電動機(jī)座加工自動線卸料機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒論 器人產(chǎn)生和發(fā)展 工業(yè)機(jī)器人自 60 年代初問世以來，經(jīng)過了 30 多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域，成為制造業(yè)生產(chǎn)自動化中主要的機(jī)電一體化設(shè)備。 機(jī)器人是“ 詞的中譯名。由于影視宣傳和科幻小說的影響，人們往往把機(jī)器人想象成外貌似人的機(jī)械和電子裝置。但事實并非如此，特別是工業(yè)機(jī)器人，與人的外貌毫無相像之處。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)器人定義為其操作機(jī)是自動控制的，可重復(fù)編程。多用途，并可對 3 個以上軸進(jìn)行編程。它可以是固定式或移動式。在工業(yè)自動化應(yīng)用中使用?！辈僮鳈C(jī)又定義為是一種機(jī)器 ，其機(jī)構(gòu)通常由一系列互相鉸接或相對滑動的構(gòu)件所組成。它通常有幾個自由度，用以抓取或移動物體 (工具或工件 )。所以對工業(yè)機(jī)器人可以理解為；擬人手臂、手腕和手功能的機(jī)械電子裝置；它可把任一物件或工具按空間位置姿態(tài)的時變要求進(jìn)行移動，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。如夾持焊鉗或焊槍，對汽車或摩托車車體進(jìn)行點焊或弧焊，搬運壓鑄成沖壓成型的零件或構(gòu)件，進(jìn)行激光切割、噴涂、裝配機(jī)械零部件等。 1951年，美國麻省理工學(xué)院 (發(fā)成功第 代數(shù)控銑床，從而開辟了機(jī)械電子相結(jié)合的新紀(jì)元。 1954年美國人 ，首次提出了“示教再現(xiàn)機(jī)器人的概念”。 1958 年，美國推出世界第一臺工業(yè)機(jī)器人實驗樣機(jī)。不久， 司合并，成立了 司。并于 1961 年制造出了用于模鑄買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人 (命名為 與此同時，美國 司也研制生產(chǎn)出了另 種可編程的通用機(jī)器，并以“ (工業(yè)機(jī)器人 )為商品廣告投入市場。 1970 年 4 月，在伊利諾斯工學(xué)院召開了第 屆工業(yè)機(jī) 器人會議，當(dāng)時在美國已有 200 余臺工業(yè)機(jī)器人用于自動生產(chǎn)線上。日本的豐田和川崎公司，于 1967年分別引進(jìn)了美國的工業(yè)機(jī)器入技術(shù)。經(jīng)過消化、仿制、改進(jìn)、創(chuàng)新到 1980年，機(jī)器人技術(shù)在日本取得了極大的成功與普及， 1980年，被日本人稱之為“日本的機(jī)器人元年”?，F(xiàn)在，日本擁有工業(yè)機(jī)器人的臺數(shù) (約占世界總合數(shù)的 65%)和制造技術(shù)都處于世界領(lǐng)先地位。 其他，諸如歐洲各國以及俄羅斯也都在大力發(fā)展機(jī)器人技術(shù)。近十年來，衛(wèi)生潔具開始采用施釉機(jī)器人進(jìn)行施釉，可以使操作工人從高強(qiáng)度、高污染的工作環(huán)境中脫離出來，同時也為高效率 、連續(xù)化、釉料完全控制提供了先進(jìn)的手段。我國陶瓷生產(chǎn)線上使用的施釉機(jī)器人主要從日本、德國、意大利等國引進(jìn)，我國自行研制的施釉機(jī)器人尚為空白。本文擬對進(jìn)口的施釉機(jī)器人進(jìn)行分析，以期早日開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)施釉機(jī)器人。在施釉機(jī)器人設(shè)計過程中，首先必須在運動學(xué)范疇進(jìn)行初步分析，以便為確定機(jī)構(gòu)方案、選定合理結(jié)構(gòu)參數(shù)和驅(qū)動源提供依據(jù)。 1 器人的今天與明天 至此為止我們已很好地了解了機(jī)器人能干些什么和不大能干什么，也知道了過去對機(jī)器人的應(yīng)用情況?，F(xiàn)在讓我們再看看今天正在進(jìn)行著的機(jī)器人研究情況。了解了 過去和現(xiàn)在后就能對其未來的應(yīng)用有個大致清楚的預(yù)測。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 在最近的將來機(jī)器人產(chǎn)生較大影響的領(lǐng)域是工廠與倉庫的設(shè)計。使用感覺探測系統(tǒng)、自動傳送系統(tǒng)和分級控制技術(shù)后，工廠的整個過程將自動化，無需人從事不安全且勞累的工廠工作。有一些工廠已經(jīng)完全自動化，如肯塔基州弗洛倫斯的馬扎克 (床廠，該廠全部操作已由固定的和可移動式機(jī)器人及其它自動化裝備所完成。日本現(xiàn)在也在建裝配機(jī)器人的機(jī)器人化工廠。 最終，大部分制造工廠可能全部自動化。這將要求機(jī)器人系統(tǒng)更準(zhǔn)確，動力學(xué)性能進(jìn)一步改善、傳感系統(tǒng)、分級 控制及以知識為基礎(chǔ)的管理系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展。 在機(jī)器人的輔助裝置、控制系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)及其它元件的各制造生產(chǎn)廠之間完全沒有標(biāo)準(zhǔn)化，因此成套承包制造機(jī)器人系統(tǒng)的極為罕見，而大多數(shù)機(jī)器人買主卻寄希望于此。 隨著標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展和成套機(jī)器人系統(tǒng)的增加，機(jī)器人工業(yè)將急劇擴(kuò)大。全世界開發(fā)的努力將提高傳感裝置的能力，再結(jié)合計算機(jī)能力的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)展，所帶來的利益將難以預(yù)料。機(jī)器人正處在發(fā)展時期，醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)、家庭、到處都將成為它們的用武之地。下面我們將考察一些目前正在進(jìn)行的研究，進(jìn)而預(yù)測下一 代機(jī)器人的發(fā)展方向。結(jié)論將如所料：機(jī)器人的潛在應(yīng)用領(lǐng)域無限度廣，唯一的限制僅在于我們的想象力是否張開了翅膀。 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 總體方案設(shè)計 2 1 臀部和機(jī)身的作用 手臂部件 (簡稱臂部或手臂 )是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部 (包括工件或工具 )，并帶動它們在空間運動。 臀部運動的目的，一般是把手部送達(dá)空間運動范圍內(nèi)的任意點上。如要進(jìn)一步改變手部在空間的方位，可再增加腕部的運動來實現(xiàn)。因此，臂部如具有三個活動度就能基本滿足上述要求。至于一般動作較簡單的專用機(jī)器人臂部的活動度可根據(jù)需要確定，一般少于三 個。 從臂部的受力情況看，它在工作中既直接承受著腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動又較多，故受力較復(fù)雜。 臂部除了支承腕部和手部外，它們的一些傳動機(jī)構(gòu)或驅(qū)動裝置等，有時也安裝在臂部。 機(jī)身是直接支承和傳動手臂的部件。一般實現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臀部的運動愈多，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，即可沿地面或架空軌道運動。 3 2 2 機(jī)器人臂部結(jié)構(gòu)的選擇 臂部是工業(yè)機(jī)器人的主要執(zhí)行部 件，其作用是支承手部和腕部，并改變手部在空間的位置。工業(yè)機(jī)器人的臂部一般具有 2 到 3 個自由度，即伸縮、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 回轉(zhuǎn)、俯仰或升降；臂部總重量較大，受力一般比較復(fù)雜，在運動時，直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，尤其高速運動時將產(chǎn)生較大的慣性力 (或慣性力矩 )，引起沖擊，影響定位準(zhǔn)確性。臂部一般與控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)一起安裝在機(jī)座上。設(shè)計臂部時一般要注意以下要求 ： 1） 剛度要大，常采用鋼管作導(dǎo)向桿，用工字鋼或槽鋼做支撐板。 2） 導(dǎo)向性要好，為防止手臂在直移運動中，沿運動軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，或設(shè)置導(dǎo)向裝置或設(shè)計方形、花鍵等形式 的臂桿。 3） 偏重力矩要小，所謂偏重力矩就是指臀部的重量對其支承回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的靜力矩。為提高機(jī)器人的運動速度，要盡量減小臂部運動部分的重量，以減小偏重力矩和整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。 4） 運動要平穩(wěn)、定位精度要高，由于臂部運動速度越高、重量越大，慣性力引起的定位前的沖擊也就越大，運動既不平穩(wěn)，定位精度度也不會高。故應(yīng)盡量減小臂部運動部分的重量，使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，同時要采取一定形式的緩沖措施。 機(jī)器人的手臂主要包括大手臂、支撐滾輪、小手臂升降油缸及手指伸縮用油缸等有關(guān)的構(gòu)件，如傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、導(dǎo)向定位 裝置、支承連接件和位置檢測元件等。此外還有與腕部 (或手部 )連接的有關(guān)構(gòu)件及配管、線等。 按手臂的運動形式分，手臂有直線運動的如手臂的伸縮、升降及橫向、縱向移動；有回轉(zhuǎn)運動的，如手臂的左右回轉(zhuǎn)，上下擺動（即俯仰）；有復(fù)合運動的，如直線運動與回轉(zhuǎn)運動的組合，兩直線運動的組合，兩回轉(zhuǎn)運動的組合等。下面分別介紹手臂的運動機(jī)構(gòu)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1） 手臂的直線運動機(jī)構(gòu) 實現(xiàn)手臂的往復(fù)直線運動的機(jī)構(gòu)形式較多，常見的有：活塞油（氣）缸、活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)以及活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)等。為了防止手臂在進(jìn)行伸縮 (或升降 )運動時繞軸線 轉(zhuǎn)動，保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用以增加手臂剛性，需采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。目前常用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿和四導(dǎo)向桿等。在手臂的伸縮運動中，油缸或氣缸不能太長，可以采用齒輪齒條傳動的增倍機(jī)構(gòu)，使手臂移動的距離和速度按確定助比值增加。 4 2） 手臂俯仰運動機(jī)構(gòu) 手臂俯仰運動一般采用活塞油 (氣 )缸與連桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，活塞缸位于手臂的下方，活塞桿和手臂用鉸鏈連接，缸體采用尾部耳環(huán)或中部銷鈾等與立柱連接。 3） 手臂回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu) 手臂的回轉(zhuǎn)與升降通常是通過立柱的運動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的，設(shè)計時可 將升降 與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作為一個整體加以考慮，也可將有關(guān)部件組合而成。由單獨的回轉(zhuǎn)油缸和升降油缸組合而成的手臂回轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)缸在升降缸的上部，回轉(zhuǎn)缸缸體不轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)抽與手臂相連，轉(zhuǎn)動時帶動手臂回轉(zhuǎn)；升降是由活塞桿帶動回轉(zhuǎn)缸與手臂一起運動。升降缸是采用雙作用活塞套式油缸，特別是導(dǎo)向桿布置在缸體之外，回轉(zhuǎn)缸體兼作導(dǎo)向套。這樣由助于提高結(jié)構(gòu)剛性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 綜合以上各種臂部結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，本設(shè)計上臂俯仰運動采用連桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，下臂回轉(zhuǎn)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動來實現(xiàn)。 2 3 設(shè)計技術(shù)參數(shù) : 35外伸式手部 ) 2個 似圓柱坐標(biāo) 大手臂回轉(zhuǎn)（）： 90度 小手臂升降（ Z）： 400手指夾持范圍：孔徑 252位方式：行程擋鐵 定位精度 : 動方式：液壓 控制方式：繼電線路程序控制 2 4 卸料機(jī)械手的組成及工作原理 卸料機(jī)械手由手指伸所油缸，小手臂，大手臂，大手臂回轉(zhuǎn)裝置和三指內(nèi)撐式手部等部件組成，當(dāng)自動線第一段電動機(jī)座輸送帶將工件送到卸料工位后，并在其隨行夾具已定位，氣動搬手松開工件時，發(fā)出指令，使卸料機(jī)械手的小手臂的升降油缸將手部下降到取料位置，手部上的定位壓盤正卡在工件已加工完的上買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 端止口及其端面上。同時，手指伸縮油缸的活塞桿下端聯(lián)接著帶圓錐面的推動桿，使內(nèi)撐式手部的三個手指伸入到工件內(nèi)的孔槽中，這時小手臂的油缸上升，將工件提起到預(yù)定的高度后，當(dāng)前輸送帶前進(jìn)到終點發(fā)信，使大手臂回轉(zhuǎn) 90度，此后小手臂下降將工件準(zhǔn)確的放到轉(zhuǎn)載裝置前輸送帶的適當(dāng)位置。然后，手指縮回將工件松開，小手臂上升，大手臂反方向回轉(zhuǎn) 90度復(fù)位，至此，一個循環(huán)結(jié)束。整個循環(huán)時間需要 29秒。 2 5 臂部和機(jī)身設(shè)計應(yīng)注意的問題 臂部和機(jī)身既是機(jī)械手的主要運 動部件，又是主要的受力部件，它們工作性能的好壞，對機(jī)械手的負(fù)荷能力和運動精度等影響很大。一般在臂部和機(jī)身設(shè)汁時應(yīng)注意 剛度 問題： 5 剛度是指臂部或機(jī)身在外力作用下抵抗變形的能力。它是由外力和外力作用方向的變形量 (位移 )之比來度量的。如變形小則剛度大。對機(jī)械手來說，通常臂部或機(jī)身的剛度是一個比強(qiáng)度更突出的問題。以臂部為例，一般在結(jié)構(gòu)上較多的是采用懸伸梁形式 (水平或垂直懸伸 )，如圖 4 1所示，臀部水平懸伸。顯然，伸縮臂桿 2的懸伸長度愈大則剛度愈差。而且其剛度是隨著臂桿的伸縮不斷變化的。這對機(jī)械手的運動性能、位 置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為提高剛度，除了盡量縮短臂桿的懸伸長度外， 還 應(yīng)注意以下幾點； 理選擇截面形狀和輪廓尺寸一臂桿或機(jī)身通常既受彎曲 (而且不僅是一個方向的彎曲 )也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截頂形狀。同一種材料的截面積和重量是基本相同的。其中封閉形的空心截面 (圓環(huán)形或買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 方形 )與實心圓截面相比有利得多，不僅在 方向的抗彎剛度 (J， J)都較 大，而且抗扭剛度也較實心的和開口的截面大得多。從表 4序號 4 還可看出，如適當(dāng)減小壁厚，加大輪廓尺寸，則剛度更大。采用封閉形空心截面的結(jié)構(gòu)作為臂桿，不僅有利于提高結(jié)構(gòu)剛度，而且內(nèi)部還可布置驅(qū)功裝里、傳動機(jī)構(gòu)以及管道等，有利于結(jié)構(gòu)緊湊外形整齊 高支承剛度和合理選擇支承間的距離 臂部或機(jī)身的變形量不僅與其本身剛度有關(guān)，而且同支承件的剛度和支承件間距離有很大關(guān)系。增加支承數(shù)目有利于提高結(jié)構(gòu)剛度。如臂桿可采用三支承，但結(jié)構(gòu)和工藝較復(fù)雜。 于合理布置作用力的問題， 在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體受力情況全面考慮。例如，可設(shè)法使各作用力引起的變形相互抵消。 2 6 臂部和機(jī)身采用的配置形式 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。它主要取決于機(jī)械手的運動要求、工作對象和作業(yè)環(huán)境場地等因素。在生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)了各種不同的配置形式，經(jīng)過不斷改進(jìn)、不斷完善，有些正在逐步向著基本定型方向發(fā)展。根據(jù)臂部和機(jī)身配置的結(jié)構(gòu)特點，歸納了目前幾種常用的形式，分別介紹如下： 機(jī)身設(shè)計成橫梁式用于懸掛手臂部件是常見的一種配置形式，這類機(jī)械手其運動形式較多的是直移型，具有占地面 積小，直觀性強(qiáng)，能有效地利用空間等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。橫梁可設(shè)計成固定的或行走的。一般情況下橫梁可安裝在廠房買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 原有建筑的柱梁上，也可專門從地面架論也可安裝在有關(guān)設(shè)備上，也有一些橫梁為懸伸梁結(jié)構(gòu)。由于臂部與橫梁配置形式不一，分為單臂懸掛式、雙臂懸掛式、多臂懸掛式。 機(jī)身設(shè)計成立柱式也是一種常見的配置形式，這類機(jī)械手其運動型式多為回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型等。臂部一般都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小而工作范圍較大的特點廠泛應(yīng)用于專用機(jī)械手的結(jié)構(gòu)中。立柱可固定安裝在機(jī)床間的空地上，也可固定在機(jī)床的床身 上，主要為某種主機(jī)服務(wù)，用作上下料，或用于轉(zhuǎn)運等場合，結(jié)構(gòu)簡單，比較實用。可以分為：單臂配置、雙臂配置。 6 機(jī)身設(shè)計成基座式，這樣機(jī)械手可以使獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動，也可具有行走機(jī)構(gòu)，可在沿地面上的專用軌道上移動，以擴(kuò)大機(jī)械手的活動范圍。各種運動形式均可設(shè)計成機(jī)座式，除屈伸型外，大多數(shù)手臂的原始位置部是水平安放的，也有單臂、雙臂和多臂的不同。手臂相對于機(jī)身的配置形式也有所不同。 綜合以上各種臂部和機(jī)身配置形式的優(yōu)點和噴釉工業(yè)機(jī)器人的實際工作條件，臂部和機(jī)身配置形 式采用基座式。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 液壓系統(tǒng) 縮式液壓缸 伸縮式液壓缸又稱多級液壓缸，當(dāng)安裝空間受到限制而行程要求很長時可采用這種液壓缸，如某些汽車起重機(jī)液壓系統(tǒng)中的吊臂缸。 伸縮式液壓缸可以是單作用的，也可以是雙作用的；可以是柱塞式的，也可以是活塞式的。 圖（ 3活塞式雙作用伸縮缸的工作原理圖。如圖（ 3 所示，當(dāng)壓力油通過油口 A 進(jìn)入 B 腔后，壓力油同時作用在第 1級和第 2級活塞上。由于油腔 E 經(jīng)油口 F 與油箱相通，而負(fù)載與第 1級活塞桿相連，因此第 2級活塞連同第 1級活塞一起在較低的壓力推動下克服負(fù)載向 外伸出，如圖（ 3 A 所示。當(dāng)?shù)?1級活塞運動到終點后，如圖（ 3 B，第 2級活塞則在較高壓力作用下繼續(xù)外伸，直到行程終點，如圖（ 3 C。僅第 2級活塞外伸時，回油腔 C 的油液經(jīng)第 1級活塞的環(huán)形槽 D，由油口 F 回油箱。 如果改變通油方向，由 2級活塞先縮回，當(dāng)與第 1級活塞桿接觸后， 兩級活塞一道縮回， 口回油箱。在圖（ 3示結(jié)構(gòu)中，第 1級活塞為套筒式，既是第 1級活塞，又是第 2級活塞的套筒。 7 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3塞式雙作用伸 縮缸 法蘭連接活塞套式油缸： 兩端蓋采用法蘭連接（或后端蓋與缸筒焊接），用多了螺釘分別與缸筒和相應(yīng)的法蘭連接（如圖所示） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1- 防塵圈； 23456789101112131415這種液壓缸有它自己的特點，此次設(shè)計采用的就是這個液壓缸。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單；易加工，易裝卸； 缺點：重量比羅紋連接的大，但比拉剛連接的小，外徑較大，剛體為鋼管，端部焊法蘭。 活塞套 式油缸外形尺寸較大，適用于大中型液壓缸，缸內(nèi)徑通常大于 100定工作壓力 5 40承受較大的沖擊載荷和惡劣的外界環(huán)境條件，屬重型缸。 雙作用雙活塞桿液壓缸 雙作用雙活塞桿液壓缸原理如圖 3同時有相等直徑的活塞伸出，因此液壓缸兩端的受力面積相等。當(dāng)流量相等時，兩個方向的運動速度相等；當(dāng)兩端的輸入壓力相等時，兩個方向的輸出力相等。 與雙作用單活塞桿液壓缸相比，雙作用雙活塞桿液壓缸在長度方向所占的空間較大，約為活塞桿行程的 3倍 . 8 圖 3文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 壓缸的設(shè)計與計算 在 設(shè)計液壓缸時，首先應(yīng)根據(jù)工作條件和液壓缸在機(jī)構(gòu)中所要執(zhí)行的任務(wù)來選擇液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)，然后按工作要求（輸出的力、速度和行程）計算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸，對液壓缸進(jìn)行強(qiáng)度計算。 圖 3 它由缸底 20、缸筒 10、缸蓋兼導(dǎo)向套 9、活塞 11 和活塞桿 18 等主要零件組成。 圖 31 耳環(huán) 2 螺母 3 防塵圈 4、 17 彈簧擋圈 (5 套 )、 卡鍵 7、 14 8、 12 缸蓋兼導(dǎo)向套 10- 缸筒 11 活塞 13 耐磨環(huán) 16 卡鍵帽 18 活塞桿 19 襯套 20 缸底 缸筒的一端與缸底焊接，另一端缸蓋與缸筒用卡鍵 6、套 5 和彈簧擋圈 4固定，以便拆裝檢修，兩端設(shè)有油口 A 和 B。柱塞 11與活塞桿 18 利用卡鍵 15、卡鍵帽 16 和彈性擋圈 17 連在一起?；钊c缸孔的密封采用一對 2，由于活塞與缸孔有一定間隙，采用由尼龍 1010 制成的耐磨環(huán)（又叫支承環(huán)） 13 定心導(dǎo)買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 向，活塞桿與活塞由 4密封。較長的導(dǎo)向套可保證活塞桿不偏離中心，導(dǎo)向套 外徑由 密封，內(nèi)孔由 ,和防塵圈 3防止油液外漏和灰塵帶入缸內(nèi)。缸底和活塞桿端耳環(huán) 1有銷孔與外界連接，銷孔內(nèi)裝有抗磨尼龍襯套19。 本節(jié)以雙作用單活塞桿液壓缸為例設(shè)計有關(guān)的內(nèi)容。 1） 工作負(fù)載與液壓缸推力 液壓缸的工作負(fù)載 指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷情況下，以一定速度起動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即 1 (式中 1F 工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載、自重等對液壓缸產(chǎn)生的作用力； 工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)載下起動時的靜摩擦力； 工作機(jī)構(gòu)滿負(fù)載起動時的慣性力。 液壓缸的推力 2） 運動速度 液壓缸的運動速度與其輸入流量和活塞、活塞桿的面積有關(guān)。如果工作機(jī)構(gòu)對液壓缸的運動速度有一定要求，應(yīng)根據(jù)所需的運動速度 和缸徑來選擇液壓泵；在速度沒有要求時，可根據(jù)已選定的泵流量和缸徑來確定運動速度。 9 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 筒內(nèi)徑 部夾緊力及驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。必須對大小、方向和作用點進(jìn)行分析計算。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對工件的夾緊力可按公式計算： 1 2 3 K K G（ 式中 1K 安全系數(shù)，通常 2k 工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦? 1 bK a其中 a，重力方向的最大上升加速度； t響 運載時工件最大 上升速度 系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時間，一般選取 K 方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇。 G 被抓取工件所受重力（ N）。 小于 5000 1 20000 30000 000 10000 0000 50000 0000 20000 0000以上 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 計算：設(shè) a=100mm,b=50010 80取 A=(d。為保證最小導(dǎo)向長度，過分增大 都是不適宜的，必要時可在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套（圖中零件 K），隔套的長度 決定，即 : C=+B)=6011+9） =50 (買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 壓缸設(shè)計與計算應(yīng)注意的問題 在進(jìn)行液壓缸設(shè)計與計算時，一般應(yīng)注意以下幾個問題： 1）液壓缸形式的選擇關(guān)系到液壓缸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能設(shè)計，因此必須根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，對不同形式的液壓缸進(jìn)行充分分析和對比，然后參考同類設(shè)備使用情況來確定。 2）在保證實現(xiàn)設(shè)計要求的前提下，應(yīng)使液壓缸外形尺寸僅可能小。 3）應(yīng)盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大的負(fù)載，但一般情況下，活塞桿多在受壓狀態(tài)下工作，為避免產(chǎn)生縱向彎曲，應(yīng)保證它具有較好的穩(wěn) 定性。 4）具體結(jié)構(gòu)設(shè)計要按照推薦的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié)構(gòu)僅可能簡單，且便于加工，裝配和維修。 5）不一定所有液壓缸都要設(shè)置緩沖和派器裝置，應(yīng)根據(jù)具體情況和要求而定，有時可在系統(tǒng)中考慮。 6）確定液壓缸安裝固定形式時，必須考慮到缸筒和活塞桿受熱后會伸長的問題。因此，定位銷只能打在液壓缸一端的兩側(cè)；雙桿活塞缸的活塞桿與運動部件不能采用剛性連接。 10 封裝置的摩擦阻力 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用 O 型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 10壓缸處密封的總摩擦阻力可以近 似為： 。 經(jīng)過以上分析計算最后計算出液壓缸的驅(qū)動力： 0 . 0 3 = 6 2 1 0 F F 摩 慣 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 防塵圈：防塵圈的作用是：以防止活塞桿在后退時把雜質(zhì)灰塵及水分帶到密封裝置處，損壞密封裝置，材料一般用耐油橡膠。 導(dǎo)向環(huán)：導(dǎo)向環(huán)價格便宜，更換方便，摩擦阻力小，低速啟動不爬行，增加了活塞桿的穩(wěn)定性，多用于工程機(jī)械且行程較長的液壓缸中，材料一般為青銅。 排氣閥：排氣閥簡單方便，但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣閥后不能密封，會造成外泄露，材料一般 為 35 鋼 或 45 鋼。 調(diào)速閥：節(jié)流閥由于剛性差，在節(jié)流開口一定的條件下，通過它的工作流量受工作負(fù)荷（即其出口壓力）變化的影響，不能保持執(zhí)行元件運動速度的穩(wěn)定，因此僅適用于負(fù)載變化不大和速度穩(wěn)定性要求不高的場合。由于工作負(fù)荷的變化恨那未能避免，為了改善調(diào)速系統(tǒng)的性能，通常是對節(jié)流閥進(jìn)行壓力補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ皇菍⒍ú顪p壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)起來組合成調(diào)速閥；另一種方法是將節(jié)流閥與溢流閥并聯(lián)起來組合成溢節(jié)流閥。這兩種壓力補(bǔ)償方式都是利用流量的變化引起油路壓力的變化，通過閥芯的負(fù)反饋作用，來自動調(diào)節(jié)節(jié)流閥口兩端的壓力差， 使其基本保持不變。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3壓缸的排氣裝置 液壓系統(tǒng)中混入空氣后，會影響液壓缸運動的平穩(wěn)性，如低速運動時易爬行，起動時出現(xiàn)沖擊，振動和噪聲，換向精度低等，壓力過大時還會產(chǎn)生絕熱壓縮而造成局部高溫。因此，在設(shè)計和使用液壓缸時，必須考慮空氣的排出。對于要求不高的液壓缸往往不設(shè)專門的排氣裝置，而是將液壓缸的進(jìn)出油口布置在缸筒兩端的最高處，使空氣隨油液排往油箱，再從油液中逸出。對于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，則需要單獨設(shè)置排氣裝置。 液壓缸的排氣裝置通常有兩種形式：一種是在液壓缸的最高部 位處開排氣孔，用細(xì)長的管道接向遠(yuǎn)處的排氣閥排氣，這種方式適用于液壓缸不便接近的場合；另一種是將排氣閥直接安裝在液壓缸的最高部位上。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 手部和臂部的設(shè)計 業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成 一個較完善的機(jī)器人是由操作機(jī) (包括驅(qū)動器 )和控制系統(tǒng) (硬件和軟件 )構(gòu)成的，操作機(jī)是安裝在機(jī)體上，由若干個回轉(zhuǎn) (或移動 )關(guān)節(jié)與桿件相互聯(lián)接構(gòu)成的多自由度主動機(jī)構(gòu)組成。人們力圖把它設(shè)計成具有擬人的手臂或動物肢體動作功能的 種固定式或移動式的機(jī)器，它可由操作者 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 制，控制裝置包括：人 機(jī)接口裝置 (鍵盤、示教盒 、操縱桿等 )，具有存貯記憶功能的電子控制裝置 (計算機(jī)、 與外部設(shè)備、傳感器、離線編程設(shè)備等通信的輸入輸出接口以及各種電源裝置等。 2 工業(yè)機(jī)器人在實際應(yīng)用中常與其他裝置構(gòu)成一個機(jī)器人系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要包括機(jī)器人、末端執(zhí)行器，為機(jī)器人完成規(guī)定作業(yè)所需的周邊設(shè)備或傳感器：為操作和監(jiān)控機(jī)器人、設(shè)備、傳感器乃至于受機(jī)器人控制系統(tǒng)控制的周邊設(shè)備的通信接口。 機(jī)器人各組成部分之間的關(guān)系，如圖 行機(jī)構(gòu)的確定 選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。如 圖 5 所示，計算過程如下。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) 1)選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 800 2)選擇旋繞比 C=10，則 4 1 0 . 6 1 54 4 6 （ 4 1 0 . 6 1 54 4 6 4 8 1 0 . 6 1 5 1 . 1 8 34 8 4 6 3)根據(jù)安裝空間選擇彈簧中 徑 D=45算彈簧絲直徑 4)試算彈簧絲直徑 1 . 6 M A （ 1 . 6 M A 0 81 8 2 5)根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 38 M A C（ 38 M A C 638 0 0 0 0 1 0 0 . 0 0 7 2 . 8 68 1 6 2 1 8 選擇標(biāo)準(zhǔn)為 3n ，彈簧的總?cè)?shù) 1 1 . 5 3 1 . 5 4 . 5 圈 6)最后確定 D=45d=5 504552 05452 7)對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗算 對于壓縮彈簧如果長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長細(xì)比 245900 本設(shè)計彈簧是 2端自由，根據(jù)下列選取： 當(dāng)兩端固定時， ,當(dāng)一端固定；一端自由時， ；當(dāng)兩端自由轉(zhuǎn)動時， 。 結(jié)論本設(shè)計彈簧 b=2，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 8)疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗算。 對于循環(huán)次數(shù)多、 在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N ，或者載荷變化幅度不大時，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗算）。 現(xiàn)在由于本設(shè)計是在恒定載荷情況下，所以只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗算。計算公式： m a （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 取 學(xué)性 精確能高） m 8 d （ m 8 d 38 1 . 1 8 4 0 . 0 4 2 1 6 2 1 5 9 8 7 5 6 4 7 93 . 1 4 0 . 0 0 7 6m a 0 1 0 1 . 3 3 6 1598756479ca 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應(yīng)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) (也稱操作機(jī)）是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實體，通常由桿件和關(guān)節(jié)組成。從功能的角度，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為：手部結(jié)構(gòu)，手臂結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)裝置等。 1） 手 部 手部又稱 末端執(zhí)行器，是工業(yè)機(jī)器人直接進(jìn)行工作的部分，可以是各種夾持器，也可以是外伸手指托住工件式。如圖所示就是手部的結(jié)構(gòu)圖：手指的伸縮依靠與手指伸縮油缸活塞桿相連接的軸 1 上下運動而實現(xiàn)。軸 1 的端部連接著帶圓錐面的推動桿 8。當(dāng)軸 1 向下運動時，靠推動桿 8 的斜楔作用使手指 10 外伸，當(dāng)桿 1連同推動桿向上運動時，借助彈簧 11 的彈力使手指縮回。圖示位置威脅料機(jī)械手上升后手指接觸工件的瞬時位置（即桿 1向上行程 3毫米位置）。 更換定位壓盤 4（ 5），手部可分別抓取 1 5號電動機(jī)座，抓取 1， 3， 5號電動機(jī)座用的 定位壓盤可見附圖（裝配圖 1。 2） 臂 部 臂部與手部相連，本設(shè)計為 2 個自由度，為輪系結(jié)構(gòu)，主要功用是帶動手部完成預(yù)定姿態(tài)，是操作機(jī)中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部分。手臂主要是由大手臂，支撐滾買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 輪，小手臂升降油缸和手指伸縮油缸等部分組成。大手臂安裝在回轉(zhuǎn)軸上，小手臂的升降油缸為雙作用活塞套式油缸，并采用油缸端部節(jié)流緩沖，用行程擋鐵定位。手臂的結(jié)構(gòu)圖 見附圖 （裝配圖 2 3） 回轉(zhuǎn)裝置： 大手臂的回轉(zhuǎn)裝置依靠帶齒條的活塞油缸，通過齒輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)大手臂的回轉(zhuǎn)，如圖所示，調(diào)整固定在箱體上的兩個死擋鐵螺釘 1，可保證大手臂 回轉(zhuǎn)定位的準(zhǔn)確性（參照圖的俯視圖）。調(diào)整油缸端蓋處的兩個死擋鐵螺釘 2，使它與齒條活塞端部剛剛接觸或留有約 米左右的間隙，以控制大手臂的回轉(zhuǎn)角度。 回轉(zhuǎn)裝置圖見附圖（裝配圖 3 回轉(zhuǎn)裝置裝配圖） 齒條液壓缸是一種用于驅(qū)動工作臺回轉(zhuǎn)的齒條傳動液壓缸?；钊男谐炭捎蓛啥松w上的螺釘調(diào)節(jié)，端蓋上的沉孔和活塞兩端的凸頭組成間隙式緩沖裝置。 回轉(zhuǎn)裝置的液壓缸為齒條式液壓缸，通過液壓缸的動作，帶動齒輪的轉(zhuǎn)動，從而帶動軸的轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)手臂的旋轉(zhuǎn)。 1） 缸筒內(nèi)徑的計算 計算缸筒內(nèi)徑 D 時，通常有 兩種方法計算，一種是根據(jù)野鴨剛需要產(chǎn)生的推力 F 和系統(tǒng)選定的工作壓力 P 來計算，計算式為 D= 3104 1 1 010161431 5 1 7 9 64 3 2） 活塞桿直徑的計算 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 活塞桿直徑 d 的計算方法，通常是在缸筒內(nèi)徑 D 已確定，在滿足一定速度比的情況下，速度比由液壓系統(tǒng)設(shè)計時給定的，取 =確定活塞桿的直徑d,其計算式為 d=D11 =110 1 3） 液壓缸的行程 液壓缸的行程 L 主要是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動要求而定。為了簡化工藝，降低成本，增加產(chǎn)品通用性，應(yīng)盡量采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列值。 10 的設(shè)計計算 鍵聯(lián)接是通過鍵實現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。其中，有些類型還可實現(xiàn)軸向固定和傳遞軸向力，有些類型并不能實現(xiàn)軸向動聯(lián)接。 鍵的剖面尺寸通常根據(jù)軸的直徑已制訂標(biāo)準(zhǔn)。對于薄壁空心軸，階梯軸，傳遞轉(zhuǎn)矩較小以及用于定位等特殊情況的，允許選用尺寸較小標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定微小的鍵；有時，由于工藝需要也可選用較標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為大的鍵，鍵的長度按輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取，并按傳遞的轉(zhuǎn)矩 對長度進(jìn)行驗算。 1） 鍵的選擇：要設(shè)計的手部結(jié)構(gòu)軸的直徑是 25，根據(jù)要求選擇鍵的尺寸 bh=8 7 2） 鍵的校核： 2 pp 即： 302 p 據(jù)手冊查鍵的需用彎曲應(yīng)力外為 125 150 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 故鍵滿足要求。 11 承的設(shè)計計算 滾動軸承可分為向心軸承，推力軸承，組合軸承。向心軸承可分為徑向接觸和角接觸向心軸承；推力軸承分為軸向接觸軸承和角接觸推力軸承。 9 軸承類型的選擇： 選擇滾動軸承的類型與多種因素有 關(guān)，主要是以下幾點： 1） 允許空間； 2） 載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向的聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如徑向載荷大，軸向載荷小，可選深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承，如同時還存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的情況，可選用調(diào)心球軸承，調(diào)心滾子軸承；如軸向載荷大，徑向載荷小，可選用推力角接觸球軸承，推力圓錐滾子軸承，若同時要求調(diào)心性能，可選推力調(diào)心滾子軸承。 3） 軸承工作轉(zhuǎn)速。 4） 旋轉(zhuǎn)精度。一般機(jī)械均可用 G 級公差軸承。 5） 軸承的剛性。一般滾子軸承的剛性大于求軸承，提高軸承的剛 性，可通過預(yù)緊，但必須適當(dāng)。 6） 軸向游動。軸承配置通常是一端固定，一端游動，以適應(yīng)軸的熱膨脹冷縮，保證軸承的靜動方式，一是可選用內(nèi)圈或外圈無擋邊的軸承，另一種是在內(nèi)圈與軸或者外圈與軸承孔之間采用間隙配合。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7） 摩擦力矩。需要地摩擦力矩的機(jī)械（如儀器），應(yīng)盡量采用球軸承，還應(yīng)避免采用接觸式密封軸承。 8） 安裝與拆卸。裝卸頻繁時，可選用分離性軸承或選用內(nèi)圈為圓錐孔的，帶進(jìn)定套或退卸套的調(diào)心滾子軸承，調(diào)心球軸承。 所設(shè)計的軸承為手臂上的滾動軸承。 由軸承所受的徑向載荷為 5500N，軸向載荷為 2700N， n=1250r/e 值為 此時 初步計算當(dāng)量載荷 P， P= )(， =Y=入上式得 P=4271， 由 C=P h 0 01 2 5 0601060 363 6 得軸承的額定動載荷為 查軸承手冊可 知軸承的各個尺寸。 11 綜合考慮各軸情況，其中軸比較復(fù)雜，因而選擇其為校核對象。 1） 作出軸的計算簡圖 (即力學(xué)模型 )；圖 2） 作出彎矩圖 ；圖 3） 作出扭矩圖 ；圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4） 作出軸的相當(dāng)彎距圖；圖 ,e), f) 5） 校核其危險截面 （ 1） D 齒輪齒面上的載荷： 112 2 1 3 1 5 4 4 6 5 7 7 . 240t TF d N t a n t a n 2 0t a n 6 5 7 7 . 2 2 4 1 8 . 3 7c o s c o s 8 . 1 5 7nr t t F N t a n 6 5 7 7 . 2 t a n 8 . 1 5 7 9 4 2 . 7 5 N （ 2） E 齒輪齒面上 的載荷： 112 2 5 4 6 8 7 5 1 7 9 3 0 . 361t TF d N t a n t a n 2 0t a n 1 7 9 3 0 . 3 6 5 9 2 . 8 1c o s c o s 8 . 1 5 7nr t t F N t a n 1 7 9 3 0 . 3 t a n 8 . 1 5 7 2 5 7 0 . 0 6 N （ 3） 由 1 2 29 2 . 5 ( 9 2 . 5 1 0 5 ) ( 9 2 . 5 5 4 . 5 1 0 5 ) 0t t R 1 2 2 1 0t t H R R 可得： 1 0 2 3 N m, 2 2 3 6 N m 所以 m a x 2 5 4 . 5 1 2 8 2 . 6 7 N m m a x ( ) 5 4 . 5 1 8 5 . 6 8 5v r e a F N m 22m a x m a x m a x 1 2 9 6 . 0 3 9 M N m （ 4） T= m （ 5） 由圖 以看出安裝 E 齒輪處的總 M 最大，因而其危險截面出現(xiàn)在 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 軸受力分析圖 軸上 安裝 E 齒 輪處，計算此處所需的最小直徑： 22m a i ( ) 223 1 0 1 2 9 6 . 0 3 9 (1 5 4 6 . 8 7 5 ) 3590 中： 考慮彎矩和轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力的循環(huán)不同的修正系數(shù)，取其值為 1； 對轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動心軸而言 1 由參考文獻(xiàn) 9表 18 3可取1 92 而該軸此處的實際尺寸為 55此，此軸符合要求 11。 1） 選擇材料、熱處理方法、精度等級齒輪類型及齒數(shù) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 （ 1） 為了使傳動結(jié)構(gòu)緊湊，選用硬齒 面的齒輪傳動。兩個齒輪均采用 40滲碳淬火， 8。 （ 2） 由于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，所以選用 7 級精度。 （ 3） 選用斜齒圓柱齒輪傳動，初取 1Z 15，0 8 ，則 2Z u 1Z =67。 2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 由設(shè)計計算公式： 231 21 u z z z (確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值： (1)試選載荷系數(shù)A v H K K K，各系數(shù)分別從參考文獻(xiàn) 10表 表 確定：K K 得 K (2)齒輪傳遞扭矩： T m (3)齒寬系數(shù)d在參考文獻(xiàn) 10表