[機(jī)械畢業(yè)論文]軸瓦體機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【專業(yè)答辯必備資料】

- 1 - 目錄 摘要 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ABSTRACT . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1. 緒論 . - 3 - 1.1 課題背景 . - 3 - 1.2 機(jī)械手的定義與分類(lèi) . - 4 - 1.3 機(jī)械手應(yīng)用及組成結(jié)構(gòu) . - 5 - 1.4 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) . - 6 - 1.5 軸瓦 體 . - 7 - 2.機(jī)械手的工作特點(diǎn)及基本動(dòng)作 . - 8 - 2. 1機(jī)械手的工況特點(diǎn)及要求 . - 8 - 2.2 軸瓦體傳送機(jī)械手的基本動(dòng)作 . - 8 - 2.3 液壓系統(tǒng)分析 . - 11 - 3. 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) . - 12 - 3.1 手部抓取缸 . - 12 - 3.2 腕部擺動(dòng)液壓回路 . - 13 - 3.3 小臂伸縮缸液 壓回路 . - 14 - 3.4 總體系統(tǒng)圖 . - 15 - 4. 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . - 17 - 4.1 手部設(shè)計(jì)計(jì)算 . - 17 - 4.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 . - 20 - 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 2 - 4.3 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . - 21 - 5. 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . - 25 - 5.1 電機(jī)的選擇 . - 25 - 5.2 減速器的選擇 . - 27 - 5.3 螺柱的設(shè)計(jì)與校核 . - 27 - 6. 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 . - 30 - 6.1 常用的定位方式 . - 30 - 6.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 . - 30 - 6.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 . - 31 - 7. 機(jī)械手的控制 . - 32 - 參考資料 . - 34 - 致謝 . - 35 - 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 3 - 第 1章 緒論 1.1 課題背景 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越高，生產(chǎn)工況也有趨于惡劣的態(tài)勢(shì)，這對(duì)一線工人的操作技能也提出了更高的要求，同時(shí)操作工人的工作安全也受到了相應(yīng)的威脅。工人工作環(huán)境和工作內(nèi)容也要求理想化簡(jiǎn)單化，對(duì)于一些往復(fù)的工作由機(jī)械手遠(yuǎn)程控制或自動(dòng)完成顯得非常重要。這樣可以避免一些人不能接觸的物質(zhì)對(duì)人體造成傷害，如冶金、化工、醫(yī)藥、航空航天等。 在機(jī)械制造業(yè)中，機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料以及焊接、噴漆等作業(yè)，它可以按照事先制定的作業(yè)程 序完成規(guī)定的操作，有些還具備有傳感反饋能力，能應(yīng)付外界的變化。如果機(jī)械手發(fā)生某些偏離時(shí)，會(huì)引起零部件甚至機(jī)械本身的損壞，但若有了傳感反饋?zhàn)詣?dòng)，機(jī)械手就可以根據(jù)反饋?zhàn)孕姓{(diào)整。 應(yīng)用機(jī)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(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。 近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)以及傳感技術(shù)等在機(jī)械手中越來(lái)越 多的應(yīng)用，機(jī)械手已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要因素。 借助 PLC 強(qiáng)大的工業(yè)處理能力，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化?；诖怂悸吩O(shè)計(jì)的機(jī)械手，在實(shí)現(xiàn)各種要求的工序前提下，大大提高了工業(yè)過(guò)程的質(zhì)量，而且大大解放了生產(chǎn)力，改善了工作環(huán)境，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了成本，提高了生產(chǎn)效率，具有十分重要的意義。 同時(shí)，借助組態(tài)軟件的輔助作用，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。 因此，在自動(dòng)化機(jī)床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線上，目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的 一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 4 - 作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 綜上所述，有效地應(yīng)用機(jī)械手是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。 1.2 機(jī)械手的定義與分類(lèi) 機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作，如圖 1-1。 圖 1-1 機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于 它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)。其一，它能部分代替人工操作；其二，它能按照生產(chǎn)工藝要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送和裝卸；其三，它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。因此，它能大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，并投入了大量的物力和財(cái)力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場(chǎng)合，應(yīng)用得更為廣泛。 機(jī)械手一般分為三類(lèi)。第一類(lèi)是不需要人工操作的通用機(jī)械手，它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置 。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定工哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 5 - 作。它的特點(diǎn)是除具備普通機(jī)械的物理性能外，還具備通用機(jī)械、記憶智能的三元機(jī)械。第二類(lèi)是需要人工操作的，稱為操作機(jī)。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過(guò)操作機(jī)來(lái)完成特定的作業(yè)，后來(lái)發(fā)展到用無(wú)線電信號(hào)操作機(jī)械手來(lái)進(jìn)行探測(cè)月球、火星等。第三類(lèi)是專用機(jī)械手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用于解決機(jī)床上下料和工件傳送。這種機(jī)械手在國(guó)外稱為“ Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)，除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。本項(xiàng)目要求設(shè)計(jì)的機(jī)械手模型 可歸為第一類(lèi)，即通用機(jī)械手。 1.3 機(jī)械手應(yīng)用及組成結(jié)構(gòu) 目前工業(yè)機(jī)械手主要用于流水線傳送、焊接、裝配、機(jī)床加工、鑄造、熱處理等方面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面都能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 在國(guó)內(nèi)主要是發(fā)展各方面的機(jī)械手，逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時(shí)，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，專用條件還要研制示教機(jī)械手、組合機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及用于不同類(lèi)型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件， 即可組成不同用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時(shí)要提高速度，減少?zèng)_擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。 機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手臂和軀干。手部裝在手臂前端，可以轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)閉手指。機(jī)械手手部的構(gòu)造系統(tǒng)模仿人的手指，分為無(wú)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、四指等，其中以二指用得最多。可根據(jù)夾持對(duì)象的形狀和大小配備多種形狀和尺寸的夾頭，以適應(yīng)操作的需要。本設(shè)計(jì)采用二指的構(gòu)造。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確地抓住工件 ，并運(yùn)送到所需要的位置上。為了使機(jī)械手能夠正確地工作，手臂的三個(gè)自由度都需要精確地定位。總之，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)離不開(kāi)直線移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)二種，因此它采用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是直線液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、電液脈沖馬達(dá)、伺服液壓馬達(dá)、交流伺服電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。軀干是安裝手臂、動(dòng)力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、電氣驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。其中以電哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 6 - 氣、氣動(dòng)用得最多，占 90以上，液壓、機(jī)械驅(qū)動(dòng)用得較少。液壓驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)液壓缸、閥、油箱等實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。氣壓驅(qū)動(dòng)所采用的元件為氣壓缸、氣馬達(dá)、氣 閥等。一般采用 4 6 個(gè)大氣壓，個(gè)別達(dá)到 8 10 個(gè)大氣壓。本設(shè)計(jì)的手爪部分采用氣壓驅(qū)動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)時(shí)，直線運(yùn)動(dòng)可以采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)絲杠、螺母機(jī)構(gòu)。通用機(jī)械手則考慮采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流或交流的伺服電動(dòng)機(jī)、變速箱等。本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)手爪和機(jī)械手的底盤(pán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)只適用于動(dòng)作固定的場(chǎng)合。 機(jī)械手控制的要素包括工作順序、到達(dá)位置、動(dòng)作時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度和加減速度等。機(jī)械手的控制分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種，目前以點(diǎn)位控制為主，占90以上。 控制系統(tǒng)可以根據(jù)動(dòng)作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序 控制，它首先要編制程序加以儲(chǔ)存，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機(jī)械手工作。對(duì)動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)采用小型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，具有編程簡(jiǎn)單、修改容易、可靠性高等。 1.4 機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)械手自二十世紀(jì)六十年代初問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中重要的機(jī)電設(shè)備。目前，機(jī)械手技術(shù)有了新的發(fā)展：出現(xiàn)了仿人型機(jī)械手、微型機(jī)械手和微操作系統(tǒng)（如細(xì)小工業(yè)管道機(jī)械手移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)、微型飛行器等）、機(jī)械手化機(jī)器、智能機(jī)械手（不僅可以進(jìn)行 事先設(shè)定的動(dòng)作，還可按照工作狀況相應(yīng)地進(jìn)行動(dòng)作，如回避障礙物的移動(dòng)，作業(yè)順序的規(guī)劃，有效的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)等）。機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域正在向非制造業(yè)和服務(wù)業(yè)方向擴(kuò)展，并且蓬勃發(fā)展的軍用機(jī)械手也將越來(lái)越多地裝備部隊(duì)。 國(guó)外方面：近幾年國(guó)外工業(yè)機(jī)械手領(lǐng)域有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械手性能不斷提高，而單機(jī)價(jià)格不斷下降；機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展；控制系統(tǒng)向基于PC 機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展；傳感器作用日益重要；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械手中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。 國(guó)內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面，如噴涂機(jī)械手、弧焊機(jī)械手、 點(diǎn)焊機(jī)械手、搬運(yùn)機(jī)械手、裝配機(jī)械手、特種機(jī)械手（水下、爬壁、管道、遙控等機(jī)械手）基本哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 7 - 掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，解決了控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置，軟件的設(shè)計(jì)和編制等關(guān)鍵技術(shù)，還掌握了自動(dòng)化噴漆線、弧焊自動(dòng)線及其周邊配套設(shè)備的全套自動(dòng)通信、協(xié)調(diào)控制技術(shù)；在基礎(chǔ)元件方面，諧波減速器、機(jī)械手焊接電源、焊縫自動(dòng)跟蹤裝置也有了突破。從技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，我國(guó)已經(jīng)具備了獨(dú)立自主發(fā)展中國(guó)機(jī)械手技術(shù)的基礎(chǔ)。 1.5 軸瓦體 軸瓦是內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承中的滑動(dòng)部件，也叫“軸襯”。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部，曲軸箱的曲軸上，起到潤(rùn)滑與減 少摩擦作用。 軸瓦形狀為瓦狀的半圓柱面。軸瓦是滑動(dòng)軸承和軸接觸的部分，非常光滑，一般用青銅、減摩合金等耐磨材料制成，在特殊情況下可以用木材、塑料或橡皮制成?；瑒?dòng)軸承工作時(shí)，由于潤(rùn)滑不良，軸瓦與轉(zhuǎn)軸之間存在直接摩擦，溫度不斷升高，雖然軸瓦是由于特殊的耐高溫合金材料制成，但仍然會(huì)被燒壞，軸瓦還可能由于負(fù)荷過(guò)大、溫度過(guò)高、潤(rùn)滑油存在雜質(zhì)或黏度異常等因素造成燒瓦使滑動(dòng)軸承就損壞。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 8 - 第 2 章 .機(jī)械手的工作特點(diǎn)及基本動(dòng)作 2. 1 機(jī)械手的工況特點(diǎn)及要求 軸瓦體傳送機(jī)械手是軸瓦大修流水線上的 一個(gè)工件傳遞裝置，用手抓取從百合金熔退設(shè)備送來(lái)的弧面向下的高溫軸瓦體，把軸瓦體翻轉(zhuǎn) 180，使弧面向上，然后送到涂刷助焊劑的設(shè)備上，如圖 2-1所示。對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作要求有手爪夾緊工件，手臂伸縮、手腕回轉(zhuǎn) 180，手臂水平回轉(zhuǎn) 180等。除手爪的抓、放之外，機(jī)械手具有三個(gè)自由度。要求機(jī)械手具有較高的生產(chǎn)能力 圖 2-1 手爪必須有足夠的夾緊力，以防被抓送的工件松動(dòng)或脫落。手爪應(yīng)有自鎖性能，以防止在失電或失壓使被夾緊的工件脫落，并且 要求防止手臂在傳送過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)和沖擊。 由上可知，這個(gè)機(jī)械手只需要實(shí)現(xiàn)固定點(diǎn)的點(diǎn)控制便可完成任務(wù)。因此，其液壓系統(tǒng)是開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)。利用行程控制原件和壓力控制原件便可實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)工作循環(huán)。 2.2 軸瓦體傳送機(jī)械手的基本動(dòng)作 軸瓦體傳送機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理如圖 2-2 所示，其動(dòng)作順序如下所示。該機(jī)械手所完成的基本動(dòng)作如下。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 9 - 圖 2-2 手臂伸出、手爪張開(kāi) 推瓦缸到位后壓下行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵 7DT和 9DT，換向閥 17 和換向閥 6 的左位接入系統(tǒng)。此時(shí)，手爪夾緊缸 9 的左腔與油箱相通，手爪夾緊缸依靠彈簧力將大腔油推回油箱，手爪張開(kāi)；與此同時(shí)，液壓泵 1輸出的壓力油進(jìn)入手臂伸縮缸的左腔，手臂伸出，其油路為： 進(jìn)油路 液壓泵 1單向閥 4換向閥 17（左位）手臂伸縮缸左腔； 回油路 手臂伸縮缸右腔換向閥 17（左位）換向閥 15（左位）油箱。 在手臂伸出到位之前壓下電氣行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵 5DT 得電，換向閥 15 右位接入系統(tǒng)，切斷油路，迫使伸縮缸 18的回油必須經(jīng)過(guò)節(jié)流閥 16 回油箱，同時(shí)使延時(shí)繼電器得電開(kāi)始計(jì)時(shí)。此時(shí)伸縮桿 18 的活塞減速運(yùn)行，以緩沖到位沖擊。當(dāng)延時(shí)到期后，使電磁鐵 5DT、 7DT和 9DT全失電，伸縮缸 18到位停止運(yùn)動(dòng)。 手爪夾緊 當(dāng)電磁鐵 9DT失電后，使換向閥 6復(fù)位，壓力油進(jìn)入手爪夾緊缸9的左腔，壓縮彈簧并夾緊軸瓦體。 手臂縮回 當(dāng)手爪夾緊軸瓦體后，該油路油壓升高，當(dāng)達(dá)到壓力繼電器 10的調(diào)定壓力時(shí)，壓力繼電器發(fā)出信號(hào)，使低矮那次體弱 6DT 得電，換向閥 17 的右位接入系統(tǒng)，液壓泵 1 輸出的壓力油經(jīng)單向閥 4 和換向閥 17（右位）進(jìn)入伸縮缸18的右腔，伸縮缸左腔的油液經(jīng)換向閥 17和換向閥 15（左位）回油箱，實(shí)現(xiàn)手臂縮回。當(dāng)手臂縮回到終點(diǎn)之前，壓力電氣行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵 5DT 得電，換向閥哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 10 - 15右位接入系統(tǒng)，同時(shí)延時(shí)繼電器通電開(kāi)始計(jì)時(shí)，伸縮缸 18減速緩沖。延時(shí)到期后，使電磁鐵 5DT 和 6DT 失電，電磁鐵 8DT 得電，換向閥 17 切換至中位，手臂停止動(dòng)作。 手腕翻轉(zhuǎn) 180（正） 當(dāng)電磁鐵 8DT 得電后，換向閥 11 右位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)換向閥 11（右位）和單向節(jié)流閥 13的單向閥進(jìn)入手腕翻轉(zhuǎn)缸 13的一腔，另一腔的油液經(jīng)單向節(jié)流閥 12的節(jié)流閥和換向閥 11回油箱，手腕實(shí)現(xiàn)出口節(jié)流調(diào)速下的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其翻轉(zhuǎn)速度由單向節(jié)流閥 12調(diào)節(jié)。 手 臂回轉(zhuǎn) 180（正） 當(dāng)手臂翻轉(zhuǎn)到位后，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)使電磁鐵 3DT得電，換向閥 21 右位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)換向閥 21（右位）進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)缸 22 的一腔，另一腔的油液經(jīng)換向閥 21的換向閥 19（左位）回油箱，實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn) 180（正），當(dāng)回轉(zhuǎn)到終點(diǎn)前壓下行程開(kāi)關(guān)使電磁鐵 2DT得電，換向閥 19右位接入系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)缸回油經(jīng)節(jié)流閥 20回油箱，實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流緩沖。 手臂伸出 手臂回轉(zhuǎn) 180（正）到位后壓下行程開(kāi)關(guān)使電磁鐵 7DT得電，換向閥 17 左位接入系統(tǒng)，手臂伸出，其動(dòng)作過(guò)程和油路與動(dòng)作手臂伸出動(dòng)作相同。 手爪張開(kāi) 手臂伸出到位后使電磁鐵 9DT得電，換向閥 6 左位接入系統(tǒng)，手爪夾緊缸 9的左腔與油箱相通，手爪夾緊缸依靠彈簧力將大腔油箱推回油箱，手爪張開(kāi)。 手腕翻轉(zhuǎn) 180（反） 手爪張開(kāi)將工件放下后是電磁鐵 8DT 失電，換向閥 11復(fù)位，壓力油經(jīng)換向閥 11和單向節(jié)流閥 12的單向閥進(jìn)入手腕翻轉(zhuǎn)缸的一腔，手腕翻轉(zhuǎn)缸另一腔的油液經(jīng)單向節(jié)流閥 13 的節(jié)流閥回油箱，手腕翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)速度由閥 13的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。 手臂回轉(zhuǎn) 180（反） 手腕翻轉(zhuǎn)到位后，行程開(kāi)關(guān)使電磁鐵 4DT得電，換向閥 21 的左位系統(tǒng)接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)換向閥 21（左 位）進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)缸 22 的一腔，；另一腔的油液經(jīng)換向閥 21和換向閥 19回油箱，實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn) 180（反），當(dāng)回轉(zhuǎn)到終點(diǎn)前壓下行程開(kāi)關(guān)使電磁鐵 2DT 得電，換向閥 19 右位接入系統(tǒng)，當(dāng)回轉(zhuǎn)缸回油經(jīng)節(jié)流閥 20回油箱，實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流緩沖。 原位停留 手臂回轉(zhuǎn)到位后使電磁鐵 1DT得電，換向閥 2 下位接入系統(tǒng)，溢流閥的控制有口經(jīng)換向閥 2接通油箱，實(shí)現(xiàn)液壓泵卸荷。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 11 - 2.3 液壓系統(tǒng)分析 該系統(tǒng)由定量葉片泵 1、溢流閥 3 和換向閥 2、單向閥 4組成供油和卸荷回路。系統(tǒng)共有手爪夾緊回路、手臂伸縮回路、手腕翻轉(zhuǎn)回路及手臂回轉(zhuǎn)回路 四個(gè)油路并聯(lián)連接構(gòu)成。該系統(tǒng)基本上是多缸順序動(dòng)作回路，其特點(diǎn)如下。 手爪夾緊回路采用當(dāng)作用常開(kāi)式液壓缸，依靠彈簧力使手爪總處手張開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)壓力油進(jìn)入夾緊缸時(shí)，才依靠液壓力使手爪夾緊工件。該回路在電磁鐵 9DT失電時(shí)，手爪處于夾緊狀態(tài)，不存在失電工件脫落的問(wèn)題?；芈分屑釉O(shè)的單向閥 5，起到夾緊工件后的保壓自鎖作用，以確保在機(jī)構(gòu)回路失壓時(shí)工件仍被夾緊而不脫落。這種保壓鎖緊機(jī)構(gòu)雖然強(qiáng)度不高，當(dāng)基本能滿足要求，可使手爪的夾緊狀態(tài)不受其他分回路油壓動(dòng)的影響。 手爪分回路中的管路 8是可伸縮的剛性油管，它可以避免高溫熔爐旁 邊使用軟管。但在手臂伸出、手爪夾緊工件后手臂再縮回時(shí)，伸縮油管 8 同時(shí)縮回，油管的容積減小，又有單向閥 5封閉管內(nèi)油液倒流，油壓升高，因而設(shè)置溢流閥 7溢流。 手腕翻轉(zhuǎn)分回路設(shè)置單向節(jié)流閥 12和 13構(gòu)成手腕翻轉(zhuǎn)缸的雙向出口節(jié)流調(diào)速，使工件翻轉(zhuǎn)平穩(wěn)。此外，手腕翻轉(zhuǎn)動(dòng)作小，時(shí)間短。 手臂回轉(zhuǎn)分回路的動(dòng)作信號(hào)用延時(shí)繼電器是因?yàn)榍耙粍?dòng)作手腕翻轉(zhuǎn)時(shí)間很短，又不便安裝行程控制元件的緣故。手臂回轉(zhuǎn)和伸縮都具有運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量大、運(yùn)行路程遠(yuǎn)的特點(diǎn)，為滿足高生產(chǎn)率的要求，運(yùn)行速度必須高，因此，都設(shè)置了雙向緩沖回路，系統(tǒng)中換向閥 19、節(jié)流閥 20 和換向閥 15、節(jié)流閥 16 結(jié)合使用即可防止手臂回轉(zhuǎn)和伸縮時(shí)發(fā)生沖擊。 當(dāng)機(jī)械手處于原位停留狀態(tài)時(shí)，各缸都不工作，為減少能量損失，防止系統(tǒng)過(guò)熱，系統(tǒng)使 1DT得電，換向閥 2下位接入系統(tǒng)使液壓泵 1卸荷。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 12 - 第 3 章 . 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 3.1 手部抓取缸 圖 3-1 手部抓取缸液壓原理圖 1、手部抓取缸液壓原理圖如圖 3-1所示 2、泵的供油壓力 P取 10Mpa，流量 Q 取系統(tǒng)所需最大流量即 Q=1300ml/s。 因此，需裝圖 3.1中所示的調(diào)速閥，流量定為 7.2L/min，工作壓力 P=2Mpa。 采用： YF-B10B 溢流閥 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 13 - 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 23E1-10B 二位三通閥 3.2 腕部擺動(dòng)液壓回路 圖 3-2 腕部擺動(dòng)液壓回路 7 1、 腕 部擺動(dòng) 缸液壓原理圖如圖 3-2所示 2、工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 采用： 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 14 - 34E1-10B 換向閥 YF-B10B 溢流閥 3.3 小臂伸縮缸液壓回路 圖 3-3 小臂伸縮缸液壓回路 7 1、小臂伸縮缸液壓原理圖如圖 3-3所示 2、工作壓力 P=0.25Mpa 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 15 - 流量 Q=1000ml/s 采用： YF-B10B 溢流閥 2FRM5-20/102 調(diào)速閥 23E1-10B 二位三通閥 3.4 總體系統(tǒng)圖 圖 3-4 總體系統(tǒng)圖 7 1、總體系統(tǒng)圖如圖 3-4所示 2、工作過(guò)程 小臂伸長(zhǎng)手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松 3、電磁鐵動(dòng)作順序表 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 16 - 圖 3-5 總體系統(tǒng)圖 元件 動(dòng)作 1DT 2DT 3DT 4DT 5DT 小臂伸長(zhǎng) + + - - 手部抓緊 + - - - 腕部回轉(zhuǎn) + - + - 小臂收縮 - - - - 手部放松 - + - - 卸荷 4、確電機(jī)規(guī)格： 液壓泵選取 CB-D 型液壓泵，額定壓力 P=10Mpa，工作流量在 32 70ml/r 之間。選取 80L/min 為額定流量的泵， 因此：傳動(dòng)功率 N=P Q/ （ 3.1） 式中： =0.8 （經(jīng)驗(yàn)值） 所以代入公式（ 3.1）得： N=10 80 103 106/60 0.8 =16.7KN 選取電動(dòng)機(jī) JQZ-61-2型電動(dòng)機(jī)，額定功率 17KW， 轉(zhuǎn)速為 2940r/min。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 17 - 第 4 章 . 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 手部設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1.1 對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求 1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力 手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。 2、有足夠的開(kāi)閉范圍 夾持類(lèi)手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi) 閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖 4-1所示。 圖 4-1 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖 3、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 18 - 手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。 4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 5、其它要求 因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工 件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。 4.1.2 拉緊裝置原理 如圖 4-2所示 【 4】 ：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。 圖 4-2 油缸示意圖 1、右腔推力為 FP=（ 4） DP （ 4.1） =（ 4） 0.5 25 10 =4908.7N 2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為： F1=（ 2b a） （ cos） N （ 4.2） 其中 N =4 98N=392N，帶入公式 4.2 得： F1=（ 2b a） （ cos） N =(2 150/50) （ cos30） 392 =1764N 則實(shí)際加緊力為 F1實(shí)際 =PK1K2/ （ 4.3） 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 19 - =1764 1.5 1.1/0.85=3424N 經(jīng)圓整 F1=3500N 3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng) L,即 L=（ D/2） tg （ 4.4） =25 tg30 =23.1mm 經(jīng)圓整取 l=25mm 4、確定“ V”型鉗爪的 L、。 取 L/Rcp=3 （ 4.5） 式中： Rcp=P/4=200/4=50 （ 4.6） 由公式（ 4.5）（ 4.6）得： L=3 Rcp=150 取“ V”型鉗口的夾角 2 =120，則偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定， 查表得： =2239 5、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度） 【 1】 （ 1）伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=50mm/s （ 2）上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/s Vmin=40mm/s （ 3）下降 Vmax=800mm/s Vmin=80mm/s （ 4）回轉(zhuǎn) Wmax=90/s Wmin=30/s 所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度 V=60mm/s 6、手部右腔流量 Q=sv （ 4.7） =60 r =60 3.14 25 =1177.5mm/s 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 20 - 7、手部工作壓強(qiáng) P= F1/S （ 4.8） =3500/1962.5=1.78Mpa 4.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 要求：回轉(zhuǎn) 90 角速度 W=45/s 以最大負(fù)荷計(jì)算： 當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 10kg，長(zhǎng)度 l=650mm。如圖 4-3所示。 1、計(jì)算扭矩 M1 4 設(shè)重力集中于離手指中心 200mm處，即扭矩 M1為： M1=F S （ 4.9） =10 9.8 0.2=19.6（ N M） F S F 圖 4-3 腕部受力簡(jiǎn)圖 2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 M2 4 F=5kg S=10cm 帶入公式 2.9得 工件 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 21 - M2=F S=5 9.8 0.1 =4.9（ N M） 3、擺動(dòng)缸的摩擦力矩 M摩 4 F摩 =300（ N）（估算值） S=20mm （估算值） M摩 =F摩 S=6（ N M） 4、擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 M 4 M=M1+M2+M摩 （ 4.10） =30.5（ N M） 5.由公式 T=P b（ A1- mm） 106/8 （ 4.11） 其中： b 葉片密度，這里取 b=3cm； A1 擺動(dòng)缸內(nèi)徑 , 這里取 A1=10cm； mm 轉(zhuǎn)軸直徑 , 這里取 mm=3cm。 所以代入（ 4.11）公式 P=8T/b（ A1- mm） 106 =8 30.5/0.03（ 0.1-0.03） 106 =0.89Mpa 又因?yàn)?W=8Q/（ A1- mm） b 所以 Q=W（ A1- mm） b/8 =（ /4）（ 0.1-0.03） 0.03/8 =0.27 10-4m/s =27ml/s 4.3 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 22 - 臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。 機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。 手臂的伸縮速度為 200m/s 行程 L=500mm 1、手臂右腔流 量，公式（ 4.7）得： 【 4】 Q=sv =200 40 =1004800mm/s =0.1/10m/s =1000ml/s 2、手臂右腔工作壓力，公式（ 4.8） 得： 4 P=F/S （ 4.12） 式中： F 取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩 =1000N。 所以代入公式（ 4.12）得： P=（ F+ F摩） /S =（ 30 9.8+1000） / 40 =0.26Mpa 3、 繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖 4-4所示： 圖 4-4 機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 23 - 機(jī)構(gòu)名稱 工作速度 行程 工作壓力 流量 手部抓緊 60mm/s 25mm 1.78Mpa 117.8m/s 腕部回轉(zhuǎn) 45du6/s 90 0.89Mpa 27m/s 小臂伸縮 200m/s 500mm 0.26Mpa 1000ml/s 4、由初步計(jì)算選液壓泵 4 所需液壓最高壓力 P=1.78Mpa 所需液壓最大流量 Q=1000ml/s 選取 CB-D 型液壓泵（齒輪泵） 此泵工作壓力為 10Mpa，轉(zhuǎn)速為 1800r/min，工作流量 Q在 32 70ml/r之間，可以滿足需要。 5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸： T=PD（ A1- mm） m 106/8 （ 4.13） W=8 v/（ A1- mm） b （ 4.14） 式中： m 機(jī)械效率?。?0.85 0.9 v 容積效率取： 0.7 0.95 所以代入公式（ 4.13）得： T=0.89 0.03（ 0.1-0.03） 0.85 106/8 =25.8（ N M） TM=30.5（ N M） 代入公式（ 4.14）得： W=（ 8 27 10-6） 0.85/（ 0.1-0.03） 0.03 =0.673rad/s W /4 0.785rad/s 因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 圓整其他缸的數(shù) 值： 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 24 - 手部抓取缸工作壓力 P =2Mpa 流量 Q =120ml/s 小臂伸縮缸工作壓力 P =0.25Mpa 流量 Q =1000ml/s 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 25 - 第 5 章 . 機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜，機(jī)身既可以是固定式的，也可以是行走式的 ,如圖 5-1所示。 圖 5-1 機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖 臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。 5.1 電機(jī)的選擇 機(jī)身部使用了兩個(gè)電機(jī)，其一是帶動(dòng)臂部的升降運(yùn)動(dòng)；其二是帶動(dòng) 機(jī)身的回轉(zhuǎn)哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 26 - 運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)臂部升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在肋板上，帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。 1、帶動(dòng)臂部升降的電機(jī)： 5 初選上升速度 V=100mm/s P=6KW 所以 n=（ 100/6） 60=1000轉(zhuǎn) /分 選擇 Y90S-4 型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用 B 級(jí)絕緣，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為 I（ 014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為 380V，額定功率為 50HZ。 如圖 5-2 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 型號(hào) 額定功率 KW 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 電流 A 轉(zhuǎn)速r/min 效率 % 功率因素 額定電流 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5 2.2 2.2 圖 5-2 Y90S-4 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 2、帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)： 5 初選轉(zhuǎn)速 W=60/s n=1/6轉(zhuǎn) /秒 =10轉(zhuǎn) /分 由于齒輪 i=3 減速器 i=30 所以 n=10 3 30=900轉(zhuǎn) /分 選擇 Y90L-6型籠型異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)采用 B 級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)為 IP44，冷卻方 式為 I（ 014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為 380V，額定功率為 50HZ。 如圖 5-3 Y90S-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 27 - 圖 5-3 Y90L-6 電動(dòng)機(jī)技術(shù) 5.2 減速器的選擇 減速器的原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增 轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。 6 初選 WD80 型圓柱蝸桿減速器。 WD為蝸桿下置式一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿減速器。 蝸桿的材料為 38siMnMo調(diào)質(zhì) 蝸輪的材料為 ZQA19-4 中心矩 a=80 Ms q=4.0 11 （ 5.1） 傳動(dòng)比 I=30 傳動(dòng)慣量 0.265 10 kg m 5.3 螺柱的設(shè)計(jì)與校核 螺桿是機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。 螺桿的材料選擇： 5 從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講并能滿足要求的材料為鑄鐵。 螺距 P=6mm 梯形螺紋 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 28 - 螺紋的工作高度 h=0.5P （ 5.2） =3mm 螺紋牙底寬度 b=0.65P=0.65 6=3.9mm （ 5.3） 螺桿強(qiáng)度 = s/3 5 （ 5.4） =150/3 5 =30 50Mpa 螺紋牙剪切 =40 彎曲 b=45 55 1、當(dāng)量應(yīng)力 5 231221 2.034 dTdF (5.5) 式中 T 傳遞轉(zhuǎn)矩 N mm 螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（ 5.5）得： = （ 4 200 9.8/ d1） +3（ 200 9.8 0.6/0.2d1） = （ 2495/ d1） +3（ 61.2/ d1） 30 50 106 =（ 2495/ d1） +3（ 61.2/ d1） 900 2500 1012 =6225025/d14+11236/d16 900 2500 1012 6225025d12+11236 900d16 1012 6225025 0.0292+11236 900 0.0296 1012 即 16471pa 535340pa 合格 2、剪切強(qiáng)度 5 Z=H/P=160/6 （旋合圈數(shù)） （ 5.6） =F/ d1bz （ 5.7） =200 9.8/ 0.029 3.9（ 160/6） 10-3 =206.8 103pa =0.206Mpa =40Mpa 3、彎曲強(qiáng)度 5 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 29 - b=3Fh/ d1b2z =3 200 9.8 3/ 2.9 3.92（ 160/6） =0.48Mpa =45Mpa 合格 哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 30 - 第 6 章 . 機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 6.1 常用的定位方式 機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)機(jī)械手經(jīng)減速運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，緊靠擋塊而定位。 若定位前已減速，定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除，在這種情況下，機(jī)械擋塊定位能達(dá)到較高的重復(fù)精度。一般可高于 0.5mm，若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路而去掉工作壓力，這時(shí)機(jī)械手可能被擋塊碰回一個(gè)微小距離，因而定位精度變低。 6.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問(wèn)題，是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡(jiǎn)單情況下，單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量 或角量定位誤差的因素如下： （ 1、）定位方式 不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí)，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)。 （ 2、）定位速度 定位速度對(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣炔煌瑫r(shí)，必須耗散的運(yùn)動(dòng)部件的能量不同。通常，為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度，如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率，控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)部件適時(shí)減速。 （ 3、）精度 機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對(duì)定位精度有直接影響。 （ 4、）剛度 機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時(shí)，因易產(chǎn)生振動(dòng)，定位精度一般較低。 （ 5、 ）運(yùn)動(dòng)件的重量 運(yùn)動(dòng)件的重量包括機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。 運(yùn)動(dòng)件重量的變化對(duì)定位精度影響較大。通常，運(yùn)動(dòng)件重量增加時(shí)，定位精度哈爾濱理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) - 31 - 降低。因此，設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減小運(yùn)動(dòng)部件本身的重量，而且要考慮工作時(shí)抓重變化的影響。 （ 6、）驅(qū)動(dòng)源 液壓、氣壓的壓力波動(dòng)及電壓、油溫、氣溫的波動(dòng)都會(huì)影響機(jī)械手的重復(fù)定位精度。因此，采用必要的穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)油溫措施。如用蓄能器穩(wěn)定油壓，用加熱器或冷卻器控制油溫，低速時(shí)，用溫度、壓力補(bǔ)償流量控制閥控制。 （ 7、）控制系統(tǒng) 開(kāi)關(guān)控制、電液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個(gè)不相同的。這 不僅是因?yàn)楦鞣N控制元件的精度和靈敏度不同，而且也與位置反饋裝置的有無(wú)有關(guān)。 本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位 6.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 緩沖裝置分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種形式。內(nèi)緩沖形式有油缸端部緩沖裝置和緩沖回路等。外緩沖形式有彈性機(jī)械元件和液壓緩沖器。內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊。但有時(shí)安置位置有限；外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活，簡(jiǎn)便，緩沖性能好調(diào)等，