毕业设计（论文）机器手夹持器设计.pdf

目录摘要.1ABSTRACT.2第一章引言.51.1背景及意义.5第二章夹持器.72.1夹持器设计的基本要求.72.2夹持器结构设计.72.2.1夹紧装置设计.72.2.1.2驱动力力计算.82.2.1.3液压缸驱动力计算.92.2.1.4选用夹持器液压缸.102.2.2手爪的夹持误差及分析.112.2.3.1斜楔的传动效率.142.2.3.2动作范围分析.142.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围.152.2.3.4/与/的确定.162.2.3.5%确定.162.2.3.6L 确定.162.2.4材料及连接件选择.17第三章腕部.183.1腕部设计的基本要求.183.2具有一个自由度的回转缸驱动的典型腕部结构.183.3腕部结构计算.203.3.1腕部回转力矩的计算.203.3.2回转液压缸所驱动力矩计算.213.3.3回转缸内径D计算.233.3.4液压缸盖螺钉的计算.233.3.5静片和输出轴间的连接螺钉.253.3.6腕部轴承选择.263.3.7材料及连接件，密封件选择.26第四章伸缩臂设计.284.1 伸缩臂设计基本要求.284.2方案设计.294.3伸缩臂机构结构设计.304.3.1伸缩臂液压缸参数计算.304.3.1.1工作负载R.304.3.1.2液压缸缸筒内径D的确定.314.3.1.3活塞杆设计参数及校核.3134.3.1.4缸筒设计参数及校核.334.3.1.5缸底设计参数及校核.334.3.1.6油缸零件的连接计算.344.3.1.7液压油缸其他零件结构尺寸得确定.354.3.2导向杆机构设计.384.3.2.1导向机构的作用.384.3.2.2导向机构的外形尺寸及材料.384.3.2.3矩形导轨的弯曲强度及挠度的校核.384.3.2.4伸缩臂范围控制与调整.39第五章驱动系统.405.1 驱动系统设计要求.405.2驱动系统设计方案.405.3驱动系统设计.415.3.1分功能设计分析.415.3.2液压泵的确定与所需功率计算.415.3.4液压元件的选择,如表5.2所示.425.3.5辅助元件的选择.435.5液压系统的验算.445.6液压系统图.445.6.1设计的液压系统图.445.6.2液压系统电磁铁动作顺序控制原理.455.6.3电磁铁动作顺序.45第六章PLC控制系统.476.1 PLC的构成及工作原理.476.2 PLC 选择.48图 6-2.496.3程序设计.506.4语句表.51第七章 设计主要内容.56总结.57参考文献.58致谢.594第一章引言1.1 背景及意义1.1.1论文选题背景在机械工业中应用机械手的意义可以概括如下一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装夹、刀具的更换以及机器的装 配等的自动化的程度从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性 污染以及工作空间狭窄的场合中用人手直接操作是有危险或根本不可能的而应 用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业使劳动条件得以改善。在一些 简单、重复特别是较笨重的操作中以机械手代替人进行工作可以避免由于操作疲 劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作这是直接减少人力的一个侧面同时由于应用机 械手可以连续的工作这是减少人力的另一个侧面。因此在自动化机床的综合加工 自动线上目前几乎都没有机械手以减少人力和更准确的控制生产的节拍便于有 节奏的进行工作生产。1.1.2毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环 节是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内 的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未 来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力拓宽 和深化学生的知识。培养学生树立正确的设计思想设计构思和创新思维掌握工程 设计的一般程序规范和方法.培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国5家标准等手册、图册工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力。作态度工作作风和工作方法6第二章夹持器2.1夹持器设计的基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力；（2）手指应具有一定的开闭范围；（3）应保证工件在手指内的夹持精度；（4）要求结构紧凑，重量轻，效率高；（5）应考虑通用性和特殊要求。设计参数及要求（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧一放松；（2）所要抓紧的工件直径为80mm放松时的两抓的最大距离为 110-120mm/s,Is 抓紧，夹持速度 20mni/s；（3）工件的材质为5kg,材质为45#钢；（4）夹持器有足够的夹持力；（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。2.2夹持器结构设计2.2.1夹紧装置设计.2.2.1.1夹紧力计算手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作 用点进行分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯 性力或惯性力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：Fn2K1K2K3G 2i式中：K1一安全系数，由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.22.0,取1.5；爪2一工件情况系数，主要考虑惯性力的影响，计算最大加速度，得出工作情况系数K2,K,=l+q=1+竺妇=1.002,a为机器人搬运工件过程的加速 g 9.8度或减速度的绝对值（m/s）；&一方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定,7手指与工件位置：手指水平放置工件垂直放置;手指与工件形状：V型指端夹持圆柱型工件，(=誓，/为摩擦系数，。为v型手指半角，此处粗略计算如图2.1图2.1G一被抓取工件的重量求得夹紧力区，3=1-5x 1.002x 4x 3x 9.8=176.75,取整为177No 2.2.1.2驱动力力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式:n 2b sin a式中：C一滚子至销轴之间的距离；b一爪至销轴之间的距离；4楔块的倾斜角可得方2FNbsin a 177 x 2x 86x sinl6 c 34=19 5.15N,得出产为理论计算值，实际采取的液压缸驱动力下要大于理论计算值，考虑手爪的机 械效率，一般取0.80.9,此处取0.88,贝!J：心?喏2L762N,取尸=5(W82.2.1.3液压缸驱动力计算设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置,液压缸为单作用缸,提供推力：F 二工)2夕推4 式中 D活塞直径d活塞杆直径P-驱动压力,%=尸，已知液压缸驱动力/，且尸=5OON1OKN由于尸2x-=-x322x20 x60 x10-6=0.9 65L/min92.2.1.4选用夹持器液压缸温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸型号为：M0B-B-32-83-FB,结构简图，外形尺寸及技术参数如下:表2.2夹持器液压缸技术参数工作 压力使用温度 范围允许最 大速度效 率传动介 质缸径受压面积(Cm2)速度比无杆腔有杆腔IMPa-10+80300 m/s90%常规矿 物液压 油32mm12.58.61.45 MOB系列B型标准油缸红径0A0BCDDEEFGHNIJKSZPT0323516M14X1.55236281015252553100M850153ZG1/40404。20M16X1.564452820303065110M850175ZGW80504520M16X1.5705028,20303065110M1050175ZG3y8063%25M22X1.58560402030313190112M1050202ZGW80806232M26X1.510674402032373792129M1255221ZG1/201007840M30X1.512289452032373797154M1480251ZG1/201258550M40X21471105525354444115168M1680283ZG1/2016010060M52X21881456530355555130190M2080320ZGWNO零件名材料1活木杆S45C2轴用时环NBR3轴用油封NBR4081环NBR5楠股活塞环N8R6弹普华隹S45C7S20CNO零件名材料1前英FC-252虹管STKM-133固定柱子S20C4。足环NBR5活塞本体FC-256后葭FC-25图2.2结构简图图2.3外形尺寸102.2.2手爪的夹持误差及分析机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定 位精度（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避 免产生手指夹持的定位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图2-4,从 而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差 不超过而加，手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。央持不同直径工件时的夹持误差一工件率轻G，0 A工件直径为80mm,尺寸偏差5相机，则尺“=42.5如 Rm-n=37.5mmR=40mm n本设计为楔块杠杆式回转型夹持器，属于两支点回转型手指夹持，如图11图2.5若把工件轴心位置C到手爪两支点连线的垂直距离CD以X表示，根据几何 关系有：X=3AB+（焉）2 21AB 焉cosa2X=.-R-Iab sin 8 co s A）?+（“J sir?尸一/）简化为：N sin-e该方程为双曲线方程，如图2.6：图2.6工件半径与夹持误差关系曲线由上图得，当工件半径为与时，X取最小值Xmin,又从上式可以求出：Ro Tab sin 6cos 0,通常取 26=120Xmin=wSin 尸若工件的半径凡a x变化到凡汕时，X值的最大变化量，即为夹持误差，用表 zj O在设计中，希望按给定的凡-和凡in来确定手爪各部分尺寸，为了减少夹持 误差，一方面可加长手指长度，但手指过长，使其结构增大；另一方面可选取合 适的偏转角夕，使夹持误差最小，这时的偏转角称为最佳偏转角。只有当工件的 平均半径凡。取为耳时，夹持误差最小。此时最佳偏转角的选择对于两支点回转 型手爪（尤其当a值较大时），偏转角月的大小不易按夹持误差最小的条件确定,12主要考虑这样极易出现在抓取半径较小时，两手爪的8石和3E边平行，抓不着 工件。为避免上述情况，通常按手爪抓取工件的平均半径6J以/8CO=9 0为 条件确定两支点回转型手爪的偏转角夕，即下式：R sin 6 lAR/D其中 2a=9 0mm Jab=86mm,y 型钳的夹角 2。=120代入得出:on i夕=co sT(-45)=56.57sin 60 86则 Ro=lAB sin 3co s=86-sin 60-co s56.57=41.02mm则Hmin 4 Kna x,此时定位误差为4和42中的最大值。1=-2，ab cos尸-a 2-庶8 sin2p/2=胤+(0)2 21AB 8RS 庶 b Si-V sin 6 sin 6分别代入得：A1=0.0256mm A2=0.1482mm9所以，八=0.1482mm 1mm,夹持误差满足设计要求。由以上各值可得：X=.(R-lAI)sinco s)*2+(/B2 sin2/3-a2)=55.9 254mm y sin-取值为X=56nim2.2.3楔块等尺寸的确定楔块进入杠杆手指时的力分析如下:图2.7上图2.7中9一斜楔角，9 V30时有增力作用；日一滚子与斜楔面间当量摩擦角，ta nA=3/Q)ta n42，山为滚子与转轴间 的摩擦角，d为转轴直径，。为滚子外径，ta n自=力，力为滚子与转轴间摩擦 系数；/一支点。至斜面垂线与杠杆的夹角；/一杠杆驱动端杆长；/一杠杆夹紧端杆长；一杠杆传动机械效率2.2.3.1斜楔的传动效率斜楔的传动效率可由下式表示:sm。7=-sin（，+制）/d/ta n（Pi=ta n 我杠杆传动机械效率取0 834,ta n直取0.1,取0.5,则可得(9=14.036,。2/90，取整得。二 14 o2.2.3.2动作范围分析阴影部分杠杆手指的动作范围，即0/90,见图2.8图2.8如果/=&，则楔面对杠杆作用力沿杆身方向，夹紧力为零，且为不稳定状 态，所以?必须大于点。此外，当/=90时，杠杆与斜面平行，呈直线接触，且 与回转支点在结构上干涉，即为手指动作的理论极限位置。2.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围当斜楔从松开位置向下移动至夹紧位置时，沿两斜面对称中心线方向的驱动 行程为L,此时对应的杠杆手指由力位置转到/位置，其驱动行程可用下式表示:杠杆手指夹紧端沿夹紧力方向的位移为:s=I co s(/1+。)-co s(/2+O)通常状态下，在9。-。左右范围内，力则由手指需要的开闭范围来确定。由给定条件可知最大As为55-60mm,最小设定为30mm.EP 30 As (50-60)o已 知。二14,可得%=90 6=76，有图关系：_图2.9 30-30可知：楔块下边为601Tlln,支点。距中心线30mm,且有=t gO,解得:(/+/)1+1=120152.2.3.4/与/的确定斜楔传动比，可由下式表示：./sin 3i=-=-L/sin/可知，一定时，/愈大，愈大，且杠杆手指的转角/在/M总PNb(R?-)式中M总手腕回转时的总的阻力矩3 in）P回转液压缸的工作压力（Pa）R缸体内孔半径（m）2=1.5-2.5r输出轴半径（m）,设计时按d 选取22b-动片宽度（m）上述动力距与压力的关系是设定为低压腔背压力等于零。3.3.3回转缸内径D计算由MN总阻力矩，得：为减少动片与输出轴的连接螺钉所受的载荷及动片的悬伸长度，选择动片宽 度时，选用：综合考虑，取值计算如下：r=16mm,R=40mm,b=50mm,尸取值为 IMpa,即如下图:图3.53.3.4液压缸盖螺钉的计算图3.6缸盖螺钉间距示意23表3.3螺钉间距t与压力P之间的关系工作压力P(Mpa)螺钉的间距t(mm)0.5 1.5小于1501.5 2.5小于1202.5 5.0小于1005.0 10.0小于80上图中表示的连接中，每个螺钉在危险截面上承受的拉力为：F%=F+F预，即工作拉力与残余预紧力之和计算如下：液压缸工作压强为P=lMpa,所以螺钉间距，小于150mm，试选择2个螺钉,=兀义。8=0.1256m=125.6mm 丫矶R,F为总拉力即d l4x l.3F _ Mx l.3x 589 6.38，一1九团 V 3.14x l60 x l06螺钉的直径选择d=8mm.、二F总、=7.81mm3.3.5静片和输出轴间的连接螺钉动片和输出轴之间的连接结构见上图。连接螺钉一般为偶数。螺钉由于油液 冲击产生横向载荷，由于预紧力的作用，将在接合面处产生摩擦力以抵抗工作载 荷，预紧力的大小，以接合面不产生滑移的条件确定，故有以下等式：心（。2_屋）/4=摩=阳4线为预紧力，/为接合面摩擦系数，取（0.10-0.16）范围的0.15,即钢和 铸铁零件，为接合面数，取口2,Z为螺钉数目，取Z=2,D为静片的外径，d为输出轴直径，则可得:螺钉的强度条件为:为7 f4号带入有关数据，得:券（犷）=（。82-。322）=96.crl=160Mpa _螺钉材料选择Q235,则 L5（安全系数”=12 2.5）d l4xl_-3=O.998mm螺钉的直径 V矶可，d值极小，d=6mmo螺钉选择M6的开槽盘头螺钉，GBIT67 5x 46,如图3.7：图3.7253.3.6腕部轴承选择腕部材料选择HT200,夕=7.9 g/c加，估计轴承所受径向载荷为50N,轴向 载荷较小，忽略。两处均选用深沟球轴承。现校核较小轴径处轴承。6005轴承基本数据如下：c=lKN,当量动载荷=（耳，载荷系数（取1,E=5ON,则=5ON,4=黑（与,由公式：60 pN为转速，由0.5s完成9。回转，计算得：”=6min,c=球轴承夕二3 代入得：L=工（12）3=24x 10960 x6。50,远大于轴承额定寿命I。选用轴承为深沟球轴承6005,6008o3.3.7材料及连接件，密封件选择右端轴承端盖与腕部回转缸连接选用六角头螺栓，全螺纹，G3/T5783,“5x 16,需用4个。右缸盖与缸体连接选用六角头螺栓，全螺纹，GB/T57S3,M5x l6,需用4 个。左缸盖与缸体及法兰盘连接选用六角头螺栓，全螺纹，GB/T5783,M5x 31,需用4个。选用垫圈防松，GB/T848,公称尺寸为5。右端轴承端盖与腕部回转缸连接选用六角头螺栓，全螺纹，G3/T5783,“5x 16,需用4个。为定位作用，轴左侧增加一个套筒，材料为HT200,尺寸如下：269图3.8动片与输出轴连接选用六角头螺栓全螺纹，G3/T5783个。密封件选择：全部选用毡圈油环密封，材料为半粗羊毛毡。右端盖dMOmm,左右缸盖d=25mm。,5x 16 需用 227第四章伸缩臂设计4.1伸缩臂设计基本要求设计机械手伸缩臂，底板固定在大臂上，前端法兰安装机械手，完成直线伸 缩动作。（1）功能性的要求机械手伸缩臂安装在升降大臂上，前端安装夹持器，按控制系统的指令，完 成工件的自动换位工作。伸缩要平稳灵活，动作快捷，定位准确，工作协调。（2）适应性的要求为便于调整，适应工件大小不同的要求，起止位置要方便调整，要求设置可 调式定位机构。为了控制惯性力，减少运动冲击，动力的大小要能与负载大小相 适应，如步进电机通过程序设计改变运动速度，力矩电机通过调整工作电压，改 变堵力矩的大小，达到工作平稳、动作快捷、定位准确的要求。（3）可靠性的要求可靠性是指产品在规定的工作条件下，在预定使用寿命期内能完成规定功能 的概率。工业机械手可自动完成预定工作，广泛应用在自动化生产线上，因此要求机 械手工作必须可靠。设计时要进行可靠性分析。（4）寿命的要求产品寿命是产品正常使用时因磨损而使性能下降在允许范围内而且无需大 修的连续工作期限。设计中要考虑采取减少摩擦和磨损的措施，如：选择耐磨材 料、采取润滑措施、合理设计零件的形面等。因各零部件难以设计成相等寿命，所以易磨损的零件要便于更换。（5）经济的要求机械产品设备的经济性包括设计制造的经济性和使用的经济性。机械产品的 制造成本构成中材料费、加工费占有很大的比重，设计时必须给予充分注意。将 机械设计课程中学到的基本设计思想贯穿到设计中。（6）人机工程学的要求人机工程学也称为技术美学，包括操作方便宜人，调节省力有效，照明适度,显示清晰，造型美观，色彩和谐，维护保养容易等。本设计中要充分考虑外形设 计，各调整环节的设计要方便人体接近，方便工具的使用。（7）安全保护和自动报警的要求按规范要求，采取适当的防护措施，确保操作人员的人身安全，这是任何设 计都必须考虑的，是必不可少的。在程序设计中要考虑因故障造成的突然工作中 断，如机构卡死、工件不到位、突然断电等情况，要设置报警装置。设计参数（1）伸缩长度：300mm；（2）单方向伸缩时间：1.52.5S；（3）定位误差：要有定位措施，定位误差小于（4）前端安装机械手，伸缩终点无刚性冲击；284.2方案设计液压驱动方案（1）伸缩原理采用单出杆双作用液压油缸，手臂伸出时采用单向调速阀进行回油节流调 速，接近终点时，发出信号，进行调速缓冲（也可采用缓冲油缸），靠油缸行程 极限定位，采用导向杆导向防止转动，采用电液换向阀，控制伸缩方向。（图4.1）图4.1（2）液压系统的设计计算液压控制系统设计要满足伸缩臂动作逻辑要求，液压缸及其控制元件的选择 要满足伸缩臂动力要求和运动时间要求，具体设计计算参考液压传动与控制 等相关教材。由于伸缩臂做间歇式往复运动，有较大的冲击，设计时要考虑缓冲 措施，可从液压回路设计上考虑，也可从液压件结构上考虑。设计计算参数及要求：电磁阀流量：要满足伸缩速度的要求。油缸直径：推力大小要能克服机构起动惯性并有一定的起动加速度，要 满足运动时间要求。导向杆刚度：按最长伸出时机械手端部的挠度不超过规定要求。定位方式和元件：自选。（3）结构方案设计及强度和刚度计算伸缩臂运动简图见图4-1结构方案说明a：支座1安装在机器人床身上，用于安装伸缩臂油缸和导向杆等零部件。b：法兰4用于安装机械手，其形式和尺寸要与机械手相协调。c：液压缸伸出杆带动导向杆同时伸出300mm,伸出长度较大，设计、制造 和安装时要考虑液压缸与导向杆的平行度要求。d：导向杆可采用直线导轨或直线导轴。直线导轨可选用外购件，直接从生 产厂家的有关资料中获得所需参数（网上查询直线导轨、直线导轴）。采用直线 导轴时可自行设计，并且要考虑导向杆的润滑，润滑方式参考有关手册设计。29强度及刚度计算本机械手夹持工件重量约3Kg左右，夹持器重量约15Kg,夹持器长度最大 约250mm。从受力角度分析，载荷不大，可参考其它机器作类比设计即可。伸缩 臂的机构力学模型如图4.2所示。夹持器夹着工件，伸缩臂全部伸出，是导杆受力最大的状态，也是变形最大 的位置。在此情况下，用材料力学的知识计算它的强度和刚度。图4.24.3伸缩臂机构结构设计4.3.1伸缩臂液压缸参数计算4.3.1.1工作负载R液压缸的工作负载R是指工作机构在满负荷情况下，以一定加速度启动时对 液压缸产生的总阻力，即：R=R+Rm+&式中：R-工作机构的荷重及自重对液压缸产生的作用力;R-工作机构在满载启动时的静摩擦力;&-工作机构满载启动时的惯性力。R的确定工件的质量m30/no y2=7.85x 3.14x x l.5m=pv=p-7ir-h I 2 J=5.9(kg)夹持器的质量15kg(已知)伸缩臂的质量50kg(估计)其他部件的质量15kg(估计)工作机构荷重：Ri=(5.9+15+50+15)*10=859(N)取 Ri=860N用的确定 Rm=i&=860 x 0.2=172的确定 Rg=g.加IO*。(N)式中：加为启动时间，其加速时间约为0.10.5s加二0.1s,八 0.2s总负载 R=Ri+Rg+Rm=860+172+172=1204(N)取实际负载为 R=1200N 4.3.1.2液压缸缸筒内径D的确定丽 I 4x 1200“=-=39mmD二2 Tip 3A4xlMpa式中：R=1000 N 4x 1200 q=72。1.44.3.1.4缸筒设计参数及校核缸筒材料：选择ZG310-570铸钢，其抗拉强度氏=570处。缸筒壁厚b及校核：取壁厚3=5mm0.08 =().125 1=+2=40+10=50mm 4.3.1.5缸底设计参数及校核缸底材料：选择Q235碳素结构钢，其抗拉强度4=375460M2取缸底厚度为5mm334.3.1.6油缸零件的连接计算首先确定油缸缸筒与缸盖采用螺纹连接;缸筒与缸底的连接此处选用焊接方 式，此种方式能够使液压缸紧凑牢固。(1)缸筒螺纹处的强度计算：0=-吗-(W/cm2 螺纹处的拉应力：/4(4)/=一d kgf1 cm2 0.4()螺纹处的剪应力：d合成应力：%=J/+3/akgf/cm2t o-=kgf/cm2许用应力：式中：P:油缸的最大推力kgf;D:油缸内径cm;d：螺纹直径cm；%：螺纹内径，当采用普通螺纹时(GB19 6-63)时，可近似按下式4=2。-1.224，&螺距cm);K:螺纹预紧力系数，去K=1.251.5；.螺纹那摩擦系数(0.070.2),一般取=0.12；巴：缸筒材料的屈服极限。n:安全系数，取n=l.2-2.5,一般取n=l.75.由前面计算可得：D=40mmMcm,则查机械设计课程设计手册，采用普通 螺纹基本尺寸(GB/T19 6-2003)公称直径第二系列4.8,可得螺距t=0.4cm;4)=4.8cm.所以 dx=4.8 1.224 x0.4=4.31cmK 取 1.5,匕=0.12,crs=235 Mpa=2350 kgf/cm2 n:取 1.75o所以：34a 7i/d-D2)1.5x 100/4x(4.312-42)=74.138 f/cm2kkpd。一0.12x 1.5x 100 x 4.8x 4.310.4 x(4.314-44)10.45/cm2.b=J/+3/=774.142+3x10.452=76.32伏g/7cm2a=-=kgf/cm2=1342.9kgf/cm2 n 1.75.?p.+Y2包括油液流经流量阀和其他元件的局部损失，管路沿程损失等2为 0.2 0.5MpaPp2+0A=2AMpa作为压力储备，可选额定压力为5Mpa选择YB-A16B型号泵，其主要性能参数如表5.1所示5.3.3确定泵的电机功率NX排量压力输入功 率额定转速最低转 速最高转速YB-A16B16.3ml/r5Mpa1.69 Kw1000r/min600r/min1800r/minn3p泵的实际最大工作压力kgf/cm2Q泵在p压力下的实际流量1/min-泵的总效率0.65 0.75N=2.4x 17.34x 1()360 x 0.75=0.925考虑到压力损失，故按标准选用1.5kw的电机5.3.4液压元件的选择,如表5.2所示42表5.2编号元件名称阀最大通过 流量L/min型号公称流 量 L/min1滤油器（粗）19.074XU-CJ45X50BS403溢流阀19.074YF3-10L634电磁换向 阀23D0-B8C226滤油器（精）XU-CJ45X30BS409电磁换向 阀（夹紧）10、11液控单向 阀CPT-03-04-504013压力继电 器HE()4o/3514电磁换向 阀（伸缩）1534DF30-E10B-D2515单向调速 阀AQ-10C3017电磁换向 阀（回转）17.3434DF30-E10B-D2518、19单向调速 阀AQ-10321电磁换向 阀（升降）7.536DG55-522单向顺序 阀HCT-03-A-3-225023、24单向节流 阀SRCT-O.3-50305.3.5辅助元件的选择油管内径一般可参照所有管接件的接口尺寸确定，也可按管路元件的流量进 行计算，本系统油管选18义1.5无缝钢管。油箱容量的计算V 二 m QpV一油箱有效容积（L）m一系数m值对于中压系统可以为5 7min。-液泵流量（L/min）V=（5 7）x19.074=9 5.37 133.518L435.5液压系统的验算（1）压力损失系统的总压力损失包括沿程损失和局部损失。其中单向调速阀压力损失最大25 kgf/cm-o（2）管路压力损失对系统性能的影响管路压力损失通常按快速工况计算。管内流速过高，引起管道振动和压力损 失增大。管路压力损失太大，在定量泵系统中，快速时系统压力将超过溢流阀或 卸荷阀的调整压力，致使阀有溢流；在变量泵或双泵系统中，快速对系统压力将 超过转换压力，使进入缸的流量减少，缸的运动速度达不到预期的效果。因此须 根据压力降重新调整元件的工作压力，以保证快速运动的要求。（3）油温的允许值不同机械，因工作条件的不同，允许的高油温应有区别本系统中正常工作温度30 50,最高允许550 70,油及油箱温升-上互上底座回转“升锁限位x503 Y432x401x413 Y430下互下底座回转眼 降锁限位底座正 转底座反 转伸长缩回反互伸长正转上限 转微限位限位位x5O6 Y532 x461x403x402Y530伸互伸长正转上限 长核限位限i位 x507 7530 x411x403x402缩互缩回正转上限 回锁限位限位位图6-4自动程序郡分ra ces M575KMD6-5图6.4语句表000001LD X400OR Y53051002003004005006007008009010 Oil012013014015016017018019020021022023024025026027028029030031032033034035036037038039040041042043044045ANIX401OUTY530OUTY535LDX403ORY536ANIX404OUTY536LDX531OUTY537LDX502ORX503ORX504CJP700LDX501OUTM121MCM121LDX505OUTM122MCM122LDX403ANIX413OUTY531LDX404ANIX500OUTY532LDX506OUTM123MCM123LDX403OUTY432LDX404OUTY434LDX507OUTM124MCM124LDX403ANIX412OUT435LDX404ANIX411OUTY434LDX510OUTMl 25MCM12552046047048049050051052053054055056057058059060061062063064065066067068069070071072073074075076077078079080081082083084085086087088089LDX403ANIX406OUTY430LDX404ANIX405OUTY431MCRMl 25EJP700LDX501CJP701LDX403ORM120ANIX404OUTM1220LDX403ANIX504ORX502SM200LDX503ORX402RM200LDX503ANDM120ANIM101ANIM102ANIM103ANIM104ANIM105ANIM106ANIM107ANIMHOANIMillANIM112ANIM113ANIM114ANIM115OUTM100LDM100ANDX500LDM101ANDX513ORBLDM102ANDX41353090ORB091LDM103092ANDX412093ORB094LDM104095ANDX406096ORB097LDM105098ANDT451099ORB100LDM106101ANDX512102ORB103LDM107104ANDX406105ORB106LDMHO107ANDX513108ORB109LDMill110ANDX405111ORB112LDMl 12113ANDX411114ORB115LDM113116ANDX500117ORB118LDMl 14119ANDT451120ORB121ANIX502122ORX403123ANB124SFT125LDM115126ANDX413127ANDM100128ORX404129RST130LDM100131ORMl 13132OUTY532133LDM10154134ORMHO135SY43.136LDM102137ORM115138OUTY531139LDM103140OUTY435141LDM104142ORM107143OUTY430144LDT450145OUTT451146KI147RY433148LDM106149ORMill150OUTY431151LDM106152ORMl 15153ANDX413154ORY513155ORY532156OUTY436157LDM112158OUTY434159LDM115160ANDX413161OUTY534162LDM106163ANDX405164OUTY533165LDMIO166ORMH167OUTT450168KO.5169EJP701170END55第七章设计主要内容本次机械手的设计本设计说明书主要对于夹持器，伸缩臂，液压系统及PLC 控制编程进行的设计思想和设计过程。内容主要包括：夹持器与伸缩臂总体方案 的确定，采用了液压与电动驱动系统，相应的涉及到电机和液压缸的选择计算，总体结构设计、主要部件的受力分析和强度校核。题目的综合训练比较强，涉及知识面广，重点在于培养工程思想及意识，理 论联系实际，提高初步设计能力。设计要求在保证其原有性能的前提下，尽可能 地提高其特色即性能价格比。并且要求该机械手具有较小的体积，简单的结构和 低廉的价格，以及造型美观的外形，各调整环节的设计要方便人体接近方便工具 的使用。其难点在于结合实际，进行结构设计.在设计过程中，本人综合运用了 四年来所学到的专业知识，感觉到自己专业知识中某方面的欠缺，通过再次的复 习，明显感觉到了知识的增长，我们从中学到了很多的知识，也体会到了毕业设 计的综合性，结合辅导老师的指导与自己的专业知识和生产实践，才能较为完整 地完成此次设计任务。56总结本次机械手夹持器的设计主要对于夹持器伸缩臂腕部液压系统设计过程。内 容主要包括夹持器与伸缩臂总体方案的确定和有关数据的计算采用了液压与电 动夹持器驱动系统相应的涉及到电机和液压缸的选择计算总体结构设计、主要部 件的受力分析和强度校核。题目的综合训练比较强涉及知识面广重点在于培养 工程思想及意识理论联系实际提高初步设计能力。设计要求在保证其原有性能的 前提下尽可能地提高其特色即性能价格比。并且要求该机械手具有较小的体积简 单的结构和低廉的价格以及造型美观的外形各调整环节的设计要方便人体接近 方便工具的使用。其难点在于结合实际进行结构设计.在设计过程中本人综合运 用了四年来所学到的专业知识感觉到自己专业知识中某方面的欠缺通过再次的 复习明显感觉到了知识的增长我们从中学到了很多的知识也体会到了毕业设计 的综合性结合辅导老师的指导与自己的专业知识和生产实践才能较为完整地完 成此次设计任务57 58业.200620孙开元,李长娜主编.机械制图新标准解读及画法示例.化学工19 范次猛主编.可编程控制器原理与应用.北京理工大学.200618朱孝录主编.中国机械设计大典.江西科学技术.200217朱世强,王宣银主遍.机器人技术及其应用.浙江大学.200116郭洪江主编.工业机器人技术.西安电子科技大学.2006业.200515宋德玉主编.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工14宗光华主编.机器人创意设计与实践.北京航空航天.2004设计手册.北京:机械工业.，199112孙训方,方孝淑编著.材料力学.人民教育.13徐潮主编.机械11张海根主编.机电传动控制.高等教育.200110王春行主编.液压控制系统.北京:机械工业.,20039 丁树模主编.液压传动.北京:机械工业.,20038张铁,谢存禧编.机器人学.广州：华南理工大学.2002业.,20057谢存禧,张铁主编.机器人技术及其应用.北京:机械工业.，20036刘杰等编著.机电一体化技术基础与产品设计.北京：冶金工5冯辛安主编.机械制造装备设计.大连:机械工业.，19 9 9.104张建民著.机电一体化系统设计（第二版）.北京:高教.,2001.83郑堤，唐可洪主编.机电一体化设计.北京:机械工业.,20052孙恒,陈作模主编.机械原理.高等教育.20001濮良贵，纪名刚主编.机械设计（第七版）.北京:高等教育.，2001参考文献致谢毕业设计应该说是对自己大学三年来所学到的知识的一次较为全面的考察 和应用，也是对自己未来工作能力的一次磨练。做设计的过程中，我体会到团队 合作的重要性，因为本次设计的工作量较大，一个人单独做，根本无法完成。我 们组就每个人自身的条件和长处进行分工，取到了很好的效果。在本次论文设计过程中，杨德明老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各 个环节给予细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严 谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮 人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师的高深精湛的造诣与严谨求实的治 学精神，将永远激励着我。这四年中还得到众多老师的关心支持和帮助，在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，在此，向他们表示诚 挚的谢意！感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后，向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位 老师表示感谢。59