1323-機(jī)械手-液壓機(jī)械手,機(jī)械手,液壓 ,,機(jī)械工程系,機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 論文答辯,工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)液壓原理及傳動(dòng)設(shè)計(jì),學(xué)生： 指導(dǎo)老師：,目錄,引言 第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析 第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第三章 集成塊的設(shè)計(jì) 第四章 液壓集成塊CAD技術(shù),引言,工業(yè)機(jī)器人一般指用于機(jī)械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車(chē)制造、摩托車(chē)制造、艦船制造、某些家電產(chǎn)品（電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)）、化工等行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中的點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配及物流系統(tǒng)的搬運(yùn)、包裝、碼垛等作業(yè)的機(jī)器人。,,機(jī)器人并不是在簡(jiǎn)單意義上代替人工的勞動(dòng)，而是綜合了人的特長(zhǎng)和機(jī)器特長(zhǎng)的一種擬人的電子機(jī)械裝置，既有人對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說(shuō)它也是機(jī)器的進(jìn)化過(guò)程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動(dòng)化設(shè)備。,,機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。,第一章 機(jī)械手設(shè)計(jì)要求分析,1.設(shè)計(jì)目的和要求 上下料用機(jī)械手能在不同高度與不連續(xù)的工作臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件的重復(fù)取放，代替人工勞動(dòng)，減輕了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)品和工人的質(zhì)量與安全。,2.機(jī)械手簡(jiǎn)介與分析,1.坐標(biāo)形式分析 上下料用機(jī)械手采用圓柱坐標(biāo)的結(jié)構(gòu)形式，主要的組成部分有：升降機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，手臂伸縮結(jié)構(gòu)等，在這三中機(jī)構(gòu)中采用液壓驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)方式，能保證機(jī)械手的整體結(jié)構(gòu)的緊湊性，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)以及可以方便的實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。,2.運(yùn)動(dòng)分析,如圖所示，機(jī)械手在工作過(guò)程中需三種運(yùn)動(dòng)，其中手臂的伸縮和立柱的升降為兩種直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，而手臂的回轉(zhuǎn)為圓周運(yùn)動(dòng)，所以采用圓柱坐標(biāo)形式。其特點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大，有較高的定位準(zhǔn)確度。,,3.機(jī)械手的工作范圍,機(jī)械手在水平方向上的伸縮范圍為至兩個(gè)不同高度的工作臺(tái)的距離，手臂伸縮總行程為500mm，手臂回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)范圍為90度，立柱升降的垂直方向的距離為兩工作臺(tái)的高度差，總行程為200mm,第二章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.根據(jù)工作要求確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過(guò)程 2.據(jù)工作循環(huán)過(guò)程確定系統(tǒng)工況分析圖 3.擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖 4.根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件 5 液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核,1.確定一個(gè)工作循環(huán)周期的運(yùn)動(dòng)過(guò)程,1.手臂位于初始位置（1） 2.手臂伸長(zhǎng)至工作臺(tái)（1） 3.手指抓取工件 4.手臂縮回 5.立柱升高至至工作臺(tái) 6.手臂回轉(zhuǎn)角度α至位置（2） 7.手臂伸長(zhǎng)并釋放工件 8.手臂縮回 9.手臂回轉(zhuǎn)角度 —α，至位置（1） 10.立柱下降至工作臺(tái)（1）,,2.? 分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程確定系統(tǒng)工況分析圖,,3. 擬訂液壓系統(tǒng)的工作原理圖,1. 根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的工作完成步驟，選擇合適的液壓缸。伸縮運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng) 選擇單桿活塞液壓缸，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)選擇擺動(dòng)液壓缸，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)效果。,,2.液壓回路的選擇 確定液壓執(zhí)行元件以后，根據(jù)設(shè)備的共組特點(diǎn)和工作要求確定對(duì)主要性能起決定性影響的主要回路，機(jī)械手液壓系統(tǒng)主要有針對(duì)伸縮運(yùn)動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三個(gè)主要運(yùn)動(dòng)回路。,,3.綜合以上的液壓元件和液壓回路 液壓回路的綜合就是把選擇的液壓回路放在一起，進(jìn)行歸并整理，增加必要的液壓元件和輔助回路，確定完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。同時(shí)注意：a.盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)機(jī)構(gòu)，減少不必要的液壓元件使用； b.保證整個(gè)液壓系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的可靠，安全，沒(méi)有元件與機(jī)構(gòu)之間的相互干涉問(wèn)題的存在；c.盡可能的去提高系統(tǒng)的工作效率，減少不必要的功耗的浪費(fèi)； d.盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)通用的液壓元件。,綜合以上的動(dòng)作，原理以及元件，繪制液壓系統(tǒng)原理圖。下圖為本機(jī)械手液壓系統(tǒng)的工作原理圖,,4.根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的液壓元件需求選擇標(biāo)準(zhǔn)的液壓元件,機(jī)械手液壓系統(tǒng)的主要液壓元件選擇包括：油箱，濾油器，油泵，溢流閥，減壓閥，單向閥，電磁換向閥，單向節(jié)流閥，以及相應(yīng)的電器開(kāi)關(guān)等，主要液壓元件規(guī)格 如左表,,2.5 液壓缸尺寸的確定及安全強(qiáng)度的校核,1.伸縮液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.擺動(dòng)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,第三章 集成塊的設(shè)計(jì),1 設(shè)計(jì)分析 2 根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟 4 液壓集成塊的加工工藝,在整個(gè)液壓系統(tǒng)中，由于整個(gè)系統(tǒng)由若干個(gè)液壓閥有機(jī)組合在一起的，各個(gè)液壓閥之間的連接方式主要有：管式連接，板式連接，集成式連接。集成式連接又可以分為集成塊式連接，疊加閥式連接，插裝錐閥式連接。 由于管式連接結(jié)構(gòu)分散，尤其對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，占據(jù)空間很大，管路交錯(cuò)，接頭較多，裝卸維修困難，并且在接頭處容易造成油液的泄露與空氣的滲入，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪音和震動(dòng) 板式連接一般油管較多，而且易在兩板之間形成間隙，出現(xiàn)漏油，串腔等問(wèn)題。而集成塊式連接是集成式連接中的一種，即借助于集成塊把標(biāo)準(zhǔn)式的板式連接的液壓元件連接起來(lái)，它是一種代替管路把元件連接起來(lái)的六面連接體，在連接體內(nèi)根據(jù)各控制油路設(shè)計(jì)出,需要的油路通道，液壓閥裝在集成塊周?chē)?。集成塊的上下面是塊與塊的結(jié)合面，在結(jié)合面上加工有相同位置的壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及安裝螺栓孔。集成塊與裝在周?chē)拈y類(lèi)元件之間組成一個(gè)集成塊組，可以完成一定典型回路的功能。將所有的集成塊組疊加在一起，就可以構(gòu)成整個(gè)集成塊式的液壓傳動(dòng)接系統(tǒng)。 在所有的集成塊組的下面應(yīng)該有底板結(jié)構(gòu)，底板上有壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L等，通過(guò)底板來(lái)實(shí)現(xiàn)集成塊組與油泵和油箱的連接，在所有的集成塊組上面還應(yīng)該有頂蓋結(jié)構(gòu)，在頂蓋上可以安裝壓力表開(kāi)關(guān)，以便于測(cè)量系統(tǒng)中各連接點(diǎn)或者某一油路的壓力情況，這種集成方式的優(yōu)點(diǎn)是它的機(jī)構(gòu)緊湊，占地面積小，易于裝卸和維修，并且具有標(biāo)準(zhǔn)化和系列化產(chǎn)品。以選用組合，因而被廣泛用于各種中高壓液壓系統(tǒng)和各種中低壓液壓系統(tǒng)中，但是對(duì)于它的設(shè)計(jì)，工作量比較大，加工工藝復(fù)雜，不能任意修改等缺點(diǎn)。,2 根據(jù)具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,上下料用的機(jī)械手液壓系統(tǒng)的集成塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)見(jiàn)集成塊裝配圖，它包括地板塊，升降機(jī)構(gòu)控制集成塊，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制集成塊，伸縮機(jī)構(gòu)控制集成塊以及頂蓋等五個(gè)集成塊組成 。 下面針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的伸縮缸液壓控制回路集成塊為例子，具體說(shuō)明整個(gè)集成塊的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程：,3.液壓元件的選擇,為了能滿(mǎn)足整個(gè)循環(huán)的工作要求，則該回路共需四個(gè)液壓元件，有相關(guān)手冊(cè)查得它們的型號(hào)和規(guī)格，以及安裝底板在安裝這些元件時(shí)候應(yīng)考慮的油孔的相對(duì)位置情況等,減壓閥,型號(hào)：JF3-10B 通徑：Φ10 連接底板標(biāo)準(zhǔn)：GB8100-AG-06-2-A 外型尺寸：84mm*61mm 安裝螺栓孔和油孔的相對(duì)位置如下圖,,單向閥,型號(hào)：AJ-H10B 通徑：Φ10 AJ型直角單向閥板式連接 外型尺寸：60mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對(duì)位置如下,,三位四通電磁換向閥,彈簧對(duì)中型 代號(hào)O 型號(hào)：34- H10B 通徑：Φ10 規(guī)格：流量40 L/min 換向頻率 60次/min 電壓 AC 220V 50Hz DC 12V 24V 功耗 AC 40W DC 42W 安裝螺栓孔和油孔的相對(duì)位置如下：,,單向節(jié)流閥,型號(hào)：L -H10 板式連接 通徑：Φ10 外型尺寸：130mm*90mm 安裝螺栓孔和油孔的相對(duì)位置如下,,3 下面為集成塊的設(shè)計(jì)步驟,1.根據(jù)上面查得的標(biāo)準(zhǔn)，做液壓元件樣板，根據(jù)閥的油孔和外型尺寸確定液壓集成塊的外型尺寸，以及閥體在集成塊某一面上所占的空間。,2.確定通道的孔徑，集成塊上的公用通道，即壓力油孔P，回油孔T，泄露油孔L，以及四個(gè)安裝孔，壓力油孔由液壓泵流量決定，本回路流量約為30 L/min 則取壓力油孔的孔徑為Φ12mm，回油孔和泄露油孔也取孔徑為Φ12mm。直接與液壓元件連接的液壓油孔由選定的液壓元件規(guī)格確定，由于所選液壓閥的通徑都為Φ10mm，則統(tǒng)一取孔徑為Φ12mm，方便加工。而孔與孔之間的連接孔（即工藝孔）也取Φ12，并且要求用螺塞在集成塊表面堵死，不允許堵孔用的螺塞對(duì)其他的液壓元件和結(jié)合面有干涉作用。,3.集成塊上液壓元件的布置，把做好的液壓元件樣板在集成塊各個(gè)視圖上進(jìn)行布局，有的液壓元件需要連接板，則樣板以連接板為準(zhǔn)。,在布局時(shí)應(yīng)該避免電磁換向閥兩端的電磁鐵與其他部分或元件想干涉，液壓元件的布置應(yīng)以在集成塊上加工的孔最少為最佳。如圖5所示，孔道相通的液壓元件應(yīng)該盡可能布置在同一水平面上，或在直徑d的范圍內(nèi)（如圖5 a）否則要鉆中間油孔（如圖5 b，c），不通油孔之間的最小壁厚h必須進(jìn)行強(qiáng)度校核（如圖5 d）。,,液壓元件在水平上的孔道若與公共油孔相通，則應(yīng)盡可能地布置在同一垂直位置或在直徑d的范圍（如圖5 a，b），否則要鉆中間孔道（如圖6 c），集成塊前后與左右連接的孔道應(yīng)相互垂直，不然也要鉆中間孔道（如圖6 d）。 設(shè)計(jì)專(zhuān)用集成塊時(shí)，要注意其高度應(yīng)該比裝在其上的液壓元件最大橫向尺寸大，以避免上下集成塊上的液壓元件相互干涉，影響集成塊組之間的緊固問(wèn)題。,,4.集成塊上液壓元件布置程序,電磁換向閥布置在集成塊的前面和后面，先布置垂直位置，后布置水平位置，要避免電磁換向閥的固定螺孔與閥口通道、集成塊固定螺孔相通。液壓元件泄漏孔可考慮與回油孔合并。水平位置孔道可分為三層進(jìn)行布置。根據(jù)水平孔道布置的需要，液壓元件可以上下左右移動(dòng)一段距離，具體可參見(jiàn)圖6。溢流閥的先導(dǎo)閥部分可伸出集成塊外，有的元件如單向閥，可以橫向布置。,