搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊[9]。位置精度要求高一般來說，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度要求較高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置精度最難控制，故精度差；在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測結(jié)構(gòu)，能較好地控制位置精度，檢測裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)、嚙合件間的間隙?？偨Y(jié)：除此之外，要求機(jī)械手的通用性要好，能適合多種作業(yè)的要求；工藝性好，便于加工和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱、冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手還要設(shè)置防塵裝置等。以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問題，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出完美的、性能良好的機(jī)械手。5.2手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇5.2.1手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種：雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)；手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)；雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)；活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。5.2.2手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇通過以上，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選擇液壓缸伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng),水平伸縮液壓缸選用伸縮式液壓缸；豎直伸縮液壓缸選用雙作用活塞缸。5.3手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算首先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)圖。作水平伸縮直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所要克服的摩擦力和慣性力等幾個(gè)方面的阻力進(jìn)行確定。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式可表示為：F=F摩+5.3.1手臂摩擦力的分析與計(jì)算摩擦力的計(jì)算不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。圖5-1機(jī)械手臂部受力示意圖計(jì)算如下：得F得F(5.2)式中G總參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（NL手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）,參考上一節(jié)的計(jì)算；a導(dǎo)向支撐的長度（m）；μ′當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)對(duì)于圓柱面：μμ摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無潤滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取μ=0.1～0.15鋼對(duì)鑄鐵：取μ=0.18～0.3選?。害獭?0.20×1.5=0.3，G=500N，L=1.49-0.028=1.21m,導(dǎo)向支撐a設(shè)計(jì)為將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算：5.3.2手臂慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)是V=83mm/s；假定：在計(jì)算慣性力的時(shí)候,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間?t=0.2s，啟動(dòng)速度(5.3)5.3.3密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(jì)中，采用O型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：F封經(jīng)過以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力：F5.4液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=1243.8N，根據(jù)表3-1選擇液壓缸的工作壓力P=2MPa。確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸：液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖5-2所示圖5-2雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無桿腔：F=F1η=pπD當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中：F=F2η=pπ(D其中：η為機(jī)械效率。液壓缸的有效面積：S=故有：D=4Fπp1η=1.13D=4Fπp1η+d2（有桿腔）F=6210N，p1=2×將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：根據(jù)表4-1（JB826-66），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=65mm。液壓缸外徑的設(shè)計(jì)：根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在7mm，所以該液壓缸的外徑為80mm。5.5活塞桿的計(jì)算校核一、活塞桿強(qiáng)度校核活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。對(duì)于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：σ=Fπd24≤設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳鋼，故σ=100～120Mpa，活塞直徑d=35mm,L=1300mmσ結(jié)論：活塞桿滿足強(qiáng)度要求。活塞桿剛度校核圖5-3剛度校核示意圖現(xiàn)按照伸出液壓缸的最小直徑進(jìn)行校核,為便于計(jì)算把伸出的液壓缸簡化成一懸臂梁。取:載荷F=400N,懸臂L=1730mm。梁轉(zhuǎn)角：θmax=FL22EI梁撓度：ωmax=FL3其中：E為材料的彈性模量：E=210GpaI為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：取I=πEI=24×∴θmax結(jié)論:懸臂活塞桿滿足剛度要求。5.6本章小結(jié)本章設(shè)計(jì)了搬運(yùn)機(jī)器人的手臂結(jié)構(gòu)，手臂采用液壓驅(qū)動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)，對(duì)驅(qū)動(dòng)的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行了計(jì)算。并對(duì)液壓缸的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)液壓缸活塞桿的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了校核，校核結(jié)果均滿足要求。

第6章機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。機(jī)身根據(jù)設(shè)計(jì)要求是可以行走的的。所以將臂部的升降和回轉(zhuǎn)裝置安置在機(jī)身部位。6.1機(jī)身的整體設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂1800的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮分析。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：回轉(zhuǎn)缸（擺動(dòng)液壓缸）置于升降之下的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。蝸桿傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是指蝸輪與機(jī)身固定，蝸桿由電機(jī)通過減速器帶動(dòng)，由電機(jī)提供機(jī)身回轉(zhuǎn)的動(dòng)力。此結(jié)構(gòu)沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低?；钊缀妄X條齒輪機(jī)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。分析：經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用蝸桿傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。蝸桿傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之下的機(jī)身結(jié)構(gòu)。手臂部件與帶有蝸輪的機(jī)身不見相連接，蝸桿由電機(jī)通過減速器帶動(dòng)，由電機(jī)提供機(jī)身回轉(zhuǎn)的動(dòng)力。具體結(jié)構(gòu)見圖6-1。主視剖面圖俯視剖面圖圖6-1回轉(zhuǎn)缸位于升降缸之下的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖6.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算6.2.1蝸桿傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩M驅(qū)，應(yīng)該與手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩M慣及各密封裝置處的摩擦阻力矩MM驅(qū)=M慣+M慣性力矩的計(jì)算：M慣=J0ε=J0?ω?t式中：——回轉(zhuǎn)部件角速度變化量rad/s，在起動(dòng)過程中=；t——起動(dòng)過程的時(shí)間(s)；J0——手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg?若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁的距離為ρ=100mm，J0=Jc+Ggρ式中：Jc——Jc=mL2+3R2/12(6.4)回部件可以等效為一個(gè)長1200mm，直徑為60mm的圓柱體，質(zhì)量為159.2Kg設(shè)置起動(dòng)角度=180，則起動(dòng)角速度=0.314JJ0M密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下M阻經(jīng)過以上的計(jì)算M驅(qū)6.2.2電機(jī)和減速器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)的要求機(jī)身再帶動(dòng)臂部旋轉(zhuǎn)的過程中不需要較高的轉(zhuǎn)速，以保證臂部在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，其加持的穩(wěn)定性。所以選定機(jī)身的轉(zhuǎn)速n=6r/min。即是與機(jī)身相連接的蝸輪的轉(zhuǎn)速。此時(shí)還必須要求電機(jī)的體積和重量較小。根據(jù)以上的要求選擇的電機(jī)(JB/T9616-1999)，其參數(shù)為表6-1表6-1電機(jī)參數(shù)型號(hào)額定功率(KW)滿載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/m2重量（kg）額定電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）Y90S-67.52.391072.50.009221則可以計(jì)算得出：M=9500×Pn=78.71N.m(6.5由：M>所以選擇的電機(jī)符合設(shè)計(jì)的要求。i總選擇的ZDY-80-6.3減速器（JB/T8853--1999）的傳動(dòng)比為i=6.3可得：i蝸=i由表6-2表6-2蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)zi=z1/zzi=z1/zz≈5629~3114~30329~657~15429~6529~82129~82可以得知：z1=3z2=61m=3蝸桿的分度圓直徑：d1蝸桿的齒頂圓直徑：da1蝸桿的齒底圓直徑：d蝸桿齒底高：h蝸桿齒頂高：ha1=1蝸輪的分度圓直徑：d2蝸桿齒底高：h蝸桿齒頂高：ha2=m(蝸輪喉圓直徑：d蝸輪齒根圓直徑：d蝸桿軸向齒厚：s6.2.3蝸輪蝸桿的校核蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度:σH=ZEZρKT蝸輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：m2d1?1.53KT2式中ZEZK載荷系數(shù)a中心距T所受力矩YFa2Yβ其中在1式中有：σH=93?210單位：在2式中有：YFa2取2.4[σ結(jié)論:渦輪蝸桿的選取滿足要求。6.3.1手臂偏重力矩的計(jì)算圖6-3手臂各部件重心位置圖(1)、零件重量G工件G現(xiàn)在對(duì)機(jī)械手手臂做粗略估算：G爪和G腕G臂=16.2G（2）、計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離ρ。=1720mm=6mm=0.88mm(6.8)=1500mm所以，回轉(zhuǎn)半徑ρ=1500mm（3）、計(jì)算偏重力矩M偏=G總ρ=6086.3.2升降不自鎖條件分析計(jì)算手臂在G總的作用下有向下的趨勢，而立由力的平衡條件有：FFR1h=G總ρ即：F所謂的不自鎖條件為：G總即：Gh取f=0.16則：h>0,32ρ當(dāng)ρ=1500mm時(shí)，0.32ρ=480mm，因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于480mm6.3.3手臂做升降運(yùn)動(dòng)的液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算F=F慣+式中：F摩--摩擦阻力，參考圖F摩=2G--零件及工件所受的總重。(1)、F慣F慣=G總?vg?t(6.11)設(shè)定速度為V=4mmin；起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=0.02s；GF(2)、F摩FFF摩（3）、液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算F密=0.03F當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)：F=5000N當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)：F6.4軸承的選擇分析對(duì)于升降缸的運(yùn)動(dòng)，機(jī)身回轉(zhuǎn)受軸承的影響。因此，這里要充分考慮這個(gè)問題。對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用一支點(diǎn)，雙向固定，另一支點(diǎn)游動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)不同的軸承，一個(gè)是深溝球軸承，一個(gè)是角接觸球軸承的組合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以承受軸向載荷，又可以兼顧徑向載荷。6.5本章小結(jié)本章對(duì)機(jī)械手的機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分別對(duì)機(jī)身的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。同時(shí)，也計(jì)算了升降立柱不自鎖的條件(這是機(jī)身設(shè)計(jì)中不可缺少的部分)。最后，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選用合適的軸承。第7章搬運(yùn)機(jī)器人自行走設(shè)計(jì)7.1機(jī)器人自行走分析根據(jù)設(shè)計(jì)要求得知該搬運(yùn)機(jī)器人可以在水平的導(dǎo)軌上移動(dòng)，移動(dòng)距離不小于1.6米，移動(dòng)的速度為0.4米/秒。選擇該搬運(yùn)機(jī)器人的自行走方式為機(jī)械傳動(dòng)式，考慮有幾種方式可以滿足以上要求。（1）搬運(yùn)機(jī)器人的支承軸與電機(jī)的傳動(dòng)軸平行，這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)直接。傳動(dòng)的過程是加速器直接通過齒輪傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給支承軸。（2）搬運(yùn)機(jī)器人的支承軸與電機(jī)的傳動(dòng)軸垂直，這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)較為寬松，傳動(dòng)更加穩(wěn)定，這種傳動(dòng)方式是指動(dòng)力通過減速器之后再通過蝸桿傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)方向改變。經(jīng)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用搬運(yùn)機(jī)器人的支承軸與電機(jī)的傳動(dòng)軸垂直的方式。這種傳動(dòng)方式的空間安排更具自由行，為機(jī)箱內(nèi)其他設(shè)備的安裝留下了更加合適的空間。具體的結(jié)構(gòu)可以見圖7-1.圖7-1.搬運(yùn)機(jī)器人的自行走蝸桿傳動(dòng)示意圖7.2機(jī)器人自行走數(shù)據(jù)計(jì)算7.2.1數(shù)據(jù)計(jì)算過程搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度v=0.4m/s，設(shè)定搬運(yùn)機(jī)器人的輪子直徑D=200mm，輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,由此可以計(jì)算得知：v=r2t=60s得出蝸桿的傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=38.22r/min根據(jù)以上的要求選擇的電機(jī)(JB/T9616-1999)，其參數(shù)為表7-1表7-1電機(jī)的參數(shù)型號(hào)額定功率(KW)滿載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg/m2重量（kg）額定電流（A）轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）Y90L-67.52.391072.50.009221I選擇的ZDY-80-2.8減速器（JB/T8853--1999）的傳動(dòng)比為i=2.8可得：i蝸=i由表7-2表7-1蝸桿頭數(shù)z1與蝸輪齒數(shù)zi=z1/zzi=z1/zz≈5629~3114~30329~657~15429~6529~82129~82可以得知：z1=4z2=50蝸桿的分度圓直徑：d1蝸桿的齒頂圓直徑：da1=蝸桿的齒底圓直徑：d蝸桿齒底高：h蝸桿齒頂高：ha1=1蝸輪的分度圓直徑：d2=93蝸桿齒底高：h蝸桿齒頂高：ha2蝸輪喉圓直徑：d蝸輪齒根圓直徑：d蝸桿軸向齒厚：s7.2.2蝸輪蝸桿的校核蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度:σH=ZEZρKT蝸輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核：m2d1?1.53KT2式中ZEZK載荷系數(shù)a中心距T所受力矩YFa2Yβ其中在1式中有：σH=103?210單位：在2式中有：YFa2取2.4[σF結(jié)論:渦輪蝸桿的選取滿足要求。7.2.3對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人自行走支承軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算：做出彎矩圖做出扭矩圖如下圖示：M=M軸的載荷分析圖校核軸的強(qiáng)度已知軸的彎矩和扭矩之后，可針對(duì)危險(xiǎn)截面（即受力為F3σca=σ2+4τ對(duì)于直徑為d=24mm的圓軸，彎曲應(yīng)力為σ=MW，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為σ式中：σca軸的計(jì)算應(yīng)力，M軸所受的彎矩，N.mmM=78750N.mmT軸所受的扭矩，N.mmT≈787.1N.mmW軸的抗彎截面系數(shù)，mm3W=0.1d3WT--軸的抗扭截面系數(shù)，mm3WT=0.2得：σca=軸的主要材料是碳鋼和合金鋼，對(duì)于應(yīng)用最為廣泛的材料就是45號(hào)鋼，通過查找資料可以得到[σ-1結(jié)論:搬運(yùn)機(jī)器人自行走支承軸的選取滿足要求。7.3本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的自行走裝置進(jìn)行了分析計(jì)算，選出了其自行所需要的動(dòng)力部分，傳動(dòng)部分，執(zhí)行部分，并對(duì)以上部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核，證明設(shè)計(jì)所列舉的設(shè)備與結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)所要求的內(nèi)容。第8章搬運(yùn)機(jī)器人液壓回路及控制電路分析8.1搬運(yùn)機(jī)器人液壓回路元件的選擇（1）液壓泵液壓缸在整個(gè)工作循環(huán)中最大的工作壓力為8.0MPa,如果取進(jìn)油路上的壓力損失為0.8MPa,則液壓泵的最大工作壓力為：p=（8.0+0.8）MPa=8.8MPa根據(jù)設(shè)計(jì)所給出的液壓缸及液壓馬達(dá)所需要的流量，其中最大的流量需求分別是是手臂部分的伸縮液壓缸V1=4.11L；腕部的旋轉(zhuǎn)和手部的加持液壓缸V2=2.24L；機(jī)身的升降液壓缸V3=2.51L。要求系統(tǒng)在一分鐘之內(nèi)完成所有的動(dòng)作，所以液壓泵所需要的流量q≥(4.11+2.24+2.51)L/min=8.86L/min根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值，查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊最后確定選取CBB-6型齒輪泵，其排量為6mL/r,若取液壓泵的容積效率為ηV=0.9。則當(dāng)液壓泵的轉(zhuǎn)速為n=2000r/minQ=（6×2000×0.9/1000）L/min=10.8L/min液壓泵的最高工作壓力為8.8MPa,流量為10.8L/min。取泵的總效率為ηP=0.75P=pQηP=8.8×10.860×0.75根據(jù)此數(shù)值按JB/T9616—1999，查電動(dòng)機(jī)為Y90L—2，其額定功率為Pn=2.2kW,額定轉(zhuǎn)速為2840r/min（2）閥類元件及其輔助元件表8-1元件說明表序號(hào)元件名稱估計(jì)通過流量（L/min）額定流量（L/min）額定壓力(MPa）額定壓降(MPa）型號(hào)1油箱————2過濾器8106.18<Xu-10×3變量齒輪泵—10.814—CBB-64溢流閥8<630.5~6.3—YF3-10L5減壓閥8<15<2.5/7.5<0.5DR10DP1-56三位四通換向閥815<25<0.54WE5G6-OFW220-507減壓閥8<15<2.5/7.5<0.5DR10DP1-58三位四通換向閥815<25<0.54WE5G6-OFW220-509減壓閥8<15<2.5/7.5<0.5DR10DP1-510三位四通換向閥815<25<0.54WE5G6-OFW220-5011行程閥8≤30≤21<0.3ZT-03-1.012減壓閥8<15<2.5/7.5<0.5DR10DP1-513三位四通換向閥815<25<0.54WE5G6-OFW220-5014行程閥8≤30≤21<0.3ZT-03-1.015單向閥8≤16≤25<0.5CIT-02-04-508.2搬運(yùn)機(jī)器人液壓回路分析圖8-1液壓回路其中5、7、9、12號(hào)減壓閥的設(shè)定壓力為1.2MPa、8MPa、9MPa、12MPa,溢流閥的設(shè)定壓力位10MPa。在液壓回路工作的過程中3號(hào)變量液壓泵始終處于工作狀態(tài)。具體液壓元件動(dòng)作分析：（如表格2）表格8-2動(dòng)作液壓元件動(dòng)作分析手部加持動(dòng)作加持動(dòng)作：液壓油從液壓泵流出，經(jīng)15號(hào)單向閥、5號(hào)減壓閥、6號(hào)換向閥左路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)加持動(dòng)作。放開動(dòng)作：液壓油經(jīng)6號(hào)換向閥右路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)放開動(dòng)作。保持動(dòng)作：6號(hào)換向閥中路接入油路，實(shí)現(xiàn)卸荷，實(shí)現(xiàn)保持動(dòng)作。腕部回轉(zhuǎn)動(dòng)作正向回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓油從液壓泵流出，經(jīng)15號(hào)單向閥、7號(hào)減壓閥、8號(hào)換向閥左路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)加持動(dòng)作。反向回轉(zhuǎn)動(dòng)作：液壓油經(jīng)8號(hào)換向閥右路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)放開動(dòng)作。保持動(dòng)作：8號(hào)換向閥中路接入油路，實(shí)現(xiàn)卸荷，實(shí)現(xiàn)保持動(dòng)作。手部伸縮動(dòng)作手部伸動(dòng)作：液壓油從液壓泵流出，經(jīng)15號(hào)單向閥、9號(hào)減壓閥、10號(hào)換向閥左路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)加持動(dòng)作。手部縮動(dòng)作：液壓油經(jīng)10號(hào)換向閥右路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)放開動(dòng)作。保持動(dòng)作：10號(hào)換向閥中路接入油路，實(shí)現(xiàn)卸荷，實(shí)現(xiàn)保持動(dòng)作。機(jī)身升降動(dòng)作機(jī)身升動(dòng)作：液壓油從液壓泵流出，經(jīng)15號(hào)單向閥、12號(hào)減壓閥、13號(hào)換向閥左路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)加持動(dòng)作。機(jī)身降動(dòng)作：液壓油經(jīng)13號(hào)換向閥右路進(jìn)入液壓缸，實(shí)現(xiàn)放開動(dòng)作。保持動(dòng)作：13號(hào)換向閥中路接入油路，實(shí)現(xiàn)卸荷，實(shí)現(xiàn)保持動(dòng)作。8.3搬運(yùn)機(jī)器人控制電路分析圖8-2控制電路搬運(yùn)機(jī)器人電氣元件符號(hào)與功能說明符號(hào)名稱及其用途符號(hào)名稱及其用途M1行走電機(jī)SB0總停按鈕M2回轉(zhuǎn)電機(jī)SB1行走電機(jī)正向啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕M3液壓泵用電機(jī)SB2行走電機(jī)反向啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕KM1行走電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB3回轉(zhuǎn)電機(jī)正向啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕KM2行走電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SB4回轉(zhuǎn)電機(jī)反向啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕KM3回轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB5液壓泵用電機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕KM4回轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器FU1-FU3執(zhí)行部分熔斷器KM5液壓泵用電機(jī)啟動(dòng)接觸器FU4控制部分熔斷器QS隔離開關(guān)FR1-FR3過載保護(hù)熱繼電器8.4本章小結(jié)本章主要內(nèi)容為搬運(yùn)機(jī)器人的液壓傳動(dòng)所需要的元件進(jìn)行了選取，給出了選取的詳細(xì)過程，并畫出了液壓傳動(dòng)的路線圖并作了一定的分析。第9章總結(jié)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是“搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)”，本課題要求根據(jù)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)一種搬運(yùn)機(jī)器人。9.1主要任務(wù)a)、了解搬運(yùn)機(jī)器人的功能、結(jié)構(gòu)、用途以及發(fā)展?fàn)顩r；b)、選擇并分析搬運(yùn)機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)方案；c)、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算；d)、進(jìn)行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜學(xué)分析計(jì)算，完成主要零部件強(qiáng)度校核驗(yàn)算；e)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。9.2技術(shù)要求a)、根據(jù)任務(wù)要求，進(jìn)行搬運(yùn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，確定傳動(dòng)及執(zhí)行系統(tǒng)的組成，繪制系統(tǒng)方案示意圖。b)、根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求，通過計(jì)算確定手部、腕部以及臂部的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。c)、繪制裝配圖及關(guān)鍵零件工作圖。9.3設(shè)計(jì)步驟本課題主要對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械部分展開討論。通過詳細(xì)了解搬運(yùn)機(jī)器人在工業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了具體的搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)搬運(yùn)機(jī)器人各部分的設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)以及包括：機(jī)器人的手部、腕部、臂部、腰部在內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。此搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)源來自液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)，執(zhí)行元件包括：柱塞式液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、伸縮式液壓缸、蝸桿組件等。通過液壓缸和蝸桿組件的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)際作業(yè)。設(shè)計(jì)過程的具體步驟如下：9.3.1搜集資料根據(jù)任務(wù)書的主要任務(wù)和技術(shù)要求，分析在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中所用到的具體的理論知識(shí)，同時(shí)在王玉玲老師的指點(diǎn)下，通過各種渠道開始準(zhǔn)備工作通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館搜集相關(guān)學(xué)術(shù)論文、核心期刊、書籍等。通過三個(gè)星期的深入學(xué)習(xí)，搜集了一大堆與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的資料。并把一些對(duì)課題有關(guān)的知識(shí)記在了工作日志上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于說明書的撰寫。在這一過程中我了解到了搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并分析了不同的傳動(dòng)方案之間的優(yōu)缺點(diǎn)為下一步總體方案的確定打下了基礎(chǔ)。最后，根據(jù)搜集的資料寫出了文獻(xiàn)綜述。9.3.2計(jì)算根據(jù)所給的原始數(shù)據(jù)大致想清楚了自己設(shè)計(jì)的搬運(yùn)機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)，即確定了搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)的總體方案，隨后進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)計(jì)算。根據(jù)總體方案并結(jié)合原始數(shù)據(jù)對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的各個(gè)部件展開了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，具體設(shè)計(jì)計(jì)算過程包括：a)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算：考慮到機(jī)構(gòu)的可行性及操作的簡便性選擇的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的形式。b)、手部、腕部及臂部的設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)原始數(shù)據(jù)中夾持工件的重量200N，首先計(jì)算手部所需的夾持力，然后根據(jù)該夾持力計(jì)算所需的液壓缸直徑選取手部液壓缸。之后，根據(jù)手部的總重計(jì)算它的偏心力矩，選取腕部的回轉(zhuǎn)液壓缸。臂部為水平方向的伸縮臂和豎直方向的伸縮臂；水平方向的伸縮臂選取伸縮式液壓缸作為其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，豎直方向的伸縮臂選擇雙作用單活塞液壓缸作為其驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源。9.3.3裝配圖及零件圖的繪制使用計(jì)算的數(shù)據(jù)繪制出搬運(yùn)機(jī)器人大的整體裝配圖，并手繪出該裝配圖（A0圖）；8張CAD零件圖。9.4設(shè)計(jì)感想在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中我學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先我明白了做學(xué)問要一絲不茍，對(duì)于出現(xiàn)的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就打退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解決問題的。在工作中要學(xué)會(huì)與人合作的態(tài)度，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事半功倍。此次論文的完成既為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)。腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。

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夠發(fā)現(xiàn)車輛中有價(jià)值的部件，并在汽車拆解的過程中獲得一些應(yīng)有的利益。這些報(bào)廢的車輛有一些是直接被帶到拆解廠的，而有一些是通過代理機(jī)構(gòu)移交到拆解廠的。在開始拆解報(bào)廢汽車之前，一些危險(xiǎn)的物品，如燃料和液體材料將被移除，收集到如圖2所示的回收站中，在圖2中總結(jié)了報(bào)廢汽車的整個(gè)拆解和粉碎過程。第一階段的拆解是指分解和回收可重復(fù)使用的部件，這些部件中包括了輪胎。ASR的構(gòu)成物的百分組成比表1小型汽車大型汽車平均值鐵69.7368.5569.14非鐵類金屬鋁0.570.660.61鋅0.280.280.28銅0.060.050.06不銹鋼0.050.060.06發(fā)動(dòng)機(jī)0.150.230.19導(dǎo)線1.311.651.48小計(jì)72.1571.4871.82SDs分類過程輕絨毛19.5621.3520.45重絨毛4.732.903.81沙土3.564.273.92共計(jì)27.8528.5228.18物理分類橡膠2.341.732.04紡織品8.969.229.09海綿1.614.713.16塑料6.067.036.54木料0.140.010.07紙張0.330.270.30沙土4.882.603.74玻璃0.800.570.69其他2.732.391.71小計(jì)27.8528.5228.18總共100.00100.00100.00汽車管理法地十二條規(guī)定將在第一階段拆除的過程中，可重復(fù)回收利用的部件被視為強(qiáng)制拆除項(xiàng)目。其他可重復(fù)使用或可循環(huán)再造的部件，如電池和電線也被回收利用。一般的不能夠循環(huán)利用的非可燃的部分則會(huì)進(jìn)行化學(xué)階段的回收，但是其中很大一部分怎會(huì)被送到焚化進(jìn)行焚燒。然而，這些焚燒爐通常是一些沒有空氣污染控制設(shè)備的小型的焚化爐，因?yàn)楸仨殗?yán)格的遵守廢氣排放法規(guī)，這些焚化爐將來會(huì)被嚴(yán)格的限制使用。像發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器這樣的有金屬構(gòu)成的部件將會(huì)在第三階段進(jìn)行拆解和回收。像一些塑料制品，如保險(xiǎn)杠，座椅等等，通常也是需要回收的，這一個(gè)過程通常是在拆解過程的末尾部分，這一部分的東西需要進(jìn)行壓縮后再送到粉碎工廠。在粉碎工廠對(duì)報(bào)廢車輛進(jìn)行車體分解的整個(gè)過程，如圖1所示。鐵磁性金屬是通過磁體分離器進(jìn)行收集。而其他的非金屬性材料則是通過手工進(jìn)行進(jìn)一步篩選。3.2汽車粉碎殘?jiān)ˋSR）的特性從一個(gè)從兩個(gè)不同群體的壓縮車每輛汽車平均重量粉碎工廠介紹，在回收費(fèi)率拆除階段可估算和發(fā)現(xiàn)范圍從43％至46％的平均增長率為44％。ASR的特性資料是通過13噸的報(bào)廢車輛（ELV）測試組得到的。在工廠里，經(jīng)過了壓縮和運(yùn)輸之后，這兩個(gè)組的報(bào)廢車輛平均重量分別是557和668公斤，與此對(duì)應(yīng)的新車的重量分別為969和1231公斤。表格1和圖3顯示了對(duì)汽車粉碎殘?jiān)某煞值墓烙?jì)，這些數(shù)據(jù)是通過收集如圖1所示的分解過程中流動(dòng)的殘?jiān)玫降?。其中大約69%的汽車粉碎殘?jiān)氰F，非鐵類金屬只占到2.7%。因此，經(jīng)過粉碎和分類之后，回收的到的金屬占總的ASR總重的71.8%。通過鐵和金屬的回收率顯示，其分別約占一輛新車總重的38.7%和40.2%。粉碎后的粉塵（SDs）通常是由絨毛、泥土和沙子組成的，通過數(shù)據(jù)顯示其平均是ASR的28.2%和一輛新車的15.8%。這些數(shù)據(jù)與結(jié)果的其他國家的類似（Davis,1997;Dayetal.,1993;DiazandFernandez,2001;RCO,1999）。大型的車輛可能會(huì)產(chǎn)生略多的粉塵（SDs）。粉塵的主要成分（約占整個(gè)ASR的20%）是由輕絨毛和土壤/沙組成，大約占ASR的4%。在SDs發(fā)現(xiàn)的材料包括紡織，塑料，以便土壤/沙，海綿和橡膠。圖4是以一輛新車的組成為基礎(chǔ)構(gòu)成的，由其顯示在拆解階段的回收率、在粉碎階段的金屬回收率、粉碎后的粉塵分別所占的平均重量為44%、40.2%和15.8%。從以上的結(jié)果可以得到，大約15%的回收率可以通過利用粉碎處理和分類處理的優(yōu)化操作或者任何的常規(guī)方法，比如焚燒來得到。因此在2006年一些嚴(yán)格限制ASR的發(fā)達(dá)國家提出了第一階段減排的目標(biāo)。此外，由于SDs大部分都是絨毛，在經(jīng)過熱處理之后匯產(chǎn)生幾個(gè)百分點(diǎn)的殘留灰。詳細(xì)的減排率可以通過估算經(jīng)過熱處理之后SDs的減少量來得到。在粉碎后的粉塵中主要的實(shí)體部分為紡織品和塑料，它們分別占所產(chǎn)生ASR總量的9%和6.5%，這一些數(shù)據(jù)可以通過表1得到。在汽車中發(fā)現(xiàn)的塑料大多數(shù)是脂聚合物，如聚丙烯（PP）、聚氨酯（PUR）、聚氯乙烯（PVC）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）。由于絨毛的成分非常的復(fù)雜，所以其很難回收。但是經(jīng)過使用的主要塑料分揀技術(shù)，更有效，更統(tǒng)一的部分可以得到妥善處理，如使用熱解，氣化和液化一化學(xué)回收方法。表2粉碎后分成的材料成分材料輕絨毛重絨毛沙土共計(jì)小型車輛大型車輛小型車輛大型車輛小型車輛大型車輛小型車輛大型車輛金屬1.701.001.000.201.900.201.580.78橡膠4.003.8027.3022.207.105.808.065.85紡織品39.6037.5012.7016.702.506.4030.8331.15導(dǎo)線3.002.909.7020.104.207.404.225.14海綿6.6020.602.801.502.700.305.5415.92塑料16.1024.1040.2033.8021.3013.6020.5923.55木料0.400.0301.100.0200.300.100.490.03紙張0.801.001.802.002.500.000.490.03沙土21.606.402.201.8022.6013.602.741.92玻璃0.000.000.000.007.5026.3016.808.77其他6.202.701.301.8027.5026.508.015.99共計(jì)100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.00100.003.3粉碎后粉塵（SDs）的材料組成SD是在粉碎的過程中產(chǎn)生的廢物，主要有三部分組成，第一個(gè)是輕絨毛從一個(gè)旋流器流頂黑色金屬及之后產(chǎn)生，非鐵金屬收集;沉重的絨毛產(chǎn)生;和沙子/泥土是從主要用重型振動(dòng)篩幾個(gè)階段絨毛分離。它們進(jìn)行分類之后，其中仍然含有金屬、橡膠、紡織品、海綿、塑料、木材、紙張、土壤/沙,這一些都可以在表2中看到。粉碎后粉塵（SDs）包含紡織品（31％），塑料（20-24％），玻璃（9-17％），海綿（6-16％），橡膠（6-8％），土壤/沙（2-3％），接線（4-5％）及其他（6-8％）。SDs的大部分是輕絨毛，其大約是75%，這個(gè)數(shù)字可以從表意的數(shù)據(jù)中可以估計(jì)得到（輕絨毛：20.45%、重絨毛：3.92%、土壤/沙伴隨整個(gè)過程），其中紡織品和塑料又占到SDs的60%。SDs所包括的13%的重絨毛和橡膠塑料大約占到70%左右。由于在整個(gè)過程中，分類效率的較低，土壤/沙仍然有一些塑料和橡膠的成分。從這個(gè)結(jié)果的材料可達(dá)到較好的分離使用諸如光學(xué)和物理方法，這可能需要進(jìn)一步發(fā)展技術(shù)先進(jìn)的分揀。表3對(duì)粉碎后粉塵的分析水分(%)可燃物(%)灰塵(%)堆積度（km/m3）小型汽車輕絨毛0.7762.9436.30161重絨毛0.4570.6828.87244沙土0.5648.9350.51677大型汽車輕絨毛0.6182.8516.54142重絨毛0.4966.3533.17258沙土0.4751.8747.66493表4粉碎后粉塵的顆粒分布粉塵<2mm（%）2-5mm(%)5-9.5mm(%)>9.5mm(%)平均尺寸(mm)小型車輛輕絨毛12.39.911.166.7~34.6重絨毛0.00.00.0100.0~50沙土6.519.416.158.1~13.5大型車輛輕絨毛19.011.911.957.1~30.0重絨毛0.00.00.0100.0~50.0沙土22.312.816.048.9~11.63.4絨毛的特性如表3可以知道，水分大約占粉碎后粉塵（SDs）的1%。輕絨毛和重絨毛的燃燒損失（可燃燒的部分）分別占到總量的63-83％和66-71％，這是由于這兩種絨毛的主要組成部分為海綿、橡膠和塑料等都是可燃物。經(jīng)過燃燒處理的土壤/沙也明顯的出現(xiàn)了50%的損失，這是由于一些可燃物的分類效果不是好。松散的輕絨毛的密度大約為140-160