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（优秀毕业全套设计）液压机械手的设计（整套下载）

.当工件直径变化时,的变化量即为定位误差,设工件半径由变化到时,其最大定位误差为∣∣.其中,代入公式计算得最大定位误差∣∣所以是符合要求.本章小结本章阐述了液压机械手手部在设计时需要注意的问题，计算出驱动力，分析了回转式抓手的定位误差。腕部的结构.概述腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。设计腕部时要注意以下几点结构紧凑，重量尽量轻。转动灵活，密封性要好。注意解决好腕部也手部臂部的连接，以及各个自由度的位置检测管线的布置以及润滑维修调整等问题要适应工作环境的需要。另外，通往手腕油缸的管道尽量从手臂内部通过，以便手腕转动时管路不扭转和不外露，使外形整齐。.腕部的结构形式本机械手采用回转油缸驱动实现腕部回转运动，结构紧凑体积小，但密封性差，回转角度为.如下图所示为腕部的结构，定片与后盖，回转缸体和前盖均用螺钉和销子进行连接和定位，动片与手部的夹紧油缸缸体用键连接。夹紧缸体也指座固连成体。当回转油缸的两腔分别通入压力油时，驱动动片连同夹紧油缸缸体和指座同转动，即为手腕的回转运动。图.手的腕部结构.手腕驱动力矩的计算驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径定片端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动的重心与轴线不重合所产生的偏重力矩。手腕转动时所需要的驱动力矩可按下式计算.式中驱驱动手腕转动的驱动力矩惯惯性力矩.偏参与转动的零部件的重量包括工件手部手腕回转缸体的动片对转动轴线所产生的偏重力矩.摩手腕转动轴与支承孔处的摩擦力矩.图.腕部回转力矩计算图摩擦阻力矩摩.式中轴承的摩擦系数，滚动轴承取.，滑动轴承取.轴承支承反力轴承直径由设计知时.得工件重心偏置力矩引起的偏置力矩偏.式中工件重量偏心距即工件重心到碗回转中心线的垂直距离，当工件重心与手腕回转中心线重合时，偏为零当.，时腕部启动时的惯性阻力矩惯当知道手腕回转角速度时，可用下式计算惯.式中手腕回转角速度手腕启动过程中所用时间，假定启动过程中近为加速运动手腕回转部件对回转轴线的转动惯量•工件工件对手腕回转轴线的转动惯量•按已知计算得.，工件.，.,故惯.•当知道启动过程所转过的角度时，也可以用下面的公式计算惯.式中启动过程所转过的角度手腕回转角速度。考虑到驱动缸密封摩擦损失等因素，般将取大些，可取本章小结本章描述了腕部结构和手腕驱动力矩的计算臂部的结构.臂部概述臂部是机械手的主要执行部件，其作用是支承手部和腕部，并将被抓取的工件传送到给定位置和方位上，因而般机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩左右回转和升降运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的。立柱的横向移动即为手臂的横向移动。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现，因此，它不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受手部手腕和手臂自身的重量。手臂的结构工作范围灵活性以及抓重大小即臂力和定位精度等都直接影响机械手的工作性能，所以必须根据机械手的抓取重量运动形式自由度数运动速度及其定位精度的要求来设计手臂的结构型式。同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况油缸及导向装置的布置内部管路与手腕的连接形式等因素。因此设计臂部时般要注意下述要求刚度要大为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形状的选择要合理。弓字形截面弯曲刚度般比圆截面大空心管的弯曲刚度和扭曲刚度都比实心轴大得多。所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。导向性要好为防止手臂在直线移动中，沿运动轴线发生相对运动，或设置导向装置，或设计方形花键等形式的臂杆。偏重力矩要小所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转轴的转动惯量。运动要平稳定位精度要高由于臂部运动速度越高重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑重量轻，同时要采取定的缓冲措施。.手臂直线运动机构机械手手臂的伸缩升降及横向移动均属于直线运动，而实现手臂往复直线运动的机构形式比较多，常用的有活塞油气缸活塞缸和齿轮齿条机构丝杆螺母机构以及活塞缸和连杆机构。手臂伸缩运动这里实现直线往复运动是采用液压驱动的活塞油缸。由于活塞油缸的体积小重量轻，因而在机械手的手臂机构中应用比较多。如下图所示为双导向杆手臂的伸缩结构。手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端，当双作用油缸的两腔分别通入压力油时，则推动活塞杆即手臂作往复直线运动。导向杆在导向套内移动，以防止手臂伸缩时的转动并兼做手腕回转缸及手部的夹紧油缸用的输油管道。由于手臂的伸缩油缸安装在两导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单，传动平稳，外形整齐美观，结构紧凑。可用于抓重大行程较长的场合。图.双导向杆手臂的伸缩结构导向装置液压驱动的机械手手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩的作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装置。它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。目前采用的导向装置有单导向杆双导向杆四导向杆和其他的导向装置，本机械手采用的是双导向杆导向机构。双导向杆配置在手臂伸缩油缸两侧，并兼做手部和手腕油路的管道。对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。如图.所示，对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。如图.所示，在导向杆的尾端用支承架将两个导向杆连接起来，支承架的两侧安装两个滚动轴承，当导向杆随同伸缩缸的活塞杆起移动时，支承架上的滚动轴承就在支承板的支承面上滚动。导向杆滚动轴承支承板支承架图.双导向杆手臂结构手臂的升降运动如图.手臂的升降运动机构。当升降缸上下两腔通压力油时，活塞杠做上下运动，活塞缸体固定在旋转轴上。由活塞杆带动套筒做升降运动。其导向作用靠立柱的平键实现。图中为位置检测装置。图.升降和回转机构图.手臂回转运动实现手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有回转缸齿轮传动机构链轮传动机构连杆机构等。本机械手采用齿条缸式臂回转机构，如图所示，回转运动由齿条活塞杆驱动齿轮，带动配油轴和缸体起转动，再通过缸体上的平键带动外套起转动实现手臂的回转。.手臂的横向移动如图.手臂的横向移动机构。手臂的横向移动是由活塞缸来驱动的，回转缸体与滑台用螺钉联结，活塞杆通过两块连接板用螺钉固定在滑座上。当活塞缸通压力油时，其缸体就带动滑台，沿着燕尾形滑座做横向往复运动。图.臂横向移动机构.臂部运动驱动力计算计算臂部运动驱动力包括力矩时，要把臂部所受的全部负荷考虑进去。机械手工作时，臂部所受的负荷主要有惯性力摩擦力和重力等。臂水平伸缩运动驱动力的计算手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力。其驱动力可按下式计算.式中各支承处的摩擦阻力启动过程中的惯性力，其大小可按下式估算.式中手臂伸缩部件的总重量重力加速度.启动过程中的平均加速度，而.速度变化量。如果手臂从静止状态加速到工作速度时，则这个过程的速度变化量就等于手臂的工作速度启动过程中所用的时间，般为..。当时，臂垂直升降运动驱动力的计算手臂作垂直运动时，除克服摩擦阻力和惯性力之外，还要克服臂部运动部件的重力，故其驱动力可按下式计算.式中各支承处的摩擦力启动时惯性力可按臂伸缩运动时的情况计算臂部运动部件的总重量上升时为正，下降时为负。当时臂部回转运动驱动力矩的计算臂部回转运动驱动力矩应根据启动时产生的惯性力矩与回转部件支承处的摩擦力矩来计算。由于启动过程般不是等加速度运动，故最大驱动力矩要比理论平均值大些，般取平均值的.倍。故驱动力矩可按下式计算.式中各支承处的总摩擦力矩启动时惯性力矩，般按下式计算.式中手臂部件对其回转轴线的转动惯量•回转手臂的工作角速度回转臂启动时间当•，.对于活塞导向套筒和油缸等的转动惯量都要做详细计算，因为这些零件的重量较大或回转半径较大，对总的计算结果影响也较大，对于小零件则可作为质点计算其转动惯量，对其质心转动惯量忽略不计。对于形状复杂的零件，可划分为几个简单的零件分别进行计算，其中有的部分可当作质点计算。可以参考工业机器人表。液压系统的设计.液压系统简介机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及些控制调节装置等进入油缸，推动活塞杆运动，从而使手臂作伸缩升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。手臂在运动时所能克服的摩擦阻力大小，以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。手臂做各种运动的速度决定于流入密封油缸中油液容积的多少。这种借助于运动着的压力油的容积变化来传递动力的液压传动称为容积式液压传动，机械手的液压传动系统都属于容积式液压传动。.液压系统的组成液压传动系统主要由以下几个部分组成油泵它供给液压系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统工作。液动机压力油驱动运动部件对外工作部分。手臂做直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸。也有回转运动的液动机般叫作油马达，回转角小于的液动机，般叫作回转油缸或称摆动油缸。控制调节装置各种阀类，如单向阀溢流阀节流阀调速阀减压阀顺序阀等，各起定作用，使机械手的手臂手腕手指等能够完成所要求的运动。.机械手液压系统的控制回路机械手的液压系统，根据机械手自由度的多少，液压系统可繁可简，但是总不外乎由些基本控制回路组成。这些基本控制回路具有各种功能，