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沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 澆注機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 1103 學(xué)生姓名 趙利民 指導(dǎo)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(jì) 論文 任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 1101 班 學(xué)生 趙利民 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 題目 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 內(nèi)容 1 設(shè)計(jì)說明書一份 2 CAD 圖紙一套 包括總裝圖 零件圖 3 文獻(xiàn)綜述 不少于 3000 字 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 專題部分 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu) 起止時(shí)間 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日 指導(dǎo)教師 簽字 2015 年 3 月 6 日 摘要摘要 機(jī)械工業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和人民生活耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè) 隨 著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平已成為衡量一個(gè)國家發(fā) 展水平的重要標(biāo)志 因此 世界各個(gè)國家都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本 國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn) 隨著工業(yè)革命的不斷變革 在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中機(jī)械手的地位變得越 來越重 本篇文章主要記述了機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算過程 首先 本文介紹了機(jī)械手的發(fā)展和機(jī)械手的用途 組成 分類等 說明自由度和機(jī)械手整體座標(biāo)的樣式 同時(shí) 文章給出了這臺(tái)機(jī)械手主 要的性能規(guī)格參量 文章中介紹了機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法 全面詳盡的討論了機(jī) 械手各主要組成部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 機(jī)械手 液壓傳動(dòng) 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(jì) 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(jì)算 5 2 2 2 缸筒壁厚的計(jì)算 5 2 2 3 缸筒壁厚的驗(yàn)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 8 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 9 2 2 7 液壓缸其它元件的確定 10 第三章上升缸設(shè)計(jì) 12 3 1 上升缸活塞桿受力分析 12 3 1 1 缸筒壁厚驗(yàn)算 13 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)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(jì) 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?jì)算 17 第五章計(jì)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(jì)算液壓泵的流量 21 5 3 3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)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(xiàn) 26 致謝 27 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第一章引言第一章引言 工業(yè)機(jī)器人是一種智能機(jī)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(jī)器人是一種教學(xué)和再現(xiàn)機(jī)器人 它由驅(qū)動(dòng)器 教箱 框架控制器和 機(jī)械臂爪等組成 運(yùn)營商通過教學(xué)板輸入機(jī)械手的工作內(nèi)容 機(jī)器人收到啟動(dòng)命令后 將從內(nèi)存讀取相關(guān)的程序指令 完成相對(duì)的工作內(nèi)容 中期的工業(yè)機(jī)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(shí)別設(shè)備等等 可以得到關(guān)于工作條件和操作對(duì)象的基本信息 機(jī)器人根 據(jù)信息反饋控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng) 現(xiàn)如今 工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)擁有高度適應(yīng)性和各種認(rèn)知功能的智能機(jī) 器人 這種機(jī)器人控制系統(tǒng)可以自行判斷決定反饋信息 使機(jī)器人在未知環(huán)境中提前 獨(dú)立操作 從事各種復(fù)雜的操作 工業(yè)機(jī)器人和其他專業(yè)自動(dòng)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(jì)算機(jī)程序完成 當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)改變 工業(yè)機(jī)器人編程和 輔助器具配置 付出相對(duì)較低的成本就可以快速適應(yīng)新工作 機(jī)器人機(jī)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(jī)械臂 驅(qū)動(dòng)器 和爪子 爪用于抓取工件 或工具 的部件 根據(jù)抓住對(duì)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(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)手完成各種各樣的機(jī) 械手臂 擺動(dòng) 移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn) 改變抓取工件的位置和姿態(tài) 機(jī)械臂的升降 縮放 旋轉(zhuǎn) 等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式 稱為機(jī)械手的自由度 為了抓住任何在空間對(duì)象的位 置和方向 需要一定程度的自由 自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù) 自由度越多 機(jī)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(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附件 如自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線裝卸或轉(zhuǎn)讓工 件等 一般沒有獨(dú)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(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 2 圖 1 1 澆鑄機(jī)械手結(jié)構(gòu) 在機(jī)械工業(yè)部門使用液壓傳動(dòng)的起點(diǎn)是不一樣的 1 在操作控制方面 如機(jī)床的 工作過程中使用液壓傳動(dòng)可使其實(shí)現(xiàn)無級(jí)速度 容易實(shí)現(xiàn)頻繁變換 容易實(shí)現(xiàn)自化 2 它在傳動(dòng)功率方面 如工程機(jī)械 壓力機(jī)械和航空工業(yè)的主要原因是采用液壓傳動(dòng)使 它與之前相比結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單 減少體積 重量 輸出功率大等等 不同的主機(jī)也可以選 擇不同的準(zhǔn)確性控制式液壓傳動(dòng)裝置 現(xiàn)在液壓領(lǐng)域?qū)嶋H上已經(jīng)成為一個(gè)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(jì)算機(jī)或微處理器控制 進(jìn)一步擴(kuò) 大其應(yīng)用領(lǐng)域 形成了使用機(jī)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(dāng)?shù)能浖梢栽诓煌袠I(yè)完 成不同的任務(wù) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jì)的地位中 其發(fā)展一直用作如何看待一個(gè)國家的工業(yè)水平的重要標(biāo)志 液壓行業(yè)在中國和其他主 要工業(yè)國家扔相當(dāng)落后 在標(biāo)準(zhǔn)化工作上仍需繼續(xù)保持 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二章手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定手爪的結(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100 a 40 b 30 2 8 9smg 圖2 1 手爪結(jié)構(gòu)圖 手指夾緊力的計(jì)算 NGKKKN4503005 00 25 1 321 5 1 1 K 安全系數(shù) 5 1 1 1 1 K 5 1 2 K 工作情況系數(shù) 5 2 1 2 K 5 0 3 K 方位系數(shù) 手爪水平放置夾水平放置工件 NG300 被抓取工件的重量 夾緊時(shí)活塞桿的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 取N 500 則 NrAnP4000 2 2 1 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 故初步估算手爪結(jié)構(gòu)的重量為N60 2 2 液壓缸的選定液壓缸的選定 2 2 1 單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算單活塞液壓缸缸筒內(nèi)徑的計(jì)算 液壓缸的負(fù)載推力 液壓缸的理論輸出力P 可按下式計(jì)算 tPP 需 2 2 需 P 活塞的實(shí)際作用力 N 負(fù)載力 一般取0 5 0 7 t 液壓缸的總效率 一般取0 9 0 95 NtPP73 198892 06 0 78 1097 需 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的液壓缸的工作壓力 初定MpaPn5 2 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 由公式 mm P P D n 83 31 105 2 73 198844 6 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的可選用標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑mmD40 2 2 2 缸筒壁厚的計(jì)算缸筒壁厚的計(jì)算 初定 3 0 D 則按下式計(jì)算 1 3 1 4 0 2 m a x m a x p PD p P 2 3 p 缸筒材料的許用應(yīng)力 而 n bp 2 4 因?yàn)楦淄驳牟牧弦笠凶銐虻膹?qiáng)度和可靠的沖擊韌性 所以選用45號(hào)缸 由機(jī)械設(shè) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 計(jì)手冊(cè)pa610M b 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 而知液壓缸為沖擊載荷 故查得安全系 數(shù) 12 n 則得Mpan bp 8 5012 610 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 查得已選取 n pp5 1 max Mpapn6 1 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 則選定 Mpapp n 4 26 15 15 1 max 故得 mm D P PD p P 84 0 4 23 18 50 4 24 08 50 2 1 3 1 4 0 2 max max 初選mm6 則mmD52 外 故 3 0 08 0 15 0 40 6 D 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 查得 mm P DP P 88 0 4 238 503 2 404 2 33 2 max max 則知初選壁厚成立 綜上所述選取標(biāo)準(zhǔn)液壓mmD54 外 則液壓缸壁厚為 mm7 2 4054 2 2 3 缸筒壁厚的驗(yàn)算缸筒壁厚的驗(yàn)算 額定工作壓力 n p應(yīng)低于一定極限值 以保證安全 2 1 22 1 35 0 D DD P s n 2 5 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 缸筒材料的屈服強(qiáng)度 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 缸筒外徑 D 缸筒內(nèi)經(jīng) 故可得 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 M p aPn86 56 54 4054 360 35 0 2 22 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 則可得 MpaPn6 1 為了使缸筒在工作時(shí)不使其發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定工作壓力錯(cuò)誤 未找到錯(cuò)誤 未找到 引用源 引用源 值應(yīng)該和塑性變形壓力有一定的比例范圍 D D P srL 1 lg3 2 2 6 rLn PP 42 0 35 0 2 7 S 缸筒發(fā)生塑性變形的壓力 而MpaPrL9 107 則取MpaPrL108 max 所以 MpaPP rLn 4 45 8 37 108 42 0 35 0 42 0 35 0 本液壓缸最大工作壓力為1 6Mpa 故設(shè)計(jì)選擇的壁厚符合要求 缸筒的底部厚度計(jì)算 因?yàn)楦淄驳撞繛槠矫?所以它的厚度可以按照四周嵌住圓 盤的強(qiáng)度公式進(jìn)行近似計(jì)算得 mm P D P 46 2 8 5 6 1 32433 0433 0 21 取錯(cuò)誤 未找到引用錯(cuò)誤 未找到引用 源 源 故mm7 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 缸筒端部法蘭厚度的計(jì)算 3 10 4 PLa dr Fb h 2 8 選用M6的沉頭螺釘 初選mmb5 mmra38 NAPF6 200940 4 6 1 2 max 則 mm dr Fb h pLa 8 210 8 50 638 56 20094 10 4 33 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 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(gè)端蓋厚度14mm 2 2 4 液壓缸活塞桿的確定及校核液壓缸活塞桿的確定及校核 對(duì)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(yùn)動(dòng)速度比錯(cuò)誤 錯(cuò)誤 未找到引用源 未找到引用源 的要求初步按下式計(jì)算活塞桿直徑d 1 Dd 2 9 D 缸筒內(nèi)徑 速度比 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 查得 33 1 mmd9 19 33 1 133 1 40 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 查得 mmd20 大體估計(jì)整個(gè)液壓缸加上油液的重量約為25N 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算 p d F 2 6 4 10 2 10 活塞桿在穩(wěn)定工況下 只受軸向推力或拉力 Mpa2 2 1020 4 10680 62 6 而 Mpa n s p 120 3 360 活塞桿選用45號(hào)鋼 故可知 p 所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)度要求 2 2 5 活塞活塞的最大行程的最大行程 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 活塞桿一般為細(xì)長桿 當(dāng)dLK 15 10 時(shí) 由歐拉公式推導(dǎo)得 k K K K F d L F EI L 22 320 2 11 K F 活塞桿彎曲失衡臨界壓縮力 F 活塞桿縱向壓縮力 k n 安全系數(shù) 通常6 5 3 k n E 材料的彈性模數(shù) 材鋼 25 101 2mmNE I 活塞桿橫截面慣性矩 NPnF kK 40806680 取4080 K FN 則 mmLK2006 4080 20 320 2 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 得取取活塞桿標(biāo)準(zhǔn)行程mm10 2 2 6 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 缸蓋用受軸向載荷的螺釘組聯(lián)接 工作載荷 N Z PD Z AP Z F F n n 2 4 Z取6 2 12 則 NF335 6 106 140 4 62 KFQP 8 1 5 1 K P Q 剩余預(yù)緊力 NQP5363356 1 NFQQ P 871335536 理 螺釘強(qiáng)度條件 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2 4 3 1 d Q 即 Q d 3 14 1 料的許用應(yīng)力 因360 Mpa n為安全系數(shù) 則n取3 M p a n s 120 3 360 mmd5 310 120 8713 14 3 1 則選用標(biāo)準(zhǔn)六角螺栓6M 2 2 7 液壓缸其它元件的確定液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 因?yàn)楦咨w的另一用途是活塞桿的導(dǎo)向套 所以缸蓋選用鑄鐵 擬定 HT200 活塞的材料 無導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)直徑mmd55 3 2 型號(hào)為199234521 TGGB 油口接頭的確定 因?yàn)橛涂诳状蠖鄶?shù)是屬于薄壁孔 其指的是孔的長度與直徑之 比5 0 d l 的通孔 通過薄壁孔的流量按下面公式計(jì)算 PCAPPCAQ 2 2 21 2 13 式中 C為流量系數(shù) 接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí) 62 0 6 0 C 小于7 時(shí) 8 0 4 0 C A 油孔的截面積 液壓油的密度 1 P 油孔前腔壓力 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2 P 油孔后腔壓力 P 油孔前后腔壓力差 推導(dǎo)可得式子 V Q D6 4 2 14 Q 液體的流量 V 按推薦值選定 一般smV 3 smQ 101256 01040 4 01 0 3462 mmD3 2 3 7536 0 6 4 取標(biāo)準(zhǔn)值mmd3 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 12 第三章上升缸設(shè)計(jì)第三章上升缸設(shè)計(jì) 圖3 1 上升缸結(jié)構(gòu)圖 3 1 上升缸活塞桿受力分析上升缸活塞桿受力分析 圖3 2 上升缸活塞桿受力圖 一個(gè)人的mmNM 232001005014060200256080 因 W M Z d W 2 Mpa120 3 360 Mpa W 120 23200 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 13 得出 mmd17 選標(biāo)準(zhǔn)值 選活塞桿直徑mmd32 因 1 d PMpaPn5 2 mm d D3 64 498 0 32 1 選取標(biāo)準(zhǔn)值 mmD80 內(nèi) MpaPP875 15 125 125 1 maxy mm P P DD P 7 83 3 1 4 0 d yp y 外 選取標(biāo)準(zhǔn)值 mmD95 外 所選液壓缸的壁厚為 mm5 728095 3 1 1 缸筒壁厚驗(yàn)算缸筒壁厚驗(yàn)算 額定壓力 2 1 22 1 35 0 D DD P s n 3 2 MpaPn64 36 95 8095 360 35 0 2 22 則知符合MpaMPn64 36pa4 2 為了缸筒在工作時(shí)不發(fā)生塑性變形 液壓缸的額定壓力值應(yīng)該和塑性錯(cuò)誤 未找錯(cuò)誤 未找 到引用源 到引用源 變形壓力有一定的比例范圍 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 14 D D P srL 1 lg3 2 rL P 缸筒發(fā)生完全塑性變形的壓力 rLn PP 42 0 35 0 則 Mpa D D P srL 45 67 63 76 lg3603 2lg3 2 1 選取pa5 67 maxr MPL MpaP 4 28 6 235 6742 0 35 0 n 本液壓缸最大工作壓力為2 5Mpa 故設(shè)計(jì)選擇的壁厚可滿足要求 缸筒底部厚度計(jì)算 mm P D P 7292 6 8 50 5 2 70433 0433 0 21 取mm8 3 1 2 缸筒端部法蘭厚度計(jì)算缸筒端部法蘭厚度計(jì)算 F dr Fb h a 3 1 10 4 3 3 選用M6 沉頭螺釘初定6 b HAPF dr Fb h a 74 1168363 4 75 310 4 2 max 3 1 選定螺栓為M6 所以初選mmb10 mmd6 2 mmra120 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(gè)端厚度為16mm 3 1 3 液壓缸其它元件的確定液壓缸其它元件的確定 缸蓋的材料 缸蓋本身因?yàn)橛质腔钊麠U的導(dǎo)向套 所以缸蓋選用的材料為鑄鐵擬 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 上升缸設(shè)計(jì) 15 定HT200 活塞的材料 無導(dǎo)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(jī)械手冊(cè)可知 O型密封圈的標(biāo) 準(zhǔn)值 即截面直徑mmd55 3 故端蓋厚度符合要求 管接頭的確定 由公式得 v 6 4 Q d 3 4 Q 液體流量 L min smQ 1031 01063 4 01 0 3462 v按推薦制選定 一般sm 3v 求得91 1 d 取標(biāo)準(zhǔn)值mmd2 3 1 4 液壓缸行程確定液壓缸行程確定 由公式 K K F EI L 2 3 5 kK PnF 5 3 K n 選用4 K n 可選行程為250mm 所以整個(gè)液壓缸的長度為8mm272 77 250 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 16 第四章底座的設(shè)計(jì)第四章底座的設(shè)計(jì) 4 1 底座材料及尺寸的選定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(gè)螺栓 螺栓中心距 翻轉(zhuǎn)軸距離270mm 公式 n i f P rif TK Q 1 4 1 其中 f K 防滑系數(shù) 2 1 f K T 扭轉(zhuǎn)力 N m f 摩檫系數(shù) 2 0 f r1 r2 r3 螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離 mN rif TK Q n i f P 64 3564 182 042 0 5 4322 1 1 4 2 1 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組連接 公式 2 1 2 max max n i i LZ ML F 4 2 其中 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 17 max F 螺栓所受的最大工作載荷 N i L 對(duì)稱軸線左側(cè)各螺栓軸線到對(duì)稱軸線的距離 mm max L i L中最大值 mm M 各運(yùn)動(dòng)工件的偏重力矩 求得 m 05 865 18 09018 01809 080 475 018095 08099 160685 13028025 2100 44 332211 N XGXG XGXGXGXGXGXGM 缸缸大臂大臂 缸缸小臂小臂缸缸缸缸手部手部物物重 NF49 400 27 042 27 005 865 2 max 4 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 公式 s QQQ 4 3 其中 Q 工作載荷 N Z PD Z P Q 2 4 P 缸蓋所受的負(fù)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 s Q 剩余鎖緊力對(duì)于要求緊密的連接 KQQs 8 1 5 1 K 取6 1 K 公式 L j d Q d Q 2 1 2 1 4 4 3 1 臺(tái) 4 4 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 底座的設(shè)計(jì) 18 L 材料的許用應(yīng)力 n s L n 安全系數(shù) 5 n Mpa s 360 Mpa n S L 72 5 360 mm Q d L j 4 1 QQ3 1 j mmd34 12 1 取標(biāo)準(zhǔn)開槽沉頭螺釘M16錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 100 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 19 第五章計(jì)算和選擇液壓元件第五章計(jì)算和選擇液壓元件 5 1 閥的種類和功用閥的種類和功用 5 1 1 壓力控制閥壓力控制閥 其作用主要是控制系統(tǒng)中油液的壓力大小 用來達(dá)到機(jī)械手運(yùn)動(dòng)時(shí)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(fù)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(jìn)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 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(shí)現(xiàn)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要 求的運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)得到不同的運(yùn)動(dòng)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(jìn)出 口壓力差趨于穩(wěn)定 從而調(diào)節(jié)流量時(shí)不受外界負(fù)荷的變化影響 5 1 3 方向控制閥方向控制閥 其主要功能是控制液壓系統(tǒng)中的油液流動(dòng)方向 用來達(dá)到機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要 求的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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 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) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 20 品的規(guī)格型號(hào)進(jìn)行選取 5 2 5 2 擬定液壓系統(tǒng)擬定液壓系統(tǒng) 5 2 1 換向回路換向回路 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(zhǔn)確 5 2 2 調(diào)速方案調(diào)速方案 該系統(tǒng)功率較小 所以選簡單的進(jìn)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(jì)性 5 2 3 系統(tǒng)的安全性系統(tǒng)的安全性 為防止俯仰缸因?yàn)樽灾貙?dǎo)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)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(hào) 讓微機(jī)控制其它缸開始運(yùn)動(dòng) 二位二通電磁 換向閥用于系統(tǒng)卸荷 5 3 油泵的選擇油泵的選擇 5 3 1 確定油泵的工作壓力確定油泵的工作壓力 公式 MpaVPP P 泵 5 1 P 油缸的最大工作油壓 Mpa P V 管道和各閥的全部壓力損失之和 MpaVP8 0 5 0 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 21 因MpaPP0 2 max 大缸 估算MpaVP8 0 MpaVPP P 8 2 泵 取MpaP0 3 泵 5 3 2 計(jì)算液壓泵的流量計(jì)算液壓泵的流量 油泵的流量 泵 Q應(yīng)該根據(jù)各系統(tǒng)回路 按設(shè)計(jì)其要求在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流 量 最大 Q 并考慮系統(tǒng)的總泄露量來確定 即 最大泵 KQQ 最大 Q 是在系統(tǒng)中同時(shí)工作的所有并聯(lián)油缸 按最大的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)需要的 總量 sm 3 K 考慮系統(tǒng)油液泄露的系數(shù) 一般取K 1 10錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 1 25 所選油泵的額定流量 Q 應(yīng)該大于上述計(jì)算的數(shù)值 泵 Q 但也不宜過大 避免 浪費(fèi)動(dòng)力和引起油溫的突然升高 min 75 156 1225 1LQ 泵 根據(jù)手冊(cè)選標(biāo)準(zhǔn)的定量單片葉泵YB min 1000rn min 16LQ 泵 MpaP3 泵 5 3 3 確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率確定油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 公式 泵泵 QPN 5 2 N 油泵所需要的電動(dòng)機(jī)功率 泵 P 所需油泵的工作壓力 Mpa 泵 Q 油泵的額定流量 sm 3 油泵的總效率 一般葉片泵取8 0 KWN0 18 0 10267 0100 3 36 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 22 選電動(dòng)機(jī)Y801 4 KWN0 1 min 1390rn 5 4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油箱的主要功用是存儲(chǔ)液壓油使供給液壓系統(tǒng)的工作液壓油不會(huì)出現(xiàn)缺失 同時(shí) 達(dá)到散發(fā)熱量 在工作環(huán)境溫度較低時(shí)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(gè)液 壓系統(tǒng)都充滿油液還稍有富余 目前液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的油壓一般多為中壓 5 6 2 P 范圍內(nèi) 油管容積一般是油泵每分鐘流量的4 3倍以上 5 4 1 5 4 1 油箱容積的確定油箱容積的確定 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(dǎo)致占空間 難移動(dòng) 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(jì)計(jì)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(jì)算 公式 p q v v 油箱的有效容積 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)字 低壓系統(tǒng)中4 2 中壓系統(tǒng)中7 5 高壓系統(tǒng)中12 10 取6 p q 液壓泵的額定流量 min L Lqp96166v 擬定長 寬 高分別為640mm 500mm 438mm 底座高為38mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 23 5 4 2 油箱的結(jié)構(gòu)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(jìn)行選取 紫銅管彎曲較方便 容易裝配 承受壓力65錯(cuò)誤 未找到引用源 錯(cuò)誤 未找到引用源 100公斤 厘米 以下 對(duì)機(jī)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(jìn)行連成管路時(shí) 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(huì)影響機(jī)械 手的運(yùn)動(dòng) 甚至損壞油管 因此 常將從液壓操作板來的油管在遠(yuǎn)離手部處集中輸入 然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在油缸壁或活塞桿 導(dǎo)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(dòng)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 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和選擇液壓元件 24 元件的擦傷 咬死或堵塞節(jié)流閥和管路小孔而影響機(jī)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(qiáng)度強(qiáng)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(huì)影響過濾精度 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 25 結(jié)論結(jié)論 機(jī)械手主要優(yōu)點(diǎn)是 1 工作環(huán)境工作時(shí)間長 可重復(fù)的流程 維護(hù)生產(chǎn)線的正常工作 2 運(yùn)動(dòng)精度 靈活 尤其是在計(jì)算機(jī)的控制下 可達(dá)到很高的精度 3 對(duì)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(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)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(jì)的機(jī)械手綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 金屬工藝學(xué) 熱處理 技 術(shù)測量配合與公差 機(jī)械制圖 機(jī)械原理 理論力學(xué)等知識(shí) 主要是運(yùn)用在那些簡單 頻繁的操作中來代替人的勞動(dòng)進(jìn)行工作 就本次設(shè)計(jì)而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及機(jī) 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(duì)液壓系統(tǒng)和有關(guān) 機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解 鞏固了以前書本上的理論知識(shí) 最重要的是 在這次設(shè)計(jì) 中 我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)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(shí)面 同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力 但是 在這次設(shè)計(jì)中也存在著一些不可避免的欠缺和不足 主要是因?yàn)槿鄙僭O(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn) 對(duì)許多的細(xì)節(jié)問題考慮不周 希望老師給予批評(píng)和指導(dǎo) 我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)和 設(shè)計(jì)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(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 26 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動(dòng) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 15 36 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動(dòng) M 上海 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 27 59 3 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 沈陽 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 12 31 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛等 機(jī)械設(shè)計(jì) M 沈陽 東北大學(xué)出版社 2000 19 25 5 王承義 機(jī)械手及其應(yīng)用 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1981 13 78 6 加藤一郎 機(jī)械手圖冊(cè) M 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1979 27 42 7 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機(jī)械制圖 M 北京 高等教育出版社 2002 25 30 8 劉鴻文 材料力學(xué) M 北京 高等教育出版社 2012 11 15 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 27 致謝致謝 首先 我要誠摯的感謝沈陽化工學(xué)院以及機(jī)械工程學(xué)院的各位老師在這四年中給 予我的悉心培育 使我由一個(gè)毫無專業(yè)概念的高中生 變成了一名對(duì)專業(yè)知識(shí)有了相 當(dāng)把握并具有較高設(shè)計(jì)實(shí)力的合格大學(xué)畢業(yè)生 特別要感謝的是趙艷春老師在這一個(gè) 學(xué)期內(nèi)對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的盡心指導(dǎo) 使我對(duì)所設(shè)計(jì)的課題有了深刻的了解 并順利的完 成了此次設(shè)計(jì) 在這次設(shè)計(jì)中 我將大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和鞏 固 對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了一個(gè)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(shí)面得到了擴(kuò)展 也使我的專業(yè)水平得到了提高 在趙老師的耐心指導(dǎo)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(yùn)用于我的設(shè)計(jì)之中 理論聯(lián) 系實(shí)際 終于在設(shè)計(jì)課題上畫上了圓滿的句點(diǎn) 就本次設(shè)計(jì)而言 我在所掌握的資料的基礎(chǔ)上 增加了對(duì)液壓缸設(shè)計(jì)過程以及機(jī) 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(duì)液壓系統(tǒng)和有關(guān) 機(jī)械手知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解 鞏固了以前書本上的理論知識(shí) 最重要的是 在這次設(shè)計(jì) 中 我學(xué)會(huì)了液壓設(shè)計(jì)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(shí)面 同時(shí)也鍛煉了自己獨(dú)立思考和實(shí)際動(dòng)手的能力 本次設(shè)計(jì)是在趙艷春老師的仔細(xì)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(jì)過程中 直至到最后的設(shè)計(jì)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(jì)的指導(dǎo) 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(jì)的精髓所在 少走了許多彎路 因此 此次設(shè)計(jì)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(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)中的創(chuàng)造能力以及獨(dú)立思考能力 鼓勵(lì)同學(xué) 們應(yīng)用現(xiàn)有的比較先進(jìn)的設(shè)備 并傳授她的學(xué)習(xí)的心得以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)的順利進(jìn)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(fēng)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(duì)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(jì)的過程中 我還要特別感謝我的搭檔付曉慶對(duì)我的幫助 以及 教研室其他老師對(duì)我