 2 油箱的結(jié)構(gòu)簡圖 5 5 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油管 有紫銅管 塑料管 尼龍管和軟管等 應(yīng)根據(jù)油管的壓力 流量 裝置 條件和工作部位等不同進行選取 紫銅管彎曲較方便 容易裝配 承受壓力65 100公斤 厘米以下 對機械手來 說一般還是夠用的 故采用較多 橡皮管多用于高壓和有相對運動的部件上較為方便 尼龍和塑料管已逐漸廣泛 采用 尼龍管可用于低壓或中壓系統(tǒng)中 而塑料管則可用于回油管系統(tǒng)中 管接頭 在管路中應(yīng)采用管接頭進行連成管路時 必須注意緊湊 美觀 整齊 等 在手部和腕部所用的油缸 如果在外部有很多較長的軟管輸油 就有可能會影 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 計算和選擇液壓元件 24 響機械手的運動 甚至損壞油管 因此 常將從液壓操作板來的油管在遠離手部處 集中輸入 然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點在油缸壁或活塞桿 導向桿等內(nèi)部鉆孔輸油 采用 回轉(zhuǎn)接頭或伸縮油管將油液輸往手部或腕部動作的油缸內(nèi) 濾油器 它的主要作用是濾油 以保證油液的清潔 防止油泵和液壓系統(tǒng)中其 它元件的擦傷 咬死或堵塞節(jié)流閥和管路小孔而影響機械手工作 網(wǎng)式過濾器結(jié)構(gòu)簡單 清洗方便 通用性好 但濾油強度強度較大 抗腐蝕性 能較好 制造較簡單 過濾精度較高 可是一旦本身的顆粒有脫落 則會影響過濾 精度 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結(jié)論 25 結(jié)論 機械手主要優(yōu)點是 1 工作環(huán)境工作時間長 可重復(fù)的流程 維護生產(chǎn)線的正常工作 2 運動精度 靈活 尤其是在計算機的控制下 可達到很高的精度 3 對環(huán)境的要求簡單 可用于粉塵 易燃 易爆糟糕的工作環(huán)境 4 工作效率高 提高勞動生產(chǎn)率的同時也降低了生產(chǎn)成本 5 良好的通用性 除了特定的目的 簡單的改變手部 就能完成噴涂 焊接的要求 本文所設(shè)計的機械手綜合運用了機械設(shè)計 材料力學 金屬工藝學 熱處理 技術(shù)測量配合與公差 機械制圖 機械原理 理論力學等知識 主要是運用在那些 簡單 頻繁的操作中來代替人的勞動進行工作 就本次設(shè)計而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對液壓缸設(shè)計過程以及 機械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對液壓系統(tǒng)和 有關(guān)機械手知識的認識和理解 鞏固了以前書本上的理論知識 最重要的是 在這 次設(shè)計中 我學會了液壓設(shè)計的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增 加了自己的知識面 同時也鍛煉了自己獨立思考和實際動手的能力 但是 在這次設(shè)計中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 主要是因為缺少設(shè) 計經(jīng)驗 對許多的細節(jié)問題考慮不周 希望老師給予批評和指導 我會在以后的學 習和設(shè)計工作中不斷的完善和糾正自己 努力的提高自己的專業(yè)素質(zhì) 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 26 參考文獻 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動 M 沈陽 化學工業(yè)出版社 2006 15 36 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動 M 上海 機械工業(yè)出版社 2007 27 59 3 成大先 機械設(shè)計手冊 M 沈陽 化學工業(yè)出版社 2008 12 31 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機械設(shè)計 M 沈陽 東北大學出版社 2000 19 25 5 王承義 機械手及其應(yīng)用 M 北京 機械工業(yè)出版社 1981 13 78 6 加藤一郎 機械手圖冊 M 上海 上?？茖W技術(shù)出版社 1979 27 42 7 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2002 25 30 8 劉鴻文 材料力學 M 北京 高等教育出版社 2012 11 15 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 27 致謝 首先 我要誠摯的感謝沈陽化工學院以及機械工程學院的各位老師在這四年中 給予我的悉心培育 使我由一個毫無專業(yè)概念的高中生 變成了一名對專業(yè)知識有 了相當把握并具有較高設(shè)計實力的合格大學畢業(yè)生 特別要感謝的是趙艷春老師在 這一個學期內(nèi)對我畢業(yè)設(shè)計的盡心指導 使我對所設(shè)計的課題有了深刻的了解 并 順利的完成了此次設(shè)計 在這次設(shè)計中 我將大學四年所學的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的復(fù)習和 鞏固 對以前所學的知識有了一個全新的理解 弄清楚了許多以前不甚了解的地方 使我的知識面得到了擴展 也使我的專業(yè)水平得到了提高 在趙老師的耐心指導下 我在資料室和圖書館中查閱了大量的資料 并將他們綜合運用于我的設(shè)計之中 理 論聯(lián)系實際 終于在設(shè)計課題上畫上了圓滿的句點 就本次設(shè)計而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對液壓缸設(shè)計過程以及 機械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對液壓系統(tǒng)和 有關(guān)機械手知識的認識和理解 鞏固了以前書本上的理論知識 最重要的是 在這 次設(shè)計中 我學會了液壓設(shè)計的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增 加了自己的知識面 同時也鍛煉了自己獨立思考和實際動手的能力 本次設(shè)計是在趙艷春老師的仔細修訂和悉心斧正下完成的 無論是在最初課題 的選擇 還是在中間課題設(shè)計過程中 直至到最后的設(shè)計總結(jié) 趙老師都給予了我 莫大的幫助 她給予了許多設(shè)計的指導 并提出了許多建設(shè)性的意見 使我能夠直 接捕捉到本次設(shè)計的精髓所在 少走了許多彎路 因此 此次設(shè)計的成功與趙老師 的精心培養(yǎng)是分不開的 她注意培養(yǎng)同學們在設(shè)計中的創(chuàng)造能力以及獨立思考能力 鼓勵同學們應(yīng)用現(xiàn)有的比較先進的設(shè)備 并傳授她的學習的心得以幫助我們設(shè)計的 順利進行 此外 趙老師在生活上也給予了無限的關(guān)心和照顧 趙老師的工作作風 與為人處事的態(tài)度都使我敬佩不已 在此 僅以此文表示對趙老師的教誨和幫助表 示我最衷心的感謝 另外 在此次設(shè)計的過程中 我還要特別感謝我的搭檔付曉慶對我的幫助 以 及教研室其他老師對我的幫助 使我在設(shè)計過程中能夠一直保持干勁 克服學習上 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 28 的困難 不斷前行 在此 本人予以最誠摯的感謝 此外 我還要向其他所有幫助 過我 鼓勵過我的師長 同窗致以我最深深的謝意 最后 謹?？苼喌拿魈旄用篮?畢業(yè)設(shè)計 論文 指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設(shè)計制造 及其自動化 班級 1103 姓名 趙利民 題目 澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 趙利民同學在畢業(yè)設(shè)計中 設(shè)計題目為澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 經(jīng)檢查得出以下結(jié)論 1 完成圖紙和設(shè)計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設(shè)計的工作量 2 設(shè)計計算書參數(shù)選取及計算正確 應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識的能力較強 文中插圖較合理 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計較好 視圖表達較為清晰 能用計算機進行繪圖 4 具有良好的專業(yè)知識基礎(chǔ) 能夠結(jié)合題目進行分析運算 基礎(chǔ)概 念清楚 5 能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻 參考文獻較多 可以參加答辯 指 導 教 師 評 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 畢業(yè)設(shè)計 論文 評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設(shè)計制造及 其自動化 班級 機制 1103 姓名 趙利民 題目 澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 趙利民同學在畢業(yè)設(shè)計中 設(shè)計題目為澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 經(jīng)檢查得出以下結(jié)論 1 完成圖紙和設(shè)計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設(shè)計的工作量 2 設(shè)計計算書參數(shù)選取及計算正確 應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識的能力較強 文中插圖較合理 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計較好 視圖表達較為清晰 能用計算機進行繪圖 4 具有良好的專業(yè)知識基礎(chǔ) 能夠結(jié)合題目進行分析運算 基礎(chǔ)概 念清楚 5 能夠結(jié)合題目查閱技術(shù)文獻 參考文獻較多 可以參加答辯 評 閱 人 評 語 簽字 2015 年 5 月 25 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設(shè)計成績考核評價表 答辯小組 畢業(yè)設(shè)計 名 稱 澆鑄機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 班級 1103 姓名 趙利民 評價人 權(quán)重 評價點 得分 10 圖紙完備 整潔 設(shè)計說明書的撰寫質(zhì)量 5 分析 計算 論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識 獨立工作能力強 指導教師 5 畢業(yè)實習表現(xiàn) 進度表書寫情況 10 設(shè)計的有重大改進或獨特見解 有一定應(yīng)用價值 5 設(shè)計的難度和工作量 結(jié)合本專業(yè)情況 5 計算 圖紙 公式 符號 單位是否符合工程設(shè)計規(guī)范 評閱人 5 說明書的條理性 語言 書寫 圖表水平 10 設(shè)計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷 知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性 有無錯誤 答辯小組 10 是否有創(chuàng)新意識 設(shè)計是否有新意 合計 分數(shù) 教師 評閱人和答辯小組按以上各條的相應(yīng)評價點給出得分 合計總分數(shù) 在總成績分數(shù)中 90 100 分為優(yōu)秀 80 89 分為良好 70 79 為 中等 60 69 為及格 不足 60 分為不及格 列入本表右側(cè)成績欄中 注意 有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應(yīng)定為不及格 有抄襲現(xiàn)象 但不嚴重的學生成績應(yīng)降檔處理 指導教師 評閱人及答辯小組對 此應(yīng)切實注意 如有不可解決的分歧 可交于院系答辯委員會裁定 成績 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯記錄 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化 1103 班 學號 311202127 姓名 趙利民 答辯內(nèi)容記錄 記錄人 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯委員會于 2015 年 6 月 5 日 審查了 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 趙利民 的 畢業(yè)設(shè)計 論文 設(shè)計 論文 題目 澆注機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計 論文 專題部分 澆鑄機械手結(jié)構(gòu) 設(shè)計 論文 共 28 頁 設(shè)計圖紙 4 張 指導教師 評 閱 人 畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯委員會意見 成績 學院答辯委員會 主任委員 簽章 年 月 日 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 澆注機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計文獻綜述 姓名 趙利民 班級 機制 1103 指導教師 趙艷春 摘要 機械工業(yè)是國民的裝備部 是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生提供耐用消 費品的產(chǎn)業(yè) 機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平 的要標志 因此 世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之 一 生產(chǎn)水平及科學技術(shù)的不斷進步與發(fā)展帶動了整個機械工業(yè)的快速發(fā)展 現(xiàn)代工業(yè)中 生產(chǎn)過程的機械化 自動化已成為突出的主題 然而在機械工業(yè) 中 加工 裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的 單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序接起來 不僅費時而且效率不高 同時人的勞動強度非常大 有時還會出現(xiàn)失誤及傷害 顯然 這嚴重影響制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度 機械手的應(yīng)用很 好的解決了這一情況 它不存在重復(fù)的偶然失誤 也能有效的避免了人身事故 機器人是一種智能機器人的簡化版本 僅僅通過模仿人類行為來幫助完成大 量人類日常生產(chǎn)和生活 操作簡單 重復(fù)率高的工作 在早期的工業(yè)機器人是一種教學和再現(xiàn)機器人 它由驅(qū)動器 教箱 框架控制器 和機械臂爪等組成 運營商通過教學板輸入機械手的工作內(nèi)容 機器人收到啟 動命令后 將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令 完成相對的工作內(nèi)容 中期的工業(yè)機器人已經(jīng)配備外部傳感器設(shè)備 如觸覺傳感器 力傳感器 視覺傳 感器和語音識別設(shè)備等等 可以得到關(guān)于工作條件和操作對象的基本信息 機 器人根據(jù)信息反饋控制機械臂的運動 現(xiàn)如今 工業(yè)機器人已經(jīng)發(fā)展成為一個擁有高度適應(yīng)性和各種認知功能的智能 機器人 這種機器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息 使機器人在未知環(huán)境 中提前獨立操作 從事各種復(fù)雜的操作 工業(yè)機器人和其他專業(yè)自動化生產(chǎn)設(shè)備 的主要區(qū)別是 它的工作內(nèi)容可以通過改變計算機程序完成 當生產(chǎn)任務(wù)改變 工業(yè)機器人編程和輔助器具配置 付出相對較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作 機器人機械手主要由本體和控制系統(tǒng)兩部分組成 本體部分包括機械臂 驅(qū)動器 和爪子 爪用于抓取工件 或工具 的部件 根據(jù)抓住對象的形狀 尺寸 重量 材 料和需求和結(jié)構(gòu)有很多類型 比如夾類型 類型和吸附型 等等運動旋轉(zhuǎn)手完成各 種各樣的機械手臂 擺動 移動或復(fù)合運動來實現(xiàn) 改變抓取工件的位置和姿態(tài) 機械臂的升降 縮放 旋轉(zhuǎn) 等獨立運動方式 稱為機械手的自由度 為了抓住 任何在空間對象的位置和方向 需要一定程度的自由 自由度是機械手設(shè)計的關(guān) 鍵參數(shù) 自由度越多 機械手的靈活性越大 通用性更廣泛 它的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 機械手通常用作機床或其他機器的附件 如自動機床和自動生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn) 讓工件等 一般沒有獨立的控制裝置 一些操作需要由人直接操縱裝置 例如原 子能部門 正文 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成 其組成及相互關(guān)系如下圖 手部安裝在手臂的前端 手臂的內(nèi)孔裝有轉(zhuǎn)動軸 可把動作傳給手腕 以轉(zhuǎn) 動 伸屈手腕 開閉手指 機械手手部的機構(gòu)系模仿人的手指 分為無關(guān)節(jié) 固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種 手指的數(shù)量又可以分為二指 三指和四指等 其中以二指用的最多 可以根據(jù) 夾持對象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭 以適應(yīng)操作需要 手臂有無關(guān)節(jié)和有關(guān)節(jié)手臂之分 本課所做的機械手的手臂采用無關(guān)節(jié)臂 手臂 的作用是引導手指準確的抓住工件 并運送到所需要的位置上 為了使機械手能 夠正確的工作 手臂的三個自由度都需要精確的定位 總括機械手的運動離不開直線移動和轉(zhuǎn)動二種 因此 它采用的執(zhí)行機構(gòu)主要 是直線油缸 擺動油缸 電液脈沖馬達 伺服油馬達 直流伺服馬達和步進馬 達等 軀干是安裝手臂 動力源和執(zhí)行機構(gòu)的支架 驅(qū)動機構(gòu)主要有四種 液壓驅(qū)動 氣壓驅(qū)動 電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動 其中以 液壓氣動用的最多 占 90 以上 電動 機械驅(qū)動用的較少 液壓驅(qū)動主要是通過油缸 閥 油泵和油箱等實現(xiàn)傳動 它利用油缸 馬達加 上齒輪 齒條實現(xiàn)直線運動 利用擺動油缸 馬達與減速器 油缸與齒條 齒 輪或鏈條 鏈輪等實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動 液壓驅(qū)動的優(yōu)點是壓力高 體積小 出力大 運動平緩 可無級變速 自鎖方便 并能在中間位置停止 缺點是需要配備壓 力源 系統(tǒng)復(fù)雜成本較高 氣壓驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸 氣壓馬達 氣閥等 一般采用 4 6 個大 氣壓 個別的達到 8 10 個大氣壓 它的優(yōu)點是氣源方便 維護簡單 成本低 缺點是出力小 體積大 由于空氣的可壓縮性大 很難實現(xiàn)中間位置的停止 只能用于點位控制 而且潤滑性較差 氣壓系統(tǒng)容易生銹 電氣驅(qū)動采用的不多 現(xiàn)在都用三相感應(yīng)電動機作為動力 用大減速比減速器 來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu) 直線運動則用電動機帶動絲杠螺母機構(gòu) 有的采用直線電動機 通用機械手則考慮用步進電機 直流或交流的伺服電機 變速箱等 電氣驅(qū) 動的優(yōu)點是動力源簡單 維護 使用方便 驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)可以采用統(tǒng)一 形式的動力 出力比較大 缺點是控制響應(yīng)速度比較慢 機械驅(qū)動只用于固定 的場合 一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作 它的優(yōu)點是動作確實可靠 速 度高 成本低 缺點是不易調(diào)整 機械手控制系統(tǒng)的要素 包括工作順序 到達位置 動作時間和加速度等 控制系統(tǒng)可根據(jù)動作的要求 設(shè)計采用數(shù)字順序控制 它首先要編制程序加以 存儲 然后再根據(jù)規(guī)定的程序 控制機械手進行工作 隨著科學技術(shù)的發(fā)展 機械手也越來越多的地被應(yīng)用 機械手 有利于提高材料的傳送 工件的裝卸 刀具的更換以及機器裝配 等的自動化程度 從而可以提高勞動生產(chǎn)率 降低生產(chǎn)成本 加快實現(xiàn)工業(yè)生 產(chǎn)機械化和自動化的步伐 避免人身事故在高溫 高壓 低溫 低壓 有灰塵 噪聲 臭味 有放射 性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中 用人手直接操作是有危險或 根本不可能的 而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè) 大大地 改善了工人的勞動條件 同時 在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中 以機 械手代替人手進行工作 可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故 應(yīng)用機械手代替人手進行工作 這是直接減少人力的一個側(cè)面 同時由于 應(yīng)用機械手可以連續(xù)地工作 這是減少人力的另一個側(cè)面 因此 在自動化機 床和綜合加工自動生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機械手 以減少人力和更準確地控制 生產(chǎn)的節(jié)拍 便于有節(jié)奏地進行生產(chǎn) 目前國內(nèi)機械于主要用于機床加工 鑄鍛 熱處理等方面 數(shù)量 品種 性能 方面都不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要 所以 在國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍 重點發(fā)展鑄造 熱處理方面的機械手 以減輕勞動強度 改善作業(yè)條件 在應(yīng) 用專用機械手的同時 相應(yīng)的發(fā)展通用機械手 有條件的還要研制示教式機械 手 計算機控制機械手和組合機械手等 同時要提高速度 減少沖擊 正確定 位 以便更好的發(fā)揮機械手的作用 此外還應(yīng)大力研究伺服型 記憶再現(xiàn)型 以及具有觸覺 視覺等性能的機械手 并考慮與計算機連用 逐步成為整個機 械制造系統(tǒng)中的一個基本單元 國外機械手在機械制造行業(yè)中應(yīng)用較多 發(fā)展也很快 目前主要用于機床 橫鍛壓力機的上下料 以及點焊 噴漆等作業(yè) 它可按照事先指定的作業(yè)程序 來完成規(guī)定的操作 國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手 使它具有一定的傳感能力 能反饋外界條件的變化 作相應(yīng)的變更 如位置 發(fā)生稍許偏差時 即能更正并自行檢測 重點是研究視覺功能和觸覺功能 目 前已經(jīng)取得一定成績 目前世界高端工業(yè)機械手均有高精化 高速化 多軸化 輕量化的發(fā)展趨 勢 定位精度可以滿足微米及亞微米級要求 運行速度可以達到 3M S 量新 產(chǎn)品達到 6 軸 負載 2KG 的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破 100KG 更重要的是將機械手 柔性造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合 從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操 作狀態(tài) 同時 隨著機械手的小型化和微型化 其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機 械領(lǐng)域 而向著電子信息 生物技術(shù) 生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展 目前國際機器人界都在加大科研力度 進行機械手共性技術(shù)的研究 并朝 著智能化和多樣化方向發(fā)展 主要研究內(nèi)容集中在以下幾個方面 工業(yè)機械手的優(yōu)化設(shè)計技術(shù) 探索新的高強度輕質(zhì)材料 進一步提高負載 自 重比 同時機構(gòu)向著模塊化 可重構(gòu)方向發(fā)展 機械手控制技術(shù) 重點研究開放式 模塊化控制系統(tǒng) 人機界面更加友好 語言 圖形編程界面正在研制之中 機械手控制器的標準化和網(wǎng)絡(luò)化 以及基 于 PC 機網(wǎng)絡(luò)式控制器己成為研究熱點 編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可 操作性之外 離線編程的實用化將成為研究重點 多傳感器系統(tǒng) 為進一步提高機械手的智能和適應(yīng)性 多種傳器的使用是其 問題解決的關(guān)鍵 其研究熱點在于有效可行的多傳感器信息融合算法 特別是 在非線性及非平穩(wěn) 非正態(tài)分布的情形下的多傳感器信息融合算法 另一個問 題就是傳感系統(tǒng)的實用化 機械手的結(jié)構(gòu)靈巧 控制系統(tǒng)愈來愈小 二者正朝著一體化方向發(fā)展 機械手遙控及監(jiān)控技術(shù) 半自主和自主技術(shù) 多個機械手和操作者之間的協(xié)調(diào) 控制 通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機械手遙控系統(tǒng) 在有時延的情況下 建立預(yù) 先顯示進行遙控等 虛擬機械手技術(shù) 基于多傳感器 多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù) 實現(xiàn) 機械手的虛擬遙操作和人機交互 多智能體調(diào)節(jié)控制技術(shù) 這是目前機械手研究的一個嶄新領(lǐng)域 主要對多智 能體的群體體系結(jié)構(gòu) 相互間的通信與磋商機理 感知與學習方法 建模和規(guī)劃 群體行為控制等方面進行研究 軟機械手技術(shù) 主要用于醫(yī)療 護理 休閑和娛樂場合 傳統(tǒng)機械手設(shè)計未 考慮與人緊密共處 因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料 軟機械手技術(shù)要求 其結(jié)構(gòu) 控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機械手意外地與環(huán)境或人碰撞時是安全 機器人對人是友好的 仿人和仿生技術(shù) 這是機械手技術(shù)發(fā)展的最高境界 目前僅在某些方面進行 一些基礎(chǔ)研究 總結(jié) 就本次設(shè)計而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對液壓缸設(shè)計過程 以及機械手手部和手腕結(jié)構(gòu)的分析和液壓控制系統(tǒng)的原理 這使我加深了對液 壓系統(tǒng)和有關(guān)機械手知識的認識和理解 鞏固了以前書本上的理論知識 最重 要的是 在這次設(shè)計中 我學會了液壓設(shè)計的步驟以及分析和解決問題的方法 開闊了視野 增加了自己的知識面 同時也鍛煉了自己獨立思考和實際動手的 能力 但是 在這次設(shè)計中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 主要是因為缺 少設(shè)計經(jīng)驗 對許多的細節(jié)問題考慮不周 希望老師給予批評和指導 我會在 以后的學習和設(shè)計工作中不斷的完善和糾正自己 努力的提升自己的專業(yè)素質(zhì) 參考文獻 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動 M 沈陽 化學工業(yè)出版社 2006 15 36 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動 M 上海 機械工業(yè)出版社 2007 27 59 3 成大先 機械設(shè)計手冊 M 沈陽 化學工業(yè)出版社 2008 12 31 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機械設(shè)計 M 沈陽 東北大學出版社 2000 19 25 5 王承義 機械手及其應(yīng)用 M 北京 機械工業(yè)出版社 1981 13 78 6 加藤一郎 機械手圖冊 M 上海 上?？茖W技術(shù)出版社 1979 27 42 7 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機械制圖 M 北京 高等教育出版社 2002 25 30 8 劉鴻文 材料力學 M 北京 高等教育出版社 2012 11 15