說(shuō)明書圓鋼送料機(jī)械手上下料機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)樣本

第一章緒論1.1背景及意義1.1.1論文選題背景在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手意義可以概括如下： （1）以提高生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化限度 應(yīng)用機(jī)械手有助于實(shí)現(xiàn)材料傳送、工件裝夾、刀具更換以及機(jī)器裝配等自動(dòng)化限度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和減少生產(chǎn)成本。（2）二、以改進(jìn)勞動(dòng)條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其她毒性污染以及工作空間狹窄場(chǎng)合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或主線不也許，而應(yīng)用機(jī)械手即可某些或所有代替人安全完畢作業(yè)，使勞動(dòng)條件得以改進(jìn)。 在某些簡(jiǎn)樸、重復(fù)，特別是較笨重操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而導(dǎo)致人身事故。 （3）可以減輕人力，并便于有節(jié)奏生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力一種側(cè)面，同步由于應(yīng)用機(jī)械手可以持續(xù)工作，這是減少人力另一種側(cè)面。因而，在自動(dòng)化機(jī)床綜合加工自動(dòng)線上，當(dāng)前幾乎都沒(méi)有機(jī)械手，以減少人力和更精確控制生產(chǎn)節(jié)拍，便于有節(jié)奏進(jìn)行工作生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究始于二十世紀(jì)70年代。通過(guò)近30年努力，從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，當(dāng)前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了某些機(jī)器人核心元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家公司近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠焊裝線上。但總來(lái)看，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用水平和國(guó)外比尚有一定距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，國(guó)內(nèi)已安裝國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)萬(wàn)分之四。以上因素重要是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)顧客規(guī)定，“一客戶，一次重新設(shè)計(jì)”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化限度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低，并且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因而迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期核心技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。國(guó)內(nèi)機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展戰(zhàn)略目的是:依照2l世紀(jì)初國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)需求,瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域基本技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。將來(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:重要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:重要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:重要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。機(jī)器人市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈,中華人民共和國(guó)制造業(yè)面臨著與國(guó)際接軌、參加國(guó)際分工巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研究開發(fā)與生產(chǎn)是咱們抓住這個(gè)歷史機(jī)遇重要途徑。因而國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)要結(jié)識(shí)到如下幾點(diǎn)狀況:第一,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是國(guó)內(nèi)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變重要手段和途徑,政府要對(duì)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多政策與經(jīng)濟(jì)支持,參照國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),加大技術(shù)投入與改造;第二,在國(guó)家科技發(fā)展籌劃中,應(yīng)當(dāng)繼續(xù)對(duì)智能機(jī)器人研究開發(fā)與應(yīng)用予以大力支持,形成產(chǎn)品和自動(dòng)化制造裝備同步協(xié)調(diào)新局面;第三,某些國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)與國(guó)外相稱,公司采購(gòu)工業(yè)機(jī)器人時(shí)不要盲目進(jìn)口,應(yīng)當(dāng)綜合評(píng)估,立足國(guó)產(chǎn)。國(guó)內(nèi)狀況：在國(guó)內(nèi)，機(jī)械手技術(shù)起步較晚，國(guó)內(nèi)機(jī)械手研發(fā)和應(yīng)用還處在一種發(fā)展階段，跟美國(guó)日本等某些發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有很大差距，諸多產(chǎn)品還需要進(jìn)口，特別是高靈活，高精度機(jī)械手。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，國(guó)內(nèi)機(jī)械手研究開始步入正軌，重要應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線以及半導(dǎo)體芯片，印刷電路等電子產(chǎn)品裝配流水線。要是國(guó)內(nèi)機(jī)械工業(yè)更進(jìn)一步發(fā)展壯大，就必要提高其自動(dòng)化限度和生產(chǎn)效率，將人手操作變?yōu)闄C(jī)械手操作。同步，國(guó)家應(yīng)加大對(duì)機(jī)械手研發(fā)投入，積極開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品，主線上解決對(duì)國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)口需求。國(guó)外狀況：1985年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。隨后聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，重要用于起重運(yùn)送，焊接和設(shè)備上下料等作業(yè)。日本日后居上，子1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手研究，是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展做快，應(yīng)用做多國(guó)家[1]。1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制出一種Unitmate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差不大于1毫米。聯(lián)邦德國(guó)KuKa還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式構(gòu)造和程序控制。在國(guó)內(nèi)，機(jī)械手技術(shù)起步較晚，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，國(guó)內(nèi)機(jī)械手研究開始步入正軌，重要應(yīng)用于家用電器產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線以及半導(dǎo)體芯片，印刷電路等電子產(chǎn)品裝配流水線。當(dāng)代國(guó)際工業(yè)中，各種生產(chǎn)流水線以及物料管理中都在多元化使用著氣動(dòng)機(jī)械手。但在機(jī)械工業(yè)中，加工，裝配等生產(chǎn)是不持續(xù)，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序自動(dòng)化而生產(chǎn)。國(guó)外機(jī)械手工業(yè)中機(jī)械手上下料，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并和機(jī)床共同構(gòu)成一種綜合數(shù)據(jù)加工系統(tǒng)。采用機(jī)械手進(jìn)行裝配更是當(dāng)前研究重點(diǎn)，國(guó)外已研究采用攝像機(jī)和力傳感系統(tǒng)和微型計(jì)算機(jī)連在一起，能擬定零件方位達(dá)到鑲裝目。綜上所述，有效應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)必然趨勢(shì)。1.1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)目畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完畢本專業(yè)教學(xué)籌劃最后一種極為重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范疇內(nèi)工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行一次基本訓(xùn)練。這對(duì)學(xué)生即將從事有關(guān)技術(shù)工作和將來(lái)事業(yè)開拓都具備一定意義。其重要目：培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)普通工程技術(shù)問(wèn)題獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生樹立對(duì)的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)普通程序規(guī)范和辦法.培養(yǎng)學(xué)生樹立對(duì)的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)標(biāo)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)解決，編寫技術(shù)文獻(xiàn)等方面工作能力。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作辦法。熟悉制機(jī)械手構(gòu)成和構(gòu)造，以及液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)行辦法。通過(guò)課題設(shè)計(jì)鍛煉和培養(yǎng)自己工藝文獻(xiàn)編制能力，熟悉慣用材料使用性能，對(duì)的選用材料；掌握夾具設(shè)計(jì)基本辦法和機(jī)械零部件設(shè)計(jì)基本程序和辦法；掌握機(jī)械加工工藝制定過(guò)程，對(duì)普通制造過(guò)程和辦法有初步理解，理解慣用零部件設(shè)計(jì)軟件，并能純熟運(yùn)用二維及三維軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。定機(jī)械加工工藝所加工產(chǎn)品能達(dá)到圖紙各項(xiàng)技術(shù)規(guī)定。使自己在大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)得到全面總結(jié)和鞏固，對(duì)此前所學(xué)知識(shí)得以溫故而知新，更好掌握學(xué)過(guò)知識(shí)，為將來(lái)工作奠定一種良好基本。研究辦法和手段：調(diào)研收集整頓關(guān)于機(jī)械零件設(shè)計(jì)、裝配工藝、機(jī)械加工工藝、制造技術(shù)等關(guān)于資料，供設(shè)計(jì)時(shí)使用；理解零件用途，分析零件工藝性、尺寸精度等技術(shù)規(guī)定；分析工藝資料，理解所用材料性能、零件特性以及工藝參數(shù)；熟悉工廠實(shí)際狀況，生產(chǎn)車間加工能力與水平及檢測(cè)手段等。以便能密切聯(lián)系工廠實(shí)際，既以便又經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。依照任務(wù)書研究?jī)?nèi)容查閱有關(guān)專業(yè)資料，進(jìn)行總體和詳細(xì)分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算，完畢該制品工藝分析及造型設(shè)計(jì)，涉及裝配圖和零件圖繪制，完畢零件圖、裝配圖制作。1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和規(guī)定（1）應(yīng)具備恰當(dāng)夾緊力和驅(qū)動(dòng)力；（2）手指應(yīng)具備一定開閉范疇；（3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)夾持精度；（4）規(guī)定構(gòu)造緊湊，重量輕，效率高；（5）應(yīng)考慮通用性和特殊規(guī)定。設(shè)計(jì)參數(shù)及規(guī)定（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊和放松；（2）所要抓緊工件正立于傳送帶上，直徑為80mm，放松時(shí)兩抓最大距離為110～120mm，1s抓緊,夾持速度20mm/s；（3）工件材質(zhì)為45#鋼，重量5kg；（4）夾持器有足夠夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由液壓缸提供動(dòng)力；（6）伸縮臂行程300mm；（7）機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)角度180°。工作規(guī)定規(guī)定設(shè)計(jì)一只機(jī)械手，用于給加工設(shè)備運(yùn)送棒料。重要設(shè)計(jì)機(jī)械手小臂、手腕和機(jī)械手指構(gòu)造，均采用液壓驅(qū)動(dòng)。完畢整裝圖設(shè)計(jì)，零件圖設(shè)計(jì)，完畢液壓原理圖設(shè)計(jì)與計(jì)算。第二章機(jī)械手總體設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手設(shè)計(jì)參數(shù)（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊和放松；（2）所要抓緊工件正立于傳送帶上，直徑為80mm，放松時(shí)兩抓最大距離為110～120mm，1s抓緊,夾持速度20mm/s；（3）工件材質(zhì)為45#鋼，重量5kg；（4）夾持器有足夠夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由液壓缸提供動(dòng)力；（6）伸縮臂行程300mm；（7）機(jī)械手腕回轉(zhuǎn)角度180°。2.2機(jī)械手夾緊裝置設(shè)計(jì)2.2.1機(jī)械手夾緊力計(jì)算夾持器夾在工件上夾緊力是設(shè)計(jì)手部重要根據(jù)，因此必要對(duì)其大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析和計(jì)算。普通來(lái)說(shuō)，加快力必要克服工件自身重力所產(chǎn)生慣性力或慣性力矩來(lái)使工件保持穩(wěn)定加快狀態(tài)。手指對(duì)工件夾緊力可按下列公式計(jì)算：式（2-1）式中：—安全系數(shù)，由機(jī)械手工藝及設(shè)計(jì)規(guī)定擬定,普通取，本設(shè)計(jì)取1.6；—工件狀況系數(shù)，重要受慣性力影響，可依照公式計(jì)算出,公式中為最大加速度可依照任務(wù)書中給出關(guān)于參數(shù)可得，得到數(shù)據(jù)代人上述公式可得?！轿幌禂?shù)，可依照手指與工件位置和工件形狀不同進(jìn)行選定。本設(shè)計(jì)采用手指與工件位置為手指水平放置，工件垂直放置；手指與工件形狀為V型指端夾持圓柱型工件。因此可依照公式計(jì)算出。上式中代表摩擦系數(shù)，代表型手指半角，此處粗略計(jì)算,如圖2-1圖2-1機(jī)械手開閉示例簡(jiǎn)圖工作原理：V型手指位于夾持手指之上，通過(guò)連接件將活塞桿與夾持手指連接?；钊麠U收縮，v型手指處在夾緊狀態(tài)，反之，處在放松狀態(tài)。—被抓取工件重量，可依照任務(wù)書中參數(shù)被抓取工件最大為，本設(shè)計(jì)中取其最大值。把上述關(guān)于數(shù)據(jù)代人上式（2—1）公式中可以求得夾持器夾緊力，，取。2.2.2機(jī)械手驅(qū)動(dòng)力力計(jì)算依照夾緊力和驅(qū)動(dòng)力之間關(guān)系式可得：式代人數(shù)據(jù)可得得出為理論計(jì)算值，實(shí)際采用液壓缸驅(qū)動(dòng)力要不不大于理論計(jì)算值，考慮手爪機(jī)械效率，普通取0.8～0.9，此處取0.88，則：，取2.2.3機(jī)械手液壓缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算設(shè)計(jì)方案中夾緊裝置為常開式夾緊裝置，故采用液壓缸為單作用缸，提供推力：式式中—活塞直徑（液壓缸內(nèi)徑）—活塞桿直徑—驅(qū)動(dòng)壓力，由于,已知液壓缸驅(qū)動(dòng)力=，且F’=500N<5KN表2-1荷選取工作壓力載荷/KN<55～1010～2020～3030～50>50工作壓力/MPa<0.8～11.5～22.5～33～44～5≥5故選工作壓力P=1MPa可依照公式計(jì)算出液壓缸內(nèi)徑（活塞直徑）：依照液壓設(shè)計(jì)手冊(cè),見(jiàn)表2-2?？傻揭簤焊變?nèi)徑（活塞直徑）D，活塞桿直徑d,活塞厚B,缸筒長(zhǎng)度L。表2-2液壓缸內(nèi)徑系列（JB826-66）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250由表可得D=32mm活塞桿直徑d=0.5D=0.5×32mm=16mm活塞厚B=(0.6～1.0)D取B=0.8D=0.8×32mm=25.6mm,取26mm.缸筒長(zhǎng)度L≤(20～30)D取L為123mm活塞行程，當(dāng)抓取80mm工件時(shí)，即手爪從張開120mm減小到80mm，向前移動(dòng)大概40mm。取液壓缸行程S=40mm。液壓缸流量計(jì)算：放松時(shí)流量夾緊時(shí)流量2.2.4機(jī)械手液壓缸選用選取一種型號(hào)為：MOB-B-32-83-FB輕型拉桿液壓缸其構(gòu)造簡(jiǎn)圖，外形尺寸及技術(shù)參數(shù)如下：表2-3夾持器液壓缸技術(shù)參數(shù)工作壓力使用溫度范疇容許最大速度效率傳動(dòng)介質(zhì)缸徑受壓面積()速度比無(wú)桿腔有桿腔1MPa～+300m/s90%常規(guī)礦物液壓油32mm12.58.61.45機(jī)械手手爪夾持誤差及分析機(jī)械手定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件擬定）和手指夾持誤差大小決定了夾持器能否按照任務(wù)規(guī)定來(lái)夾持工件和把工件送到指定位置。特別是在中、小批量生產(chǎn)多品種產(chǎn)品時(shí)，工件尺寸會(huì)在一定范疇內(nèi)變化，從而產(chǎn)生定位誤差，為了避免產(chǎn)生這種誤差，需要注意選用合理手部構(gòu)造參數(shù)，見(jiàn)圖2-4，從而使夾持誤差控制在較小范疇內(nèi)。在機(jī)械加工中，普通狀況下夾持誤差不會(huì)超過(guò)，而手部最后誤差取決于控制系統(tǒng)補(bǔ)償能力手部裝置和以及加工精度。圖2-2設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖工件直徑為80mm，尺寸偏差，則本設(shè)計(jì)如圖2-3。圖2-3設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖若把工件軸心位置C到手爪兩支點(diǎn)連線垂直距離CD以X表達(dá)，依照幾何關(guān)系有：簡(jiǎn)化為：該方程為雙曲線方程，如圖2-4：圖2-4工件半徑與夾持誤差關(guān)系曲線由上圖得，當(dāng)工件半徑為時(shí)，X取最小值，又從上式可以求出：，普通取若工件半徑變化屆時(shí)，X值最大變化量，即為夾持誤差，用表達(dá)。在設(shè)計(jì)中，但愿按給定和來(lái)擬定手爪各某些尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長(zhǎng)手指長(zhǎng)度，但手指過(guò)長(zhǎng)，使其構(gòu)造增大；另一方面可選用適當(dāng)偏轉(zhuǎn)角，使夾持誤差最小，這時(shí)偏轉(zhuǎn)角稱為最佳偏轉(zhuǎn)角。只有當(dāng)工件平均半徑取為時(shí)，夾持誤差最小。此時(shí)最佳偏轉(zhuǎn)角選取對(duì)于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪（特別當(dāng)a值較大時(shí)），偏轉(zhuǎn)角大小不易按夾持誤差最小條件擬定，重要考慮這樣極易出當(dāng)前抓取半徑較小時(shí)，兩手爪和邊平行，抓不著工件。為避免上述狀況，普通按手爪抓取工件平均半徑，覺(jué)得條件擬定兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪偏轉(zhuǎn)角，即下式：其中,型鉗夾角代入得出：則則，此時(shí)定位誤差為和中最大值。分別代入得：因此，，夾持誤差滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。由以上各值可得：取值為。圖2-5V型手指第三章夾持器腕部設(shè)計(jì)3.1機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)基本規(guī)定夾持器腕部是操作機(jī)臂部和手部（末端執(zhí)行器）之間連接部件，它功用重要是運(yùn)用自身活動(dòng)度擬定被末端執(zhí)行器加持物體空間姿態(tài)，也可以說(shuō)是在臂部運(yùn)動(dòng)基本上進(jìn)一步變化或調(diào)節(jié)工件方位，因此手腕部件具備獨(dú)立自由度來(lái)擴(kuò)大機(jī)械手動(dòng)作范疇和使手部適應(yīng)復(fù)雜動(dòng)作規(guī)定。此設(shè)計(jì)中規(guī)定有繞中軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（1）力求重量輕、構(gòu)造緊湊腕部是臂部和手部之間部件，因而它動(dòng)力載荷和手部動(dòng)力載荷都由臂部來(lái)承擔(dān)。顯然，腕部構(gòu)造、動(dòng)力載荷和重量，直接影響著臂部性能、重量和構(gòu)造。因此，在設(shè)計(jì)腕部時(shí)，必要要做到構(gòu)造緊湊，重量輕。（2）考慮構(gòu)造，合理布局腕部作為機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)規(guī)定外，要有足夠強(qiáng)度、剛度外，還要考慮她靈活性、平穩(wěn)性和定位精度高等。因而合理布局，解決好腕部與臂部和手部連接很重要。（3）要適應(yīng)工作環(huán)境規(guī)定對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工棒料，因而不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性工作介質(zhì)中，因此對(duì)機(jī)械手腕部沒(méi)有太多不利因素。3.2自由度回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)典型腕部構(gòu)造如圖3-1所示，采用一種回轉(zhuǎn)液壓缸，實(shí)現(xiàn)腕部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從A—A剖視圖上可以看到，回轉(zhuǎn)葉片（簡(jiǎn)稱動(dòng)片）用螺釘，銷釘和轉(zhuǎn)軸10連接在一起，定片8則和缸體9連接。壓力油分別由油孔5.7進(jìn)出油腔，實(shí)現(xiàn)手部12旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)角極限值由動(dòng)，靜片之間容許回轉(zhuǎn)角度來(lái)決定（普通不大于），圖中缸可回轉(zhuǎn)。腕部旋轉(zhuǎn)位置控制問(wèn)題，可采用機(jī)械擋塊定位。當(dāng)規(guī)定任意點(diǎn)定位時(shí)，可采用位置檢測(cè)元件（如本例為電位器，其軸安裝在件1左端面小孔）對(duì)所需位置進(jìn)行檢測(cè)并加以反饋控制。圖3.1圖3-1液壓回轉(zhuǎn)缸實(shí)現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)構(gòu)造圖示手部開閉動(dòng)作采用單作用液壓缸，只需一種油管。通向手部驅(qū)動(dòng)液壓缸油管是從回轉(zhuǎn)中心通過(guò)，腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，油路承認(rèn)保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉(zhuǎn)。腕部用來(lái)和臂部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉(zhuǎn)液壓缸）由手臂內(nèi)通過(guò)并經(jīng)腕架分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)液壓缸和手部驅(qū)動(dòng)液壓缸。本設(shè)計(jì)規(guī)定手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上分析考慮到各種因素，腕部構(gòu)造選取具備一種自由度回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部構(gòu)造，采用液壓驅(qū)動(dòng)，參照上圖典型構(gòu)造。工作原理：定片與缸體固定，動(dòng)片與轉(zhuǎn)軸固定，其左右側(cè)分別有進(jìn)出油口，由于壓力油作用，受力不平衡，使動(dòng)片產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，通過(guò)變化進(jìn)出油方向，達(dá)到腕部回轉(zhuǎn)目。圖3-2手部抓取缸液壓原理圖3.3腕部構(gòu)造計(jì)算3.3.1腕部回轉(zhuǎn)力矩計(jì)算腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，需要克服阻力有：（1）腕部回轉(zhuǎn)支承處摩擦力矩。式（3-1）式中，—軸承處支反力（N），可由靜力平衡方程求得;,—軸承直徑（m）；—軸承摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承=（0.01—0.02）；對(duì)于滑動(dòng)軸承=0.1。為簡(jiǎn)化計(jì)算，取，其中，為工件重量，為手部重量，為手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重量。（2）克服由于工件重心偏置所需力矩。式（3-2）式中e—工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線垂直距離，已知e=10mm，把數(shù)據(jù)代入（3-2）得：（3）克服啟動(dòng)慣性所需力矩。啟動(dòng)過(guò)程近似等加速運(yùn)動(dòng)，依照手腕回轉(zhuǎn)角速度及啟動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)過(guò)角度按下式計(jì)算：式（3-3）式中—工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；—手腕回轉(zhuǎn)某些對(duì)腕部回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；—手腕回轉(zhuǎn)過(guò)程角速度；—啟動(dòng)過(guò)程所需時(shí)間，普通取0.05-0.3s,此處取0.1s.。手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一種圓柱體，高為200mm，直徑90mm，其重力估算： ,取G=98N.等效圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：已知圓柱體工件R=40mm，=100mm則工件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：規(guī)定工件在0.5s內(nèi)旋轉(zhuǎn)90度，取平均角速度，即=，代入（3-3）得：則有：由上式可得：3.3.2回轉(zhuǎn)液壓缸所驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算回轉(zhuǎn)液壓缸所產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩必要不不大于總阻力矩定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a，b口分別進(jìn)出油時(shí)，動(dòng)片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目?；剞D(zhuǎn)液壓缸進(jìn)油腔壓力油液，作用在動(dòng)片上合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩?；蚴剑?-4）式中—手腕回轉(zhuǎn)時(shí)總阻力矩—回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Pa）—缸體內(nèi)孔半徑（m）—輸出軸半徑（m），設(shè)計(jì)時(shí)按選用—?jiǎng)悠瑢挾龋╩）上述動(dòng)力距與壓力關(guān)系是設(shè)定為低壓腔背壓力等于零。3.3.3回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑D計(jì)算由，得：，式（3-5）為減少動(dòng)片與輸出軸連接螺釘所受載荷及動(dòng)片懸伸長(zhǎng)度，選取動(dòng)片寬度時(shí)，選用：綜合考慮，取值計(jì)算如下：r=12.5mm，R=40mm，b=42mm，3.3.4液壓缸蓋螺釘計(jì)算圖3-3缸蓋螺釘間距示意表3-1螺釘間距t與壓力P之間關(guān)系工作壓力P（Mpa）螺釘間距t(mm)0.5~1.5不大于1501.5~2.5不大于1202.5~5.0不大于1005.0~10.0不大于80上圖中表達(dá)連接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受拉力為：，即工作拉力與殘存預(yù)緊力之和計(jì)算如下：液壓缸工作壓強(qiáng)為P=1Mpa,因此螺釘間距不大于150mm,試選取2個(gè)螺釘，，因此選取螺釘數(shù)目適當(dāng)Z=2個(gè)則受力截面由以上數(shù)據(jù)可得，此處連接規(guī)定有密封性，故k取，取K=1.7?？傻靡虼诉x取Q235為螺栓材料，，安全系數(shù)n取1.6。螺栓直徑由下式得出，F(xiàn)為總拉力即依照實(shí)際螺栓直徑d應(yīng)選取8mm。3.3.5靜片和輸出軸間連接螺釘動(dòng)片和輸出軸之間連接構(gòu)造見(jiàn)上圖。連接螺釘普通為偶數(shù)。螺釘由于油液沖擊產(chǎn)生橫向載荷，由于預(yù)緊力作用，將在接合面處產(chǎn)生摩擦力以抵抗工作載荷，預(yù)緊力大小，以接合面不產(chǎn)生滑移條件擬定，故有如下等式：式（3-6）為預(yù)緊力,為接合面摩擦系數(shù)，取范疇中0.15，即鋼和鑄鐵零件，為接合面數(shù)，取=2，Z為螺釘數(shù)目，取Z=2，D為靜片外徑，d為輸出軸直徑，則由（3-6）可得：式（3-7）螺釘強(qiáng)度條件為：式（3-8）把關(guān)于數(shù)據(jù)代入（3-7）得：選取Q235為螺釘材料，則（安全系數(shù)），把關(guān)于數(shù)據(jù)帶入（3-8）可得螺釘直徑，d值極小，取。螺釘選取M6開槽盤頭螺釘，如圖3.4：圖3-4開槽盤頭螺釘3.3.6腕部軸承選取腕部材料選取HT200，，預(yù)計(jì)軸承所受徑向載荷為50N,軸向載荷較小，忽視。兩處均選用深溝球軸承?，F(xiàn)校核較小軸徑處軸承。6005軸承基本數(shù)據(jù)如下：，當(dāng)量動(dòng)載荷，載荷系數(shù)取1，，則。N為轉(zhuǎn)速，由0.5s完畢回轉(zhuǎn)，計(jì)算得：，，球軸承。依照以上數(shù)據(jù)可計(jì)算軸承壽命，軸承壽命公式如下：式（3-9）把數(shù)據(jù)代入（3-9）可得：，遠(yuǎn)不不大于軸承額定壽命。因此可選用軸承為深溝球軸承6005和6008。3.3.7材料及連接件，密封件選取右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓，，,需用4個(gè)。右缸蓋與缸體連接選用六角頭螺栓，，,需用4個(gè)。左缸蓋與缸體及法蘭盤連接選用六角頭螺栓，，,需用4個(gè)。選用墊圈防松，，公稱尺寸為5。右端軸承端蓋與腕部回轉(zhuǎn)缸連接選用六角頭螺栓，，,需用4個(gè)。為定位作用，軸左側(cè)增長(zhǎng)一種套筒，材料為HT200，尺寸如下：圖3-5套筒 動(dòng)片與輸出軸連接選用六角頭螺栓，，需用2個(gè)。密封件選?。核羞x用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。右端蓋d=40mm，左右缸蓋d=25mm。第四章伸縮臂設(shè)計(jì)4.1機(jī)械手伸縮臂設(shè)計(jì)基本規(guī)定機(jī)械手伸縮臂底板固定在大臂上，前端安裝機(jī)械手，完畢直線伸縮動(dòng)作。（1）功能性規(guī)定伸縮要平穩(wěn)靈活，動(dòng)作快捷，定位精確，工作協(xié)調(diào)。（2）適應(yīng)性規(guī)定為了因工件大小不同而隨時(shí)做出調(diào)節(jié)，因此要設(shè)立成為可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。為了減少運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊和慣性力，因而規(guī)定動(dòng)力和負(fù)載大小相適應(yīng)。（3）可靠性規(guī)定可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定工作條件下，在預(yù)定使用壽命期內(nèi)能完畢規(guī)定功能概率。工業(yè)機(jī)械手可自動(dòng)完畢預(yù)定工作，廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，因而規(guī)定機(jī)械手工作必要可靠。設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行可靠性分析。（4）壽命規(guī)定產(chǎn)品壽命是產(chǎn)品正常使用時(shí)因磨損而使性能下降在容許范疇內(nèi)并且無(wú)需大修工作期限里。因而在設(shè)計(jì)中要特別考慮采用如何辦法來(lái)減少摩擦和磨損。如：采用潤(rùn)滑辦法、選取耐磨材料、合理設(shè)計(jì)零件形面等。（5）經(jīng)濟(jì)規(guī)定機(jī)械產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性涉及設(shè)計(jì)、制造、和使用經(jīng)濟(jì)性。在制造機(jī)械產(chǎn)品成本中材料費(fèi)、加工費(fèi)占了很大比例。因而設(shè)計(jì)時(shí)必要要合理考慮。（6）人機(jī)工程學(xué)規(guī)定人機(jī)工程學(xué)也稱為技術(shù)美學(xué)，它涉及調(diào)節(jié)有效省力、操作簡(jiǎn)樸、照明適度、顯示清晰、色彩和諧、造型美觀、容易保養(yǎng)維護(hù)等。因而在本設(shè)計(jì)中充分考慮了人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)。（7）自動(dòng)報(bào)警和安全保護(hù)規(guī)定按照規(guī)范規(guī)定，為了保證操作人員人身安全，設(shè)計(jì)時(shí)必要采用恰當(dāng)防護(hù)辦法，這是任何設(shè)計(jì)前提。例如因故障導(dǎo)致突然工作中斷，如突然斷電、機(jī)構(gòu)卡死等狀況。如果不安裝報(bào)警裝置也許會(huì)導(dǎo)致人身安全，因此報(bào)警裝置和安全保護(hù)辦法必要要有。設(shè)計(jì)參數(shù)（1）伸縮長(zhǎng)度：300mm； （2）單方向伸縮時(shí)間：1.5～2.5S；（3）定位誤差：要有定位辦法，定位誤差不大于2mm；（4）前端安裝機(jī)械手，伸縮終點(diǎn)無(wú)剛性沖擊；4.2方案設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)方案（1）伸縮原理這里選取液壓油缸為單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時(shí)采用單向調(diào)速閥進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速；當(dāng)接近終點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行調(diào)速緩沖（也可采用緩沖油缸），靠油缸行程極限定位，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向防止轉(zhuǎn)動(dòng)；采用電液換向閥，控制伸縮方向。（2）液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足伸縮臂動(dòng)作邏輯規(guī)定，液壓缸及其控制元件選取要滿足伸縮臂動(dòng)力規(guī)定和運(yùn)動(dòng)時(shí)間規(guī)定，詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算參照《液壓傳動(dòng)與控制》等有關(guān)教材。由于伸縮臂做間歇式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有較大沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮緩沖辦法，可從液壓回路設(shè)計(jì)上考慮，也可從液壓件構(gòu)造上考慮等。設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)及規(guī)定：①電磁閥流量：要滿足伸縮速度規(guī)定。②油缸直徑：推力大小要能克服機(jī)構(gòu)起動(dòng)慣性并有一定起動(dòng)加速度，要滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間規(guī)定。③導(dǎo)向桿剛度：按最長(zhǎng)伸出時(shí)機(jī)械手端部撓度不超過(guò)規(guī)定規(guī)定。④定位方式和元件：自選。（3）構(gòu)造方案設(shè)計(jì)及強(qiáng)度和剛度計(jì)算①構(gòu)造方案闡明a：支座1安裝在機(jī)器人床身上，用于安裝伸縮臂油缸和導(dǎo)向桿等零部件。b：法蘭4用于安裝機(jī)械手，其形式和尺寸要與機(jī)械手相協(xié)調(diào)。c：液壓缸伸出桿帶動(dòng)導(dǎo)向桿同步伸出300mm，伸出長(zhǎng)度較大，設(shè)計(jì)、制造和安裝時(shí)要考慮液壓缸與導(dǎo)向桿平行度規(guī)定。d：導(dǎo)向桿可采用直線導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軸。直線導(dǎo)軌可選用外購(gòu)件，直接從生產(chǎn)廠家關(guān)于資料中獲得所需參數(shù)（網(wǎng)上查詢直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軸）。采用直線導(dǎo)軸時(shí)可自行設(shè)計(jì)，并且要考慮導(dǎo)向桿潤(rùn)滑，潤(rùn)滑方式參照關(guān)于手冊(cè)設(shè)計(jì)。②強(qiáng)度及剛度計(jì)算依照任務(wù)書機(jī)械手夾持工件最大重量為5Kg，本設(shè)計(jì)中取5Kg，依照設(shè)計(jì)需要夾持器重量取10Kg，夾持器長(zhǎng)度最大概250mm。從受力角度分析，載荷不大，可參照其他機(jī)器作類比設(shè)計(jì)即可。伸縮臂機(jī)構(gòu)力學(xué)模型如圖4.2所示。夾持器夾著工件，伸縮臂所有伸出，是導(dǎo)桿受力最大狀態(tài),也是變形最大位置。在此狀況下，用材料力學(xué)知識(shí)計(jì)算它強(qiáng)度和剛度。圖4-1強(qiáng)度和剛度分析圖4.3機(jī)械手伸縮臂機(jī)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)4.3.1伸縮臂液壓缸參數(shù)計(jì)算1.工作負(fù)載R液壓缸工作負(fù)載R是指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷狀況下，以一定加速度啟動(dòng)時(shí)對(duì)液壓缸產(chǎn)生總阻力，即：式（4-1）式中：-工作機(jī)構(gòu)荷重及自重對(duì)液壓缸產(chǎn)生作用力；-工作機(jī)構(gòu)在滿載啟動(dòng)時(shí)靜摩擦力；-工作機(jī)構(gòu)滿載啟動(dòng)時(shí)慣性力。(1)擬定①工件質(zhì)量m5.9(kg)②夾持器質(zhì)量10kg(預(yù)計(jì))③伸縮臂質(zhì)量50kg(預(yù)計(jì))④其她部件質(zhì)量15kg(預(yù)計(jì))工作機(jī)構(gòu)荷重：取=810N(2)擬定(3)擬定)式中：為啟動(dòng)時(shí)間，其加速時(shí)間約為0.1～0.5s=0.1s，=0.2s把數(shù)據(jù)代入（4-1）可得：取實(shí)際負(fù)載為：=11002.液壓缸缸筒內(nèi)徑D擬定可依照公式：式（4-2）式中：<，p可取Mpa，Mpa把數(shù)據(jù)代入（4-2）可得：依照第二章中表2.1可得液壓缸缸筒內(nèi)徑為40mm。3.活塞桿設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)活塞桿材料：選取45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，其抗拉強(qiáng)度=570Mpa(2)活塞桿直徑：查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，當(dāng)壓力不大于10Mpa時(shí)，速比=1.33。則可選用活塞桿直徑為20mm系列，且缸筒厚度為5mm。最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：(3)活塞桿強(qiáng)度及壓桿穩(wěn)定性計(jì)算采用非等截面計(jì)算法①油缸穩(wěn)定性計(jì)算由于油缸工作行程較大，則在油缸活塞桿所有伸出時(shí)，計(jì)算油缸受最大作用力壓縮時(shí)油缸穩(wěn)定性。假設(shè)油缸活塞桿推理為P，油缸穩(wěn)定極限應(yīng)力為Pk，則油缸穩(wěn)定性條件為P<Pk。Pk按下式得到：式（4-3）式（4-3）中：可按《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到；式（4-4）式中：為活塞桿直徑，可依照公式為缸體外徑，為缸體內(nèi)徑,代入數(shù)據(jù)進(jìn)（4-4）有：則可得：由于、為長(zhǎng)度、上斷面慣性矩。查液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)可知時(shí)極限力計(jì)算圖，可由且=300mm查得（其中，為活塞桿頭部至油缸A點(diǎn)處距離cm；為缸體尾部至油缸A點(diǎn)處距離。因此：?？傻盟透追€(wěn)定性是滿足條件。②活塞桿強(qiáng)度計(jì)算（E：材料彈性模量）剛彈性模量為E＝200Mpa。由《液壓傳動(dòng)與控制》查得：<20因此活塞桿強(qiáng)度是滿足條件。4.缸筒設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)缸筒材料：選取ZG310-570鑄鋼,其抗拉強(qiáng)度Mpa(2)缸筒壁厚及校核：取壁厚=5mm因而屬于普通壁厚缸筒壁厚校核公式為：式（4-5）式中：-缸筒內(nèi)最高工作壓力；=7-材料許用應(yīng)力-材料安全系數(shù)=5把數(shù)據(jù)代入（4-5）可得：校核符合規(guī)定(3)缸筒外徑：5.缸底設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)缸底材料：選取Q235碳素構(gòu)造鋼，其抗拉強(qiáng)度(2)缸底厚度取缸底厚度為5mm6.油缸零件連接計(jì)算一方面擬定油缸缸筒與缸蓋采用螺紋連接;缸筒與缸底連接此處選用焊接方式，此種方式可以使液壓缸緊湊牢固。（1）缸筒螺紋處強(qiáng)度計(jì)算：螺紋處拉應(yīng)力：式（4-6）螺紋處剪應(yīng)力：式（4-7）合成應(yīng)力：許用應(yīng)力：式中：P:油缸最大推力;D:油缸內(nèi)徑[cm];：螺紋直徑[cm]；：螺紋內(nèi)徑，當(dāng)采用普通螺紋時(shí)（GB196-63）時(shí)，可近似按下式（t螺距[cm]）;K:螺紋預(yù)緊力系數(shù)，去K＝1.25～1.5；：螺紋那摩擦系數(shù)（0.07～0.2），普通?。?.12；：缸筒材料屈服極限。n：安全系數(shù)，取n=1.2-2.5,普通取n=1.75.由前面計(jì)算可得：D=40mm=4cm，則查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，采用普通螺紋基本尺寸（GB/T196-）公稱直徑第二系列4.8，可得螺距t=0.4cm；因此，。K取1.5，，n:取1.75。因此代入數(shù)據(jù)進(jìn)（4-6），（4-7）有：,滿足強(qiáng)度條件。（2）缸筒與缸底焊接強(qiáng)度計(jì)算P:油缸推力:焊縫效率，可取＝0.7：焊條材料得抗拉強(qiáng)度n:安全系數(shù)，取n＝3.3～4并查到焊條材料抗拉強(qiáng)度為900Mpa～1200Mpa(手工焊條)，因而缸體與缸底得焊縫強(qiáng)度是滿足規(guī)定得。7.液壓油缸其她零件構(gòu)造尺寸得擬定由于液壓缸工作負(fù)載較小，因此選定液壓缸工作壓力為低壓。取額定工作壓力為2.0。 圖4-2液壓系統(tǒng)圖液壓系統(tǒng)圖分析：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，液壓閥往上泵油，過(guò)濾器起過(guò)濾作用，防止雜物進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。溢流閥，起溢流定壓作用，定是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)壓力，起安全保護(hù)作用。由于液壓缸工作負(fù)載較小，因此選定液壓缸工作壓力為低壓。取額定工作壓力為2.0。整個(gè)液壓系統(tǒng)最高壓力為2.0，一旦系統(tǒng)壓力超過(guò)這個(gè)安全值，溢流閥就會(huì)開通，將壓力卸掉，直至下降到安全壓力之內(nèi)，然后，溢流閥關(guān)閉。三位四通電磁閥，2YA通電，油坐進(jìn)右出，油進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿往外伸，單向節(jié)流閥作用是調(diào)節(jié)伸縮臂伸縮速度。三位四通電磁閥，3YA通電時(shí)，交叉通，油右進(jìn)左出，油進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿收縮。三位四通電磁閥，4YA通電，油左進(jìn)右出，油通過(guò)單向閥，進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿收縮，v型手指處在加快狀態(tài)。5YA通電，交叉通，單向閥不通油，當(dāng)夾持器浮現(xiàn)故障，油壓增長(zhǎng)，就克服彈簧阻力，使得卸荷閥開通，卸去多余壓力，起安全保護(hù)作用。三位四通電磁閥，6YA通電，油左進(jìn)右出，回轉(zhuǎn)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，21是內(nèi)部壓力控制閥，其安全保護(hù)作用，當(dāng)內(nèi)部壓力增長(zhǎng)超過(guò)安全值，內(nèi)部壓力控制閥就會(huì)開通，卸掉多余壓力。7YA開通時(shí)候，交叉通，回轉(zhuǎn)手腕反轉(zhuǎn)。原始開始→夾持器夾緊工件→手腕回轉(zhuǎn)→伸縮臂伸出→夾持器松開→伸縮臂縮回待加工完畢后伸縮臂伸出→夾持器夾緊→伸縮臂縮回→手腕回轉(zhuǎn)→原位停止準(zhǔn)備下次循環(huán)（1）活塞與活塞桿得連接構(gòu)造：油缸在普通工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。其形式如圖所示圖4-3構(gòu)造圖（2）活塞桿導(dǎo)向套：做成一種套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料?；緲?gòu)造為：缸蓋，防塵墊圈，活塞桿，活塞桿導(dǎo)向套圖4-4基本結(jié)圖（3）活塞與缸體得密封。采用O型密封圈密封。選用36.5內(nèi)徑，截面直徑為3.55mm.其基本形式如下：圖4-5基本構(gòu)造圖4.3.2導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用保證伸出活塞桿時(shí)方向性和伸縮量精確性以及提供機(jī)構(gòu)剛度等都是導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用。2.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)外形尺寸及材料導(dǎo)向選取矩形導(dǎo)軌導(dǎo)向，導(dǎo)軌為伸縮臂基座上得一某些，經(jīng)加工而成；滑臺(tái)則在其上滑動(dòng)且滑臺(tái)得端部靠法蘭安裝夾持器某些。材料選取為45號(hào)鋼.，如圖4.8所示：圖4-6矩形導(dǎo)軌圖中：1為滑臺(tái)，2為伸縮臂基座，3為矩形導(dǎo)軌壓板。此處矩形導(dǎo)軌是直接在基座上加工出來(lái)，滑臺(tái)在導(dǎo)軌面上滑動(dòng)，靠壓板來(lái)固定調(diào)節(jié)?；酆駷?0mm.。3.矩形導(dǎo)軌彎曲強(qiáng)度及撓度校核(1)導(dǎo)軌彎曲應(yīng)力式(4-8)依照（4-8）可得：<[]符合規(guī)定。由于只計(jì)算了一邊得矩形導(dǎo)軌，由構(gòu)造可知尚有此外一邊得導(dǎo)軌支撐，故滿足條件。(2)桿撓度此桿為一懸臂梁，依照簡(jiǎn)樸載荷作用下梁撓度和轉(zhuǎn)角公式：，式（4-9）式中：EI是截面抗彎剛度：本式計(jì)算是完全把載荷加在導(dǎo)軌上，實(shí)際是載荷由導(dǎo)軌和活塞桿共同承受，因此導(dǎo)向桿撓度會(huì)更小，符合設(shè)計(jì)規(guī)定。轉(zhuǎn)角=符合規(guī)定。(3)導(dǎo)軌表面解決及潤(rùn)滑①導(dǎo)軌表面淬火，不但能使表面硬度增長(zhǎng)并且導(dǎo)向桿耐磨性也加強(qiáng)了，也可以保證導(dǎo)向桿韌性，但導(dǎo)軌精度規(guī)定必須要精加工才干提高；②導(dǎo)軌潤(rùn)滑可采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，或是采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。本設(shè)計(jì)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。伸縮臂基座與升降臂相連靠伸縮臂基座底部法蘭。用4個(gè)M12內(nèi)六角圓柱頭螺釘固定。4.伸縮臂范疇控制與調(diào)節(jié)伸縮臂伸縮范疇控制靠活動(dòng)擋塊與行程開關(guān)。設(shè)備附件活動(dòng)擋塊，它用在當(dāng)設(shè)備安裝好后，可以靠它在小范疇內(nèi)調(diào)節(jié)臂伸長(zhǎng)量，其構(gòu)造圖如圖4.6所示此活動(dòng)擋塊可套裝在導(dǎo)向桿上，a處可以壓住行程開關(guān)壓柱，從而壓動(dòng)行程開關(guān)使行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。此外除上述調(diào)節(jié)外，還可以調(diào)節(jié)連接件旋入導(dǎo)向桿和液壓活塞桿長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)伸長(zhǎng)度微調(diào)。保證把工件精準(zhǔn)地放在加工機(jī)床作業(yè)臺(tái)上。行程開關(guān)使用LXW4-11型微型開關(guān)。工作原理：伸縮臂推動(dòng)夾持器和回轉(zhuǎn)腕部，使其邁進(jìn)或者后退。第五章驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定本設(shè)計(jì)機(jī)械手屬于液壓機(jī)械手。具備手臂伸縮，回轉(zhuǎn)，升降，手腕回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度。因而，相應(yīng)地有手腕回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、手臂伸縮機(jī)構(gòu)，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，手臂升降機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)都是用液壓缸或液壓馬達(dá)驅(qū)控制和驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)規(guī)定（1）滿足工業(yè)機(jī)械手動(dòng)作順序規(guī)定。而這個(gè)規(guī)定是靠電控系統(tǒng)按照程序控制電磁鐵依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。（2）機(jī)械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)指令，完畢工件自動(dòng)換位工作。它規(guī)定伸縮要平穩(wěn)靈活，動(dòng)作快捷，定位精確，工作協(xié)調(diào)。（3）液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足伸縮臂動(dòng)作邏輯規(guī)定，液壓缸及其控制元件選取要滿足伸縮臂動(dòng)力規(guī)定和運(yùn)動(dòng)時(shí)間規(guī)定。5.2機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案采用葉片泵供油，動(dòng)作順序：從原位開始——夾持器夾緊——底座慢進(jìn)——手腕回轉(zhuǎn)——伸縮臂伸出——夾持器松開——伸縮臂縮回；待加工完畢后，伸縮臂伸出——夾持器夾緊——伸縮臂縮回——手腕回轉(zhuǎn)——夾持器松開到原位停止，準(zhǔn)備下次循環(huán)。上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號(hào)控制相應(yīng)電磁鐵（電磁換向閥），按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。（1）各液壓缸換向回路本設(shè)計(jì)采用可編程控制器進(jìn)行控制，是為機(jī)械手能更好自動(dòng)控制，前文分析可以懂得系統(tǒng)流量和壓力都不是很高，因此本設(shè)計(jì)選用電磁換向閥回路，這樣更能較好獲得自動(dòng)化成都和經(jīng)濟(jì)效益。液壓機(jī)械手采用單泵供油，手腕回轉(zhuǎn)，手臂伸縮，夾持動(dòng)作采用并聯(lián)供油，這樣可有效減少系統(tǒng)供油壓力，此時(shí)為了保證多缸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)互不干擾，實(shí)現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動(dòng)，換向閥采用中位“O”型換向閥。壓系統(tǒng)圖分析：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，液壓閥往上泵油，過(guò)濾器起過(guò)濾作用，防止雜物進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部。溢流閥，起溢流定壓作用，定是整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)壓力，起安全保護(hù)作用。由于液壓缸工作負(fù)載較小，因此選定液壓缸工作壓力為低壓。取額定工作壓力為2.0。整個(gè)液壓系統(tǒng)最高壓力為2.0，一旦系統(tǒng)壓力超過(guò)這個(gè)安全值，溢流閥就會(huì)開通，將壓力卸掉，直至下降到安全壓力之內(nèi)，然后，溢流閥關(guān)閉。三位四通電磁閥，2YA通電，油坐進(jìn)右出，油進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿往外伸，單向節(jié)流閥作用是調(diào)節(jié)伸縮臂伸縮速度。三位四通電磁閥，3YA通電時(shí)，交叉通，油右進(jìn)左出，油進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿收縮。三位四通電磁閥，4YA通電，油左進(jìn)右出，油通過(guò)單向閥，進(jìn)入缸體內(nèi)推動(dòng)活塞帶動(dòng)活塞桿收縮，v型手指處在加快狀態(tài)。5YA通電，交叉通，單向閥不通油，當(dāng)夾持器浮現(xiàn)故障，油壓增長(zhǎng)，就克服彈簧阻力，使得卸荷閥開通，卸去多余壓力，起安全保護(hù)作用。三位四通電磁閥，6YA通電，油左進(jìn)右出，回轉(zhuǎn)缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，21是內(nèi)部壓力控制閥，其安全保護(hù)作用，當(dāng)內(nèi)部壓力增長(zhǎng)超過(guò)安全值，內(nèi)部壓力控制閥就會(huì)開通，卸掉多余壓力。7YA開通時(shí)候，交叉通，回轉(zhuǎn)手腕反轉(zhuǎn)。（2）調(diào)速方案整個(gè)液壓系統(tǒng)只用單泵工作，各液壓缸所需流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵全流量是無(wú)法滿足設(shè)計(jì)規(guī)定。盡管有液壓缸是單一速度工作，但也需要進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，用以保證液壓缸平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)。各缸可選取進(jìn)油路或回油路節(jié)流調(diào)速，選用節(jié)流閥調(diào)速。單泵供油系統(tǒng)以所有液壓缸中需流量最大來(lái)選取泵流量。系統(tǒng)較為簡(jiǎn)樸，所需元件較少，經(jīng)濟(jì)性好，考慮到系統(tǒng)功率較小，其溢流損失也較小。（3）緩沖回路伸縮臂處設(shè)立緩沖回路，使用單向節(jié)流閥（4）系統(tǒng)安全可靠性?shī)A緊缸在夾緊工件時(shí)，為防止失電等意外狀況，設(shè)立鎖緊保壓回路。手臂升降缸在系統(tǒng)失壓狀況下會(huì)自由下落或超速下行，因此在回路中設(shè)立平衡回路。5.3機(jī)械手驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.3.1分功能設(shè)計(jì)分析（1）為了保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不使工件掉下，因而本夾持器采用單出桿雙作用缸，夾持器夾緊工件后，鎖緊回路由單向閥和先導(dǎo)型順序閥構(gòu)成。順序閥設(shè)立在夾持器松開回油過(guò)程中起到緩沖作用。（2）手臂伸縮采用單出桿雙作用缸，手臂伸出時(shí)，由單向閥和節(jié)流閥構(gòu)成調(diào)速回路進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速。手臂縮回時(shí)，回油路設(shè)立調(diào)速閥以完畢緩沖作用。（3）伸縮臂進(jìn)油路設(shè)立蓄能保壓回路，伸出完全后，進(jìn)油路壓力升高，壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)導(dǎo)致?lián)Q向閥通電，泵卸荷，單向閥自動(dòng)關(guān)閉，由蓄能器保壓。（4）單泵供油，采用先導(dǎo)型溢流閥卸荷，設(shè)立二位二通換向閥。5.3.2液壓泵擬定與所需功率計(jì)算a.系統(tǒng)各執(zhí)行元件最大需用流量夾緊缸：Q=1.5L/min伸縮缸：Q=15L/minb.泵排量c.泵工作時(shí)最高壓力夾緊缸：伸縮缸：