液壓機(jī)械手夾持器伸出臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 學(xué)校代碼： 10128學(xué) 號(hào)： 200720102040 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目：液壓機(jī)械手夾持器伸出臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 院：系 別：專 業(yè)：班 級(jí)：指導(dǎo)教師：李二 一 一年 六 月摘要機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。它主要是用以?shī)A持毛培或成品完成送進(jìn)、轉(zhuǎn)動(dòng)、調(diào)頭等主要?jiǎng)幼鞯妮o助機(jī)械。機(jī)械手機(jī)有助于改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)實(shí)際需要，機(jī)械手可用于多種生產(chǎn)過(guò)程，并可實(shí)現(xiàn)遙控和與主機(jī)聯(lián)動(dòng)。操作

2、機(jī)結(jié)構(gòu)分有軌和無(wú)軌兩種，其傳動(dòng)方式有機(jī)械式、液壓式和混合式等。 關(guān)鍵詞：液壓缸；機(jī)械手； 伸縮臂；導(dǎo)向桿 Abstract    Manipulator is the earliest industrial robots, meanwhile  is the earliest  the modern robot, it can replace human labor in order to achieve mechanization and automation, Can also operate in

3、harmful environment to protect the security of person .which is widely used in machinery manufacturing, Metallurgy, electronics, light industry and atomic energy and other sectors.It is mainly used to clamping metal materials or products complete send into, the rot

4、ation, switching the auxiliary machinery such main action. Robots help improve working conditions, improve production efficiency. According to actual needs, the robot can be used for a variety of production processes, and remote control and interacti

5、on with the host. There are two kinds of operating structures:  sub-rail and trolley, the transmission methods are mechanical, hydraulic and hybrid and so on.Key words: Hydraulic cylinder; mechanical hand; telescopic arm; gui

6、de bar目 錄引言 1第一章 概論 21.1課題的提出背景 21.2天車釣鉤提拉脫模的缺點(diǎn) 2 1.3脫模系統(tǒng)的組成 31.4設(shè)計(jì)參數(shù) 3 第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42.1液壓系統(tǒng)的特點(diǎn) 4 2.1.1液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 4 2.1.2液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn) 42.2 液壓泵的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2.2.1液壓泵的選擇 5 2.2.2電動(dòng)機(jī)功率的確定 52.3 液壓缸基本參數(shù)確定 62.3.1缸筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 2.3.2活塞桿及液壓缸軸向尺寸的計(jì)算 7 2.4活塞和活塞桿的密封 82.5液壓缸的選擇 8 2.6頂桿和活塞桿的較核計(jì)算 8 2.6.1下頂桿的校核計(jì)算 8 2.6.2活塞桿的校核計(jì)算 9 2.7

7、液壓泵站的設(shè)計(jì) 11 第三章 閥的選擇及功能計(jì)算 123.1 電磁換向閥 12 3.1.1電磁換向閥選取的原因 12 3.1.2電磁換向閥的結(jié)構(gòu) 12 3.1.3電磁換向閥的常見故障與排除 13 3.2 液控單向閥 163.2.1選擇液控單向閥的原因 16 3.2.2液控單向閥的結(jié)構(gòu)和保修 16 3.3 溢流閥 183.3.1選擇溢流閥的原因 18 3.3.2溢流閥的常見故障與排除 18 3.4 節(jié)流閥 203.4.1選擇節(jié)流閥的原因 20 3.4.2節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和性能 20 3.5 調(diào)速閥 21 3.5.1選取調(diào)速閥的原因 21 3.5.2調(diào)速閥的原理 21 第四章 液壓系統(tǒng)工作原理 22第

8、五章 脫模裝置主要部件的計(jì)算 245.1 橫梁受力分析 245.2 相關(guān)計(jì)算 255.3直線軸承 26結(jié)論 27參考文獻(xiàn) 28 謝辭 29引言 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來(lái)抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。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

9、越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過(guò)對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來(lái)完成特定動(dòng)作。同時(shí)接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)或dsp等微控制芯片構(gòu)成，通過(guò)對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操縱，如用于原子能部門操

10、持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。機(jī)械手在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)展鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善熱、累等勞動(dòng)條件。機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。第一章 概論1.1課題的提出背景 機(jī)械手mechanical hand，也被稱為自動(dòng)手，auto hand。它是在早期出現(xiàn)的古代機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，機(jī)械手研究始于20世紀(jì)中期，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，特別是1946年第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)取得了驚人的進(jìn)步，向高速度、大容量、低價(jià)格的方向發(fā)展。同時(shí)，大批量生產(chǎn)的迫切需求推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)展，又為機(jī)器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。另一方面，核

11、能技術(shù)的研究要求某些操作機(jī)械代替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下，美國(guó)于1947年開發(fā)了遙控機(jī)械手，1948年又開發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手鉚接機(jī)器人。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國(guó)AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。

12、這些工業(yè)機(jī)器人主要由類似人的手和臂組成它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。1.2我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已在產(chǎn)業(yè)化的道路上邁開了步伐。近幾年戒國(guó)工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線和工程項(xiàng)目、相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已近3億元。國(guó)家“八六三”高技術(shù)計(jì)劃已將沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司、哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化設(shè)備有限責(zé)任公司、一汽集團(tuán)涂裝技術(shù)開發(fā)中心、國(guó)家機(jī)械局北京自動(dòng)化所工業(yè)機(jī)器人與應(yīng)用技術(shù)工程研究中心、大連賢科機(jī)器人技術(shù)有限公司、天津市南開太陽(yáng)高技術(shù)有限公司、上海機(jī)電

13、一體工程有限公司、上海交大海泰科技發(fā)展有限公司、四川綿陽(yáng)四維焊接自動(dòng)化設(shè)備有限公司等確立為智能機(jī)器人主題的9個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地、除南開太陽(yáng)公司外其余8家都是我國(guó)研發(fā)和從事機(jī)器人應(yīng)用工程的大戶。此外還有大連組合機(jī)床所、上海富安工廠自動(dòng)化公司、國(guó)家機(jī)械局機(jī)械研究院及北京機(jī)電研究所、東風(fēng)汽車究所生產(chǎn)銷售了十幾臺(tái)弧焊機(jī)器人及搬運(yùn)機(jī)器人。濟(jì)南第二機(jī)床廠、濟(jì)南鑄鍛研究所、昆明船舶公司、哈爾濱焊接研究所、北京精藝公司、哈爾濱風(fēng)華機(jī)器廠、航天測(cè)控公司等公司都以其開發(fā)的特色機(jī)器人應(yīng)用于工程項(xiàng)目而活躍于我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)上。我國(guó)現(xiàn)有機(jī)器人研究開發(fā)和應(yīng)用工程單位200多家琪中從事工業(yè)機(jī)器人研究和應(yīng)用的有75家，共開發(fā)生產(chǎn)各類

14、工業(yè)機(jī)器人約800臺(tái)，90以上用于生產(chǎn)中，引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人做應(yīng)用工程的約500臺(tái)。 經(jīng)過(guò)“七五”攻關(guān)和“八五”、“九五”、國(guó)家“八六三計(jì)劃支持的應(yīng)用工程開發(fā)，我國(guó)第一代工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)已趨于成熟，近幾年工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)基本上是按用戶需求結(jié)合應(yīng)用工程進(jìn)行的。一些大型工廠、公司(如一汽、二汽、華錄集團(tuán)等)在企業(yè)重組后、生產(chǎn)發(fā)展生機(jī)勃勃、由應(yīng)用機(jī)器人的大尸轉(zhuǎn)向開發(fā)機(jī)器人。1.3我國(guó)工業(yè)機(jī)器人研究進(jìn)展及趨勢(shì) 中國(guó)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過(guò)“七五”攻關(guān)計(jì)劃、“九五”攻關(guān)計(jì)劃和863計(jì)劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國(guó)在某些關(guān)鍵技術(shù)

15、上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國(guó)機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國(guó)目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動(dòng)化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)。現(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗(yàn)、真空、自動(dòng)導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。 我國(guó)機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)先進(jìn)制造及自動(dòng)化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿高技

16、術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來(lái)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)有:第一,危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測(cè)、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動(dòng)機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢(shì)是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。第二章 伸縮臂設(shè)計(jì)2.1 伸縮臂設(shè)計(jì)基本要求設(shè)計(jì)機(jī)械手伸縮臂，底板固定在大臂上，前端法蘭安裝機(jī)械手，完成直線伸縮動(dòng)作。（1）功能性的要求機(jī)械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)的指令，完成工件的自動(dòng)換位工作。伸縮要平

17、穩(wěn)靈活，動(dòng)作快捷，定位準(zhǔn)確，工作協(xié)調(diào)。（2）適應(yīng)性的要求為便于調(diào)整，適應(yīng)工件大小不同的要求，起止位置要方便調(diào)整，要求設(shè)置可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。為了控制慣性力，減少運(yùn)動(dòng)沖擊，動(dòng)力的大小要能與負(fù)載大小相適應(yīng)，如步進(jìn)電機(jī)通過(guò)程序設(shè)計(jì)改變運(yùn)動(dòng)速度，力矩電機(jī)通過(guò)調(diào)整工作電壓，改變堵力矩的大小，達(dá)到工作平穩(wěn)、動(dòng)作快捷、定位準(zhǔn)確的要求。（3）可靠性的要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在預(yù)定使用壽命期內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。工業(yè)機(jī)械手可自動(dòng)完成預(yù)定工作，廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，因此要求機(jī)械手工作必須可靠。設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行可靠性分析。（4）壽命的要求產(chǎn)品壽命是產(chǎn)品正常使用時(shí)因磨損而使性能下降在允許范圍內(nèi)而且無(wú)需大修

18、的連續(xù)工作期限。設(shè)計(jì)中要考慮采取減少摩擦和磨損的措施，如：選擇耐磨材料、采取潤(rùn)滑措施、合理設(shè)計(jì)零件的形面等。因各零部件難以設(shè)計(jì)成相等壽命，所以易磨損的零件要便于更換。（5）經(jīng)濟(jì)的要求機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性和使用的經(jīng)濟(jì)性。機(jī)械產(chǎn)品的制造成本構(gòu)成中材料費(fèi)、加工費(fèi)占有很大的比重，設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分注意。將機(jī)械設(shè)計(jì)課程中學(xué)到的基本設(shè)計(jì)思想貫穿到設(shè)計(jì)中。（6）人機(jī)工程學(xué)的要求人機(jī)工程學(xué)也稱為技術(shù)美學(xué)，包括操作方便宜人，調(diào)節(jié)省力有效，照明適度，顯示清晰，造型美觀，色彩和諧，維護(hù)保養(yǎng)容易等。本設(shè)計(jì)中要充分考慮外形設(shè)計(jì)，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要方便人體接近，方便工具的使用。（7）安全保護(hù)和自動(dòng)報(bào)警

19、的要求按規(guī)范要求，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，確保操作人員的人身安全，這是任何設(shè)計(jì)都必須考慮的，是必不可少的。在程序設(shè)計(jì)中要考慮因故障造成的突然工作中斷，如機(jī)構(gòu)卡死、工件不到位、突然斷電等情況，要設(shè)置報(bào)警裝置。設(shè)計(jì)參數(shù)（1）伸縮長(zhǎng)度：200mm；（2）單方向伸縮時(shí)間：1.52.5S；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于2mm；（4）前端安裝機(jī)械手，伸縮終點(diǎn)無(wú)剛性沖擊；2.2 方案設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)方案（1）伸縮原理采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時(shí)采用單向調(diào)速閥進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速，接近終點(diǎn)時(shí)，發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行調(diào)速緩沖（也可采用緩沖油缸），靠油缸行程極限定位，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向防止轉(zhuǎn)動(dòng)，采用電液換向閥，控制伸

20、縮方向。（圖2.1）圖2.1（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足伸縮臂動(dòng)作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動(dòng)力要求和運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求，具體設(shè)計(jì)計(jì)算參考液壓傳動(dòng)與控制等相關(guān)教材。由于伸縮臂做間歇式往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有較大的沖擊，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮緩沖措施，可從液壓回路設(shè)計(jì)上考慮，也可從液壓件結(jié)構(gòu)上考慮。設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)及要求： 電磁閥流量：要滿足伸縮速度的要求。 油缸直徑：推力大小要能克服機(jī)構(gòu)起動(dòng)慣性并有一定的起動(dòng)加速度，要滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求。 導(dǎo)向桿剛度：按最長(zhǎng)伸出時(shí)機(jī)械手端部的撓度不超過(guò)規(guī)定要求。 定位方式和元件：自選。（3）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及強(qiáng)度和剛度計(jì)算伸縮臂運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見圖2-1 結(jié)構(gòu)方案說(shuō)明

21、a：支座1 安裝在機(jī)器人床身上，用于安裝伸縮臂油缸和導(dǎo)向桿等零部件。b：法蘭4 用于安裝機(jī)械手，其形式和尺寸要與機(jī)械手相協(xié)調(diào)。c：液壓缸伸出桿帶動(dòng)導(dǎo)向桿同時(shí)伸出200mm，伸出長(zhǎng)度較大，設(shè)計(jì)、制造和安裝時(shí)要考慮液壓缸與導(dǎo)向桿的平行度要求。d：導(dǎo)向桿可采用直線導(dǎo)軌或直線導(dǎo)軸。直線導(dǎo)軌可選用外購(gòu)件，直接從生產(chǎn)廠家的有關(guān)資料中獲得所需參數(shù)（網(wǎng)上查詢直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軸）。采用直線導(dǎo)軸時(shí)可自行設(shè)計(jì)，并且要考慮導(dǎo)向桿的潤(rùn)滑，潤(rùn)滑方式參考有關(guān)手冊(cè)設(shè)計(jì)。 強(qiáng)度及剛度計(jì)算本機(jī)械手夾持工件重量約3Kg 左右，夾持器重量約15Kg，夾持器長(zhǎng)度最大約250mm。從受力角度分析，可參考其它機(jī)器作類比設(shè)計(jì)即可。伸縮臂的機(jī)

22、構(gòu)力學(xué)模型如圖2.2 所示。夾持器夾著工件，伸縮臂全部伸出，是導(dǎo)桿受力最大的狀態(tài),也是變形最大的位置。在此情況下，用材料力學(xué)的知識(shí)計(jì)算它的強(qiáng)度和剛度。圖2.22.3 伸縮臂機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 伸縮臂液壓缸參數(shù)計(jì)算2.3.1.1 工作負(fù)載R液壓缸的工作負(fù)載R 是指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷情況下，以一定加速度啟動(dòng)時(shí)對(duì)液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即：R=Ri+Rm+Rg式中：Ri -工作機(jī)構(gòu)的荷重及自重對(duì)液壓缸產(chǎn)生的作用力；Rm -工作機(jī)構(gòu)在滿載啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力；Rg -工作機(jī)構(gòu)滿載啟動(dòng)時(shí)的慣性力。(1) Ri的確定 工件的質(zhì)量mm =v =r*rh=7.85* 3.14* *60=23.66304 (kg)（

23、可取23.7kg）夾持器的質(zhì)量 15kg(已知) 伸縮臂的質(zhì)量 40kg(估計(jì))其他部件的質(zhì)量 15kg(估計(jì))工作機(jī)構(gòu)荷重： Ri=(23.7+15+40+15)*10=937(N)取Ri=940N(2) Rm 的確定 Rm=fRi = 940* 0.2 = 188 (N) 取190(N)(3) Rg 的確定Rg=*=190*=38 (N)式中： t為啟動(dòng)時(shí)間，其加速時(shí)間約為0.10.5st =0.1s ,v =20mms=0.02ms總負(fù)載 R=Ri+Rg+Rm=940+190+38=1168 (N)取實(shí)際負(fù)載為 R =1200 N2.3.1.2 液壓缸缸筒內(nèi)徑D 的確定缸筒是液壓缸的主要

24、零件，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉容腔，形成內(nèi)壓，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)缸筒時(shí)，不僅要保證液壓缸的作用力、速度和行程，而且必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，以便抵抗液壓力和其他外力的作用。如圖2.3圖2.3液壓缸以驅(qū)動(dòng)負(fù)載為主要目的故D=39mm式中：R=1200 N <5000 N , p 可取0.81 , p =1 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷第二十一篇第六章2液壓缸的主要參數(shù) 表21-6-2取液壓缸缸筒內(nèi)徑為40mm。表2.1 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） （mm）8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80（90） 100（110） 125 （140） 160（180）

25、 200（220） 250 320 400 500 6302.3.1.3 活塞桿設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)活塞桿材料：選擇45 號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，其抗拉強(qiáng)度 =570 (2)活塞桿的直徑：查液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，當(dāng)壓力小于10 時(shí)，速比 =1.33。則d=D=20根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五卷第二是一篇第六章2液壓缸的主要參數(shù) 表21-6-2取d=20mm且缸筒的厚度為5mm。表2.2 活塞桿直徑系列（GB2348-80） （mm）4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 2

26、20 250 280 320 360 400最小導(dǎo)向長(zhǎng)度如圖2.4：L=+=+=35mm（2030）DB=(0.61)D取C=30mm取決于主機(jī)運(yùn)動(dòng)的最大行程即200mm導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度C:當(dāng)D小于80mm時(shí)，C=(0.61)D取C=30mm圖2.42.3.1.4 缸筒設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)缸筒材料：選擇ZG310-570 鑄鋼,其抗拉強(qiáng)度 =570 (2)缸筒壁厚 及校核：取壁厚 =5mm0.1D<< 0.3D因此屬于普通壁厚缸筒壁厚的校核式中：為缸筒內(nèi)最高工作壓力； =7 M pa材料的許用應(yīng)力=114 M pan-材料的安全系數(shù)通常取5由=1.19校核 符合要求(3)缸筒外徑：

27、= D +2d = 40+ 10=50mm 2.3.1.5 缸底設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1)缸底材料：選擇Q235 碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強(qiáng)度 =375460 Mpa(2)缸底厚度如圖2.5a0.433 D =4.33*50*=4.387mm取缸底厚度為5mm是滿足要求。圖2.52.3.1.6 油缸零件的連接計(jì)算首先確定油缸缸筒與缸蓋采用螺紋連接;缸筒與缸底的連接此處選用焊接方式，此種方式能夠使液壓缸緊湊牢固。（1）缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力：=螺紋處的剪應(yīng)力：0.5合成應(yīng)力：=1.3許用應(yīng)力：= MPa式中：P:油缸的最大推力ND:油缸內(nèi)徑mm; ：螺紋直徑mm； ：螺紋內(nèi)徑，當(dāng)采用普通螺紋時(shí)

28、（GB196-63）時(shí)，可近似按下式=-1.224t （t 螺距cm）;K:螺紋預(yù)緊力系數(shù)，取K1.251.5；：缸筒材料的屈服極限。n: 安全系數(shù)，取n=1.2-2.5,一般取n=1.75.由前面計(jì)算可得：D=50mm，則查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，采用普通螺紋基本尺寸（GB/T196-2003）公稱直徑第二系列 4.8，可得螺距t=0.4cm; =4.8cm .所以，=-1.224t = 4.8 -1.224 *0.4 =4.31cm K 取1.5，=235Mpn:取1.75。所以：=74.138=37=96.3794= 134< ,滿足強(qiáng)度條件。（2）缸筒與缸底的焊接強(qiáng)度計(jì)算H= 120.3P

29、:油缸推力N:焊縫效率，可取0.7 ：焊條材料得抗拉強(qiáng)度MPa n:安全系數(shù)，取n3.34并查到焊條材料的抗拉強(qiáng)度為900Mpa1200Mpa(手工焊條)，因此缸體與缸底得焊縫強(qiáng)度是滿足要求得。2.3.1.7 液壓油缸其他零件結(jié)構(gòu)尺寸得確定由于液壓缸的工作負(fù)載較小，所以選定液壓缸的工作壓力為低壓。取額定工作壓力為2.0 Mpa液壓缸的基本形式如下圖所示：圖 2.6整個(gè)油缸安裝在下部伸縮臂基座上。（1）活塞與活塞桿得連接結(jié)構(gòu)：油缸在一般工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。其形式如圖所示圖2.7（2）活塞桿導(dǎo)向套：做成一個(gè)套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料?；窘Y(jié)構(gòu)為：

30、圖2.8圖中：1 為缸蓋，2 為橡膠防塵圈，3 為活塞桿，4 為活塞桿導(dǎo)向套。（3）活塞與缸體得密封。采用O 型密封圈密封。選用36.5內(nèi)徑，截面直徑為mm.其基本形式如下：圖 2.9圖中：1 即為O 型密封圈，2 則為活塞?；钊c缸體之間靠O 型密封圈密封。（4）活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式及尺寸端部結(jié)構(gòu)形式有：外螺紋的，內(nèi)螺紋的，光滑的，球形，耳環(huán)等等。此處因活塞桿固定，選用外螺紋連接形式。其基本結(jié)構(gòu)如下：圖2.10圖中各尺寸可查液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)得，當(dāng)d20 mm時(shí)，d1取M16 1.5.L=(1.21.5) d1, L= (1.2 1.5) d1 1.5 *16 = 24mm2.3.2 導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)

31、設(shè)計(jì)2.3.2.1 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證液壓缸活塞桿伸出時(shí)的方向性，提供機(jī)構(gòu)剛度，保證伸縮量的準(zhǔn)確性。2.3.2.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的外形尺寸及材料導(dǎo)向選擇矩形導(dǎo)軌導(dǎo)向，導(dǎo)軌為伸縮臂基座上得一部分，經(jīng)加工而成；滑臺(tái)則在其上滑動(dòng)且滑臺(tái)得端部靠法蘭安裝夾持器部分。材料選擇為45 號(hào)鋼.，如圖2.11 所示：圖2.11圖中：1 為滑臺(tái)，2 為伸縮臂基座，3 為矩形導(dǎo)軌的壓板。此處矩形導(dǎo)軌是直接在基座上加工出來(lái)的，滑臺(tái)在導(dǎo)軌面上滑動(dòng)，靠壓板來(lái)固定調(diào)節(jié)?；酆駷?0mm.。2.3.2.3 矩形導(dǎo)軌的彎曲強(qiáng)度及撓度的校核(1)導(dǎo)軌的彎曲應(yīng)力=M = pL = 0.5 *300 = 150N &#

32、215;m= = =1.5 *= =9.876Mpa < 符合要求。因?yàn)橹挥?jì)算了一邊得矩形導(dǎo)軌，由結(jié)構(gòu)可知還有另外一邊得導(dǎo)軌支撐，故滿足條件。(2)桿的撓度此桿為一懸臂梁，根據(jù)簡(jiǎn)單載荷作用下梁的撓度和轉(zhuǎn)角公式：= f=式中：EI 是截面抗彎剛度I=7.5* f=0.00832本式計(jì)算是完全把載荷加在導(dǎo)軌上，實(shí)際是載荷由導(dǎo)軌和活塞桿共同承受，所以導(dǎo)向桿的撓度會(huì)更小，符合設(shè)計(jì)要求。轉(zhuǎn)角 =0.025rad=符合要求。(3)導(dǎo)軌的表面處理及潤(rùn)滑導(dǎo)軌表面淬火，可以提高表面硬度增加導(dǎo)向桿的耐磨性，也可以保證導(dǎo)向桿的韌性，同時(shí)需要精加工以提高導(dǎo)軌的精度要求；導(dǎo)軌的潤(rùn)滑可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，或是采用潤(rùn)滑油

33、潤(rùn)滑。此處采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。伸縮臂基座與升降臂相連靠伸縮臂基座底部的法蘭。其上有4 個(gè)M12 的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。2.3.2.4 伸縮臂范圍控制與調(diào)整伸縮臂伸縮范圍控制靠行程開關(guān)與活動(dòng)擋塊，這里特別解釋如下：設(shè)備附件活動(dòng)擋塊，它用在當(dāng)設(shè)備安裝好后，可以靠它在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)臂的伸長(zhǎng)量，其結(jié)構(gòu)圖如圖2.9所示此活動(dòng)擋塊可套裝在導(dǎo)向桿上，a 處可以壓住行程開關(guān)壓柱，從而壓動(dòng)行程開關(guān)使行程開關(guān)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。此外除上述調(diào)節(jié)外，還可以調(diào)節(jié)連接件的旋入導(dǎo)向桿和液壓活塞桿的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)伸長(zhǎng)度的微調(diào)。保證把工件精確地放在加工機(jī)床作業(yè)臺(tái)上。行程開關(guān)使用LXW4-11 型微型開關(guān)。圖2.12結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的題目液壓機(jī)械手夾

34、持器伸出臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間我主要做了以下工作： 1.查閱資料初步掌握液壓機(jī)械手夾持器伸出臂機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)；2.通過(guò)計(jì)算得出題目所需參數(shù)并校核，設(shè)計(jì)液壓缸及其他機(jī)構(gòu)；3.利用三維設(shè)計(jì)軟件ug6完成實(shí)體建模，完成實(shí)體裝配和繪制出裝配圖及零件圖；4. 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我進(jìn)一步熟悉了液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的流程，并且鞏固了所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了自己實(shí)際動(dòng)手的能力；在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中鞏固所學(xué)的同時(shí)也學(xué)到了許多新的知識(shí)和方法，體會(huì)到了嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)心是做設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。利用了先進(jìn)的工具，為畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。特別是在實(shí)體建立和圖紙繪制過(guò)程中先進(jìn)軟件的應(yīng)用極大的方便了設(shè)計(jì)。老師的指導(dǎo)

35、不僅使我少走了許多彎路讓我在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上有了新的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)一步對(duì)本專業(yè)本行業(yè)有了新的認(rèn)識(shí)。在任何設(shè)計(jì)中都要注意標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用，不可隨意而為。還要注意整個(gè)設(shè)計(jì)的是否美觀合理，便于加工并且達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我不僅接受了專業(yè)設(shè)計(jì)方面的鍛煉，而且在做事態(tài)度方面也得到了教育。也體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。所以我很珍惜本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，相信它會(huì)給即將工作我?guī)?lái)積極的影響，為日后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。作為一名缺乏實(shí)踐鍛煉的大學(xué)本科畢業(yè)生，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中必然存在諸多不足和考慮欠周詳之處，懇請(qǐng)老師們批評(píng)指正參考文獻(xiàn)1 濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.北京:高等教育出版社，20012 雷秀主編.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.20053 韓建海主編.工業(yè)機(jī)器人.華中科技大學(xué)出版社.20094 劉鴻文主編.材料力學(xué)（第四版）高等教育出版社.20045 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編.理論力學(xué).高等教育出版社.2002.86 王建國(guó) 安娜主編.機(jī)械制圖 內(nèi)蒙古大學(xué)出版社.20027 章躍主編.機(jī)械制造專業(yè)英語(yǔ).機(jī)械工業(yè)出版社