關(guān)于機(jī)械手設(shè)計(jì)的論文全文

1、SHANDONG畢業(yè)論文搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué) 專(zhuān) 業(yè)： 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 徐強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 0911034126 指導(dǎo)教師： 夏連明 2013年 6 月-摘要在當(dāng)代社會(huì),科學(xué)技術(shù)日新月異，工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和智能化水平越來(lái)越高。機(jī)械手的誕生和發(fā)展極大地促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步，促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展。而人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)械手在生產(chǎn)和生活中的運(yùn)用。當(dāng)代社會(huì),機(jī)械手的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,在生活中和生產(chǎn)中的影響越來(lái)越大。工人勞動(dòng)由機(jī)械手代替,這極大地解放了生產(chǎn)力,也極大地解放了一線工人。隨著技術(shù)的進(jìn)步和成熟,當(dāng)代工業(yè)機(jī)械手更好地融入了液壓電氣等技術(shù)。隨著

2、科學(xué)技術(shù)的不斷提高,工人對(duì)工作環(huán)境提出更高的要求，機(jī)械手更多的應(yīng)用于生產(chǎn)。特別在惡劣環(huán)境下的生產(chǎn)和重復(fù)的機(jī)械式生產(chǎn)方面，機(jī)械手應(yīng)用廣泛。機(jī)械手的應(yīng)用和發(fā)展極大地提高了生產(chǎn)效率和一線工人的工作環(huán)境質(zhì)量。在本課題中,根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求,做一個(gè)工業(yè)搬運(yùn)機(jī)械手。我選用了液壓驅(qū)動(dòng),并用液壓進(jìn)行控制。因?yàn)榇朔N方法在技術(shù)上較為成熟，并且在工業(yè)領(lǐng)域液壓應(yīng)用極為廣泛。它有技術(shù)成熟,效率高,占地面積小等等的優(yōu)勢(shì)。在全文中,對(duì)機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算特別是液壓元件的計(jì)算和選用作了較大篇幅的介紹。也大幅面的介紹了根據(jù)本課題的要求所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的機(jī)械部分和液壓部分，最后還對(duì)接械手的發(fā)展做了一些探討。 關(guān)鍵字：搬運(yùn)機(jī)械手，液壓驅(qū)動(dòng)

3、，液壓控制AbstractAbstractIn contemporary society, science and technology, industrial production, mechanization level of intelligence is getting higher and higher. The birth and development of the robot has greatly promoted the development of social productivity concept to promote the progress of human s

4、ociety. The progress and development of human society to further promote the use of the robot in production and life. Contemporary society, robot and more widely, increasing influence in the life and production. Robot workers labor to replace, and greatly liberating the productive forces, but also t

5、o the liberation of the front-line workers. As technology advances and mature, contemporary industrial robot to better integrate into the hydraulic, electric and other technology. With the continuous improvement of science and technology, and social work environment of the people put forward higher

6、requirements. The robot used in the production. Production in harsh environments, and repeated mechanical production. The use and development of the robot greatly improves production efficiency to save into the work environment to improve front-line workers. In this issue, according to the requireme

7、nts of the mission statement to do an industrial handling robot. I chose to use a hydraulic drive and hydraulic control. This method is technically more mature. And hydraulic applications in the industrial field is extremely broad. It has a mature technology, high efficiency, small footprint advanta

8、ges. In full-text, design and calculation of the robot, especially the calculation and selection of hydraulic components made of the introduction of greater length. Also large-format introduction of machinery parts and hydraulic parts of the robot is designed in accordance with the requirements of t

9、he subject, do some research and finally docking the development of the mechanical hand.Key Words: manipulator, the hydraulic pressure drive, Hydraulic control-目錄目錄摘 要IAbstract（英文摘要）目 錄第一章 緒論11.1機(jī)械手的概述1 1.1.1國(guó)外機(jī)械手的狀況簡(jiǎn)介1 1.1.2中國(guó)機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r介紹2 1.1.3機(jī)械手分類(lèi)方式及其種類(lèi)21.2工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用31.3設(shè)計(jì)問(wèn)題的提出3第二章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案42.1工業(yè)機(jī)械

10、手的各部分組成及其關(guān)系簡(jiǎn)述42.2 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)的具體分析4 2.2.1本次任務(wù)設(shè)計(jì)要求4 2.2.2搬運(yùn)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)任務(wù)分析4 2.2.3 總體方案擬定6第三章 機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析73.1機(jī)械手的末端操作器（即抓取部分）的設(shè)計(jì)73.2 腕部設(shè)計(jì)分析73.3 手臂部分的的設(shè)計(jì)73.4 機(jī)械手的機(jī)身和機(jī)座的設(shè)計(jì)7第四章 對(duì)機(jī)械手各部件載荷的計(jì)算74.1 設(shè)計(jì)要求分析84.2 手指的夾緊機(jī)構(gòu)84.3 機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)載荷計(jì)算94.4機(jī)械手臂的俯仰機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)載荷104.5 機(jī)械手腕部所售載荷的計(jì)算114.6 機(jī)身擺動(dòng)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算分析114.7 系統(tǒng)工作壓力的選定12第5章 機(jī)械手各部件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)

11、算校核135.1機(jī)械手 手指夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的確定135.2 確定機(jī)械手臂伸縮機(jī)構(gòu)尺寸155.3 手臂俯仰機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的尺寸15-5.4 腕部擺動(dòng)機(jī)構(gòu)確定155.5 計(jì)算確定機(jī)身擺動(dòng)機(jī)構(gòu)165.5 強(qiáng)度校核165.6 活塞桿的彎曲穩(wěn)定性校核175.7 計(jì)算確定機(jī)身擺動(dòng)機(jī)構(gòu)18第6章 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)196.1確定液壓馬達(dá)液壓缸需流量196.2液壓馬達(dá)工作時(shí)的流量206.3 液壓馬達(dá)和液壓缸的主要零件技術(shù)要求和材料結(jié)構(gòu)20 6.3.1 缸體20 6.3.2活塞20 6.3.3 缸蓋的要求20 6.3.4 活塞桿21 6.3.5 液壓缸的緩沖裝置21 6.3.6 液壓缸排氣裝置216.4 制定基本方案22

12、6.5 選擇液壓元件22 6.5.1選擇液壓泵22 6.5.2 液壓泵所需電機(jī)功率的確定24 6.5.3 液壓閥的選擇24 6.5.4液壓輔助元件的選擇原則24 6.5.5液箱油量的確定27 6.5.6液壓原理圖27結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝32附錄33-第一章 緒論第一章 緒論1.1機(jī)械手的概述1.1.1國(guó)外機(jī)械手的狀況簡(jiǎn)介機(jī)械手，它是在早期出現(xiàn)的古代機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，機(jī)械手研究始于20世紀(jì)中期，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著1946年電腦的出現(xiàn)，人類(lèi)歷史發(fā)生了驚天動(dòng)地的變化。計(jì)算機(jī)大大促進(jìn)了科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的進(jìn)步為其他的學(xué)科科技的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限的力。這也為

13、機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)了很好的契機(jī)，由于計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使機(jī)器人得到了前所未有的大發(fā)展。計(jì)算機(jī)的可操控性好，計(jì)算速度快等等的優(yōu)點(diǎn)都為機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)了極大的動(dòng)力。計(jì)算機(jī)價(jià)格的迅速降低也帶動(dòng)了機(jī)器人的價(jià)格有所降低。計(jì)算機(jī)的普及也在一定程度上促進(jìn)了機(jī)器人的普及。另外，核能技術(shù)等的研究也要求某些可操作的機(jī)器人代替人來(lái)處理會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害的物質(zhì)。在這些成熟的社會(huì)和科技條件下，1947年美國(guó)誕生了遙控機(jī)械手，機(jī)械式主從機(jī)械手也于1948年研制成功了。 機(jī)械手首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。在1954年的時(shí)候，世界機(jī)器人工業(yè)領(lǐng)域發(fā)生了一件大事。美國(guó)的戴沃爾先生在那年申請(qǐng)了關(guān)于機(jī)器人的一個(gè)專(zhuān)利。這項(xiàng)專(zhuān)利是關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的一

14、個(gè)概念。這項(xiàng)專(zhuān)利主要是關(guān)于示教再現(xiàn)機(jī)器人的一個(gè)專(zhuān)利，也就是通過(guò)伺服技術(shù)來(lái)掌握機(jī)器人的關(guān)節(jié)活動(dòng)。通過(guò)人的手來(lái)控制機(jī)器人，現(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出了第一臺(tái)機(jī)械手鉚接機(jī)器人。最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）機(jī)器人產(chǎn)品是1962年美國(guó)AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。這些工業(yè)機(jī)器人主要由類(lèi)似人的手和臂組成，它們可以代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害的環(huán)境下運(yùn)作以保護(hù)人的安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門(mén)。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出的第一臺(tái)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)包括機(jī)體上安

15、裝的一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部安裝的電磁塊工件抓放機(jī)構(gòu)和示教控制系統(tǒng)。美國(guó)聯(lián)合控制公司在1962年又在上述方案的基礎(chǔ)上試制了一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手，商名為Unimate（即萬(wàn)能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔。臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)大基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。同時(shí)該公司還和普魯曼公司合并成立萬(wàn)能自動(dòng)公司，專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 在1962年在美國(guó)誕生的Vewrsatran機(jī)械手也是示教再現(xiàn)性機(jī)械手。它是采用液壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的，能夠?qū)崿F(xiàn)回轉(zhuǎn)和升降的動(dòng)作。在1978年美國(guó)Unimate公司和麻省理工，斯坦福大學(xué)一起研制了一種新型的機(jī)械手。這種新型

16、的機(jī)械手采用了微電子進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)它的定位精度相當(dāng)?shù)木_。這是機(jī)器人領(lǐng)域的一次很大進(jìn)步。在美國(guó)之外的其他國(guó)家，機(jī)器人工業(yè)也在迅猛發(fā)展，比較有代表性的有：前蘇聯(lián)，日本和西德。其中，前蘇聯(lián)主要發(fā)展了第一代的工業(yè)機(jī)器人，它們是由人進(jìn)行控制的。前蘇聯(lián)對(duì)第二代機(jī)器人的研究也取得了較大的進(jìn)步。到達(dá)1975年的時(shí)候，他們國(guó)家使用的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一半的國(guó)產(chǎn)化。日本憑借著它在高科技領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，在機(jī)器人領(lǐng)域是全球領(lǐng)先的，他們研制的機(jī)器人先進(jìn)并且應(yīng)用廣泛。德國(guó)歷來(lái)在機(jī)械領(lǐng)域全球領(lǐng)先，在機(jī)械手、機(jī)器人領(lǐng)域自然是全球領(lǐng)先，他們國(guó)家的機(jī)器人相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)，他們?cè)跈C(jī)器人領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富。目前，第二代機(jī)器人已

17、經(jīng)有了一定的觸覺(jué)和視覺(jué)能力。而第三代機(jī)器人將是智能化大大提高的機(jī)器人。在最新一代的機(jī)器人研究領(lǐng)域，西方發(fā)達(dá)國(guó)家擁有資金人才科技領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)。他們?cè)跈C(jī)器人領(lǐng)域引領(lǐng)著世界的潮流。1.1.2中國(guó)機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r介紹 在中國(guó)國(guó)內(nèi)，機(jī)械手經(jīng)過(guò)近些年的市場(chǎng)培養(yǎng),其作用和優(yōu)勢(shì)已基本得到客戶(hù)的認(rèn)可。隨著我國(guó)勞動(dòng)環(huán)境的提高和改善,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使企業(yè)的生產(chǎn)成本不斷提高。機(jī)械手因其節(jié)省人力,節(jié)省時(shí)間,明顯降低成本而得到廣泛應(yīng)用。機(jī)械手工業(yè)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展越來(lái)越快。        在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上機(jī)械手品牌眾多,有歷史悠久,實(shí)力雄厚的歐美日企業(yè),這些

18、公司技術(shù)力量雄厚,有相當(dāng)?shù)钠放菩?yīng),因而在高端市場(chǎng)份額較大。國(guó)產(chǎn)機(jī)械手最近也有了很大的進(jìn)步，但由于國(guó)內(nèi)機(jī)械手企業(yè)起步較晚，目前與歐美日等知名品牌比還有一定的差距。由于中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型時(shí)期，工業(yè)機(jī)械手的市場(chǎng)會(huì)越來(lái)越大。相信機(jī)械手的普及應(yīng)用一定會(huì)更好的推動(dòng)我國(guó)經(jīng)社會(huì)的快速發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。1.1.3機(jī)械手分類(lèi)方式及其種類(lèi)機(jī)械手的種類(lèi)繁多，根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式的不同，有連續(xù)軌跡控制機(jī)械手、點(diǎn)位控制機(jī)械手等。 按工作要求不同，分為電動(dòng)式、氣動(dòng)式、機(jī)械式、液壓式等幾種。根據(jù)使用的范圍的不同也可也分為通用機(jī)械手和專(zhuān)用機(jī)械手。 機(jī)械手通常不是獨(dú)立的，它是附加于其他裝置之上的。比如說(shuō)，在生產(chǎn)線上的某

19、一部位移動(dòng)貨物，在加工中心對(duì)刀的位置進(jìn)行變換等等。在某些特殊的領(lǐng)域需要我們對(duì)機(jī)械手進(jìn)行直接的控制，他不依靠機(jī)械手的特定程序進(jìn)行固定的操作，這類(lèi)機(jī)械手往往造價(jià)更高。 （1）按驅(qū)動(dòng)方式分：液壓式：操作力大，體積小，動(dòng)作平穩(wěn)；其缺點(diǎn)是漏油，會(huì)影響系統(tǒng)的工作性能，油的黏度對(duì)溫度的變化敏感。氣動(dòng)式機(jī)械手：氣源方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，便于獲得高速度；缺點(diǎn)是操作力較小，體積大，由于空氣可壓縮能力大，所以控制較為困難，動(dòng)作不平穩(wěn)，存在滯后現(xiàn)象。電動(dòng)式機(jī)械手：動(dòng)力源方便，操作力較大；其缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或用特殊電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)械式：一般借助主動(dòng)力源，通過(guò)凸輪，連桿機(jī)構(gòu)等完成事先規(guī)定的動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作可靠；缺

20、點(diǎn)是變換程序較為困難。（2）按使用范圍分 專(zhuān)用機(jī)械手：一般指附屬于某一設(shè)備，程序固定的簡(jiǎn)單機(jī)械手。通用性機(jī)械手：一般指動(dòng)作程序可變的，具有獨(dú)立控制的機(jī)械手。（3）按照運(yùn)動(dòng)軌跡分 點(diǎn)位控制： 只要求準(zhǔn)確控制手的起止位置，不要求控制運(yùn)動(dòng)軌跡。連續(xù)軌跡控制： 要求準(zhǔn)確控制運(yùn)動(dòng)軌跡，其設(shè)點(diǎn)是無(wú)限的，只能在三維空間內(nèi)做特定的運(yùn)動(dòng)。（4）按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分 球坐標(biāo)式、直角坐標(biāo)式、 圓柱坐標(biāo)式 、關(guān)節(jié)式 。1.1.4工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用隨著技術(shù)和科技的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)械手得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，通過(guò)電腦程序控制的機(jī)械手功能更加多樣化，使用界面更加友好?，F(xiàn)代的機(jī)械手設(shè)計(jì)生產(chǎn)綜合應(yīng)用了大量的當(dāng)代科

21、學(xué)技術(shù)。它是高科技迅速發(fā)展和生產(chǎn)力急需提高的必然的產(chǎn)物。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活品質(zhì)要求越來(lái)越高，對(duì)生產(chǎn)力的需求越來(lái)越大，這推動(dòng)了普通領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用。而在核能航天深海等極端工作環(huán)境領(lǐng)域，必然需要機(jī)械手代替人的工作，更好的完成人類(lèi)的既定任務(wù)。實(shí)踐證明，機(jī)械手的應(yīng)用普及，極大地解放了人類(lèi)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，極大地提高了生產(chǎn)效率，給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了巨大的貢獻(xiàn)。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，和人們意識(shí)的進(jìn)一步提高，機(jī)械手的應(yīng)用將更加廣泛，將給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)更大的貢獻(xiàn)。1.2設(shè)計(jì)問(wèn)題的提出在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到大量的重復(fù)性工作，特別是在流水線作業(yè)過(guò)程中這種情況尤為突出。這樣如果繼續(xù)由一線

22、工人進(jìn)行操作必然會(huì)加重勞動(dòng)者的厭煩情緒和重復(fù)工作量。這樣導(dǎo)致了，生產(chǎn)效率極低。這就需要我們?cè)O(shè)計(jì)一款機(jī)械手，它可以完美地完成交給它的重復(fù)性工作。這樣可以大大的提高生產(chǎn)率，改善工人的工作質(zhì)量和工作環(huán)境。8 第二章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案第二章 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)方案2.1工業(yè)機(jī)械手的各部分組成及其關(guān)系簡(jiǎn)述普通機(jī)械手可以分為五個(gè)子系統(tǒng)即：人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械機(jī)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)。一般的機(jī)械手由三大部分組成，即：控制部分、機(jī)械部分、傳感部分。工業(yè)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要包括末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)身（立柱）、手腕、手臂等結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)裝置是將外部獲得的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)械手所需動(dòng)力的裝

23、置。交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)等都是工業(yè)機(jī)械手常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)的形式。另外，隨著對(duì)工業(yè)機(jī)械手的進(jìn)一步發(fā)展，一些新的驅(qū)動(dòng)形式也加入了進(jìn)來(lái)，比如說(shuō)超聲波驅(qū)動(dòng)等等。工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)械手有很多的控制方式，根據(jù)具體的要求，我們可以進(jìn)行不同的選擇。當(dāng)下比較流行的工業(yè)機(jī)械手的控制方式有連續(xù)軌跡控制方式、智能控制方式、力控制方式、點(diǎn)位控制方式等等。需要我們根據(jù)不同的需求具體選擇。2.2 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)的具體分析2.2.1 本次任務(wù)設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)線上的工作往往是重復(fù)的，并且比較繁重，生產(chǎn)效率低下，重復(fù)工作量大，工作環(huán)境得不到質(zhì)的提高。為了提高現(xiàn)代化水平，提高工廠的生產(chǎn)效率，

24、提高工人的工作環(huán)境。需要根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)一臺(tái)能完成重復(fù)性操作的機(jī)械手，代替工人的手工勞作。提高生產(chǎn)率，給公司帶來(lái)更好的效益。根據(jù)具體下發(fā)的任務(wù)書(shū)，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手需要完成如下動(dòng)作：機(jī)械手臂前伸機(jī)械手指抓緊物料手臂部分上升手臂部分縮回整個(gè)機(jī)身回轉(zhuǎn)一百八十度手腕的部分轉(zhuǎn)動(dòng)九十度手臂部分下降手臂部分前伸機(jī)械手指放下物料手臂回縮整個(gè)機(jī)身回轉(zhuǎn)一百八十度手腕部分復(fù)位等待下次循環(huán)。這個(gè)過(guò)程是不斷的往復(fù)循環(huán)的。2.2.2搬運(yùn)機(jī)械手總體設(shè)計(jì)任務(wù)分析(1)工業(yè)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)形式有：關(guān)節(jié)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、平面關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型等。關(guān)節(jié)型機(jī)械手的手臂是與人類(lèi)的手臂雷同的，是一種仿生機(jī)構(gòu)。它擁有三個(gè)回轉(zhuǎn)自由度。關(guān)

25、節(jié)型機(jī)械手一般有大臂和小臂，大臂和立柱之間構(gòu)成類(lèi)似人類(lèi)肘關(guān)節(jié)的部分，機(jī)械手得大臂可以做俯仰運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)械手的小臂可以做上下擺動(dòng)。關(guān)節(jié)型機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是，通用性強(qiáng)，工作范圍大，動(dòng)作靈活等。圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手一般具有三個(gè)自由度，它的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，所占面積較小，工作范圍較大，且制作工藝較為簡(jiǎn)單。球坐標(biāo)型機(jī)械手它可以做俯仰、伸縮和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)他可以完成的工作空間是一個(gè)球體，它的特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊，占地面積小，能夠完成比較復(fù)雜的動(dòng)作，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本較高。平面關(guān)節(jié)型機(jī)械手，它一般擁有一個(gè)移動(dòng)的關(guān)節(jié)和兩個(gè)回轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)，移動(dòng)關(guān)節(jié)完成上下的運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)完成左右和前后的運(yùn)動(dòng)。這種機(jī)械手動(dòng)作靈活，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，可以完

26、成較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。在生產(chǎn)線的裝配作業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。直角坐標(biāo)型機(jī)械手它的工作空間一般在一個(gè)長(zhǎng)方體內(nèi)，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于操作，精度高，但是它占地面積較大。根據(jù)以上的分析及對(duì)任務(wù)的判斷，在本次設(shè)計(jì)中決定設(shè)計(jì)一款圓柱坐標(biāo)型機(jī)械手。(2) 確定機(jī)械手的自由度：所謂機(jī)械手的自由度是指機(jī)械手所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)。從運(yùn)動(dòng)形式上可以將其分為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)R和直線運(yùn)動(dòng)P。機(jī)械手自由度個(gè)數(shù)的多少在一定程度上反映了它所能完成的動(dòng)作的復(fù)雜程度。根據(jù)對(duì)所下發(fā)任務(wù)的具體分析發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)四個(gè)自由度的機(jī)械手就能完成所下達(dá)的任務(wù)要求。本次所設(shè)計(jì)的機(jī)械手為RPPR型，即從手腕到基座的各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)-直線運(yùn)動(dòng)-直線運(yùn)

27、動(dòng)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(3) 機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式是一般有：電機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)械聯(lián)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)等，最常用的是液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)：伺服電動(dòng)機(jī)或是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)軌跡要求高及動(dòng)作復(fù)雜的小型機(jī)械手。直流電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)常應(yīng)用于抓力比較大的械手。電機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是電源方便，驅(qū)動(dòng)力大，便于檢測(cè)，技術(shù)非常成熟，便于維修和維護(hù)等。缺點(diǎn)是，控制較為困難，定位難以十分精確。機(jī)械聯(lián)動(dòng)：動(dòng)作十分的可靠，但結(jié)構(gòu)很復(fù)雜設(shè)計(jì)較為困難，適用于自由度較小的機(jī)械手。液壓驅(qū)動(dòng)：防爆性好、結(jié)構(gòu)緊湊、耐沖擊、動(dòng)作平穩(wěn)、耐振動(dòng)。而且液壓技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)比較成熟、響應(yīng)速度快、力慣量比大、直接驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力大。氣壓驅(qū)動(dòng)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、

28、速度快、維修方便、造價(jià)較低，適用于中小負(fù)載的系統(tǒng)中。但氣壓不可太高抓取力較低、對(duì)速度很難進(jìn)行精確控制，并且伺服控制難于應(yīng)用于氣壓驅(qū)動(dòng)。通過(guò)比較分析，在條件基本相同的條件下，液壓驅(qū)動(dòng)擁有很多優(yōu)勢(shì)，比如質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速、調(diào)速范圍大、運(yùn)動(dòng)慣性力較小、并且在載荷超載較大時(shí)能夠自動(dòng)防止過(guò)載實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)配的保護(hù)。液壓驅(qū)動(dòng)可以很好地與電氣控制融合在一起，實(shí)現(xiàn)PLC控制。并且相比較而言，液壓驅(qū)動(dòng)的成本控制也是比較合理的。所以在本次設(shè)計(jì)中，選擇了液壓驅(qū)動(dòng)的控制方式。(4) 選擇機(jī)械手的控制方式:機(jī)械手常用的控制方式有力矩控制、連續(xù)軌跡控制、智能控制和點(diǎn)位控制四種。力矩控制：要求在適度力矩和力的條件下

29、較為精確的完成抓取等機(jī)械手運(yùn)動(dòng)。連續(xù)軌跡控制：由于連續(xù)軌跡控制對(duì)于機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程要求很高，所以要求機(jī)械手的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程都要可控。此類(lèi)機(jī)械手要求較高，一般應(yīng)用于工業(yè)上噴漆，弧焊等領(lǐng)域。智能控制：智能控制機(jī)械手在今年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，智能控制機(jī)械手能完成更復(fù)雜的任務(wù)，適應(yīng)工作環(huán)境的能力更強(qiáng)。但是此類(lèi)機(jī)械手控制設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，成本很高。點(diǎn)位控制：點(diǎn)位控制機(jī)械手要求機(jī)械手在某些點(diǎn)位的姿態(tài)是確定的，它要求機(jī)械手運(yùn)動(dòng)一定要迅速，在特定點(diǎn)位上定位精確。此類(lèi)機(jī)械手技術(shù)較為成熟，應(yīng)用也較為廣泛。此類(lèi)機(jī)械手控制較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)成本控制也較為合理。此類(lèi)機(jī)械手在工業(yè)領(lǐng)域的流水線搬運(yùn)等領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛。根據(jù)具體的任務(wù)要

30、求分析，在本次設(shè)計(jì)中決定采用點(diǎn)位控制機(jī)械手。根據(jù)分析，決定應(yīng)用PLC控制此次所涉及的機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。綜合以上分析過(guò)程及其本次任務(wù)說(shuō)明書(shū)，本次設(shè)計(jì)決定應(yīng)用電液伺服點(diǎn)位控制。2.2.3 總體方案擬定本次機(jī)械手的設(shè)計(jì)自由度取四個(gè)，就能較好地完成任務(wù)。對(duì)于此次機(jī)械手的自由度作如下設(shè)計(jì):(1)手腕回轉(zhuǎn)自由度：手腕部的回轉(zhuǎn)自由度應(yīng)用擺動(dòng)液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)手臂伸縮自由度：手臂伸縮自由度由普通液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。(3)手臂俯仰自由度：手臂的俯仰自由度由普通液壓缸和一個(gè)支點(diǎn)來(lái)完成。(4)手臂回轉(zhuǎn)自由度：手臂的回轉(zhuǎn)自由度由擺動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)。各個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)停歇由擋塊和限位控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)第三章 機(jī)械手機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析第三章

31、機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析3.1機(jī)械手的末端操作器（即抓取部分）的設(shè)計(jì)抓取部分簡(jiǎn)述 機(jī)械手的抓取部分是直接與要抓取的部件接觸的部分，所以它與要抓取的部件息息相關(guān)。需要根據(jù)具體情況決定抓取部分即抓取爪子的設(shè)計(jì)形狀及其選材。 現(xiàn)在而言應(yīng)用較為廣泛的形式有夾鉗式、吸附式、仿生手指式等。其中夾鉗式是最常用的；吸附式主要利用氣吸磁吸方式吸取大平面或是微小的物品；仿生手指式制造難度大，成本很高，目前應(yīng)用領(lǐng)域尚且不大。在本次設(shè)計(jì)中將采用夾鉗式。3.2 腕部設(shè)計(jì)分析機(jī)械手的腕部是連接機(jī)械手手臂和末端操作器（即抓取部分）的部分。根據(jù)任務(wù)書(shū)所設(shè)定的設(shè)計(jì)要求，我們由于需要腕部能實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)在抓取部件條件下的

32、翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，所以選取適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)液壓缸就能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。3.3 手臂部分的的設(shè)計(jì)機(jī)械手的手臂部分能實(shí)現(xiàn)在抓取部件條件下的俯仰動(dòng)作，及其伸縮動(dòng)作。伸縮動(dòng)作多采取直線液壓缸來(lái)完成，而俯仰動(dòng)作則由另一個(gè)直線液壓缸和一個(gè)相對(duì)手臂部分固定的支點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.4 機(jī)械手的機(jī)身和機(jī)座的設(shè)計(jì)機(jī)械手的機(jī)座分為移動(dòng)式和固定式，在我們這次的設(shè)計(jì)中能根據(jù)任務(wù)書(shū)采用固定式較為適合。機(jī)械手的機(jī)身，在本次設(shè)計(jì)中就是立柱的部分。在此次設(shè)計(jì)中立柱要求與擺動(dòng)液壓缸的轉(zhuǎn)軸連接，它起到了支撐的作用。在此次設(shè)計(jì)中機(jī)身與機(jī)座用螺栓連接起來(lái)。機(jī)座用地腳螺栓直接固定于地面上。35第四章 機(jī)械手各部件的載荷計(jì)算第4章 對(duì)機(jī)械手各部件載荷的計(jì)算4.1

33、 設(shè)計(jì)要求分析本課題設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)械手采用關(guān)節(jié)型坐標(biāo)系、全液壓驅(qū)動(dòng)，具有手臂俯仰、回轉(zhuǎn)、伸縮、手腕回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度，以及手指的抓取動(dòng)作。機(jī)械手的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。機(jī)械手臂前伸機(jī)械手指抓住緊物料手臂部分上升手臂部分縮回整個(gè)機(jī)身回轉(zhuǎn)一百八十度手腕的部分轉(zhuǎn)動(dòng)九十度手臂部分下降手臂部分前伸機(jī)械手指放下物料手臂回縮整個(gè)機(jī)身回轉(zhuǎn)一百八十度手腕部分復(fù)位等待下次循環(huán)。這個(gè)過(guò)程是不斷的往復(fù)循環(huán)的。4.2 手指的夾緊機(jī)構(gòu)在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)任務(wù)說(shuō)明書(shū)，決定設(shè)計(jì)一種V型結(jié)構(gòu)。合攏時(shí)機(jī)械手指將成一種六邊形。要保證機(jī)械手一定要比較光滑，這樣才能保證對(duì)零件無(wú)傷害。手指加緊機(jī)構(gòu)的圖如下：手指夾緊機(jī)構(gòu)載荷的計(jì)算計(jì)算機(jī)械手指對(duì)工件夾緊力

34、 （4-1）安全系數(shù)，通常取1.22；工作情況系數(shù)，= （4-2）重力加速度；運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升加速度， （4-3）工件在重力方向上最大的上升速度之值，設(shè)為0.1。速度升值最大值所需的時(shí)間，一般取0.30.5，再此處取值為0.5s方位系數(shù)，由工件和手指的形狀及其工作時(shí)的相互狀態(tài)決定。取值一般為0.91.1。在此處取值1.0.工件重力（）。1604.3 機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)載荷計(jì)算本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用雙作用液壓缸實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮，機(jī)械手臂在做水平伸縮時(shí)需要克服的力包括支撐滑套與導(dǎo)向桿之間的摩擦力，及其活塞和油缸之間的摩擦阻力，還要包括運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的慣性力。機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)即機(jī)械手的小臂如下： （4-4）

35、總摩擦阻力（N）， （4-5）G手臂伸縮缸運(yùn)動(dòng)部件總重力（）外部載荷對(duì)導(dǎo)軌的正壓力（） （4-6）摩擦系數(shù)，此處取值0.1；慣性力（） （4-7） 重力加速度，此處取值9.8；速度變化量（）。啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（），取值范圍一般為。=4.4機(jī)械手臂的俯仰機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)載荷手臂做俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)在剛開(kāi)始與要停止時(shí)俯仰直線液壓缸的載荷力達(dá)到最大值。俯仰直線液壓缸最大速度為0.1，加速時(shí)間為0.1，升降過(guò)程不會(huì)是嚴(yán)格的等加速度運(yùn)動(dòng)，故取一個(gè)系數(shù)值為1.3。機(jī)械手的俯仰機(jī)構(gòu)液壓缸如下圖 （4-8）俯仰缸在豎直方向上所支撐質(zhì)量（），4.5 機(jī)械手腕部所售載荷的計(jì)算由上文的論述已經(jīng)知道腕部采用的是擺動(dòng)液壓缸。腕部的驅(qū)動(dòng)

36、力矩要克服腕部運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩。由于不是等加速運(yùn)動(dòng)取系數(shù)值1.3。 （4-9）慣性力矩（）摩擦力矩（）； （4-10）臂部對(duì)回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；轉(zhuǎn)速變化量（）；臂部起動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間（）， 取值范圍一般為0.1-0.5S= 4.6 機(jī)身擺動(dòng)機(jī)構(gòu)力矩計(jì)算分析機(jī)械手機(jī)身部分的驅(qū)動(dòng)力矩需要克服運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩。由于不是等加速運(yùn)動(dòng)取系數(shù)值1.3。慣性力矩（）摩擦力矩（）；:角度變化量（）；臂部對(duì)其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）；起動(dòng)或制動(dòng)所需的時(shí)間（s）, 一般為0.10.5s。=4.7 系統(tǒng)工作壓力的選定系統(tǒng)工作壓力的選定是一個(gè)綜合考慮的結(jié)果，如壓力選定太

37、低，則完不成所需要完成的任務(wù)。反之壓力太大，則會(huì)造成設(shè)備要求高，進(jìn)而增加成本。所以要適當(dāng)選取。表4-1 按載荷選擇工作壓力載荷/KN<5510102020303050>50工作壓力/MPa<0.811.522.5334455表4-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)械類(lèi)型 機(jī) 床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)起重機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械磨床組合機(jī)床龍門(mén)刨床拉床工作壓力/MPa0.82352881010182032經(jīng)過(guò)計(jì)算與選定最終選擇的工作壓力為8Mpa第五章 機(jī)械手各部件機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算校核第5章 機(jī)械手各部件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算校核在本次設(shè)計(jì)中，液壓缸的選取具有重要意義

38、。由于液壓缸是標(biāo)準(zhǔn)件，需要根據(jù)我們的計(jì)算進(jìn)行選取。液壓缸的選擇過(guò)程中，可以根據(jù)總的負(fù)載載荷和工作壓力來(lái)選取液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿的直徑d進(jìn)而確定液壓缸的型號(hào)。5.1機(jī)械手手指夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸的確定手指夾緊采用的是單作用線性活塞缸(1)液壓缸內(nèi)徑D及活塞桿直徑d的確定活塞桿受壓時(shí) （5-1）活塞桿受拉時(shí) （5-2）無(wú)桿活塞面的有效作用面積（）； 有桿活塞桿有效作用面積（）；液壓缸工作腔壓力8MPa；背壓力，此處選取背壓0?；钊麠U直徑（）。油缸內(nèi)徑（）；系統(tǒng)類(lèi)型背壓力/MPa簡(jiǎn)單系統(tǒng)或節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)0.20.5回油路帶調(diào)速閥系統(tǒng)0.40.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng)0.51.5用補(bǔ)油泵的閉式回路0.8

39、1.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械1.23回油路較短，且直接回油箱可忽略不計(jì)對(duì)于單活塞桿缸，無(wú)桿腔進(jìn)液體或氣體時(shí)，在考慮機(jī)械效率的情況下，D= （5-3）有桿腔進(jìn)液體或氣體時(shí)，在不考慮機(jī)械效率情況下= （5-4）當(dāng)P2=0時(shí)，可對(duì)原式子進(jìn)行簡(jiǎn)化= （5-5）有桿腔進(jìn)油時(shí)：= （5-6）取機(jī)械效率0.8或0.9?；钊麠U的桿徑可根據(jù)工作壓力選取，見(jiàn)表工作壓力/MPa5.05.07.07 /0.50.550.620.700.7 當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時(shí)，桿徑可由下式計(jì)算。 = （5-7）液壓缸的速比過(guò)大會(huì)使無(wú)桿腔產(chǎn)生過(guò)大的背壓，速度比過(guò)小則活塞桿太細(xì)，穩(wěn)定性不好。推薦液壓缸的速度比如表所示。往復(fù)速

40、比1.15 1.251.331.461.612/0.30.40.50.550.620.71經(jīng)計(jì)算分析我們所要求的夾緊液壓缸所需要的活塞桿的直徑是58mm，所需要的缸的內(nèi)徑是96mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選取，由GB/T2348-1993.活塞桿直徑為70mm，取液壓缸內(nèi)徑100mm。液壓缸缸筒長(zhǎng)度一般不能大于液壓缸內(nèi)徑的的2030倍，根據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)中需要的液壓缸長(zhǎng)度L為160mm即可。液壓缸的缸筒壁的厚度是液壓缸十分重要的一個(gè)參數(shù)，要對(duì)其進(jìn)行承受壓力計(jì)算。當(dāng)活塞桿受到壓力時(shí)還要進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。 （5-8） 缸筒材料許用應(yīng)力缸筒的最高工作壓力；= （5-9）安全系數(shù)，當(dāng)10時(shí)一般取=5；當(dāng)&l

41、t;10時(shí)，稱(chēng)為厚壁筒。缸筒材料抗拉強(qiáng)度通過(guò)查機(jī)械手冊(cè)可以得值為610Mpa。在本次設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算及我們的要求可以選用的夾緊液壓缸壁厚取為20。5.2 確定機(jī)械手臂伸縮機(jī)構(gòu)尺寸此次設(shè)計(jì)中應(yīng)用雙作用活塞缸作為機(jī)械手的伸縮機(jī)構(gòu)。通過(guò)我們的計(jì)算可以得到伸縮液壓缸活塞桿直徑101.5，內(nèi)徑145。按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)，取活塞桿直徑100，160。同上，根據(jù)相同的選擇原則原則，聯(lián)系我們所需的實(shí)際得到手臂伸縮液壓缸缸筒長(zhǎng)度取2000，壁厚取36。5.3 手臂俯仰機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)要求，手臂俯仰機(jī)構(gòu)決定采用雙作用活塞缸，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)和我們的計(jì)算可以得到要想滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)要求需要活塞桿直

42、徑70.7mm，液壓缸的內(nèi)徑為101mm。按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)，活塞桿直徑取值為70mm，液壓缸內(nèi)徑取值為100mm。同上可得，手臂俯仰液壓缸缸筒長(zhǎng)度630，壁厚28。5.4 腕部擺動(dòng)機(jī)構(gòu)確定在此次設(shè)計(jì)中機(jī)械手腕部的擺動(dòng)是通過(guò)擺動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)以前得到的數(shù)據(jù)分析確定擺動(dòng)液壓缸的型號(hào)。擺動(dòng)液壓缸排量 （5-10） 液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓差（）,已知為8MPaT液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩（）；/r根據(jù)分析得到需要YMD30葉片擺動(dòng)液壓缸。5.5 強(qiáng)度校核當(dāng)活塞桿只受軸向拉力和推力時(shí)，可以近似地用直桿承受拉壓負(fù)載的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： （5-11） 活塞桿直徑（m）； 活塞桿作用力（N）；

43、 活塞桿材料許用應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得為600MPa。各液壓缸活塞桿強(qiáng)度校核: 故<<，故液壓桿是滿(mǎn)足所需要的強(qiáng)度要求。5.6 活塞桿的彎曲穩(wěn)定性校核當(dāng)活塞桿受軸向壓力時(shí)，可能會(huì)不穩(wěn)定，發(fā)生彎曲。設(shè)出現(xiàn)這種情況的的臨界值為F，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)度大于直徑的十倍時(shí)才需要進(jìn)行活塞缸縱向穩(wěn)定性計(jì)算。故根據(jù)以前所得數(shù)據(jù)，只需要對(duì)手臂伸縮液壓缸的活塞桿進(jìn)行縱向穩(wěn)定性計(jì)算。 （5-12）安全系數(shù)，一般為3.56；液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)，見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)20-6-17。液壓缸承受的軸向壓力（）；活塞桿彎曲失穩(wěn)的臨界壓力（）， L液壓缸支承長(zhǎng)度（）；活塞桿橫截面慣性矩（），可由下式計(jì)算： 實(shí)際彈性

44、模數(shù)，可由下式計(jì)算： 材料的彈性模數(shù)（），鋼材；材料組織缺陷系數(shù)，鋼材一般取a；活塞桿截面不均勻系數(shù)，一般取b；活塞桿直徑（）。計(jì)算：4.9× 是滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的。5.7 計(jì)算確定機(jī)身擺動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求機(jī)身的擺動(dòng)采用葉片式擺動(dòng)液壓缸，根據(jù)以前數(shù)據(jù)得到，擺動(dòng)液壓缸排量/r選取YMD300型葉片擺動(dòng)液壓缸。第六章 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)第6章 設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)6.1確定液壓馬達(dá)液壓缸需流量6.1.1 液壓缸工作所需流量的計(jì)算 （6-1） 活塞與缸體的相對(duì)速度（）液壓缸有效作用面積（）；有桿活塞桿有效作用面積： （6-2）活塞桿直徑（）無(wú)桿活塞桿有效作用面積： （6-3）式中: 油缸內(nèi)徑（）。經(jīng)計(jì)算各活

45、塞的有效面積如下表6-1 各活塞的有效面積 有效面積液壓缸(mm²)(mm²)手臂俯仰油缸78504003.5手臂伸縮油缸2009612246手指夾緊油缸78504003.5經(jīng)計(jì)算各液壓缸流量如下表6-2 各液壓缸流量工 況執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度m/s結(jié)構(gòu)參數(shù)()流量 (L/s)計(jì)算公式手指夾緊夾緊缸0.035=0.00790.28手指松開(kāi)0.070=0.0040手臂前伸伸縮缸0.042=0.02010.85手臂縮回0.070=0.0122手臂上升俯仰缸0.035=0.00790.28手臂下降0.07=0.00406.2 液壓馬達(dá)工作時(shí)流量查表得YMD300擺角270°

46、，流量為470；YMD30擺角90°，流量為300。6.3 液壓馬達(dá)和液壓缸的主要零件技術(shù)要求和材料結(jié)構(gòu)6.3.1 缸體液壓缸缸體的常用材料有20、35、45號(hào)無(wú)縫鋼管。20號(hào)鋼由于力學(xué)性能略低，且不能調(diào)質(zhì)，故應(yīng)用較少。35鋼焊接性能好，所以當(dāng)液壓缸各部分需要較多焊接時(shí)通常采用35鋼，初加工后調(diào)質(zhì)。通常情況下，采用的都是45鋼。并且對(duì)其調(diào)質(zhì)到241285HB。缸體毛坯也可采用鑄鐵件、鑄鋼、鍛鋼。在特殊要求下還可以采用鋁合金等材料。在本次設(shè)計(jì)中我們所選擇的缸體的材料是45鋼，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)制處理至241285HB。缸體內(nèi)徑采用H8配合?；钊芊夥绞讲捎玫氖窍鹉z密封圈密封。橡膠密封圈方式的

47、密封可靠性好，簡(jiǎn)單阻力小，但是它也要求液壓缸的內(nèi)壁光滑，本此設(shè)計(jì)的粗糙度取為Ra為1.6。液壓缸的內(nèi)徑的圓柱度公差選取8級(jí)精度，圓度公差選擇8級(jí)精度。液壓缸的缸體端面的垂直度公差選取7級(jí)精度。對(duì)于機(jī)械手臂由于缸體有耳環(huán)存在，使缸體內(nèi)徑軸線對(duì)孔徑的中心線的垂直度公差選擇為9級(jí)精度。在缸體內(nèi)徑需要鍍層3040的鉻層，以防止腐蝕提高壽命。再度層后要進(jìn)行拋光，以達(dá)到前面所述的粗糙度要求。本次設(shè)計(jì)中液壓缸的安裝方式均采用法蘭連接缸底支撐。6.3.2活塞液壓缸的活塞應(yīng)用的材料一般為鋼、鋁合金、灰鑄鐵、耐磨鑄鐵等耐磨材料。活塞缸與活塞用螺紋連接，活塞的材料選用HT350。外徑的圓柱度公差值為0.01mm精度

48、。端面對(duì)內(nèi)孔軸線的垂直度公差也按7級(jí)精度選取?；钊鈴綄?duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)精度為0.025mm。6.3.3 缸蓋的要求液壓缸缸蓋的材料可以選用ZG35、ZG45鑄鋼或HT200、HT300、HT350鑄鐵、35、45號(hào)鍛鋼等材料。當(dāng)活塞桿的導(dǎo)向套就是由本身缸蓋來(lái)充當(dāng)時(shí)，最好選用鑄鐵作為制作缸蓋的材料。且需要在套的表面鍍一層青銅等耐磨材料。如果，活塞桿的導(dǎo)向套是壓入缸蓋時(shí)，我們選擇的導(dǎo)向套材料是耐磨鑄鐵、青銅等耐磨材料。在本次的設(shè)計(jì)中屬于缸蓋本身又是活塞桿的導(dǎo)向套的這種情況，缸蓋材料本次選用Q235。并且在導(dǎo)向套的表面上熔堆黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U緩沖孔和缸蓋軸線的同軸度公差選擇為0.03mm，圓柱度公差選取為9級(jí)精度。缸徑軸線與端面的垂直度公差選擇按7級(jí)精度，導(dǎo)向孔的表面粗糙度選擇為1.6m。6.3.4 活塞桿活塞桿選用外螺紋結(jié)構(gòu)、實(shí)心桿，材料選用45號(hào)鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為229285HB，必要時(shí)再經(jīng)高頻淬火，硬度可達(dá)HRC4555?；钊麠U各外徑的圓度公差按9級(jí)精度選取，d的圓柱度公差按8 級(jí)精度選取，活塞桿兩端的徑向跳動(dòng)公差為0.01mm，活塞桿端的垂直度公差按7級(jí)精度選取，活塞桿上的螺紋按6級(jí)精度加工，活塞桿上工作表面的粗糙度為Ra=0.63m，必要時(shí)鍍厚度為0.05mm