6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第PAGEI頁遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書課題名稱6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手設(shè)計(jì)課題類別設(shè)計(jì)類論文類課題來源生產(chǎn)實(shí)際科研實(shí)際社會實(shí)際其它來源√√畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求、設(shè)計(jì)參數(shù)、各階段實(shí)踐安排、應(yīng)完成的主要工作等1．設(shè)計(jì)要求(1)機(jī)械手裝配圖一張(2)機(jī)械手零件圖三張～五張(3)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份(4)全部設(shè)計(jì)圖紙用CAD完成2．設(shè)計(jì)參數(shù)(1)抓重3kg(2)自由度數(shù)3個(gè)(3)手臂前后移動1800mm;上下升降350mm;橫移50mm3．各階段安排、應(yīng)完成的主要工作第1周查閱資料，設(shè)計(jì)方案確定第2周電機(jī)計(jì)算與選擇第3周手部等執(zhí)行部件計(jì)算第4～5周裝配圖繪制第6～7周典型零件圖繪制第8～9周整理說明書并準(zhǔn)備答辯第10周答辯指導(dǎo)教師(簽字)：于克強(qiáng)2012年3月30日院長(系主任)(簽字)：年月日6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手設(shè)計(jì)摘要隨著工業(yè)自動化的發(fā)展，工業(yè)機(jī)械手的應(yīng)用越來越普遍，已被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)中。本文主要針對用于油泵凸輪軸自動線上，在相鄰工位間搬運(yùn)工件的機(jī)械手即油泵凸輪軸加工自動線送料機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，簡要介紹了機(jī)械手的基本概念、機(jī)械手的組成和分類，以及工業(yè)機(jī)械手的簡史和發(fā)展趨勢。其次，本文通過油泵凸輪軸加工自動線送料機(jī)械手的動作分析，確定了機(jī)械手的坐標(biāo)形式、自由度和驅(qū)動機(jī)構(gòu)，確定了機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)；完成了油泵凸輪軸自動線送料機(jī)械手的總體方案設(shè)計(jì)。再次，完成了機(jī)械手的手部、臂部和機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后，通過對機(jī)械手的動作行程分析，設(shè)計(jì)了可滿足機(jī)械手循環(huán)動作要求的液壓系統(tǒng)原理圖。根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。

關(guān)鍵詞：機(jī)械手；凸輪軸；液壓系統(tǒng)；PLC設(shè)計(jì)TheDesignof6135DieselEngineOilPumpCamShaftAutomaticProductionLineFeedingManipulatorABSTRACTWiththedevelopmentofindustrialautomation,theindustrialmanipulatorsareusedwidely.Theyareappliedinkindsofindustry.Themainideaofthisarticleisthedesignofmanipulatortomovingworkpiecesbetweenadjacentworkingposition,thatisthedesignofautomaticproductionlineforcamshaftpumpfeedingmanipulator.Firstly,thebasicconceptoftherobotisintroducedbriefly,thecompositionandclassificationofrobot,thedevelopmenthistoryofindustrialrobotsanddevelopmenttrendsofindustrialrobots.Secondly,toanalyzingtheprocessofautomaticproductionlineforcamshaftpumpfeedingrobot,thecoordinatesform，thenumberoffreedomanddrivemechanismofmanipulatoraredetermined,themaintechnicalparametersofmechanicalhandisidentified,andtheoveralldesignofautomaticlinefeedpumpcamshaftmechanicalhandiscompleted.Thirdly,thestructuredesignofhand,armandbodyarecompleted.Finally,throughanalyzingthemovementofmechanicalhand,theschematicdiagramofhydraulicsystemtomeettherequirementsofmanipulator'sloopmovementisdesigned.TheworkofthemanipulatortimingdiagramandladderdiagramaredrawaccordingtoworkfortheprocessofPLCcontrolscheme,andworkingoutPLCcontrolprocedures.Keyword:Manipulator，Camshaft，Hydraulicsystem，ProgrammableLogicController(PLC)目錄1 緒論 11.1 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用 11.2 工業(yè)機(jī)械手的組成 11.3 工業(yè)機(jī)械手的分類 21.3.1 按驅(qū)動方式分類 21.3.2 按手臂坐標(biāo)分類 31.3.3 按用途分類 31.4 工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀 31.5 研究意義 42 總體設(shè)計(jì)方案的論證 52.1 機(jī)械手的總體設(shè)計(jì) 52.1.1 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式 52.1.2 本次設(shè)計(jì)采用的方案 62.2 主要技術(shù)參數(shù)的確定 62.3 機(jī)械手的配置和工作原理 73 送料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 93.1 送料機(jī)械手的總體機(jī)構(gòu) 93.2 手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 93.2.1 手部結(jié)構(gòu)的分類 93.2.2 手部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 93.2.3 本次設(shè)計(jì)采用的手部結(jié)構(gòu) 103.2.4 手部設(shè)計(jì)的計(jì)算 113.3 手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123.3.1 手臂的配置形式 123.3.2 手臂的組成和作用 133.3.3 手臂設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 133.3.4 手臂升降油缸設(shè)計(jì)的計(jì)算 143.3.5 手臂橫移油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 194 液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 224.1 液壓系統(tǒng)的組成 224.2 液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 224.3 液壓系統(tǒng)傳動方案的確定 234.3.1 各液壓缸的換向回路 234.3.2 調(diào)速方案 244.3.3 減速緩沖回路 254.3.4 控制元件——方向閥、壓力閥 254.4 液壓系統(tǒng)的合成和完善 264.5 液壓系統(tǒng)的計(jì)算 285 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 295.1 PLC的組成 295.2 PLC的特點(diǎn) 295.3 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分析 305.3.1 輸入/輸出點(diǎn)地址分配 315.3.2PLC接線圖 315.3.3 控制面板 325.4 PLC編程梯形圖 335.5 系統(tǒng)調(diào)試 34結(jié)束語 36致謝 37參考文獻(xiàn) 38緒論近年來隨著工業(yè)自動化的發(fā)展機(jī)械手逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。機(jī)械手廣泛地用于鍛壓、沖壓、鑄造、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動環(huán)境中，機(jī)械手由于其顯著地優(yōu)點(diǎn)而得到特別重視。總之，機(jī)械手是提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件，減輕工人勞動強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)上產(chǎn)自動化的一個(gè)重要手段，國內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用機(jī)械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作。可在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上是不連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而生產(chǎn)的。目前在我國機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳送到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫溶液等等。工業(yè)機(jī)械手的組成現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、位置檢測系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成?？刂葡到y(tǒng)，是機(jī)械手系統(tǒng)的核心部分，其主要作用是使得工業(yè)機(jī)械手能夠按照預(yù)定的動作正確地完成每一個(gè)動作。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系一般都包括主控系統(tǒng)與定位系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)，是工業(yè)機(jī)械手的動力裝置，主要作用是作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源，由動力源和輔助裝置組成。當(dāng)前市場上的絕大部分工業(yè)機(jī)械手，采用的驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動、電力驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和機(jī)械方式驅(qū)動。執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是工業(yè)機(jī)械手的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，作用是完成工件的取送工作，當(dāng)前市場上大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為手抓、夾鉗和吸盤。位置檢測系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手精確定位的裝置，主要作用是實(shí)時(shí)檢測機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體位置，并將機(jī)械手的位置信息實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)，而控制系統(tǒng)根據(jù)反饋回來的機(jī)械手位置與給定機(jī)械手位置進(jìn)行比較，及時(shí)地修正機(jī)械手的位置，實(shí)現(xiàn)精確定位。工業(yè)機(jī)械手的分類關(guān)于工業(yè)機(jī)械手的分類，在國際上尚無統(tǒng)一的分類，本文在此暫時(shí)按驅(qū)動方式、手臂坐標(biāo)、使用范圍對工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行分類。按驅(qū)動方式分類1)液壓傳動機(jī)械手液壓傳動機(jī)械手是以液壓的壓力作為動力源來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的一類機(jī)械手。這類機(jī)械手的特點(diǎn)是：運(yùn)行平穩(wěn)、抓取力大、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但是這類機(jī)械手也存在一定的缺點(diǎn)，它對密封裝置要求非常高，要求密封裝置不能有一點(diǎn)的泄露，否則機(jī)械手的工作性能將大大的降低，同時(shí)該類型的機(jī)械手不宜在溫度過高和溫度過低的環(huán)境下作業(yè)。如果該類型機(jī)械手采用電氣和液壓伺服驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合的控制策略，則可以大大的提高機(jī)械手的整體性能，還可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，從而加大該類型機(jī)械手的通用性，但是電液伺服閥制造精度相對較高，而且油液過濾要求極其嚴(yán)格，成本也非常高，這就大大的限制了液壓傳動型機(jī)械手的應(yīng)用。2)氣壓傳動機(jī)械手氣壓傳動機(jī)械手是以空氣的壓力作為動力源來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的一種機(jī)械手。這類機(jī)械手的主要特點(diǎn)是:動作迅速、成本較低、抓取力較小、結(jié)構(gòu)簡單、介質(zhì)來源非常方便且無污染。但是，由于空氣具有可壓縮性，導(dǎo)致該類型機(jī)械手的工作速度穩(wěn)定性比較差，沖擊較大，如果氣源壓力比較低，抓取力一般小于300N，相比之下，該類型的機(jī)械手比液壓傳動機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，因此該類型機(jī)械手適用于高速度、小負(fù)載、高溫度和高粉塵的工作環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)。3)電力傳動機(jī)械手電力傳動機(jī)械手是以電力作為驅(qū)動源來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一類機(jī)械手，一般來說以直流電機(jī)、交流電機(jī)等各種電機(jī)作為驅(qū)動源，該類型的機(jī)械手的特點(diǎn)是：運(yùn)行速度快、易于控制、控制精度高、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)與使用方便。當(dāng)前這類機(jī)械手使用還不是很廣泛，但非常有發(fā)展前途。4)機(jī)械傳動機(jī)械手機(jī)械傳動機(jī)械手即由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)（如凸輪、齒輪和齒條、連桿、間歇機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一類機(jī)械手。它是一種專用機(jī)械手，它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動精確可靠，主要用于工作主機(jī)的上下料。按手臂坐標(biāo)分類機(jī)械手的手臂一般來說具有3個(gè)自由度，可采用直角坐標(biāo)式（前后運(yùn)動、上下運(yùn)動、左右運(yùn)動都是直線）、圓柱坐標(biāo)式（前后運(yùn)動、上下運(yùn)動都是直線運(yùn)動，左右運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動）、球坐標(biāo)式（前后運(yùn)動為伸縮運(yùn)動、上下運(yùn)動為擺動運(yùn)動和左右運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動）和關(guān)節(jié)式（手臂能作任意的屈伸運(yùn)動）四種方式。按用途分類1)專用機(jī)械手專用機(jī)械手是附屬于主機(jī)的且具有一定的程序同時(shí)沒有獨(dú)立的控制系統(tǒng)的一類機(jī)械手。專用機(jī)械手的特點(diǎn)是：動作較少、工作對象比較單一、結(jié)構(gòu)相對比較簡單、造價(jià)低、使用可靠。專用機(jī)械手適用于大批量的自動化生產(chǎn)線，如自動線上的上下料機(jī)械手、各種自動機(jī)床、自動換刀械手等。2)通用機(jī)械手通用機(jī)械手是一種具有可變程序的、具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)且動作靈活多樣的一類機(jī)械手。這類機(jī)械手的動作程序在給定的性能范圍內(nèi)是可變的，通過調(diào)整可使得該類型的機(jī)械手在不同的場合使用，同時(shí)它的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。通用機(jī)械手具有定位精度高、工作范圍大、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而該類型的機(jī)械手可以適用于要求不斷變換生產(chǎn)品種且要求高精度和高效率的中小型批量生產(chǎn)線。工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀驅(qū)動方式發(fā)展現(xiàn)狀：現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)械手驅(qū)動方式大多采用電機(jī)驅(qū)動。電機(jī)驅(qū)動的機(jī)械手，具有精度高、驅(qū)動力大、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)采用電機(jī)驅(qū)動，必須使用減速機(jī)構(gòu)，因此，采用電機(jī)驅(qū)動方式的機(jī)械手的成本會大大高于其他方式驅(qū)動的，因而限制了電機(jī)驅(qū)動機(jī)械手的應(yīng)用。隨著氣動技術(shù)的高速發(fā)展，又由于氣壓驅(qū)動具有其他驅(qū)動凡是所沒有的一些優(yōu)點(diǎn)，如成本低、高性價(jià)比、無污染、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)等，使得越來越多的工業(yè)機(jī)械手采用氣動控制。定位精度發(fā)展現(xiàn)狀：在氣動技術(shù)發(fā)展初期，由于技術(shù)的不成熟，利用氣壓驅(qū)動的工業(yè)機(jī)械手的定位精度很低，更無法實(shí)現(xiàn)在任意位置的起停，只能靠氣缸兩個(gè)終點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)定位，或者采用多位氣缸，而多位氣缸的定位長度，也已經(jīng)由氣缸的行程確定，同樣無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械手在任意位置的起停。如果要多加一個(gè)定位位置，或者是要改變預(yù)先確定的兩個(gè)定位位置之間的距離，則需要另外再設(shè)計(jì)一個(gè)多位氣缸，這樣就會導(dǎo)致氣缸的滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜。所以，早期的氣動工業(yè)機(jī)械手不能實(shí)現(xiàn)任意位置的定位，因此限制氣動工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展。研究意義自動送、取料技術(shù)幾乎滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，在許多發(fā)達(dá)國家，從作為支柱產(chǎn)業(yè)之一的汽車制造業(yè)到注塑業(yè)，化工業(yè)，鑄件業(yè)等等，直到航空航天、軍事兵器各個(gè)門類，都占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，在各種惡劣環(huán)境下、由于工藝的復(fù)雜化以及人性化生產(chǎn)要求，生產(chǎn)過程中的手工送、取原料和加工成型料，在生產(chǎn)中由于存在著效率、速度、精度、安全等方面的一系列問題，已逐步由自動送料、取料機(jī)構(gòu)所取代，從而進(jìn)一步滿足了生產(chǎn)自動化的要求，大幅度提高生產(chǎn)了效率、生產(chǎn)質(zhì)量也達(dá)到保證。本文是為6135柴油機(jī)油泵凸輪軸加工自動線而設(shè)計(jì)的送料機(jī)械手。它綜合了普通機(jī)械手的技術(shù)又針對凸輪軸的性狀特點(diǎn)，在充分發(fā)揮液壓控制的特點(diǎn)和基礎(chǔ)上，對送料機(jī)械手整體機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、驅(qū)動裝置和控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，提出了一套經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)方案。采用球坐標(biāo)機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，這種方式能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作靈活性。傳動裝置的作用是將驅(qū)動元件的動力傳遞給機(jī)器人機(jī)械手相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各種必要的運(yùn)動，在傳動方式上采用結(jié)構(gòu)緊湊的活塞桿傳動。機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)往往受到作業(yè)環(huán)境條件的限制，同時(shí)也要考慮價(jià)格因素的影響以及能夠達(dá)到的技術(shù)水平。在完成機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對物料抓取機(jī)械手運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行了分析?？傮w設(shè)計(jì)方案的論證機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式主要有直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)，、球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形式及其相應(yīng)的特點(diǎn)，分別介紹如下。1）直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動是用三個(gè)相互垂直的直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1-a。由于直線運(yùn)動易于實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的位置控制，所以，直角坐標(biāo)機(jī)器人有可能達(dá)到很高的位置精度（級）。但是，這種直角坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動空間相對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸來講，是比較小的。因此，為了實(shí)現(xiàn)一定的運(yùn)動空間，直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸要比其他類型的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)尺寸大得多。直角坐標(biāo)機(jī)器人的工作空間為一空間長方體。直角坐標(biāo)機(jī)器人主要用于裝配作業(yè)及搬運(yùn)作業(yè)，直角坐標(biāo)機(jī)器人有懸臂式，龍門式，天車式三種結(jié)構(gòu)。2）圓柱坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動是用一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動及兩個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1-b。這種機(jī)器人構(gòu)造比較簡單，精度還可以，常用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)圓柱狀的空間。3）球坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機(jī)器人的空間運(yùn)動是由兩個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個(gè)直線運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1-c。這種機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，但精度不很高。主要應(yīng)用于搬運(yùn)作業(yè)。其工作空間是一個(gè)類球形的空間。4）關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的空間運(yùn)動是由三個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的，如圖2-1-d。關(guān)節(jié)型機(jī)器人動作靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。相對機(jī)器人本體尺寸，其工作空間比較大。此種機(jī)器人在工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，如焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配等作業(yè)，都廣泛采用這種類型的機(jī)器人。關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，有水平關(guān)節(jié)型和垂直關(guān)節(jié)型兩種。圖2.1四種機(jī)器人坐標(biāo)形式本次設(shè)計(jì)采用的方案具體到本設(shè)計(jì)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求搬運(yùn)的加工工件為凸輪軸其形狀特殊，同時(shí)考慮到數(shù)控機(jī)床布局的具體形式及對機(jī)械手的具體要求，考慮在滿足系統(tǒng)工藝要求的前提下，盡量簡化結(jié)構(gòu)，以減小成本、提高可靠度。該機(jī)械手在工作中需要3種運(yùn)動,包括機(jī)械手的前后、升降、橫向移動，所以自由度數(shù)目取為3，坐標(biāo)形式選擇直角坐標(biāo)、懸掛式。其優(yōu)點(diǎn)為：1）多臂懸掛式的機(jī)械手對剛性聯(lián)結(jié)的自動生產(chǎn)線非常實(shí)用，可以在各工位間傳遞工件，各臂均懸掛在生產(chǎn)線上方的橫梁上，臂間距離和工位距離相等，手臂可同步地沿橫梁平移一個(gè)工位間距，把工件從一個(gè)工位移動到下一個(gè)工位，可以減少隨行夾具和其他裝置，提高自動化程度。2）懸掛式機(jī)械手占地面積小，能有效的利用空間。3）懸掛式機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單，成本底。 該凸輪軸加工自動線上的送料機(jī)械手采用液壓驅(qū)動，PLC控制，其中采取液壓驅(qū)動有以下優(yōu)點(diǎn)：1）壓力高，可實(shí)現(xiàn)較大的驅(qū)動力，且機(jī)構(gòu)可以做的輕小，緊湊。2）可實(shí)現(xiàn)無級變速，定位精度高，系統(tǒng)固有頻率小，壓力、容量調(diào)節(jié)容易。3）重量小，慣性小，可以做到快速的變速和換向，控制容易，動作平穩(wěn)，滯后小。主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)包括抓重、自由度、定位精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大速度及承載能力。主要參數(shù)如下：抓重： 3kg自由度： 3個(gè)工作范圍： 前后移動：1800mm 上下升降：350mm橫移：最大50mm驅(qū)動方式： 液壓驅(qū)動控制方式： PLC控制定位方式： 機(jī)械擋塊機(jī)械手的配置和工作原理圖2.3.1該凸輪軸加工自動線上有五只送料機(jī)械手，它們的結(jié)構(gòu)完全相同，均能作前后移動、上下升降和橫移運(yùn)動，送料機(jī)械手簡圖如圖2.3.1所示。前后移動、升降和橫移運(yùn)動，其前后運(yùn)動是同步動作的，由一個(gè)伸縮缸帶動，升降和橫移是由各自的油缸帶動。自動線的各工序按照加工順序（右向左）依次排列的。如圖2.3.2所示圖2.3.2該送料機(jī)械手的動作順序?yàn)椋涸弧蚝笠苿印陆怠笠疲ǚ帕希仙蚯耙苿印乙啤陆担ㄗチ希仙?。送料機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核送料機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)送料機(jī)械手由幾個(gè)主要組成部分：（1）前后行走機(jī)構(gòu)（帶滾輪的三角形支架）；（2）橫移油缸及其滾輪機(jī)構(gòu)；（3）升降油缸；（4）手部支承板；（5）兩個(gè)夾持式手部；（6）定位手部；（7）定向塊等組成。送料機(jī)機(jī)械手的升降油缸和橫移油缸用螺栓聯(lián)接，橫移油缸帶著滾輪（四個(gè)）被支撐在滾道上，滾道通過一個(gè)聯(lián)接板固定安裝在前后行走機(jī)構(gòu)上，從而使兩部分結(jié)合起來。前后行走機(jī)構(gòu)安裝在橫梁上，它由6個(gè)滾輪和三角形支架組成，其滾輪安裝在懸掛支架橫梁的滾道上，使機(jī)械手成懸掛式。前后行走機(jī)構(gòu)三角形支架與拉桿用螺紋聯(lián)接成一體，當(dāng)機(jī)械手工作時(shí)，由前后移動油缸的活塞桿，通過支架和拉桿（兩桿固定聯(lián)接）帶動六只送料機(jī)械手的前后行走機(jī)構(gòu)，同步地實(shí)現(xiàn)各工序間的前后移動，其行程為1800mm。送料機(jī)械手的升降和橫移運(yùn)動是由其升降油缸和橫移油缸來實(shí)現(xiàn)的，以便將工件送到機(jī)床的頂尖處，在升降油缸活塞桿的端部固定安裝著手部支撐板，其上裝有兩對彈簧夾持式手部及彈簧式定位手部，以便加緊工件，并保證手部和凸輪外表面的相對位置。當(dāng)機(jī)械手往機(jī)床主軸處安裝凸輪軸時(shí)，用定位塊保證定位用凸輪輪廓對稱面與機(jī)床主軸鉛垂線在同一平面內(nèi)。手部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)手部結(jié)構(gòu)的分類手部機(jī)構(gòu)是機(jī)械手直接用于抓取和握緊（或吸附）或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機(jī)械手前端。根據(jù)手部所抓持的工件的性狀、尺寸、重量、材料和表面狀況等的不同，手部具有多種結(jié)構(gòu)形式。一般按按其握持工件的原理可分為夾持和吸附兩大類。夾持類常見的主要有夾鉗式、鉤托式、彈簧式。手部按手指的運(yùn)動形式可分為回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型有分為單支點(diǎn)和雙支點(diǎn)兩種。回轉(zhuǎn)型手部多用于抓持圓柱形工件，平移型用于抓持方形工件。手部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題1）應(yīng)具有足夠的的夾緊力機(jī)械手的手部機(jī)構(gòu)靠手指夾緊工件后便把工件從一個(gè)位置移動到另一個(gè)位置，由于工件本身的重量以及移動過程中產(chǎn)生的慣性和振動等，手指必須有足夠大的夾緊力才能防止工件在移動過程中脫落，一般要求夾緊力N為工件重量的2-3倍。2）應(yīng)具有足夠的張開角手指為了抓取和松開工件，必須具有足夠大的張開角度來適應(yīng)較大的直徑范圍，而且夾持工件的中心位置變化要?。炊ㄎ徽`差要?。?，對于移動式手指要有足夠大的移動范圍。3）應(yīng)能保證工件的可靠定位為了使手指和被夾持的工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取的工件的形狀，選用相應(yīng)的手指形狀來定位。4）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動過程中所受到的慣性力和振動的影響，要有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，但盡量使結(jié)構(gòu)盡量緊湊、重量輕，并使手部的重心在手腕的回轉(zhuǎn)軸上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。5）應(yīng)適應(yīng)被抓取對象的要求適應(yīng)工作的形狀：工件的形狀為方形，可采用帶“V”型口的手爪；工件為圓柱狀，可選用圓弧形二指或三指爪，對于特殊形狀的工件應(yīng)設(shè)計(jì)與工件相適應(yīng)的手爪。適應(yīng)工件被抓取部位的尺寸：工件被抓取部位的尺寸可能是不變的，若加工尺寸略有變化，那么手指應(yīng)能適應(yīng)尺寸變化的要求。工件表面質(zhì)量要求高的，對手指應(yīng)采取相應(yīng)的措施，如加軟墊等。要適應(yīng)工作位置的狀況：如工作位置較窄小可用薄片形手指。6）盡可能具有一定的通用性手指是專用性較強(qiáng)的部件，為適應(yīng)小批量多品種工件的不同形狀尺寸的要求，可制成組合式的手指。對于這種手指要求結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，更換迅速和準(zhǔn)確，以便擴(kuò)大機(jī)械手的應(yīng)用范圍。本次設(shè)計(jì)采用的手部結(jié)構(gòu)根據(jù)所要夾持的工件，本次設(shè)計(jì)選用彈簧式手部，其最大的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單。因工件較長，故選用雙手雙指式來夾持工件的兩端，其工作原理為：當(dāng)機(jī)械手向下運(yùn)動時(shí)，手指內(nèi)側(cè)的斜面碰觸工件表面而使手指張開，工件進(jìn)入手指上的圓弧面處，靠彈簧力控制手指的張開和閉和。手指和工件相接觸的部分，我們將之設(shè)計(jì)為圓弧狀，這是由于該機(jī)械夾緊手部所要夾持的工件為圓柱形，可使工件與手指接觸更為緊密，減小運(yùn)送過程中的振動，提高可靠性。為了保證凸輪軸的可靠定位，在手部支撐板的中間裝有一個(gè)定位手部。如圖手部設(shè)計(jì)的計(jì)算1）手部夾緊力的計(jì)算夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。夾緊力的計(jì)算公式：FN≥K1K2K3G（3-1）式中K1——安全系數(shù)，通常取1.2～2.0；K2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。K2可近視按下式估算K2＝1＋其中a——運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升加速度；g——重力加速度，g≈9.8m/s2；a＝vmax——運(yùn)載工件時(shí)重力方向的最大上升速度；t響——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間；根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)選取，一般取0.03-0.5sK3——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選定G——被抓取工件所受重力（N）計(jì)算步驟：取K1=1.8，a=2m/s2則K2=1＋=1.2查表2-2（出自參考文獻(xiàn)[4]，以下查表相同）知K3=5已知G=mg=3×9.8=29.4N∴FN=1.8×1.2×5×29.6=317.52N彈簧力F彈的計(jì)算：受力分析圖3.2.4手部結(jié)構(gòu)受力示意圖FN×35=F彈×28∴F彈=396.9N2）手部彈簧的選用為了使彈簧能夠可靠的工作，彈簧材料必須具有高的彈性極限和疲勞極限，同時(shí)具有足夠的韌性和塑形，以及良好的可熱處理性。綜合本方案的設(shè)計(jì)，選用強(qiáng)度高、加工性能好，適用于小尺寸的碳素鋼彈簧。幾何參數(shù)的計(jì)算選用彈簧鋼絲的直徑d為2mm中徑D=Cd其中C為旋繞比，查表16-6取C=5內(nèi)徑D1=D－d外徑D2=D＋d計(jì)算得D=10mmD1=8mmD2=12mm（3-2）式中－－彈簧的螺旋升角，對于圓柱壓縮彈簧一般在5o～9o范圍內(nèi)取p－－彈簧的節(jié)距p=（0.28～0.5）D令p=3則=5.45o取=6o手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于所設(shè)計(jì)的送料機(jī)械手的手部沒有回轉(zhuǎn)、俯仰和擺動等運(yùn)動，所以沒有手腕的設(shè)計(jì)。手臂的配置形式機(jī)械手的手臂配置形式基本上反映了它的總體布局，運(yùn)動要求、操作系統(tǒng)、工作對象的不同，手臂的配置形式也不完全相同。根據(jù)工作要求，選擇懸掛式配置。其種類和優(yōu)點(diǎn)分別為：1）機(jī)座式：多為工業(yè)機(jī)器人所采用，機(jī)器上可以裝上獨(dú)立的驅(qū)動與控制系統(tǒng)，便于搬運(yùn)和安放，機(jī)座底部也可以安裝行走機(jī)構(gòu)，以擴(kuò)大其活動范圍。2）立柱式：立柱式機(jī)械手的機(jī)身為固定立柱，其臂部一般可繞立柱回轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是占地面積小，而工作范圍較大，立柱可安裝固定在主機(jī)之前或其間，有時(shí)也可以固定在主機(jī)機(jī)身上，其結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用，主要用來為主機(jī)上、下料或傳送工件。3）懸掛式：手臂懸掛在橫梁上，這是一種常見的配置形式，其最大的特點(diǎn)是占地面積小，能有效地利用空間，橫梁可以是固定的，也可以是行走的，機(jī)器或機(jī)械手的臂部可安裝在廠房原有建筑的柱梁上，也可以從地面上架設(shè)，可安裝在有關(guān)設(shè)備上方，也可以安裝在懸升梁上。手臂的組成和作用臂部是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分，其作用是支撐手部和腕部，改變手部在空間的位置，臂部一般與控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)一起安裝在機(jī)身上，機(jī)身可以是固定式的，也可以是行走式的，即可沿地面或?qū)к夁\(yùn)動。手臂的組成部分如管路、冷卻裝置、行程定位裝置、油缸、反饋裝置等直接影響機(jī)械手的工作性能。手臂設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕①手臂的的截面形狀要選擇合理②合理布置作用力的位置和方向，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該結(jié)合具體受力情況，使個(gè)作用力引起的變形相互抵消。③注意簡化結(jié)構(gòu)，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單。④提高配合精度2）臂部速度要高，慣性要小應(yīng)盡量減少手臂的重量，減少手臂運(yùn)動的輪廓尺寸，減少回轉(zhuǎn)半徑。3）手臂動作應(yīng)靈活為減少手臂運(yùn)動件之間的云工阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦，其傳動件、導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運(yùn)動過程盡可能平衡，以減少對升降支承軸線的偏心力矩，以防卡死手臂升降油缸設(shè)計(jì)的計(jì)算升降油缸的驅(qū)動力計(jì)算根據(jù)手臂升降油缸驅(qū)動時(shí)所需克服負(fù)載、摩擦、密封裝置及慣性等幾個(gè)方面的阻力，確定油缸工作受力分析如圖3.3.4圖3.3.4.a∴上升時(shí)：Pq=F摩＋F慣＋F回＋G下降時(shí)：Pq=F摩＋F慣＋F回－G式中 ①G—臂部運(yùn)動部件的重量(N)升降油缸手臂重量：工件：3㎏；手部：4㎏；導(dǎo)向桿：1㎏；活塞桿：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×202×428×7.8×10-6=1.1㎏缸體：壁厚取δ=8㎜，2×π×R×h×δ×ρ=2×π×20×360×8×7.8×10-6=2.8㎏油：π×D2×h×ρ=π×402×350×0.8×10-6=1.4㎏活塞：1/4×π×D2×h×ρ=1/4×π×402×10×7.8×10-6=0.1㎏總重量：3+4+1+1.1+1.4+0.1=10.6㎏考慮到安全系數(shù)，取總重量M為20㎏，則G=20×9.8=196N②F慣—起動的慣性力(N)；可按如下近似計(jì)算：F慣=（3-3）式中， ΔV—速度變化量（m/s）,又ΔV最大為200㎜/s； Δt—啟動過程的時(shí)間（s）,一般為0.01～0.15；Δt對于輕載低速部件取小值，對于重載高速部件取大值，由于該機(jī)械手臂運(yùn)動時(shí)速度不高，且工作載荷不大，取Δt=0.08s.F慣=③F回—油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按 F回=0.05G計(jì)算， F回=0.05×196=9.8N ④F摩—各支承處的摩擦力(N)；當(dāng)量摩擦系數(shù)μ′=(1.27～1.57)μ對于靜摩擦且無潤滑時(shí)，鋼對鑄鐵：μ=0.18～0.3，取μ=0.2則μ′=(1.27～1.57)×0.2=0.25～0.31如圖3.3.4圖3.3.4.b活塞桿受力分析升降導(dǎo)向立柱不自鎖，必須G＞F1+F2=2F1=2FR1由平衡條件：FR1=FR2，G×R=FR2×h解得：h＞0.6R取h=10㎜，滿足不自鎖條件，則摩擦力為：F摩=∴上升時(shí)：Pq=F摩＋F慣＋F回＋G=235.2+50+9.8+196=491N下降時(shí)：Pq=F摩＋F慣＋F回－G=235.2+50+9.8－196=295N升降油缸結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算雙作用液壓缸示意圖如圖3.3.4圖3.3.4當(dāng)油進(jìn)入無桿腔時(shí)：F＝F1η=η當(dāng)油進(jìn)入有桿腔時(shí)：F＝F2η=η液壓缸的有效面積：S=故有：D＝＝1.13（無桿腔）（3-4）D＝（有桿腔）（3-5）式中F——驅(qū)動力（N）;p1——液壓缸的工作壓力（Pa）;d——活塞桿直徑（m）；D——液壓缸內(nèi)徑（m）；η——液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η=0.9；由總體設(shè)計(jì)可知液壓缸口朝下，所以當(dāng)活塞上升時(shí)液壓油進(jìn)入的是有桿腔。取d=0.5DP1=2.5MPD≥＝m＝19.25mm查表6-2油缸內(nèi)徑系列圓整，為了使該機(jī)械手具有更好的通用性，這里取D=40mm則d=20mm3）油缸壁厚的選擇由于升降油缸的工作壓力較小，結(jié)構(gòu)尺寸不大，所以可根據(jù)：油缸外徑D1=D＋2δ求出其中D=40mm，P1=2.5MP查表2-3-7常用油缸外徑尺寸知D1=55mm∴δ=4）活塞桿的計(jì)算與校核活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動的要求和強(qiáng)度的要求。對與桿長大于直徑的15倍（即l>15d）的活塞桿還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強(qiáng)度條件確定活塞桿的直徑d，因活塞桿工作時(shí)主要承受拉力或壓力，因此可看作直桿拉壓強(qiáng)度計(jì)算問題（3-6）或d≥（3-7）式中F―總機(jī)械載荷（N）；[]―材料的許用應(yīng)力（MP）；[]=碳鋼取[]=100～120MPa；n安全系數(shù)，一般不小于1.4；∴d≥＝m＝2.5mm計(jì)算出來的直徑d再按標(biāo)準(zhǔn)圓整。所以d＝20mm是滿足要求的。又升降油缸的活塞桿工作時(shí)，主要承受拉力，不會出現(xiàn)“失穩(wěn)”現(xiàn)象，故無需進(jìn)行穩(wěn)定性校核。5）油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算油缸體與缸蓋的連接方式和油缸的工作壓力、選用材料以及工作條件有關(guān)。本次設(shè)計(jì)的升降油缸工作壓力低，選用鑄鐵材料油缸，它的連接方式多用法蘭連接，優(yōu)點(diǎn)是容易加工和裝卸，缺點(diǎn)是外徑和重量較大。缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算：螺釘數(shù)目（3-8）式中DO―螺釘中心所在圓的直徑t1―螺釘間距，查表6-7知間距應(yīng)小于100mm；取40mm∴取z=5螺釘強(qiáng)度校核（3-9）或（3-10）式中Q O=Q+QSQ―工作載荷 Q=QS―剩余鎖緊力QS=KQ；K=1.5～1.8Qj―計(jì)算載荷Qj=1.3QO［σ］―許用拉應(yīng)力［σ］=，n=1.2～2.5；設(shè)材料為45號鋼，查得σS=360MP經(jīng)計(jì)算得d1≥3.87mm綜合考慮選用M6的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。手臂橫移油缸的設(shè)計(jì)計(jì)算橫移油缸驅(qū)動力的計(jì)算根據(jù)手臂橫移油缸驅(qū)動時(shí)所需克服負(fù)載、摩擦、密封裝置及慣性等幾個(gè)方面的阻力，確定油缸工作受力分析如圖3.3.圖3.3.5橫移∴工作時(shí)：Pq=F摩＋F封＋F回＋F慣式中 ①F摩—各支承處的摩擦力(N)；橫移油缸手臂重量計(jì)算，由前面計(jì)算可得總重量：3+4+1.1+1.4+0.1+5=14.6㎏考慮到安全系數(shù)，G取30㎏，又N=G=30×9.8=294N∴F摩=f·N=0.2×294=58.8N②F封—密封處的摩擦力(N)這里F封=F封1+F封2式中F封1、F封2分別為活塞桿和缸蓋處，活塞與缸壁處密封裝置的摩擦阻力，其值隨密封結(jié)構(gòu)的不同而異。由于該機(jī)械手升降油缸采用O形密封圈，活塞桿直徑為液壓缸直徑的一半，當(dāng)油缸工作壓力小于10MPa時(shí)，液壓缸密封處的總的摩擦力為：F封1+F封2=0.03Pq（3-11）③F回—油缸回腔低壓油液所造成的阻力，一般背壓力較小，可按 F回=0.05G F回=0.05×294=14.7N④F慣—起動的慣性力(N)；可按如下近似計(jì)算：F慣=式中， ΔV—速度變化量（m/s）,又ΔV最大為200㎜/s； Δt—啟動過程的時(shí)間（s）,一般為0.01～0.15；Δt對于輕載低速部件取小值，對于重載高速部件取大值，由于該機(jī)械手臂運(yùn)動時(shí)速度不高，且工作載荷不大，取Δt=0.08s.F慣=∴驅(qū)動力為：Pq=F摩＋F封＋F回＋F慣=58.8+0.03Pq+14.7+75解得Pq=149N2）橫移油缸結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算D＝（有桿腔）（3-12）式中F——驅(qū)動力（N）;p1——液壓缸的工作壓力（Pa）;d——活塞桿直徑（m）；D——液壓缸內(nèi)徑（m）；η——液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η=0.9；取d=0.5DP1=2.5MPD≥＝m＝10.6mm查表6-2油缸內(nèi)徑系列圓整，為了使該機(jī)械手受更好的通用性，這里取D=32mm則d=16mm對于手臂部件的設(shè)計(jì)，只對關(guān)鍵液壓缸等主要部件進(jìn)行了校核，并且預(yù)留了較大的余量，其他結(jié)構(gòu)尺寸較小、承受工作壓力不大的部件不再一一進(jìn)行校核，只根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)自60年代初至今，已在機(jī)械手中獲得廣泛應(yīng)用。目前，雖然在中等負(fù)載以下的機(jī)械手中有采用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，但在簡易經(jīng)濟(jì)型，重型的工業(yè)機(jī)械手和噴涂機(jī)械手中采用液壓系統(tǒng)的仍然占有較大比例。它的優(yōu)點(diǎn)是：動力大、力（或力矩）慣性比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等。液壓系統(tǒng)在機(jī)械手中所起的作用是通過電—液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進(jìn)行功率放大，對液壓動力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向、位置和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械手的手臂按給定的運(yùn)動規(guī)律動作。液壓動力機(jī)構(gòu)多數(shù)情況下采用直線液壓缸或擺動液壓缸。用于實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮升降以及手腕、手臂的回轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)的組成1）能源裝置，它是將電機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（壓力和流量）輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般最常見的是液壓泵。2）執(zhí)行元件，它是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成直線式或回轉(zhuǎn)式機(jī)械能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置。3）調(diào)節(jié)控制元件，它是控制液壓系統(tǒng)中油液的能量，壓力和流動方向的裝置，是流量閥，壓力閥，方向閥等的總稱。這些元件系統(tǒng)是保證系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分。4）輔助元件，它是除上述三項(xiàng)以外的其他裝置，如油箱，濾油器，油管，管接頭等。這些元件對保證液壓系統(tǒng)的可靠，穩(wěn)定，持久的工作，有重大作用。5）工作介質(zhì)，即各種液壓油或乳化液。液壓系統(tǒng)的主要特點(diǎn)液壓傳動是用液體作為介質(zhì)來傳遞能量的，液壓傳動與機(jī)械，電氣和氣壓等傳動相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）易于獲得較大的力或力矩；2）功率重量比大；3）易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動；4）易于實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級變速；5）傳遞運(yùn)動平穩(wěn)；6）可實(shí)現(xiàn)快速而且無沖擊的變速和換向；7）與機(jī)械傳動相比易于布局和操控；8）易于防止過載事故；9）自動潤滑、元件壽命長；10）易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。各種液壓系統(tǒng)都是由液壓元件構(gòu)成，因此對液壓元件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。與其他傳動形式比較，液壓傳動有以下缺點(diǎn)：1）易出現(xiàn)泄漏；2）有的粘度隨溫度變化，引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)作不穩(wěn)定；3）空氣滲入液壓油后會引起爬行、振動和噪聲；4）用礦物油作液壓介質(zhì)，有燃燒危險(xiǎn)應(yīng)注意防火；5）礦物油與空氣接觸會發(fā)生氧化，使油變質(zhì)必須定期換油；6）液壓件的零件加工質(zhì)量要求較高。為了減少泄漏，減少摩擦，所以必須使零件配合間隙要小，因此零件的加工質(zhì)量要求就較高，成本也就提高了。液壓系統(tǒng)傳動方案的確定各液壓缸的換向回路為便于機(jī)械手的自動控制，如采用可編程序控制器或微機(jī)進(jìn)行控制，從總體方案設(shè)計(jì)中可知系統(tǒng)系統(tǒng)的壓力和流量都不高，因此一般都選用電磁換向閥回路，以獲得較好的自動化程度和經(jīng)濟(jì)效益。液壓機(jī)械手一般采用單泵或雙泵供油，手臂伸縮、手臂俯仰、手臂旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)供油，這樣可有效降低系統(tǒng)的供油壓力，此時(shí)為了保證多缸運(yùn)動的系統(tǒng)互不干擾，實(shí)現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動，換向閥需采用中位“O”型換向閥。綜上所述并結(jié)合本設(shè)計(jì)方案，升降和橫移油缸換向選用二位二通電磁閥，其它缸全部選用O型三位四通電磁換向閥。選電磁閥便于自動化控制，選中位為O型使定位準(zhǔn)確，如圖4.3.1。圖4.3.1換向回路設(shè)計(jì)調(diào)速方案整個(gè)液壓系統(tǒng)只用單泵或雙泵工作，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵的全流量工作是無法滿足設(shè)計(jì)要求的。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，用以保證液壓缸的平穩(wěn)運(yùn)行。各缸可選擇進(jìn)油路或回油路節(jié)流調(diào)速，因?yàn)橄到y(tǒng)為中低壓系統(tǒng)，一般適宜選用節(jié)流閥調(diào)速。在一般情況下，機(jī)械手的各個(gè)部位是分別動作的，手臂橫移油缸所需的流量較小，手臂伸縮缸的流量較大，這兩組缸所需的流量相差較大，這樣可以選擇如圖4.3.2所示的單泵供油系統(tǒng)。單泵供油系統(tǒng)要以所有液壓缸中需流量最大的來選擇泵的流量。優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)較為簡單，所需的元件較少，經(jīng)濟(jì)性好。缺點(diǎn)是當(dāng)所需流量較少的液壓缸（如手腕回轉(zhuǎn)缸，夾緊缸等）動作時(shí)，系統(tǒng)的溢流損失較大，能源利用率低。考慮到本設(shè)計(jì)的動作簡單，為使系統(tǒng)簡潔，減少成本，故選用單泵供油系統(tǒng)。圖4.3.2單泵供油系統(tǒng)減速緩沖回路在液壓缸的起動和停止的過程中都需要緩沖。如圖4.3.3所示采用一個(gè)二位二通電磁換向閥和一個(gè)節(jié)流閥形成緩沖回路。當(dāng)液壓缸運(yùn)動到希望點(diǎn)時(shí)，由位置檢測裝置發(fā)信號給主機(jī)，然后主機(jī)控制電磁閥1YA通電切斷二位二通的通路，液壓缸的回路改經(jīng)節(jié)流閥回油箱，增大的回油路的阻力，使液壓缸速度減慢，防止沖擊達(dá)到緩沖目的。也可以在油路中設(shè)置單向行程節(jié)流閥進(jìn)行緩沖，它有可靠性好，定位精度高的特點(diǎn)，但在自動化程度和通用性方面不如上述方案。綜合以上考慮，選用上述緩沖回路。圖4.3.3緩沖回路控制元件——方向閥、壓力閥控制元件是標(biāo)準(zhǔn)件，其選擇依據(jù)是系統(tǒng)的最高工作壓力和通過該閥的最大流量。方向控制閥：電磁換向閥是利用電氣元件發(fā)出的電訊號，通過電磁鐵動作，使電磁閥閥芯移動，實(shí)現(xiàn)油路的換向。本機(jī)械手采用3個(gè)換向閥：24E-10B型2個(gè)，34E-63B型1個(gè)。壓力控制閥：1）節(jié)流閥本機(jī)械手采用L型節(jié)流閥,其中L-10B型2個(gè)，L-63B型2個(gè)。L型節(jié)流閥是筒式流量控制閥門。它是依靠改變閥的流通截面來調(diào)節(jié)流量，以實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度的無級調(diào)速。此閥結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，但沒有壓力和溫度補(bǔ)償裝置，閥前后的壓力差隨負(fù)載和油溫的變化而變化，因此只適用于油溫變化較小的系統(tǒng)。2）溢流閥溢流閥主要有以下作用：（1）保證液壓泵提供恒定壓力。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時(shí)，使流量需求減小。此時(shí)溢流閥開啟，使多余流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力，即液壓泵出口壓力恒定。（2）安全保護(hù)作用。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時(shí)開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10％～20％）。用於過載保護(hù)的溢流閥也稱為安全閥。本機(jī)械手選取Y-63B型溢流閥。3）減壓閥減壓閥是一種可將較高的進(jìn)口壓力(一次壓力)降低為所需的出口壓力(二次壓力)的壓力調(diào)節(jié)閥。根據(jù)各種不同的要求，減壓閥可將油路分成不同的減壓回路，以得到各種不同的工作壓力。本機(jī)械手采用J-63B型減壓閥。液壓系統(tǒng)的合成和完善在上述主要液壓回路選好后，再加上其它功用的輔助油路（如卸荷、測壓等油路），就可以進(jìn)行合并，完善為完整的液壓系統(tǒng)，并編制液壓系統(tǒng)動作循環(huán)及電磁鐵動作順序表。完整的液壓原理圖如圖4.4所示：圖4.4送料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖電磁鐵動作順序表如表4.4所示： 電磁鐵動作順序1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT送料機(jī)械手向后－＋－－－－－送料機(jī)械手下降－－＋－－－－送料機(jī)械手左移－－－－＋－送料機(jī)械手上升－－－＋－－－送料機(jī)械手向前＋－－－－－－送料機(jī)械手右移－－－－－＋－液壓系統(tǒng)卸荷－－－－－－＋表4.4電磁鐵動作情況液壓系統(tǒng)的計(jì)算一般的機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，大多采用定量油泵，油泵的選擇主要是根據(jù)系統(tǒng)所需要的油泵工作壓力P泵和最大流量Q最大來確定。1）確定油泵的工作壓力P泵P泵≥P+∑△p式中P——油缸的最大工作油壓（MP）；∑△p——壓力油路（進(jìn)油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失。本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)主要為換向閥處的壓力損失，取△p=0.2MP；在前后移動油缸出有最大工作油壓P=4MP∴P泵=4+0.2×3=4.6MP2）確定油泵的Q油泵的流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)個(gè)回路按設(shè)計(jì)的要求，在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量Q最大，并考慮系統(tǒng)的總泄漏來確定Q泵=KQ最大其中K―泄露系數(shù)，一般取1.10～1.25Q泵=1.2×30=36L/min3）確定油泵電動機(jī)功率N式中P——油泵的最大工作壓力（MP）Q——所選油泵的額定流量（L/min）η——油泵總效率結(jié)合考慮凸輪軸加工自動線的整體液壓系統(tǒng)，選用YBP-40限壓式變量葉片泵，其額定流量為40L/min，額定轉(zhuǎn)速1000r/min，額定壓力5MP；驅(qū)動電機(jī)選擇Y132M1-6，其額定功率為4KW，轉(zhuǎn)速960r/min?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械手的電器控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，它指揮機(jī)械手的動作，并協(xié)調(diào)機(jī)械手與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的關(guān)系。機(jī)械手的工作順序、應(yīng)達(dá)到的位置，如手臂上下移動、伸縮、回轉(zhuǎn)及擺動、手腕上下、左右擺動和回轉(zhuǎn)、手指的開閉動作，以及各個(gè)動作的時(shí)間、速度等，都是在控制系統(tǒng)的指揮下，通過每一運(yùn)動部件沿各坐標(biāo)軸的動作按照預(yù)先整定好的程序來實(shí)現(xiàn)的。不論自動電氣控制裝置復(fù)雜程度如何，對于生產(chǎn)線及各種功能的機(jī)械手來說，一般都要求電氣控制系統(tǒng)按照預(yù)先規(guī)定的動作程序進(jìn)行順序控制。根據(jù)6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手結(jié)構(gòu)和功能上的要求，另外在人機(jī)交互功能上，控制系統(tǒng)應(yīng)具有易于操作的控制界面，提供良好的操作環(huán)境。選用可編程控制器（PLC）為6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手的控制系統(tǒng)。PLC的組成PLC的構(gòu)成：PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5.1所示圖5.1PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)選用的海為PLC的特點(diǎn)Haiwell系列PLC是一款按IEC61131國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的通用型高性價(jià)比的小型編程控制器，它具有以下特點(diǎn)：1）內(nèi)置PLC仿真器：國內(nèi)第一個(gè)帶內(nèi)置仿真器的PLC編程軟件，全面實(shí)現(xiàn)了PLC程序的仿真運(yùn)行。在編程過程中間或程序編寫完成后，可用仿真器在完全脫離PLC的情況下仿真運(yùn)行PLC程序，以檢查程序執(zhí)行是否正確，極大的減少了現(xiàn)場調(diào)試的時(shí)間，降低調(diào)試難度，提高調(diào)試效率。2）獨(dú)創(chuàng)的硬件升級功能：率先在小型可編程控制器中顯現(xiàn)硬件升級功能，無論是CPU或擴(kuò)展模塊，都可以通過硬件升級功能對硬件進(jìn)行升級。3）豐富的網(wǎng)絡(luò)通訊功能：CPU主機(jī)內(nèi)置2個(gè)通訊口，可擴(kuò)展至5個(gè)通訊口，每個(gè)通訊口都可以進(jìn)行編程和聯(lián)網(wǎng)，都可以作為主站或從站。支持1：N、N:1、N:N聯(lián)網(wǎng)方式，支持各種人機(jī)界面和組態(tài)軟件，可與任何帶通訊設(shè)備功能的第三方設(shè)備（如變頻器、儀表、條碼閱讀器等）聯(lián)網(wǎng)。4）支持多種通訊協(xié)議：內(nèi)置ModbusRTU/ASCII協(xié)議、自由通訊協(xié)議以及海為公司的HaiwellBus高速通訊協(xié)議。極為便利的通訊指令系統(tǒng)，使得無論用任何通訊協(xié)議都只需一條通訊指令便可完成復(fù)雜的通訊功能，解決了通訊端口沖突、發(fā)送接受控制、通訊中斷處理等問題煩惱，可以在程序中混合使用各種協(xié)議輕松完成各種數(shù)據(jù)交換。5）高速并行總線:HaiwellPLC采用高速并行總線進(jìn)行擴(kuò)展，滿足對實(shí)時(shí)控制的嚴(yán)格要求，豐富的擴(kuò)展模塊類型充分滿足各種應(yīng)用需求。6）高速計(jì)數(shù)功能：支持外部或內(nèi)部的啟動/復(fù)位控制，支持8段比較設(shè)定值，種計(jì)數(shù)模式，三種比較方式，帶自學(xué)功能，比且可作為0.1ms精密高速計(jì)時(shí)器使用。優(yōu)越的高速計(jì)數(shù)功能，使得能以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的精度控制。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)分析整個(gè)系統(tǒng)由操控面板來完成整個(gè)機(jī)械手的的操作。本機(jī)械手有八個(gè)動作，其中夾緊工件靠彈簧的張力來完成，前后左右上下移動由液壓缸驅(qū)動，而液壓缸由相應(yīng)的電磁閥控制，電磁閥的動作由PLC控制。，送料機(jī)械手的工作順序如圖5.3所示。圖5.3工作流程圖本系統(tǒng)采用的可編程控制器能實(shí)現(xiàn)離線及在線編程，還可以結(jié)合實(shí)際的工程要求，調(diào)整控制程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的不同動作，實(shí)現(xiàn)了柔性化設(shè)計(jì)。該機(jī)械手在PLC控制下可以實(shí)現(xiàn)手動、連續(xù)動作兩種工作方式。手動方式是指利用按鈕對機(jī)械手每步動作單獨(dú)進(jìn)行控制；連動方式是指機(jī)械手根據(jù)控制信號自動循環(huán)執(zhí)行每步動作，直到收到停止信號。系統(tǒng)啟動后，根據(jù)工序要求，通過方式按鈕確定機(jī)械手的工作方式，如果選擇單動則執(zhí)行手動程序，否則默認(rèn)執(zhí)行連動程序。輸入/輸出點(diǎn)地址分配將15個(gè)輸入信號和7個(gè)輸出信號，按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對應(yīng)，編排好地址。列出外部I/O信號與PLCI/O端地址編號對照表，如表5.4所示。PLC地址控制按鈕信號名稱PLC地址控制按鈕信號名稱X1SQ1機(jī)械手后限位開關(guān)Y11DT機(jī)械手向前電磁閥X2SQ2機(jī)械手前限位開關(guān)Y22DT機(jī)械手向后電磁閥X3SQ3機(jī)械手下限位開關(guān)Y33DT機(jī)械手下降電磁閥X4SQ4機(jī)械手上限位開關(guān)Y44DT機(jī)械手上升電磁閥X5SQ5機(jī)械手左限位開關(guān)Y55DT機(jī)械手左移電磁閥X6SQ6機(jī)械手右限位開關(guān)Y66DT機(jī)械手右電磁閥X7SB7送料開啟Y77DT液壓系統(tǒng)卸荷X8SB8送料停止M0自動中間繼電器X9SB9手動調(diào)整M1向后中間繼電器X11SB1機(jī)械手向后按鈕M2下降中間繼電器X12SB2機(jī)械手下降按鈕M3左移中間繼電器X13SB3機(jī)械手左移按鈕M4上升中間繼電器X14SB4機(jī)械手上升按鈕M5向前中間繼電器X15SB5機(jī)械手向前按鈕M6右移中間繼電器X10SB6機(jī)械手右移按鈕M7手動中間繼電器T1KT1機(jī)床夾緊延時(shí)表5.4輸入/輸出地址分配PLC接線圖圖5.5PLC主機(jī)接線圖控制面板圖5.4控制面板PLC編程梯形圖圖5.4圖5.4圖5.4系統(tǒng)調(diào)試聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，假如工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。結(jié)束語本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)題目同生產(chǎn)實(shí)際相聯(lián)系起來，完成了6135柴油機(jī)油泵凸輪軸加工自動線送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)解決了凸輪軸加工中送料料效率較低的問題。所以，各部分設(shè)計(jì)都盡量圍繞這個(gè)目標(biāo)來進(jìn)行。本次設(shè)計(jì)的送料機(jī)械手是為6135柴油機(jī)油泵凸輪軸加工自動線所使用的，出于對凸輪軸形狀和重量的考慮，采用雙手部結(jié)構(gòu)來夾持曲軸，雖然這樣的手部結(jié)構(gòu)比較簡單，但保證了在送料時(shí)工件不出現(xiàn)擺動；為使上下料時(shí)曲軸的位置更加精確，采用加緊手部來確定凸輪軸的初始加工位置，從而保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率；臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部，主要用來改變工件的位置，采用液壓缸使傳動平穩(wěn)且能承受較大的力，在活塞桿的內(nèi)部鉆孔供油，使臂部的結(jié)構(gòu)更加簡單。在設(shè)計(jì)過程中，還合理運(yùn)用了導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，使整個(gè)機(jī)身的升降能夠更加平穩(wěn)。在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了一個(gè)較為簡單的液壓傳動系統(tǒng)，為了保證各動作的同步性，在供油的回路中采用節(jié)流閥控制流量。機(jī)械手的控制系統(tǒng)采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)了該設(shè)備的自動化控制，也使整個(gè)設(shè)備的加工效率得到大大的提高。另外，整個(gè)懸掛式設(shè)備的占地面積小，充分利用了空間，較為合理的完成了各部分的布置。由于設(shè)計(jì)時(shí)間較短及個(gè)人水平所限，設(shè)計(jì)中肯定存在很多不足之處，如怎樣使各部件的布置更加合理，以及怎樣更有效地利用工作空間等。隨著科技的進(jìn)步，送料機(jī)械手一定會向多功能小型化發(fā)展，這將會是一個(gè)十分有意義的課程。致謝本設(shè)計(jì)說明書在編寫過程中，承蒙于克強(qiáng)老師的評閱、指正，在老師的耐心指導(dǎo)下，經(jīng)過三個(gè)月的努力，我完成了6135柴油機(jī)油泵凸輪軸自動生產(chǎn)線送料機(jī)械手設(shè)計(jì)。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，每一步對我來說無疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也成就了我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。記得在剛接到這個(gè)課題時(shí)，由于對機(jī)械手以及相關(guān)知識不是很了解，我都有些茫然不知所措。于是我給自己提出了第一個(gè)問題：設(shè)計(jì)好一個(gè)機(jī)械手需要什么具體的專業(yè)知識？帶著這個(gè)疑問我開始了獨(dú)立地學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)。去圖書館查閱相關(guān)資料、上網(wǎng)去了解機(jī)械手的最新動向、甚至在參觀實(shí)習(xí)的時(shí)候?qū)ｉT找具有機(jī)械手模型的機(jī)構(gòu)仔細(xì)的研究。實(shí)習(xí)回來后，我把自己在工廠里看到的實(shí)物和圖書館查閱的理論知識結(jié)合起來，并在于老師的指點(diǎn)下，對總體的模型和布局有了初步的規(guī)劃。有了最初的規(guī)劃后，我開始一步一步的從最基本的入手，一點(diǎn)點(diǎn)的分析和總結(jié)。我不斷地給自己提出新的問題，然后去論證、推翻，再接著提出新的問題。在這個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程中，我這篇稚嫩的設(shè)計(jì)日臻完善。每一次改進(jìn)我都收獲良多，每一次修改后的成功我都能興奮好長一段時(shí)間。雖然我的設(shè)計(jì)作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多不足之處，但我仍然心里有一種莫大的幸福感，因?yàn)槲覍?shí)實(shí)在在地走過了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)所應(yīng)該走的每一個(gè)過程，并且享受了每一個(gè)過程，更重要的是這個(gè)設(shè)計(jì)中我加入了自己鮮活的思想，為我的大學(xué)四年生活交上了最后的這一份完美的答卷。本設(shè)計(jì)引用了一些工廠、科研單位、學(xué)校的資料，在此謹(jǐn)向有關(guān)作者、編者、譯者表示深切的謝意。由于本人水平所限,難免存在不少缺點(diǎn)和錯誤,希望老師和同學(xué)批評指正。最后對參與評閱和答辯的老師表示由衷的感謝！參考文獻(xiàn)[1]管永忠．工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)探析[J]．裝備制造技術(shù)，2011，（5）：50-51．[2]康立新，馬建華．工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)[J]．中小企業(yè)管理與科技，2009，（24）：218．[3]周鴻杰．高速工業(yè)機(jī)械手定位控制研究[D]安徽：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010．[4]李允文．工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997.[5]工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]．天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社，1985.[6]濮良貴紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5.[7]鞏云鵬，田萬祿，張偉華等．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]．北京：科學(xué)出版社，2008.[8]黎啟柏．液壓元件手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1999.12.[9]郭洪紅．工業(yè)機(jī)器人技術(shù)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.3.[10]殷際英，何廣平．關(guān)節(jié)型機(jī)器人[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.7.[11]宋偉剛．機(jī)器人學(xué)——運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)與控制[M]．北京：科學(xué)出版社，2007.[12]高春甫，張宏穎．機(jī)電控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M]．北京：科學(xué)出版社，2007.[13]張廣明，李果，朱煒．機(jī)電系統(tǒng)PLC控制技術(shù)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2007.3.外文原文：MechanicalSystemandControlSystemofaDexterousRobotHandAbstract:Inrecentyearsnumerousrobotsystemswithmultifingeredgrippersorhandshavebeendevelopedallaroundtheworld.Manydifferentapproacheshavebeentaken,anthropomorphicandnon-anthropomorphicones.Notonlythemechanicalstructureofsuchsystemswasinvestigated,butalsothenecessarycontrolsystem.Withthehumanhandasanexemplar,suchrobotsystemsusetheirhandstograspdiverseobjectswithouttheneedtochangethegripper.Thespecialkinematicabilitiesofsucharobothand,likesmallmassesandinertia,makeevencomplexmanipulationsandveryfinemanipulationsofagraspedobjectwithintheownworkspaceofthehandpossible.Suchcomplexmanipulationsareforexampleregraspingoperationsneededfortherotationofagraspedobjectaroundarbitraryanglesandaxiswithoutdepositingtheobjectandpickingitupagain.Inthispaperanoverviewonthedesignofsuchrobothandsingeneralisgiven,aswellasapresentationofanexampleofsucharobothand,theKarlsruheDexterousHandII.Thepaperthenendswiththepresentationofsomenewideaswhichwillbeusedtobuildanentirenewrobothandforahumanoidrobotusingfluidicactuators.Keywords:Multifingeredgripper,robothand,finemanipulation,mechanicalsystem,controlsystem1IntroductionThespecialresearcharea'HumanoidRobots'foundedinKarlsruhe,GermanyinJuly2001isaimedatthedevelopmentofarobotsystemwhichcooperatesandinteractsphysicallywithhumanbeingsin'normal'envir