R175型柴油機機體加工自動線上用的多功畢業(yè)設計

畢業(yè)設計第40頁共50頁R175型柴油機機體加工自動線上用的多功能機械手摘要:本次設計的多功能機械手用于R175型柴油機機體加工自動線上，主要由手爪、手腕、手臂、機身、機座等組成，具備上料、翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)位等多種功能，并按該自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領完成以上動作。本機械手機身采用機座式，自動線圍繞機座布置，其坐標形式為球坐標式，具有立柱旋轉(zhuǎn)、手臂伸縮、手臂俯仰、腕部轉(zhuǎn)動和腕部擺動5個自由度；驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動，且選用雙聯(lián)葉片泵，系統(tǒng)壓力為2.5MPa，電機功率為5.5KW，共有整機回轉(zhuǎn)油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸縮油缸、手腕擺動油缸、手腕回轉(zhuǎn)油缸、手爪夾緊油缸6個液壓缸；定位采用機械擋塊定位，定位精度為0.5～1mm，采用行程控制系統(tǒng)實現(xiàn)點位控制。關鍵字：機械手，球坐標，液壓，機械擋塊，點位控制Abstract:ThecurrentdesignofmultifunctionalmechanicalhandusedforR175-typedieselorganismsautomaticprocessingline,mainlyconsistofclaw,wrists,arms,body,baseandsoon.Withmovingthematerials,turnoverandtransferspaces,andmanyotherfunctions,theautomaticlinewiththeunifiedproductionrhythmsandproductionprogramcompletedmoremoves.Withtheautomaticproductionlinerhythmsandtheproductionofcompletereunificationoftheabovemovements,automaticlineisaroundthemachinearrange,thecoordinatesoftheballcoordinatesoftheform,withhugerotary,extendablearm,armpitch,hittingandhittingbackfivemovesfreedom;Drivenapproachtohydraulic-driven,andthechoiceofdoubleleavespumps,thesystempressureto2.5MPa,5.5KWelectricalpowerforatotalofwholesetsofrotationtank,armtiltcylinders,fueltanksextendablearm,wristswingtank,wristrotationtank,clawcliptanksixhydraulicoiltank;positioningapieceofmachineryturnedpositioning,positioningaccuracyfor0.5~1mm,usingcontrolsystemstoachievetheirpointspacescontrol.Keywords:Mechanicalhand,theballcoordinates,hydraulic,mechanicalturnedpieces,controlpointspaces前言本次畢業(yè)設計是在學完大學四年的基礎知識和專業(yè)知識，進行了一系列的生產(chǎn)實習和以前各次課程設計的基礎上進行的一次綜合性的大總結。旨在培養(yǎng)我們綜合運用所學的基礎知識、專業(yè)知識去分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力及培養(yǎng)正確的設計思想，并通過運用設計標準、規(guī)范、手冊、圖冊、和查閱有關技術資料去進行理論計算、結構思考、繪制圖樣、寫相關說明性材料，培養(yǎng)我們機械設計的基本技能和工程設計工作者的基本素質(zhì)，為我們走上工作崗位打下堅實的基礎。本次畢業(yè)設計課題為R175型柴油機機體加工自動線上用的多功能機械手。隨著生產(chǎn)率水平的提高，人們對產(chǎn)品精度和質(zhì)量要求越來越來嚴格，企業(yè)生產(chǎn)線的自動化程度要求越來越高，工業(yè)機械手已成為多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)線上必不可少的設備。此次設計的機械手各組成部分有：手爪、手腕、手臂、機身、機座等。并對其進行了嚴謹、詳細的設計、計算、校核和繪圖。由于自身缺乏實踐經(jīng)驗，而且本次設計內(nèi)容較多，任務繁重，而且這方面的資料少，加重了設計的難度。所以在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的錯誤，還請各位老師斧正。總之，我希望通過本次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為將來的工作打下一個良好的基礎。目錄一、方案設計及主要參數(shù)的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5（一）方案設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5（二）主要參數(shù)的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6二、抓取機構的設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7（一）抓取機構結構形式的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7（二）夾緊力（握力）的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7（三）夾緊缸驅(qū)動力的計算┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10（四）夾鉗式抓取機構的定位誤差分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄11（五）夾緊液壓缸主要尺寸的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13三、送放機構的設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16（一）概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄16（二）液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18（三）機械手的腕部設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21（四）機械手的手臂和機身的設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄32（五）液壓系統(tǒng)元件的選擇┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38（六）液壓系統(tǒng)回路的分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄39四、控制系統(tǒng)的設計┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42五、參考文獻┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄43六、謝辭┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄44七、附錄：科技論文翻譯┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45一、方案設計及主要參數(shù)的確定（一）方案設計根據(jù)課題要求，機械手需要具備上料、翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)位等多種功能，并按該自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領完成以上動作，因此可采用以下多種設計方案。（1）直角坐標系式，自動線成直線布置，機械手空中行走，順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。這種方案結構簡單，自由度少，易于配線，但需要架空行走，油液站不能固定，這使設計復雜程度增加，運動質(zhì)量增大。（2）機身采用立柱式，機械手側面行走，順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能，自動線仍呈直線布置。這種方案可以集中設計液壓站，易于實現(xiàn)電氣、油路定點連接，但占地面積大，手臂懸伸量較大。（3）機身采用機座式，自動線圍繞機座布置，順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。這種案具有電液集中、占地面積小、可從地面抓取工件等優(yōu)點，但配線要求較高。本設計擬采用第三種方案，如圖（1）所示。這是一種球坐標式機械手，具有立柱旋轉(zhuǎn)⌒z、手臂伸縮→x、手臂俯仰⌒y、腕部轉(zhuǎn)動⌒x和腕部擺動⌒y五個自由度。圖（1）（二）主要參數(shù)的確定抓取重量15kg坐標形式和自由度坐標形式為球坐標式，有五個自由度。3.工作行程工作行程由已知條件及方案分析確定：最大工作半徑1500mm；手臂最大中心高1000mm；手臂水平中心高700mm；手臂伸縮行程450mm；手臂回轉(zhuǎn)范圍：φ=0～270○；手腕回轉(zhuǎn)范圍：翻轉(zhuǎn)θ=0～180○；腕部擺動范圍：轉(zhuǎn)位α=0～90○；手臂上下擺動角度：β=0～60○。4.運動速度直線運動速度：手臂伸縮行程l=450mm，運動時間t=2s，則手臂伸縮速度為：v==0.45/2=0.225m/s；回轉(zhuǎn)運動速度：定為60○/s。5.驅(qū)動方式驅(qū)動方式采用液壓驅(qū)動的方式。由于機械手操作時各缸不同時工作，手臂伸縮缸和手臂回轉(zhuǎn)缸所需的流量大，其余各缸所需的流量均較小，因此可選用雙聯(lián)葉片泵。在小流量時，只需高壓小流量供油，大流量低壓泵卸荷；在大流量時，兩泵同時供，這樣可以減少系統(tǒng)功率損失，防止油溫升高。6.定位精度定位采用機械擋塊定位，定位精度為0.5～1mm。7.控制方式采用行程控制系統(tǒng)實現(xiàn)點位控制。二、抓取機構的設計抓取機構結構形式的確定抓取機構的結構形式主要決定于工件的形狀和質(zhì)量，本課題的抓取工件為250×170×140mm的箱式零件，因此采用平行連桿杠桿式手部結構較為合適。夾緊裝置為常開式，當夾緊液壓缸通油時，推動活塞帶動杠桿機構合攏將工件夾緊。當夾緊液壓缸斷油時，活塞桿通過彈簧復位，手爪張開。夾緊力（握力）的確定當用不同的手部機構夾緊同一種工件時，由于各手部機構的增力倍數(shù)不同，所需拉緊油缸的驅(qū)動力也不同。當手部機構選定后，由于工件的方位不同（如工件水平放置或垂直放置），鉗爪的受力狀態(tài)不一樣，因而所需拉緊油缸的驅(qū)動力也不一樣。下圖（2）為兩鉗爪式手部機構，由于驅(qū)動力P使一對平行鉗口對被夾持的工件產(chǎn)生兩個作用力N，當忽略工件重量時（即相當于夾緊一塊握力表），這兩個力大小相等，力N稱為由驅(qū)動力P產(chǎn)生的夾緊力。圖（2）現(xiàn)引入一個稱為“當量夾緊力”的概念，所謂當量夾緊力，就是指把重量為G的工件，按某一方位夾緊可以求得其拉緊油缸具有的最小驅(qū)動力，這個最小驅(qū)動力所能產(chǎn)生的夾緊力，就稱為工件在這個方位的當量夾緊力。當量夾緊力的數(shù)值與具體的手部機構方案無關。只與工件的重量G和它相對與鉗爪的放置方位有關。證明如下：（1）首先求驅(qū)動力P與夾緊力N的關系。當驅(qū)動力推動活塞桿移動一小段距離dy時，兩個鉗爪都相應產(chǎn)生一微小轉(zhuǎn)角dθ，依據(jù)虛功原理，驅(qū)動力P所做功（Pdy）和夾緊力N所做功應相等，即N=（2-9）（2）當量夾緊力與工件重量之關系。當鉗爪水平夾緊重為G的工件時，根據(jù)工件的平衡條件∑F=0可得R1=R2+G可以看出，上下鉗爪對工件的夾緊力并不相等，且隨驅(qū)動力的增大而增大，但R1和R2的差值永遠為工件之重量G，如R2=0，R1=G，驅(qū)動力最小。這個最小驅(qū)動力可以由下述方法求出：將R1=G，R2=0代入上式得（2-10）由所產(chǎn)生的夾緊力，即當量夾緊力。將（2-10）式代入（2-9）式得（2-11）從計算結果可以看出，當量夾緊力與具體的手部結構方案無關。不同的手部機構的增力倍數(shù)特性不一樣，而當量夾緊力與無關，只與工件的重量和它相對于鉗爪的放置方位無關。由課題要求可知，本機械手水平夾持懸伸工件，示意如圖（3）圖（3）故由【4】表2-2查得下式進行握力計算：N=式中N——夾持工件時所需的握力；G——工件的重量，G=15kg=150N；L、H——尺寸，L=50mm，H=80mm。將上述數(shù)值代入得N=N考慮到工件在傳送過程中還會產(chǎn)生慣性力、振動以及受到傳力機構效率等的影響，故而實際握力還應按以下計算：N實≥式中，η——手部的機械效率，一般η=0.85～0.95；k1——安全系數(shù)，一般取k1=1.2～2；k2——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，按下式估算：k2=1+α/g，其中，α為被抓取工件傳送過程中的最大加速度，g為重力加速度。若取η=0.9；k1=1.5；k2按α=g/2計算，k2=1+α/g=1.5，則N實≥=356.25×1.5×1.5/0.9≈890N（三）夾緊缸驅(qū)動力的計算抓取機構產(chǎn)生的握力是通過驅(qū)動裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力經(jīng)傳動機構傳遞而得到的。如圖（4）所示為夾緊缸受力分析簡圖，圖中P為驅(qū)動力，N實為握力。由圖（5）和圖（6）的受力分析可得P=2RsinαRh=LCDR|因為h=lBCcosδ=lBCcos(180○-β-γ+α)=lBCcos(β+γ-α)（長度取正值）R|=N實cosβ所以P=2Rsinα=由結構設計，確定α=10○，γ=120○，β=50○，lCD=130mm，lBC=36mm，代入上式得（長度取正直）圖（4）圖（5）圖（6）（四）夾鉗式抓取機構的定位誤差分析圖（7）所示的為一支點回轉(zhuǎn)型手指的示意圖。圖示情況為分別夾持兩種不同直徑的工件時的情況。其中，為手指長度，即手指的回轉(zhuǎn)中心A到V形槽頂點B之間的距離；為V形槽的夾角；為偏轉(zhuǎn)角，即V形槽的角平分線BC與手指AB間的夾角；R為工件的半徑。圖（7）工件的中心C與手指的回轉(zhuǎn)中心A之間的距離x可由下式求得：將上式整理后得或此式為雙曲線方程，其曲線如圖（8）所示。圖中曲線表示了X隨R變化的關系，而且X的變化是以R0為分界線左右對稱的。當工件的半徑由Rmax變化到Rmin時，X的最大變化量即為定位誤差，其值為圖（8）在設計手指時，只要給定手指的長度，選取合適的偏轉(zhuǎn)角β，即可根據(jù)工件的最大直徑Rmax和最小直徑Rmin確定定位誤差。為了減少定位誤差，可加大手指的長度，會使結構增大，重量增加。另外，選擇最佳的偏轉(zhuǎn)角β，也可使定位誤差最小。當R等于平均半徑Rm時，定位誤差最小，此時式中，——最佳偏轉(zhuǎn)角。（五）夾緊液壓缸主要尺寸的確定1.液壓缸內(nèi)徑D的計算由單桿活塞式液壓缸的推力公式：式中，——液壓缸的推力(N)；p——系統(tǒng)的工作壓力，p=2.5Mpa=2.5N/mm2；——活塞的作用面積（mm2）=D——活塞直徑（mm）。推導得出：D=1.13式中，——驅(qū)動力，即液壓缸的實際工作載荷（N）；p——系統(tǒng)的工作壓力，p=2.5Mpa=2.5N/mm2；ηm——機械效率，一般取ηm=0.95；D——液壓缸內(nèi)徑（mm）。將上述數(shù)值代入得D=1.13查【2】按GB/T2348-1993標準系列直徑圓整，取D=32mm。2.活塞桿直徑d的計算根據(jù)速度比的要求來計算活塞桿直徑d式中，d——活塞桿直徑（mm）；D——液壓缸直徑（mm）；——速度比：——活塞桿的縮入速度（mm/min）；——活塞桿的伸出速度（mm/min）。液壓缸的往復運動速度比，與系統(tǒng)工作壓力的關系如下表：工作壓力p/MPa≤1012.5～20＞20速度比φ1.331.46；22由于本次設計的液壓系統(tǒng)工作壓力為2.5MPa，故選用速度比φ為1.33。不同速度比時活塞桿直徑d和液壓缸內(nèi)徑D的關系如下表：φ31.462d0.36D0.45D0.5D0.56D0.71D查【2】按GB/T2348-1993標準系列直徑圓整，取d=14mm。3.液壓缸壁厚δ的計算對于低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算：式中，δ——液壓缸缸筒厚度（mm）；——試驗壓力（MPa），工作壓力p≤16MPa時，=1.5p；工作壓力p≥16MPa時，=1.25p，由于本次設計的液壓系統(tǒng)壓力為2.5MPa，故=1.5×2.5=3.75Mpa；D——液壓缸內(nèi)徑（mm）；——缸材料體的許用應力（MPa）：——缸體材料的抗拉強度（MPa）；n——安全系數(shù)，n=3.5～5，一般取n=5。對于：鍛鋼=100～120MPa鑄鋼=100～110MPa鋼管=100～110MPa鑄鐵=60MPa現(xiàn)選用鑄鐵材料，=60Mpa。將以知數(shù)據(jù)代入上式得因結構設計需要，取=10mm。4.液壓缸外徑D0及長度l的計算L≤（20～30）D0，由結構需要確定，取l=60mm。5.液壓缸行程S的確定根據(jù)課題要求以及機構的運動要求查【2】按GB/T2349-1980標準系列確定液壓缸活塞行程為450mm。三、送放機構的設計概述送放運動改變被抓取物體的位置和方向，并將其送放到一定的目的位置上，這一運動過程稱為送放運動。送放運動是機械手或機器人或機器人最主要的運動，包括手臂、手腕和行走裝置的運動，但不包括機械手或機器人手爪抓取物體的動作。因此，抓取動作只具有抓取功能，不能改變被抓取物的位置和方向，因而不是送放運動。送放運動又可分為主運動和輔運動兩部分，手臂的運動為主運動，手腕的運動和整機的行走運動為輔運動。主運動決定送放運動的空間范圍的形狀和性質(zhì)，輔運動可擴大送放運動或改變被送放物體在空間的方位。送放范圍機械手或機器人將被抓取的物體送放到某一位置，其所能達到的空間范圍稱為機械手或機器人的送放范圍。當送放位置為一點時，稱為點位送放；當送放位置在一個確定的表面內(nèi)（如矩形面、扇形面、圓柱面）時，這樣的送放范圍稱為面位送放；當送法的位置在一個確定的空間體內(nèi)（如長方體、圓柱體、球體、多球體）時，這樣的送放范圍稱為體位送放。點位送放、面位送放、體位送放均由主運動的運動形式、自由度及其組合來決定。送放圖形送放范圍可用送放圖形（送放運動的軌跡或空間的形狀及大小）來描述。點位送放的送放位置為確定的點，其主運動只有一個自由度。其運動形式為直線運動時，送放圖形為一直線；為回轉(zhuǎn)運動時，送放圖形為一圓??；為復合運動，送放圖形為一空間曲線。面位送放，其送放圖形為一確定的表面，由兩個參變量決定，故主運動需要兩個自由度。其送放圖形為三種不同的情況：兩個直線運動組合，送放圖形為一矩形面；兩個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為一圓弧面；一個直線運動和一個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為一扇形面（如手臂伸縮和手臂回轉(zhuǎn)組合）或圓柱面（如手臂升降和手臂回轉(zhuǎn)組合。體位送放，其送放圖形為一個確定的空間體，故主運動有三個自由度。其送放圖形也有幾種不同的情況：三個直線運動組合時，送放圖形為一空間立方體；兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為一空間圓柱體；兩個回轉(zhuǎn)運動和一個直線運動組合是，送放圖形為一空間組合體；三個回轉(zhuǎn)運動組合時，送放圖形為空間球體或多球體。送放運動的自由度送放運動具有的獨立運動參數(shù)的數(shù)目，即送放運動的自由度，亦即機械手或機器人的自由度。它等于主運動自由度數(shù)和輔運動自由度數(shù)之和。一般情況下，主運動有1～3個自由度：當主運動有1個自由度時，送放圖形為點位送放；當主運動有2個自由度時，送放圖形為面位送放；當主運動有3個自由度時，送放圖形為體位送放。如果采用多關節(jié)的送放機構，則機械手的主運動自由度數(shù)還可以增加，但其結構非常復雜，故實際應用不多。此時，宜采用增設輔運動的方法來增加機械手的功能，如增加腕部的平移或整機的行走運動以擴大送放范圍，或增設腕部的回轉(zhuǎn)和擺動運動以改變被送放物的方位。機械手有幾個自由度就說明有幾個送放運動。自由度越多，送放動作也越多，則機械手越靈活，其送放范圍也越大，但機械手也越復雜。本次所設計的機械手的送放機構共有5個自由度，即主運動有3個自由度（手臂的伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰）、輔助運動有2個自由度（腕部的回轉(zhuǎn)、擺動），為體位送放，全部采用液壓驅(qū)動，分別由兩個直動液壓和三個回轉(zhuǎn)液壓缸來實現(xiàn)。機械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖如下圖（9）所示：圖（9）液壓系統(tǒng)的工作原理圖（二）液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定1.液壓缸工作載荷的確定R=Rt+RfRmRt=RwRg式中，R——液壓缸的工作載荷；Rw——液壓缸軸線方向上的外作用力；Rg——液壓缸軸線方向上的重力；Rf——運動部件的摩擦力；Rm——運動部件的慣性力。非標準機械的液壓缸設計，按實際計算出工作壓力后，還應符合液壓缸額定工作壓力系列標準規(guī)定（JB2183-77），本設計確定的系統(tǒng)工作壓力為2.5Mpa。2.液壓缸推力的確定當液壓缸工作壓力確定之后，即可計算出液壓缸的推力。對于活塞式液壓缸，液壓缸的推力為P=pA式中，p——系統(tǒng)的工作壓力；A——活塞的有效工作面積。3.液壓缸流量的計算液壓缸的工作流量為q=Av式中，v——液壓缸或活塞桿的速度；A——液壓缸的有效工作面積。因此，只要確定出液壓缸的直徑D，就可求出活塞或液壓缸的有效工作面積，從而可求得液壓缸的推力和流量?；蛘?，根據(jù)各缸的實際工作載荷P，先求出活塞或液壓缸的有效工作面積A，再確定各缸的直徑D。4.液壓缸基本尺寸的確定1）活塞缸直徑D的確定無桿腔工作時：D=有桿腔工作時：D=式中，——系統(tǒng)的工作壓力，=2.5Mpa；——回油腔的壓力；——機械效率，一般取=0.95；——液壓缸的工作載荷；——活塞桿的直徑。按上式計算后，還應按JB2183-77取規(guī)定系列的直徑值。2）活塞桿直徑d的確定活塞桿直徑可按工作壓力確定，對于常用速比的液壓缸也可根據(jù)已定的缸徑D查下表：液壓缸工作壓力（MPa）≤55～7＞7活塞桿直徑d（0.5～0.6）D（0.6～0.7）D0.7D另外，當液壓缸速度在6～10m/s左右時，也可按活塞往返的工作速度之比來確定活塞桿直徑：d=D，其中=速比與工作壓力有如下關系：工作壓力（MPa）≤1.01.2520＞20速比1.331.46～223）液壓缸壁厚δ的確定δ=式中，——試驗壓力；D——液壓缸直徑；——缸體材料的許用應力。4）液壓缸外徑D0及長度l的確定D0=D+2δl≤（20～30）D0缸體長度l根據(jù)上式由活塞行程來確定，并注意缸體的制造工藝性和經(jīng)濟性。（三）機械手的腕部設計1.腕部結構形式的確定工業(yè)機器人的腕部是聯(lián)接手部與臂部的部件，起支承手部的作用，為了使手部處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間三個坐標軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動，即具有回轉(zhuǎn)、俯仰和擺動三個自由度。腕部實際所具有的自由度數(shù)目應根據(jù)機器人的工作性能要求來確定。在多數(shù)情況下，腕部具有兩個自由度：回轉(zhuǎn)和俯仰或擺動。一些專業(yè)機械手甚至沒有腕部，但有的腕部為了特殊要求還有橫向移動自由度。本機械手腕部具有兩個自由度，因此采用兩個回轉(zhuǎn)油缸，即回轉(zhuǎn)和擺動，且回轉(zhuǎn)范圍為0～180○，擺動范圍為0～90○?；剞D(zhuǎn)油缸和擺動油缸的結構圖分別如圖（10）和圖（11）所示：圖（10）圖（11）2.腕部回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算實現(xiàn)上述運動的驅(qū)動力必須克服腕部啟動時所需的慣性力矩、腕部回轉(zhuǎn)軸與支承處的摩擦力矩、動片與缸壁和端蓋等處密封裝置的摩擦力矩，以及由于轉(zhuǎn)動部件重心與轉(zhuǎn)動軸心線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩，圖（12）所示為腕部受力分析。圖（12）腕部轉(zhuǎn)動時必須克服三種力矩——、和，故手腕的回轉(zhuǎn)力矩M至少應為：考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失等因素，一般將M取大一些，可取式中，M——驅(qū)動力矩；M慣——慣性力矩；M偏——參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部及腕部的回轉(zhuǎn)缸動片等）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩；M摩——腕部回轉(zhuǎn)與支承處的摩擦力矩；以上各力矩的分析計算如下：1）腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M慣若手部啟動時按等加速運動，角速度為w，啟動過程所用的時間為，啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度為，則或式中，J——腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量；J1——工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量；——腕部轉(zhuǎn)動的角速度；——啟動過程所需的時間，一般為0.01～0.5（s），這里取0.1；——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度。若工件的重心與回轉(zhuǎn)軸不重合，則轉(zhuǎn)動慣量為式中，——工件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量；——工件的重量；——工件重心到回轉(zhuǎn)軸的偏心距；g——重力加速度。本機械手腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件的轉(zhuǎn)動慣量如下：回轉(zhuǎn)軸：對其重量進行估算，定小直徑段為，大直徑段為，即查【11】表12-1得其轉(zhuǎn)動慣量為連接板：對其重量進行估算，即查【11】表12-1得其轉(zhuǎn)動慣量為液壓缸：對其重量進行估算，即查【11】表12-1得其轉(zhuǎn)動慣量為手爪：對其重量進行估算，即查【11】表12-1得其轉(zhuǎn)動慣量為故腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件的轉(zhuǎn)動慣量和為：工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為：由以上計算得腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩為：2）腕部轉(zhuǎn)動時在軸頸處的摩擦力矩M摩式中，d1、d2——腕部軸頸的直徑（參見圖10）；f——軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，f=0.01，對于滑動軸承，f=0.1；RA、RB——軸頸處的支撐反力。按腕部轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解RA和RB。根據(jù)，得即同理，根據(jù)，得式中，、、——工件、手部、腕部的重量；、、、——尺寸，見圖10。故3）工件重心偏置引起的偏重力矩M偏M偏=G1e式中，G1——工件重量（N）；e——偏心距。由于本課題的工件為250×170×140mm的箱式零件，即為對稱的零件，因此工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合，也就是偏心距為零，故M偏為零。因此腕部轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩為：又腕部回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動力矩M與回轉(zhuǎn)缸的壓力p的關系為：式中，M——回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動力矩；P——回轉(zhuǎn)缸的工作壓力；R——缸體內(nèi)壁半徑；r——輸出軸半徑；b——動片寬度。上述驅(qū)動力矩M與壓力p的關系式是對應與壓力腔的背壓為零時的情況而言的，若低壓腔有一定的背壓，則P為工作壓力與背壓的差值。3.腕部回轉(zhuǎn)液壓缸尺寸的確定1）液壓缸內(nèi)徑的確定由上式腕部回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動力矩M與回轉(zhuǎn)缸的壓力p的關系推導得缸體內(nèi)壁半徑為；其中輸出軸半徑r由結構設計定為12.5mm。查【2】按標準系列圓整，取R=32.5mm，即回轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)徑為65mm。2）液壓缸壁厚δ的計算對于低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算：式中，δ——液壓缸缸筒厚度（mm）；——試驗壓力（MPa），工作壓力p≤16MPa時，=1.5p；工作壓力p≥16MPa時，=1.25p，由于本次設計的液壓系統(tǒng)壓力為2.5MPa，故=1.5×2.5=3.75Mpa；D——液壓缸內(nèi)徑（mm）；——缸材料體的許用應力（MPa）：——缸體材料的抗拉強度（MPa）；n——安全系數(shù)，n=3.5～5，一般取n=5。對于：鍛鋼=100～120MPa鑄鋼=100～110MPa鋼管=100～110MPa鑄鐵=60MPa現(xiàn)選用鑄鐵材料，=60Mpa。將以知數(shù)據(jù)代入上式得因結構設計需要，取=17.5mm。3）液壓缸外徑D0及寬度b的計算b≤（20～30）D0，由結構需要確定，取b=30mm。4）回轉(zhuǎn)液壓缸回轉(zhuǎn)行程的確定由方案設計可知，腕部回轉(zhuǎn)行程0～180○，其結構形式見圖（10）。4.腕部擺動缸驅(qū)動力矩的計算與回轉(zhuǎn)液壓缸的計算類似，腕部擺動時也必須克服三種力矩——、和，故手腕的擺動力矩M至少應為：同樣考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失等因素，一般將M取大一些，可取式中，M——驅(qū)動力矩；M慣——慣性力矩；M偏——參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量（包括工件、手部及腕部的回轉(zhuǎn)缸動片等）對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩；M摩——腕部擺動與支承處的摩擦力矩；以上各力矩的分析計算如下：1）腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩M慣若手部啟動時按等加速運動，角速度為w，啟動過程所用的時間為，啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度為，則或式中，J——腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量；J1——工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量；——腕部轉(zhuǎn)動的角速度；——啟動過程所需的時間，一般為0.01～0.5（s），這里取0.2；——啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度。若工件的重心與回轉(zhuǎn)軸不重合，則轉(zhuǎn)動慣量為式中，——工件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量；——工件的重量；——工件重心到回轉(zhuǎn)軸的偏心距；g——重力加速度。由腕部回轉(zhuǎn)運動計算可知，腕部參與轉(zhuǎn)動的各部件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量相對工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量要小的多，因此在此僅計算工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。工件對腕部回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為：由于擺動液壓缸工作時，工件的重心與回轉(zhuǎn)軸不重合，則由以上分析得轉(zhuǎn)動慣量為由以上計算得腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩為：2）腕部轉(zhuǎn)動時在軸頸處的摩擦力矩M摩腕部轉(zhuǎn)動時在軸頸處的摩擦力矩公式為由由腕部回轉(zhuǎn)運動計算可知，腕部轉(zhuǎn)動時在軸頸處的摩擦力矩相對與其他力矩要小的多，故此不在計算。3）工件重心偏置引起的偏重力矩M偏M偏=G1e式中，G1——工件重量（N）；e——偏心距。由于腕部擺動時，工件的重心與回轉(zhuǎn)軸不重合，故存在偏心力矩因此腕部轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩為：5.腕部擺動液壓缸尺寸的確定1）液壓缸內(nèi)徑的確定由上式腕部回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動力矩M與回轉(zhuǎn)缸的壓力p的關系推導得缸體內(nèi)壁半徑為；其中輸出軸半徑r由結構設計定為15mm。查【2】按標準系列圓整，取R=55mm，即回轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)徑為110mm。2）液壓缸壁厚δ的計算對于低壓系統(tǒng)，液壓缸缸筒厚度一般按薄壁筒計算：式中，δ——液壓缸缸筒厚度（mm）；——試驗壓力（MPa），工作壓力p≤16MPa時，=1.5p；工作壓力p≥16MPa時，=1.25p，由于本次設計的液壓系統(tǒng)壓力為2.5MPa，故=1.5×2.5=3.75Mpa；D——液壓缸內(nèi)徑（mm）；——缸材料體的許用應力（MPa）：——缸體材料的抗拉強度（MPa）；n——安全系數(shù)，n=3.5～5，一般取n=5。對于：鍛鋼=100～120MPa鑄鋼=100～110MPa鋼管=100～110MPa鑄鐵=60MPa現(xiàn)選用鑄鐵材料，=60Mpa。將以知數(shù)據(jù)代入上式得因結構設計需要，取=30mm。3）液壓缸外徑D0及寬度b的計算b≤（20～30）D0，由結構需要確定，取b=100mm。4）回轉(zhuǎn)液壓缸回轉(zhuǎn)行程的確定由方案設計可知，腕部擺動行程0～90○，其結構形式見圖（11）。（四）機械手的手臂和機身的設計1.手臂和機身結構形式的確定手臂部件（簡稱臂部或手臂）是機械手的主要執(zhí)行部分，其作用是支承手腕及抓取機構（包括被抓取的工件或工具），有時其他一些裝置如傳動機構或驅(qū)動裝置也安裝在手臂上。機身則直接支承和帶動手臂部件，并實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)、升降、俯仰等運動。因此，手臂的送放運動越多，機身的結構和受力狀況也越復雜。設計手臂和機身時應注意以下幾個問題：1）剛度剛體是指手臂和機身在外力作用下抵抗變形的能力。由于機械手的手臂一般都要懸伸（水平或垂直懸伸），因而手臂和機身的剛度十分重要。手臂的懸伸量越大，剛度越差，而且剛度歲懸伸距離的變化而不斷變化，因而懸伸量對機械手的運動性能、位置精度和負荷能力都有很大的影響。為了提高手臂的剛度，除了盡量縮短手臂的懸伸量外，還應合理地選擇使手臂抗彎扭能力強的手臂截面形狀，并合理地確定手臂的壁厚和材質(zhì)，以及合理地布置受力構件的位置和方向。2）精度機械手的精度最終反映在手部的位置精度上，在很大程度上取決與手臂和機身的精度。影響手臂和機身的精度的因素較多，主要有本身的剛度、手部和腕部與手臂的連接剛度，以及手臂和機身運動的導向裝置和定位裝置的精度等。3）平穩(wěn)性手臂和機身的質(zhì)量較大，其運動速度和負荷也較大，因而產(chǎn)生的沖擊和振動也較大。因此，它們的工作平穩(wěn)性十分重要，將直接影響到機械手的工作質(zhì)量和壽命，在設計時應予以足夠的重視。在設計時除了力求結構合理、緊湊、重量輕、慣性小以外，還應采取有效的緩沖措施，以便吸收沖擊能量，提高機械手的工作平穩(wěn)性。4）其他要求對于一些在特殊條件下工作的機械手，設計時應滿足其他特殊的要求。例如：在高溫環(huán)境工作時，應考慮熱輻射的影響；在腐蝕性介質(zhì)環(huán)境下工作時，應考慮防腐蝕措施；在多用途作業(yè)環(huán)境下工作時，應考慮控制、檢測、維修方便等等。手臂和機身的配置形式反映了機械手的總體布置形式，主要取決與機械手的工作要求、運動形式和作業(yè)環(huán)境，大致上可歸納為以下幾種：1）立柱式這種配置形式適合于回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型機械手，因而是一種最常見的配置形式。這種配置形式的手臂可以在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小、工作范圍的特點。立柱可以安裝在生產(chǎn)線上，為一臺機車服務，也可以在其上加裝行走裝置，為多臺機床服務。立柱式配置形式的機械手可以做成單臂的，也可以作成雙臂的。后者通過兩臂同時升降、交臂伸縮，實現(xiàn)一手上料，一手下料，使結構簡單緊湊。2）機座式機座式配置形式的機身設計成機座的形式，獨立自成系統(tǒng)，便于安裝和搬動。也可在機座上增設行走裝置，使機座能在地面專用軌道上移動。這種配置形式的手臂裝在機座的頂端，適合于回轉(zhuǎn)型或俯仰型機械手。這種配置形式的機械手也可以做成雙臂的或多臂的，以便同時為幾臺機床服務。3）屈伸式屈伸式配置形式的小臂相對于大臂可以作屈伸運動，大臂又可相對于機身作回轉(zhuǎn)和俯仰運動。因此，手臂夾持中心的運動軌跡為一空間曲線。這種配置形式能有效地利用空間，并能繞過障礙物夾持和送放工件，但使機械手的結構較復雜。4）懸掛式懸掛式配置形式的機身設有橫梁，用于懸掛手臂，這種配置形式主要用于直角坐標式機械手。橫梁可設計成固定的，也可以設計成移動的。一般情況下，橫梁可安放在廠房原有的建筑物上。本機械手機身采用機座式，手臂運動的導向裝置為雙導向桿式，兩導向桿對稱配置在驅(qū)動油缸的兩側。2.手臂驅(qū)動力的計算計算臂部運動驅(qū)動力（包括力矩）時，要把臂部所受的全部負荷考慮進去。機器人工作時，臂部所受的負荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。1）手臂水平伸縮運動時的驅(qū)動力計算下圖（13）所示的為手臂作水平伸縮運動時的受力分析。圖（13）當壓力油輸入工作腔時，活塞驅(qū)動手臂前伸。其驅(qū)動力應克服手臂在前伸啟動時所產(chǎn)生的慣性力、手臂運動部件與密封裝置的摩擦阻力，以及回油腔的壓力（即負壓）。因此，驅(qū)動力為式中，——手臂啟動過程中的慣性力；——摩擦阻力（包括導向裝置和活塞與缸體之間的摩擦阻力）；——密封裝置處的摩擦阻力，用不同形式的密封裝置，其摩擦阻力不同；——油缸非工作腔的壓力（即背壓）所造成的阻力，若非工作腔與油箱或大氣相通，則=0。2）手臂作回轉(zhuǎn)運動時的驅(qū)動力矩計算驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩為M，該力矩應與手臂啟動時所產(chǎn)生的慣性力矩以及密封裝置所產(chǎn)生的阻力矩平衡（略去軸承處的摩擦），因此：式中，——慣性力矩；——密封裝置處的摩擦力矩。一般，按下式計算：式中，——回轉(zhuǎn)缸動片的角速度增量，在啟動過程中，；——啟動過程的時間；——手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量。若手臂回轉(zhuǎn)部件的重心與回轉(zhuǎn)軸線不重合，則其部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量為式中，——回轉(zhuǎn)部件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量；p——回轉(zhuǎn)部件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。當手臂部件尺寸不大，而且其重心位置距回轉(zhuǎn)軸線又較遠時，可認為手臂部件為“質(zhì)點”，則按下式計算轉(zhuǎn)動慣量：另外，在初算驅(qū)動力矩時，為了簡化計算，也可以用效率參數(shù)來考慮各密封裝置的摩擦阻力的影響，則可按下式計算驅(qū)動力矩：式中，——回轉(zhuǎn)缸的效率，取=0.85～0.90。由上述可知，要減少驅(qū)動力矩，必須減少啟動時的慣性力矩，應盡量減少手臂的懸伸量，盡量使運動部件的總重心趨近手臂的回轉(zhuǎn)軸線，并將手臂縮回后再進行回轉(zhuǎn)。3）手臂作俯仰運動時的驅(qū)動力矩計算下圖（14）所示為手臂作俯仰運動時的受力分析圖。圖（14）由圖可知，當手臂與水平線成仰角β1和俯角β2時，鉸接活塞缸的驅(qū)動力P的作用線與垂直線的夾角a在a1與a2的范圍內(nèi)變化。而作用在活塞上的驅(qū)動力通過連桿機構產(chǎn)生的驅(qū)動力矩與手臂的俯仰角β有關，當手臂處在仰角為β1的位置OA1時，驅(qū)動力矩為因為而所以而式中，a,b,c——機械手的結構尺寸（參見圖14）；P——作用于活塞上的驅(qū)動力；P——液壓缸的工作壓力；D——活塞缸的內(nèi)徑；——密封裝置的摩擦阻力；——非工作腔的油壓（背壓），當非工作腔通油箱或大氣時，=0。當手臂處在俯仰β2的位置OA2時，驅(qū)動力矩為因為而所以當手臂處在水平位置時，β=0，驅(qū)動力矩為手臂俯仰時的驅(qū)動力矩，應克服手臂部件的重量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩、手臂啟動時的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副處的摩擦力矩，即式中，——仰運動時手臂部手臂作俯件總質(zhì)量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩，當手臂上仰時為正，下俯時為負；——手臂作俯仰運動時的慣性力矩；——手臂作俯仰運動時，各運動副處的摩擦力矩。因在手臂與立柱連接處一般都用滾動軸承，摩擦阻力較小，故摩擦力矩可忽略不計，則上式可簡化為各缸主要尺寸的計算結果如下表所示。各缸的主要尺寸mm液壓缸名稱內(nèi)徑D外徑D0寬度b桿徑d厚度δ長度l立柱回轉(zhuǎn)液壓缸1402106035手臂俯仰液壓缸4050285265手臂伸縮液壓缸8090365550腕部擺動液壓缸11017010030腕部回轉(zhuǎn)液壓缸651003017.5（六）液壓系統(tǒng)元件的選擇由于機械手操作時各個液壓缸不同時工作，手臂伸縮和立柱回轉(zhuǎn)所需的流量最大，其余流量均較小，因此選用雙聯(lián)葉片泵，其型號為YB-6/40，系統(tǒng)壓力為2.5MPa，電機功率為5.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，并考慮到集中供油、維護方便等原則，確定液壓系統(tǒng)各元件的型號如下：溢流閥：YQ6/63；單向閥：Y10B；調(diào)速閥：Q63B；節(jié)流閥：L-25B；換向閥：34E-63B、22E-25B、24E-10B。（七）液壓系統(tǒng)回路的分析本機械手的送放機構的液壓驅(qū)動系統(tǒng)是由一些液壓基本回路組成的，主要有以下一些回路。1.調(diào)壓回路液壓系統(tǒng)的壓力必須與負載相適應，以節(jié)約動力消耗和減少發(fā)熱。本機械手采用雙聯(lián)定量泵供油，用溢流閥來調(diào)節(jié)壓力，使系統(tǒng)在恒定的壓力下工作，下圖（15）所示的為調(diào)壓回路圖。圖（15）2.緩沖回路手臂伸縮液壓缸中流量較大，進油壓力也較大，故在定位前采用二位二通電磁閥換接可調(diào)節(jié)流閥，以實現(xiàn)減速緩沖，如圖（16）所示。圖（16）3.調(diào)速回路本機械手是液壓驅(qū)動系統(tǒng)采用回油路節(jié)流調(diào)速，如下圖（17）所示。這種調(diào)速回路，由于回油腔存在背壓，故具有承受負值負載的能力。圖（17）4.換向回路本機械手的液壓驅(qū)動系統(tǒng)采用三位四通換向閥實現(xiàn)換向功能。5.鎖緊回路采用O型機能的三位四通換向閥，如圖（18）所示，滑閥在中間位置時油口全閉，油路不通，液壓缸鎖緊。由于液壓缸內(nèi)充滿液壓油，故從靜止到啟動較平穩(wěn)，換向沖擊小，換向復位位置較準確。圖（18）6.保壓回路如圖（19）所示，采用蓄能器保壓。當12DT斷電時，手爪放松，油泵給蓄能器充油。當12DT通油時，蓄能器和油泵通過12DT同時給油缸供油，手爪夾緊工件。當因停電等原因油泵停止供油時，蓄能器通過12DT給油缸供油，使工件不會因停電等原因而脫落。圖（19）四、控制系統(tǒng)的設計本機械手共有5個自由度，每一個自由度必須配置一個原動件——液壓油缸，另外還有一個夾緊液壓油缸，共計6個驅(qū)動液壓油缸。每個液壓油缸均采用電磁換向閥換向，并采用行程定位控制。這是一種用機械擋塊與電氣開關相結合的行程定位控制方法。在行程的終點和始點均利用缸筒端蓋與活塞相碰而定位，并用壓力繼電器和時間繼電器發(fā)出信號，切斷油路。機械擋塊定位是在行程終點設置機械擋塊，當機械手減速運動到終點時，緊靠擋塊而定位。若定位前緩沖較好，定位時驅(qū)動壓力未撤除，在驅(qū)動壓力下將運動件壓在機械當塊上，或驅(qū)動壓力將活塞壓靠在缸蓋上就能達到較高的定位精度，最高可達正負0.02毫米，若定位時關閉驅(qū)動油路、去掉驅(qū)動力矩，機械手運動件不能緊靠在機械擋塊上，定位精度就會減低，其減低的程度與定位前的緩沖效果和機械手的結構剛度等因素有關。由于時間關系，本次設計未對機械手的控制系統(tǒng)作詳細設計。參考文獻【1】成大先《機械設計手冊》第三版第2卷化學工業(yè)出版社2001.4【2】機械設計手冊編委會《機械設計手冊》新版第4卷北京機械工業(yè)出版社2004.8【3】王承義《機械手及其應用》北京機械工業(yè)出版社1981.6【4】張建民《工業(yè)機器人》北京北京理工大學出版社1988.12【5】吳振彪《工業(yè)機器人》武漢華中科技大學出版社2003.1【6】熊有倫《機器人技術基礎》武漢華中理工大學出版社1996【7】吳廣玉姜復興《機器人工程導論》黑龍江哈爾濱工業(yè)大學出版社1988【8】張伯鵬張昆等《機器人工程基礎》北京機械工業(yè)出版社1989【9】孫桓、陳作?！稒C械原理》第六版北京高等教育出版社2000.8【10】于永泗、齊民《機械工程材料》第五版大連大連理工大學出版社2003.5【11】哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室《理論力學》Ⅰ北京高等教育出版社2003.7【12】謝鐵邦李柱席宏卓《互換性與技術測量》武漢華中科技大學出版社1998.2【13】濮良貴紀名剛《機械設計》第七版北京高等教育出版社2004.5【14】何存興、張鐵華《液壓傳動和氣壓傳動》武漢華中科技大學出版社2005.1【15】諸靜《機器人與控制技術》杭州浙江大學出版社1991謝辭在經(jīng)歷了近四個月的艱苦奮戰(zhàn)之后，我終于完成了這次畢業(yè)設計。本次設計是我們機械設計制造及其自動化專業(yè)學生在學完四年工科課程后進行的一次綜合性的、系統(tǒng)性的、理論聯(lián)系實際的設計活動，我認為自己從中獲益匪淺。在這次畢業(yè)設計中，我查閱了許多相關、相近的技術資料進行原理的確定、方案的比較以及詳細結構設計的構思和總裝、液壓、三維外觀圖的繪制，說明書的編定等過程，可謂是歷盡心血。通過這次設計使我的專業(yè)知識得以鞏固，設計能力得以提高。同時，也進一步加強了自己嚴謹治學的良好習慣，這是一次非常有意義的實踐性的活動。這將為我以后的工程技術人員道路打下良好的基礎。在這次設計中，我得到了李教授和其他老師的悉心關懷和幫助。在此，我向他們致以深深的謝意。特別感謝李教授不斷地督促、指導以及無私的奉獻，同時感謝在機房為我們打印畢業(yè)設計相關資料而辛苦工作的陳老師、周老師。由于本次設計的時間比較急迫，資料欠缺，加之本人的水平有限，實際經(jīng)驗不足等，難免在設計過程中出現(xiàn)錯誤與不妥之處。希望各位老師及同學給予批評指正，我將不勝感激！附錄：科技論文翻譯TheopensystemmeritofComputerNumericalControlTheopensystemmeritisthesystemsimple,thecostlow,buttheshortcomingistheprecisionislow.Thereversegap,theguidescrewpitcherror,stopinferiorlycanaffectthepointingaccuracybymistake.Followingseveralkindofimprovementsmeasuremaycausethepointingaccuracydistinctimprovement.1.reversegaperrorcompensates

Thenumericalcontrolenginebedprocessingcuttingtoolandtheworkpiecerelativemotionisdependsuponthedriveimpetusgear,theguidescrewrotation,thustheimpetusworkfloorandsoonmovestheparttoproducemovesrealizes.Astraditionalpartgear,guidescrewalthoughthemanufactureprecisionisveryhigh,butalwaysunavoidablyhasthegap.Asaresultofthiskindofgapexistence,whenmovementdirectionchange,startsthesectiontimetobeabletocauseinevitablyactuatesthepartwastingtime,appearstheinstructionpulsetopushthemotionlessfunctionalelementtheaspect.Thishasaffectedtheenginebedprocessingprecision,namelytheinstructionpulseandactualentersforthestepdoesnottally,hastheprocessingerrortherefore,thesplit-ringnumericalcontrolsystemallestablishesgenerallyhasthereversegaperrorcompensatoryfunction,withbymakesupwhichwastestimethestepreversegapdifferencecompensatesisfirstactualreverseentersfortheerror,convertsthepulseequivalentnumberit,compensatesthesubroutineasthegaptheoutput,whenthecomputerjudgmentappearswheninstructionforcountermotion,transfersthegaptocompensatethesubroutineimmediately,compensatesthepulseaftertheoutputtoeliminatethereversegaptocarryonagainnormallyinsertsmakesupthemovement.2.oftenthevaluesystematiccharacteristicpositionerrorcompensatesAkindofstorehousebytransfersforthedesigner.Likethisinthecomponentsdesignstage,thedesigneronlymustinputthecharacteristictheparameter,thesystemdirectproductioncharacteristicexamplemodel:Wemustsavetherelatedcharacteristicclassinthedatabasethestructureinformation,thedatabasetablecollectionareuseinsavingthispartofrelatedinformation.Accordingtothecharacteristictypedefinitionneed,wedefinedthecharacteristicclasscodetable,thecharacteristicclasseditioninformationhaveoutstandingshownthecharacteristictype;Definedthecharacteristicclassstructureoutstandingtoreachthecharacteristicclassthestructure;Andrelatesthroughthecomponentscharacteristicdispositiontableandthecomponentscharacteristiclevelinformation.Thecharacteristicleveldatasheetcollectionisthiscomponentsmodeldatabasedesigncore,hasrecordedcharacteristicexampleinformationandsoonmodeldesign,craft.Thecharacteristicstructuretablehasrecordedthecharacteristicgeometrystructure;Thecharacteristicsizetable,thecharacteristicshapepositiontableoflimits,thecharacteristicsurfaceroughnesstablehasrecordedthecharacteristicprojectsemanticsquotation;Thesizetable,theshapepositiontableoflimits,thesurfaceroughnesstablesavedallcomponentscharacteristicdatamessage.Inthecharacteristiclevel,usingcharacteristicID,geometryprincipallinkageandsoonessentialfactorID,sizeID,commondifferenceID,roughnessIDcarriesonthedataretrieval.WeapplythiscomponentsinformationmodeldatabaseunderthefactoryenvironmentsomemoduleCADintheAMintegrativesystem,hasrealizedCADandtheCAPPcharacteristicinformationsharingwell.Mainuseready-madeCAD/theCAMsoftware(Unigra□phics1I)carriesontheproductdesignandtheNCprogramminginthissystem,andthroughcarriesontwotimesofdevelopmentsgainscomponentstothissoftwarethesizeinformation;Atthesametimeusesthedialoguewindowwhichdevelopsvoluntarily,letsdesignthepersonneltoinputothercharacteristicinformationalternately,realizesthissoftwareandthesystemsharingdatabaseconnection.Whenassistancetechnologicaldesign,thetechnologicaldesignpersonnelthroughtheprocedureinquiryfunction,inquiresthecomponentsinformationfromthesharingdatabasewhichneeds,carriesontheinteractivetechnologicaldesign.ThushasfacilitatedtheCAPPcomponentsinformationacquisition,enhancedthetechnologicaldesignefficiency.WhencarriesontheNCprogrammingusingUG,mayfromthesharingdatabasegainthecraftandthemanufactureinformationwhichneeds,carriesonvariousworkingprocedurestheknifeaxledesignandtheprocessingsimulationestablishesanabsolutezerospotonthenumericalcontrolenginebed,theactualvariouscoordinateaxessyzygycompletelypositionerror,makesthecurveinordertodeterminedcompensatesthespot.Attemptsltoshowisanactualpositionerrorcurve,(error)carriesonthiscurvey-coordinatetakethepulseequivalentastheunitthedivision,makesthehorizontalline,eachhorizontallineandthecurvepointofintersectionnamelycompensatesthespotforthegoal.Chart1thecenter1to6o'clockplacepositionerrorsfor,needstodoreducesthepulsetocompensate;Butneedstocarryon6to9addsthepulsetocompensateinthecharttheshadowpartiallyfortocompensatethearea.Compensatestherangeofpointsthesetobecometheerror.

Thecalibrationcorrectionsstoresthecomputer,whenworktablebyzerodisplacementinposition,installssendsouttheabsolutezeropointlocalizationsignalintheabsolutezeropointmicroswitch,latercomputerasnecessarywillsendoutthegoaltocompensatetocompensatethesignal,willcarryonthepositionerrortotheenginebedtocompensate.Thecosinegeneratorassignsslideguageinitiationsignalaelectricityandbystepoftransmission.

3.feedbackscompensatestheopen-loopcontrol

Chart2hasproducedthiskindofsystemschematicdiagram.Thissystemsurveystwopartsbytheopen-loopcontrolandtheinductionsynchromeshdirectpositiontobecomposed.Herepositionexaminationdoesnotserveasthepositionthefeedback,butiscompensatesthefeedbackasthepositionerror.Itscardinalprincipleis:InstallstheinstructionpulsebytheenginebednumericalcontrolwhichCNCsendsout,ontheonehandthesuppliesopensystem,thecontrolstep-by-stepstheelectricalmachineryaccordingtotheinstructionrevolution,andthedirectdriveplatenmoves,constitutestheopen-loopcontrol;Ontheotherhandthisinstructionpulsesuppliestheinductionsynchromeshthemeasurementsystem(namelydigitally,cosinegenerator),aspositiondemandsignalaby.Theworkinthewarningwayinductionsynchromeshthistimenotonlyisthepositionsensor,alsoisthecomparator,itby,Thecosinegeneratorassignsslideguageinitiationsignalaelectricityandbystepoftransmission.4.conclusions

UndertheCIMSenvironmentthetechnologywhichdevelopsunceasinglybasedoncharacteristiccomponentsinformationmodeling,howenhancesthecomponentsorderofcomplexitywhichthecharacteristicdesigncancomplete;Howcausesquestionandsoonrequestwhichthecharacteristicdesignadoptiontrickrecognition,thecharacteristicsemanticstransformsalsotowaitf