畢業(yè)設(shè)計（論文）平衡臂機械手的設(shè)計之plc邏輯順序控制和液壓系統(tǒng)設(shè)計完整圖紙】(論文 cad圖紙全套)

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1、 畢業(yè)設(shè)計（論文） 院 系： XX學(xué)院 姓 名： 專 業(yè)： 機械設(shè)計 學(xué) 號： 4200209320XXX 指導(dǎo)教師： XX老師 XX大學(xué)X學(xué)院 2016年9月 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 （應(yīng)由學(xué)生本人按指導(dǎo)教師下達的任務(wù)認真謄寫） 姓名 專業(yè) 機械設(shè)計 指導(dǎo)教師 XXX 學(xué)號 4200209320194 入學(xué)時間 2014.09 網(wǎng)站（院系） 機械學(xué)院 一、課題

2、名稱 二、課題內(nèi)容 三、課題任務(wù)要求 四、同組設(shè)計者 五、主要參考文獻 1 陳紹龍，劉懷平.從選粉濃度解讀高效轉(zhuǎn)子選粉機技術(shù)：[文獻]，鹽城：科行建材環(huán)保公司，2004 2 許林發(fā).建筑材料機械設(shè)計（一）.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1990 3 潘孝良.硅酸鹽工業(yè)機械過程及設(shè)備.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1993 4 葉達森.粉碎與制成.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992 5 . 6 7 8 9 劉景洲.水泥機械設(shè)備安裝、修理及典型實例分析. 10 劉鐵忠.TLS系列組合式選粉機的

3、開發(fā).水泥技術(shù)，1999（1）：19 16 數(shù)字化手冊編委會.機械設(shè)計手冊(軟件版)R2.0. 17 .浙江：浙江大學(xué)出版社，2002 18 武漢建筑材料工業(yè)學(xué)院等學(xué)校.建筑材料機械及設(shè)備.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1980 19 徐錦康.機械設(shè)計.第2版.北京：機械工業(yè)出版社，2002 20 吳一善主編.粉碎學(xué)概論.武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1993 21 沈世德.機械原理.北京：機械工業(yè)出版社，2002 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 年

4、 月 日 （此任務(wù)書裝訂時放在畢業(yè)設(shè)計報告第一頁） 目錄 …………………………………………………………………………… 1 Abstract……………………………………………………………………………………………………….1 摘 要 1 第 一 章 前 言 4 工業(yè)機器人 4 工業(yè)機器人簡介 4 1.1.2世界機器人的發(fā)展 4 1.1.3我國工業(yè)機器人的發(fā)展 5 1.2工業(yè)機械手 6 1.2.1簡史 6 1.2.2應(yīng)用簡況 7 1.2.3國內(nèi)外機械人發(fā)展趨勢 7 1.3機械手的組成和分類 9 1.3.1機械手的組成 9 1.3.2機械手的分

5、類 11 1.4本課題研究的主要內(nèi)容及意義 11 1.4.1 課題 七桿二自由度機械手設(shè)計內(nèi)容及基本要求 11 1.4.2重點研究的問題： 11 1.4.3 本次設(shè)計的意義 11 第 二 章 機械 械結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 12 2.1 機械 構(gòu)的分析與設(shè)計 - 12 - 2機械手的自由度 - 12 - 2坐標(biāo)形式 - 13 - 2機械手的機構(gòu)簡圖以及部件尺寸 - 13 - 2機械手總體方案的比較 15 第 三 章 平衡臂機械手總體設(shè)計方案 15 3.1 機械手總體系統(tǒng)的設(shè)計 15 3.2液壓機械手液壓系統(tǒng)的工作原理 15 3.3液壓系統(tǒng)的組成原理 16 3.4

6、液壓傳動機械手的特點 16 3.5機械手的動作順序 17 3.6平衡臂機械手總體布局方案的確定 18 第 四 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 18 4.1 液壓系統(tǒng)控制回路的比較選擇 18 4.2 液壓系統(tǒng)工作原理圖 20 4.3 液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的比較選擇 21 4.4液壓系統(tǒng)動力裝置的計算選擇 22 4.4.1大臂上雙作用活塞式油缸的流量計算及驅(qū)動泵的要求 22 4.4.2帶動手部夾緊油缸的流量計算及驅(qū)動泵的要求 23 4.4.3水平伸縮油缸的流量計算及驅(qū)動泵的要求 24 4驅(qū)動泵和驅(qū)動電機的選擇 26 4.5液壓系統(tǒng)控制裝置的計算選擇 26 4.6液壓系統(tǒng)輔助裝置的計算選擇

7、 27 4.7集中配置液壓裝置 28 4.7.1液壓泵站的集成配置 29 4.7.2液壓控制裝置的集成配置 29 第 五 章 PLC控制回路的設(shè)計 31 5.1電磁鐵動作順序 31 32 35 5.4 PLC與現(xiàn)場器件的實際連接圖 36 5.5梯形圖 37 5.6指令程序 38 結(jié)束語………………………………………………………………………….42 參考文獻……………………………………………………………………….43 附錄一 英文文獻翻譯 44 附錄二 英文文獻原文 48 平衡臂機械手的設(shè)計之PLC邏輯順序控制和液

8、壓系統(tǒng)設(shè)計 摘要：本次設(shè)計的液壓傳動機械手根據(jù)規(guī)定的動作順序，綜合運用所學(xué)的基本理論、基本知識和相關(guān)的機械設(shè)計專業(yè)知識，完成對機械手的設(shè)計，并繪制必要裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、PLC控制系統(tǒng)原理圖。機械手的機械結(jié)構(gòu)采用油缸、螺桿、導(dǎo)向筒等機械器件組成；在液壓傳動機構(gòu)中，機械手的手臂伸縮采用伸縮油缸，手腕回轉(zhuǎn)采用回轉(zhuǎn)油缸，立柱的轉(zhuǎn)動采用齒條油缸，機械手的升降采用升降油缸，立柱的橫移采用橫向移動油缸；在PLC控制回路中，采用的PLC類型為FX2N，當(dāng)按下連續(xù)啟動后，PLC按指定的程序，通過控制電磁閥的開關(guān)來控制機械手進行相應(yīng)的動作循環(huán)，當(dāng)按下連續(xù)停止按鈕后，機械手在完成一個動作循環(huán)后停止運動。

9、本設(shè)計擬開發(fā)的上料機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進行作業(yè)，可抓取重量較大的工件。 關(guān)鍵詞：機械手、液壓、控制回路、PLC The design of the hydraulic manipulator Abstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ， use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expe

10、rtise comprehensively to complete the design，and drawing the necessary assembly, hydraulic system map, PLC control system diagram . Manipulator mechanical structure using tanks, screw ,guide tubes and other mechanical device component ；In the hydraulic drive bodies ，manipulator arm stretching using

11、telescopic tank ，rotating column of tanks used rack ，manipulator movements using tank movements ，the column takes the horizontal movement of tanks ；The PLC control circuit use the type of FX2N PLC .When pressed for commencement ，PLC in accordance with the prescribed procedures ，through the control o

12、f the solenoid valve to control the switch manipulator corresponding moves cycle ，after press the row stop button , the manipulator complete a cycle of action to stop after the hole campaign. The design of the proposed development of the information on the manipulator can grasp up in space objects

13、，flexible and varied movements ，can replace the artificial heat and dangerous operation conducted operations，and can grasp the larger workpieces . Keywords Manipulator 、Hydraulic、Control Loop 、PLC 第 一 章 前 言 1.1 工業(yè)機器人 1.1．1工業(yè)機器人簡介 幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機器，以便將人類從繁重的勞動中解脫出來。如古希臘神話《阿魯哥探險船》中的青銅巨

14、人泰洛斯（Taloas)，猶太傳說中的泥土巨人等等，這些美麗的神話時刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實，早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機械偶人。 到了近代 ，機器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機器人問世之后，不同功能的機器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域，從天上到地下，從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁，甚至進入尋常百姓家。機器人的種類之多，應(yīng)用之廣，影響之深，是我們始料未及的。 工業(yè)機器人由操作機（機械本體）、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。

15、它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù) 工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(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，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢： （1）. 工業(yè)機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的

16、10．3萬美元降至97年的6．5萬美元。 （2）．機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。 （3）．工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 （4）．機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進行環(huán)境建模

17、及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 （5）．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 （6）．當(dāng)代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 (7)．機器人化機械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 1.

18、1.3 我國工業(yè)機器人的發(fā)展 有人認為，應(yīng)用機器人只是為了節(jié)省勞動力，而我國勞動力資源豐富，發(fā)展機器人不一定符合我國國情。這是一種誤解。在我國，社會主義制度的優(yōu)越性決定了機器人能夠充分發(fā)揮其長處。它不僅能為我國的經(jīng)濟建設(shè)帶來高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟效益，而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻。 我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；

19、其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺，約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對

20、產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。 我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人，6000米水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種；在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品

21、，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。 工業(yè)機械手 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已經(jīng)成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機械手工程。 機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們認識：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的機具進行焊接和裝配。從而大大得改善人工的勞動條件，顯著得提高勞動生產(chǎn)效率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因而，受到各先進工業(yè)國家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫，高壓，粉塵，噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的

22、發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 機械手一般分為三類。第一類是不需要人工操作的通用機械手。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務(wù)的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它的特點是具備普通機械的物理性能外，還具備通用機械，記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機。它起源于原子，軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特頂?shù)淖鳂I(yè)，后來發(fā)展到用無線電尋好操作機械手來進行月球的探測等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專用機械手，主要負數(shù)于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種機械手在國外稱為Mechanical Hand，它是為主

23、機服務(wù)的，有主機驅(qū)動；除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。她的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。 1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。同年，美國機械鑄造公司也實驗成功一種叫Versatrap機械手，原意是靈活搬運。 1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工大學(xué)聯(lián)合研制一種叫Unnimation-Viearm型工業(yè)機械手，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)。

24、 到目前為止，日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快，應(yīng)用最多的國家。 但是，目前的機械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進行控制；控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改進的方向主要是減低成本和提高精度。 第二代機械手設(shè)有微型電子計算機控制系統(tǒng)，具有視覺，觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機械手具有感覺機能。 第三代機械手（機器人）則能獨立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS（Flexible Manufacturing System）和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中

25、重要的一環(huán)。 就國內(nèi)機械工業(yè)，鐵路 部門應(yīng)用機械手的簡況，介紹如下： 熱加工方面的應(yīng)用 熱加工是高溫、危險的笨重體力勞動，很久以來就要求實現(xiàn)自動化。為了實現(xiàn)高效率和工作安全，尤其對于大件、少量、低速和人力所不能勝任的作業(yè)就更加需要采用機械手操作 冷加工方面 冷加工方面機械手主要采用于柴油機配件以及軸類、盤類和箱體類等零件單機加工時的上下料和刀具安裝等。進而在程序控制、數(shù)字控制等機床上應(yīng)用，成為設(shè)備的一個組成部分。更在加工生產(chǎn)線、自動線上應(yīng)用，成為機床、設(shè)備上下工序聯(lián)結(jié)和重要手段。 拆修裝方面 拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)繁重體力勞動較多的部門之一，促進了機械手的發(fā)展。

26、目前國內(nèi)鐵路工廠、機務(wù)段等部門，已采用機械手拆裝三通閥、鉤舌、分解制動缸、裝卸軸箱、組裝輪對、清除石棉等，減輕了勞動強度，提高了拆修裝的效率。 采用機械手進行裝配更是目前研制的重點，國外已研究采用攝象機和里的傳感裝置和微型計算機聯(lián)系在一起，能確定零件的方位，達到鑲裝的目的。 在普及第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代工業(yè)機器人已經(jīng)推廣，成為 主流安裝機型，第三代智能機器人也占有一定比重(占日本1998年安裝臺數(shù)的10%，銷售額的36% )。 機械結(jié)構(gòu)? 以關(guān)節(jié)型為主流，80年代發(fā)明的適用于裝配作業(yè)的平面關(guān)節(jié)型機器人約占總量的1/3。應(yīng)3K和汽車、建筑、橋梁等行業(yè)的需求

27、，超大型機器人應(yīng)運而生。CAD , CAM等技術(shù)己普遍用于設(shè)計、仿真和制造中。 控制技術(shù)? 大多采用32位CPU，控制軸數(shù)多達27軸，NC技術(shù)、離線編程技術(shù)大量采用。協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實現(xiàn)了多手與變位機、多機器人的協(xié)調(diào)控制。采用基于PC的開放結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流。 驅(qū)動技術(shù)? 80年代發(fā)展起來的AC伺服驅(qū)動已成為主流驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機器人中。新一代的伺服電機與基于微處理器的智能伺服控制器相結(jié)合已由FANUC等公司開發(fā)并用于工業(yè)機器人中;在遠程控制中已采用了分布式智能驅(qū)動新技術(shù)。 應(yīng)用智能化的傳感器? 裝有視覺傳感器的機器人數(shù)量呈上升趨勢，不少機器人裝有兩種以上傳感器，有些機

28、器人留了多種機器人接口。 通用機器人編程語言? 在ABB公司的20多個型號產(chǎn)品中，采用了通用模塊化語言RAPID。最近美國機器人空間技術(shù)公司開發(fā)了Robot Script V.10通用語言，運行于該公司的通用機器人控制器URC的Win NT/95環(huán)境下。該語言易學(xué)易用，可用于各種開發(fā)環(huán)境，與大多數(shù)WINDOWS軟件產(chǎn)品兼容。 網(wǎng)絡(luò)通訊方式? 大部分機器人采用了Ether網(wǎng)絡(luò)通訊方式，占總量的41.3%，其他采用RS-232, RA-422, RS-485等通訊接口。 高速、高精度、多功能化? 目前，最快的裝配機器人最大合成速度為16. 5m/s，有一種大直角坐標(biāo)搬運機器人，其最大合成速度

29、竟達80m/ s;而另一種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的NC機器人，其位置重復(fù)精度達limo 90年代末的機器人一般都具有兩、三種功能，向多功能化方向發(fā)展。 集成化與系統(tǒng)化? 當(dāng)今機器人技術(shù)的另一特點是機器人的應(yīng)用從單機、單元向系統(tǒng)發(fā)展。百臺以上的機器人群與微機及周邊設(shè)備和操作人員形成一個大群體。跨國大集團的壟斷和全球化的生產(chǎn)將世界眾多廠家的產(chǎn)品聯(lián)接在一起，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化的“虛擬制造”，為工業(yè)機器人系統(tǒng)化的發(fā)展推波助瀾。 隨著計算機技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展和深化以及機器人在FMS, CIMS系統(tǒng)中的群體應(yīng)用，工業(yè)機器人也在不斷向智能化方向發(fā)展，以適應(yīng)“敏捷制造”(Ag

30、ile Manufacturing)，滿足多樣化、個性化的需求，并適應(yīng)多變的非結(jié)構(gòu)環(huán)境作業(yè)，向非制造領(lǐng)域進軍。 我國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前己基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人:其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人己應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如:可靠性低于國外

31、產(chǎn)品:機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距:在應(yīng)用規(guī)模上，我國己安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺，約占全球己安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，“一位客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而目‘質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。 我國的智能機器人和特種機器人在“86“計劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人技術(shù)居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機器

32、人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種:在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。國內(nèi)主要是逐步擴大應(yīng)用范圍，重點發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機械手，有條件的還要研制示教型機械手、計算機控制機械手和組合式機械

33、手等。將機械手各運動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、俯仰等機構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機械手。既便于設(shè)計制造，又便于改換工作，擴大了應(yīng)用的范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機械手的作用。更為主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。 一、執(zhí) 行 機 構(gòu) （1）手部 手部安裝在手臂的前端，手臂的內(nèi)孔裝有傳動軸，可把動作傳給手腕， 以轉(zhuǎn)動、伸屈手腕、開閉手指。

34、 機械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。手指的數(shù)量又分為二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。 （2）手臂 手臂有無關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂之分。目前采用的手臂幾乎都是無關(guān)節(jié)臂。 手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確得抓住工件，并運送到所需要的位置上。為了使機械手能夠正確的工作，手臂的三個自由讀都需要精確的定位。 （3）軀干 軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機構(gòu)的支架。 二、驅(qū) 動 系 統(tǒng) 驅(qū)動機構(gòu)主要有四種：液壓驅(qū)動、氣體驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。其中以液壓、氣動用的最多，占90%以上；電動、機械驅(qū)動用的較少。 液壓驅(qū)動主要是通過油缸、閥、油泵

35、和油箱實現(xiàn)傳動。它的優(yōu)點是壓力高、體積小，出力大，動作平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。缺點是需配備壓力源，系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。 氣動驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣馬達、氣閥等。它的優(yōu)點是氣源方便，維護簡單，成本低。缺點是出力小，體積大。尤其空氣的可壓縮性大，很難實現(xiàn)中間位置的停止，只能用于點位控制，而且潤滑性較差，氣壓系統(tǒng)容易生銹。為了減少停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)的裝有速度控制機構(gòu)或緩沖減震機構(gòu)。 電器驅(qū)動都采用三相感應(yīng)電機作為動力，用大減速比減速器來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)；直線運動則用電機帶動絲杠螺母機構(gòu)；有的采用直線電動機。電氣驅(qū)動的優(yōu)點是動力源簡單；維護、使用方便。一般只用于動

36、作固定的場合。一般用凸輪連桿機構(gòu)實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的優(yōu)點是動作確實可開，工作速度高，成本低；缺點是不易于調(diào)整。 三、控 制 系 統(tǒng) 機械手控制的要素，包括工作順序、到達位置、動作時間、運動速度和加減速度等。 機械手的控制分為點位控制和連續(xù)詭計控制兩種?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計采用數(shù)字順序控制。它首先要編制程序加以存儲，然后再根據(jù)規(guī)定的程序，控制機械手進行工作。 程序的存儲方式分為分離存儲和集中存儲兩種。對于動作復(fù)雜的機械手（機械人），采用示教再現(xiàn)型控制系統(tǒng)。更復(fù)雜的機械手（機械人）則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計算器或微處理機控制的系統(tǒng)。 一、按 用 途 分 類 1. 專用機械

37、手 專用機械手是專為一定設(shè)備服務(wù)的，簡單、使用，目前在生產(chǎn)中運用的比較廣泛。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)。如用來抓取和傳送工件。它的工作程序是固定的，也可根據(jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應(yīng)多種作業(yè)的需要。 2. 通用機械手 通用機械手是在專用機械手的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它能對不同物件完成多種動作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯?。它是一種能獨立工作的自動話裝置。它的動作程序可以按照工作需要來改變，大概是采用順序控制系統(tǒng)。 通用機械手又分簡易型、示教再現(xiàn)型和只能機械手、草中式機械手等幾種。 二、按控制型式分類 點位控制型機械手的運動詭計是空間二個點之間的

38、連接?？刂泣c書越多，性能越好。它基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。絕大部分機械手是點位控制型。 這種機械手的運動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復(fù)雜的動作。工作性能完善，但控制部分比較復(fù)雜。 控制方式分為開關(guān)式和伺服式兩種。 1.4.1 課題 七桿二自由度機械手設(shè)計內(nèi)容及基本要求 設(shè)計一個機械手，用于工廠機床邊抓取圓棒料和餅類零件，實現(xiàn)從地面到機床卡盤和從機床卡盤到地面的運動。 最大活動半徑 2m 最大活動高度 2m 回轉(zhuǎn)活動范圍 0°～360° 最大抓取重量 40

39、kg 抓取規(guī)格 棒料φ120mm，盤類φ300mm 動力：盡可能采用機械傳動、電磁力或氣動。必要時可以采用液壓，但不宜使用高壓液壓設(shè)備。 工作量要求：〈1〉整套機械手圖紙（含外構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件匯總）（含電器圖、PLC圖） 〈2〉使用說明書 〈3〉設(shè)計說明書 〈4〉英文翻譯成漢文（5000字） ： 機械、機構(gòu)、機電一體化功能零部件；機械手、機械夾持、運動傳遞和動力傳送。強電電控、弱電電控、弱電反饋、PLC控制。 本次設(shè)計的對象是湖南省

40、湘潭江麓機械所設(shè)計制造的七桿機械手，主要是對此機械手進行實體改造。 我們這次設(shè)計主要是針對此機械手，而且還要對機械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。在外型上，我們要解決的問題主要是我們設(shè)計出來的實體要和實物相同或相近。在大的方面，一個機械手可以分為大臂、小臂和手爪手腕等部分。而手腕部分是我們所重點要求的，對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴格的要求，因為江麓的機械手是有人力動作部分的，而且沒有手腕，取而代之的是一個吊鉤，為了將其改造成為可自動抓取的機械手，每個零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。整體要整齊美觀。機構(gòu)實用且經(jīng)濟。 第 二 章 平衡臂機械 械

41、結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 機械手要像人的手一樣完成各種動作是比較困難的。因為人的手指、手長、手腕、手臂由十九個關(guān)節(jié)所組成，并具有27個自由度，而生產(chǎn)實踐中機械手不需要這么多自由度。下面按機械手所具有的主運動和輔助運動來分析其自由度。手臂和立柱的運動成為主運動，因為它們能改變抓取工件在空間的位置。手腕和手指的運動成為輔助運動，因為手腕的運動只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運動不能改變工件的位置和方位，故它不計為自由度數(shù)，其他運動都算作自由度數(shù)。 這次參考了江麓機械廠的機械手，在確定了被抓取工件所在的空間位置，及將工件搬運到規(guī)定的位置時所需要的運動。得知我們改造的機械手包括了大臂的回轉(zhuǎn)

42、和升降兩個運動，而將要設(shè)計的手腕的自由度僅僅是為了配合手臂完成工件的預(yù)定裝卸方位要求加以增設(shè)的，故只算成兩個自由度。 圖一 由圖可知，此機械手在XY平面內(nèi)有回轉(zhuǎn)運動，且在Z方向和X方向有直線運動，故做出它的運動軌跡圖，由于存在了安全工作區(qū)域，故選了300度旋轉(zhuǎn)范圍，如下： 圖二 自由度數(shù)多少是衡量機械手技術(shù)水平的指標(biāo)之一，自由數(shù)越多，可以完成的動作越復(fù)雜，通用性越強，應(yīng)用范圍也越廣，但是響應(yīng)的帶來了技術(shù)難度大，控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機械手本身的體積和重量增加，成本高和維修困難。自由度少，通用性越差，但是技術(shù)上容易達到，結(jié)構(gòu)簡單，使用和維修方便。所以在此次設(shè)計中，二自由度已

43、經(jīng)足夠，沒有必要盲目的加入自由度。 如一圖所示的機械手，其手臂的運動由兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)所組成，即沿X軸的伸縮，沿Z軸的升降和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。這種坐標(biāo)型式的機械手成為圓柱坐標(biāo)式機械手。它與指教坐標(biāo)式相比較，占地面積大而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較為簡單，并能達到較高的定位精度，因此得到廣泛的應(yīng)用。 圖三 在江麓機械廠的實地測繪，要進行改造的機械 構(gòu)簡圖如上圖所示 。為一個七桿二自由度機械手。其各部件的尺寸如下： 桿件一 250mm 桿件二 1250mm 桿件三 250mm 桿件四 1250mm 桿件五 1250mm 此機械手的尺寸恰能滿足回轉(zhuǎn)

44、半徑1m~3m和提升工件高度≤2m的要求，所以在這次設(shè)計過程中不做改動。 由圖一計算其他尺寸： 圖中虛線所示位置就是當(dāng)機械手將工件舉到最高時候的位置，實線所示的位置就是機械手在地面高度抓取工件的位置。設(shè)計手臂在這兩個位置時，桿件與水平所成的角度都為30。則Ae長度等于250=125mm，bf長度也為125mm，bC長度等于BC=250=125mm，cc產(chǎn)度等于bc-bC=250-125=125mm，Bb長度等于BC=250=216mm，所以確定Aa等于Ae+bf+Bb=125+125+216=466mm。即為大臂升降油缸的行程取l=500mm。其工作高度即離地面高度為H=2458mm，其支

45、撐點b離地面的高度H2=1708mm，其B點的高度為H3=1925mm。 第 三 章 平衡臂機械手總體設(shè)計方案 3．1機械手總體系統(tǒng)的設(shè)計 綜合考慮了幾種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點，由于要求的抓取重量較大（40公斤），生產(chǎn)節(jié)拍較長，為了得到較大的輸出力和握力，還要求傳動平穩(wěn)，所以我們決定采用液壓驅(qū)動的方式。 此機械手的液壓傳動是以有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。電動機帶動油泵輸出壓力油，是將電動機供給的機械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進入油缸，推動活塞桿運動，從而使手臂作伸縮、升降等運動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)化成機械能。手臂在運動時所能

46、克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。手臂做各種運動的速度決定于流入密封油缸中的油掖的容積的多少。這種借助于醞釀動著的壓力油的容積變化來傳遞動力的液壓傳動稱為容積式液壓傳動，機械手的液壓傳動系統(tǒng)都是屬于容積式液壓傳動。 本次設(shè)計的液壓機械手，相當(dāng)于一臺專用液壓自動機械，由執(zhí)行機構(gòu)，液壓系統(tǒng)、電氣控制三大部分組成。液壓傳動系統(tǒng)概括如下： 圖四 3.3液壓系統(tǒng)的組成原理 由上圖可知，液壓系統(tǒng)由以下幾個主要部分組成： 1.油泵 它供給液壓系統(tǒng)壓力油，將電動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，用這壓力油驅(qū)動整個液壓系

47、統(tǒng)工作。 2. 液動機 壓力油驅(qū)動運動部分對外工作的部分。如：做回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達，做回轉(zhuǎn)角度為360度的回轉(zhuǎn)油缸，控制手臂伸縮的伸縮油缸。 3.控制調(diào)節(jié)裝置 如單向閥、溢流閥、換向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等。各起一定的作用，使機械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所需要的運動。 4． 輔助裝置 如油箱、濾油器、蓄能器、管路和管接頭以及壓力表等。 機械手采用液壓傳動比較采用氣壓傳動有如下特點： 1. 能得到較大的輸出力或力矩 一般要得到20~70公斤/厘米的油液壓力是比較方便的，而通常工廠的壓縮空氣均為4~6公斤/厘米。因此，在活塞面積相同的條件下，液壓機械

48、手可比氣動機械手負荷大得多。目前，液壓機械好艘搬運重量（即抓重）已達800公斤，而氣動機械手一般搬運重量小于30公斤。 2. 液壓傳動滯后現(xiàn)象小，反應(yīng)較靈敏，傳動平穩(wěn) 與空氣相比，油液的壓縮性極小，所以傳動的滯后現(xiàn)象小，傳動平穩(wěn)。氣壓傳動雖易于得到較高速度（如1米/秒以上），但空氣粘性比油低、傳動中沖擊較大，不利于精確定位。 3.輸出力和運動速度控制較容易 輸出力和運動速度在一定的油缸結(jié)構(gòu)尺寸下，主要決定于油液的壓力和流量，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的壓力和流量控制閥，能比較方便地控制輸出功率。 4． 可達到較高的定位精度 目前一般液壓機械手，在速度低于400毫米/秒、抓重較輕時，采用適宜的

49、緩沖措施和定位方式，定位精度可達到1~0.02毫米。若采用電液伺服系統(tǒng)控制，不僅定位精度高，而且可連續(xù)任意定位，適用于高速、重負荷的通用機械手。 但是，液壓傳動也有其缺點： （1）系統(tǒng)的泄漏難以避免，影響工作效率和系統(tǒng)的工作性能。工作要求越高，對密封裝置和配合件制造精度的要求就越高。 （2）油液的黏度對溫度的變化很敏感，當(dāng)溫度升高時，油的黏度即顯著降低，油液黏度的變化直接影響液壓系統(tǒng)的性能和泄漏量。另外在高溫田間下工作時，必須注意油液著火等危險。 我們設(shè)計的機械手是一個上下料的機械手，它的工作流程簡圖如下： 圖五 上述動作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號控制相應(yīng)的電磁換向閥，按

50、程序依次步進動作而實現(xiàn)的。該電控系統(tǒng)的步進控制環(huán)節(jié)采用步進選線器，其步進動作是在每一步動作完成后，使行程開關(guān)的觸點閉合或依據(jù)每一步動作的預(yù)設(shè)停留時間，使時間繼電器動作而發(fā)信，使步進器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈斷通電，使電磁鐵按程序動作實現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動控制。 圖八 上圖所看到的方案是本人了解了各種資料和參考了機械實物所設(shè)計的初步方案。平衡臂機械手工作時要一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)且不需移動，所以該地基設(shè)計為嵌入水泥地里，這樣的平衡性和穩(wěn)定性好。本次設(shè)計我們沒將伸縮油缸和回轉(zhuǎn)油缸放置在同一個立柱中，因為如果這樣放

51、置，一個是裝配時十分不方便，二個是在機械手夾持工件進行回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)中心將更加遠離回轉(zhuǎn)油缸的中心，那樣對支撐軸的扭矩將增大，且對立柱的彎曲應(yīng)力更大，機械手的壽命將縮短。所以，我們設(shè)計的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠離工件的立柱的另側(cè)，這樣，當(dāng)機械手回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)中心將比較靠近回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應(yīng)力，又可以使的機械手在裝配和設(shè)置油管路線時更加方便。橫向擴展一下，本人聯(lián)想到深圳沙田海港的集裝箱的起吊手臂，它在空間運行的時候，保證了集裝箱的水平放置，那樣手臂的設(shè)計將更加復(fù)雜。本人設(shè)計的機械手，在空間的運動位置是不定的，則在橫向伸縮的導(dǎo)桿中加入一個伸縮油缸，用來精確控制工

52、件被夾取后在空間中的運動位置。 第 四 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 （1）壓力控制回路 1.調(diào)壓回路 為了控制系統(tǒng)的最大工作壓力，一般都在油泵的出口附近設(shè)置溢流閥，用它來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力（即油泵的工作壓力），并將多余的油液流回油箱。因它還能在液壓系統(tǒng)過載時被打開，使油液排回油箱，以保證系統(tǒng)的安全，其回路如圖所示： 2.卸荷回路 在機械手各 油缸不工作的時候，油泵電機又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負荷下工作，可采用卸荷回路。本系統(tǒng)是不需要保壓的卸荷回路，所以都采用二位四通電磁

53、閥M型中位機能的卸荷回路。當(dāng)油缸停止運動時，二位四通電磁閥PT相連，使油泵輸出油液經(jīng)二位四通閥流回油箱，油泵卸荷。 3.順序控制回路 機械手為了保證動作的先后順序，除了用電器控制系統(tǒng)（如采用行程控制和時間控制）實現(xiàn)順序控制外，也可由液壓系統(tǒng)的順序控制回路來實現(xiàn)。在本系統(tǒng)設(shè)計中，機械手的動作全部由電氣來控制。故在此不做贅述。 4.平衡與鎖緊回路 在機械手液壓系統(tǒng)中，為了防止垂直機構(gòu)因為自重和工件的重量而任意下降，可采用平衡回路將垂直機構(gòu)的輜重給以平衡。為了使機械手手臂在移動過程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)

54、閉，使活塞停止運動并鎖緊。如圖所示： 采用了單向順序閥做平衡閥實現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。當(dāng)手指夾緊油缸1帶動重物停在上升位置時，換向閥2的電磁鐵線圈全部斷電時，由于順序閥3的調(diào)整壓力大于手指參與運動的部件的自重G所產(chǎn)生的背壓，油缸1的下腔油液被封死，因而手臂不會因自重而下降，并鎖緊在任意位置上。 （2）速度控制回路 液壓機械手隔閡總運動速度的控制，主要是改變進入油缸或油馬達的流量Q。我設(shè)計的是采用定量泵，所以利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面來改變進入油缸或油馬達的流量。 采用節(jié)流調(diào)速的優(yōu)點是：簡單可靠，調(diào)速范圍較大，價格便宜。其缺點是：有壓力和流量損耗，在低速低負荷

55、傳動時效率低，發(fā)熱大。而且采用節(jié)流閥進行節(jié)流調(diào)速了，負荷的變化會引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其原因是負荷變化會引起節(jié)流閥進出油口的壓差變化，因而使通過節(jié)流閥的流量以至油缸的速度變化。 （3）同步控制回路 這個機械手，要求以同樣的速度或同樣的位置進行動作，即實現(xiàn)同步動作。但實際上，由于每個油缸所受的負荷不同，漏損和摩擦力不一樣，以及油缸內(nèi)徑的加工誤差，都會造成油缸速度或位置的不同步。為了使油缸盡可能近于同步，除了提高油缸尺寸的精度外，還可采用并聯(lián)調(diào)速同步回路。當(dāng)要求兩油缸做同步運動時，兩個調(diào)速閥的通過流量要調(diào)整得相當(dāng)。這種同步方法十分簡單，但是它的同步精度受到油溫變化、調(diào)速閥的精

56、度、系統(tǒng)中的泄漏等影響。 . （4）方向控制回路 在機械手液壓系統(tǒng)中，為了控制各油缸、油馬達的運動方向和接通或關(guān)閉油路，通常采用二位二通、二位三通、二位四通電磁閥和電液動滑閥，由電控系統(tǒng)發(fā)出電信號，控制電磁鐵操縱閥芯換向，使油缸及液壓馬達的油路換向，實現(xiàn)直線往復(fù)運動和正反向轉(zhuǎn)動。 直流電磁鐵換向沖擊小，壽命長，允許換向頻率高，不會因過載而燒壞，工作可靠，但是啟動動力小，換向時間長，需要整流設(shè)備，費用大。 交流電磁鐵起動性能好，換向時間短，接線簡單，價格低廉，但是如吸不上時容易燒壞，可靠性差，換向時有沖擊，允許換向頻率低，壽命較短。 此外，電磁閥由于受到電磁吸力較小的限制，它的流

57、量一般是在63升/分以下。 （5）油泵出口處接單向閥 其作用有二：第一是保護油泵。油泵向系統(tǒng)提供高壓油液，以驅(qū)動油缸運動而做功。當(dāng)一旦電動機停止轉(zhuǎn)動，油泵不再向外供油，系統(tǒng)中原有的高壓油液具有一定的能量，將迫使油泵往反方向轉(zhuǎn)動，結(jié)果產(chǎn)生噪音，加速油泵的磨損。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵之間的聯(lián)系，從而起到保護油泵的作用。第二是防止空氣混入系統(tǒng)。在停機時，單向閥把系統(tǒng)和油泵隔離，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動的平穩(wěn)性。 4．2液壓系統(tǒng)工作原理圖 列動作順序表如下： 電

58、 磁 鐵 動 作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 7YA 8YA 9YA 10YA 手指夾緊 + 手腕逆時回轉(zhuǎn) + + 大臂上升 + + 大臂逆時回轉(zhuǎn) + + 大臂下降 + + 水平臂伸出 + + 手腕順時回轉(zhuǎn) + + 手指松開 + 水平臂縮

59、回 + 大臂順時回轉(zhuǎn) + 液壓執(zhí)行元件的比較選擇 （1）大臂回轉(zhuǎn)油缸 由于大臂擺度要求在300度左右，綜合考慮選擇單葉片式擺動液壓缸，查設(shè)計手冊選擇YM1.43-304，其最大擺角可達到304度，外形尺寸為416XΦ340X167.5,重量為46m/Kg。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，重量輕，安裝方便，便于整機布局，機械效率高。 缺點：密封比較困難，加工復(fù)雜，倆端蓋受壓面積大，剛度難以保證，不平衡徑向力較大。 （2）大臂伸縮油缸 由前面計算選擇雙作用單活

60、塞桿活塞式液壓缸，額定壓力是25Mpa，活塞桿外徑是60mm，缸筒內(nèi)徑為80mm，行程是500 mm。 （3）水平伸縮油缸 選擇雙作用單活塞桿活塞式液壓缸，額定壓力是20Mpa，活塞桿外徑是14mm，缸筒內(nèi)徑為20 mm，行程是125 mm。 （4）手腕回轉(zhuǎn)油缸 根據(jù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩選擇單葉片式擺動液壓缸` YM3.7-180。 （5）手指伸縮油缸 根據(jù)前面的計算選擇雙作用單活塞桿液壓缸，額定壓力是20Mpa，活塞桿外徑是14mm，缸筒內(nèi)徑為20 mm.。 及驅(qū)動泵的要求 （一）油缸的流量的計算 因為活塞兩端的有效工作面積不相等，所以兩邊的流量和速度

61、、驅(qū)動力之間的關(guān)系式不一樣。 當(dāng)壓力油輸入有桿腔時，使活塞以速度運動時，所需輸入油缸的流量Q為： Q= 式中d——活塞桿直徑（厘米）； Q——輸入有桿腔的流量（升/分）； ——活塞的移動速度（米/分）。=3米/分 算的Q （二）驅(qū)動油缸的油泵的壓力和流量要求 1．確定油泵的工作壓力Pp+ 公斤/厘米 式中 P——油缸的最大工作壓力 （公斤/厘米） ——壓力油路（即進油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失，即 = （公斤/厘米） 一般液壓機械手的管路都不很長，壓力損失主要是通過各元件的

62、局部壓力損失。各種元件的局部損失，列表如下： 閥的名稱 局部壓力損失，公斤/厘米 單向閥 行程閥 1.5~2 換向閥 2~3 節(jié)流閥 2.5~3 調(diào)速閥 3~5 背壓閥 2~3 因此，油泵的工作壓力P可簡單估算如下： P=（p+）1.1 公斤/厘米 2．確定油泵的流量Q Q=KQ 升/分 式中 Q——是在系統(tǒng)中同時工作的各個并聯(lián)油缸以最大速度運動時所需要的總流量，（升/分）； K—— 算的：Q=12.3 升/分 流量計算及驅(qū)動泵的要求 （一）夾緊工件時所需的流量 手指夾緊工件時，夾緊缸活塞移動L=75毫米，其運動時

63、間t=1.5S（由機械手的動作也派時間得之），所以夾緊活塞移動的平均速度為： =5厘米/秒 夾緊缸在1.5秒時間內(nèi)夾緊工件時，所需的每分鐘流量Q為： Q== （二）帶動夾緊油缸的油泵的壓力和流量要求 P（p+）(1.05~1.15) ，所以p為： P=（58.5+1.5）=63公斤/厘米 因為Q=KQ 所以Q 流量計算及驅(qū)動泵的要求 （一）油缸的流量的計算 因為活塞兩端的有效工作面積不相等，所以兩邊的流量和速度、驅(qū)動力之間的關(guān)系式不一樣。 當(dāng)壓力油液進入無桿腔的時候，活塞以速度運動，此時所需輸入油缸的流量Q為：

64、 Q== 當(dāng)壓力油液進入有桿腔的時候，活塞以速度運動，此時所需輸入油缸的流量Q為： Q= 式中d——活塞桿直徑（厘米）； Q——輸入有桿腔的流量（升/分）； ——活塞的移動速度（米/分）。 算的Q （二）驅(qū)動油缸的油泵的壓力和流量要求 1．確定油泵的工作壓力Pp+ 公斤/厘米 式中 P——油缸的最大工作壓力 （公斤/厘米） ——壓力油路（即進油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失，即 = （公斤/厘米） 一般液壓機械手的管路都不很長，壓力損失主要是通過各元件的局部壓力損失。各種元件的局部

65、損失，列表如下： 閥的名稱 局部壓力損失，公斤/厘米 單向閥 行程閥 1.5~2 換向閥 2~3 節(jié)流閥 2.5~3 調(diào)速閥 3~5 背壓閥 2~3 因此，油泵的工作壓力P可簡單估算如下： P=（p+）1.1 公斤/厘米 2．確定油泵的流量Q Q=KQ 升/分 K—— 算的：Q （一）選擇液壓泵 由于各部分缸體對驅(qū)動泵的流量以及工作壓力各不相同，流量總和為24.2升/分采用變量泵，查手冊選擇YBX—pa最高壓力為7Mpa壓力調(diào)節(jié)范圍為2.0~7Mpa額定轉(zhuǎn)速1450 r/min轉(zhuǎn)速范圍為600~1800r/min。重量為

66、10公斤。 （二）確定油泵的功率 N= kW 式中 p為油泵的最大工作壓力 （公斤/厘米） Q是所選油泵的額定流量 （升/分） 為油泵的總效率可取 （三）選擇驅(qū)動電機 根據(jù)驅(qū)動油泵的功率N=2.4kW選擇電機： 電動機型號為Y100L2—4，此電動機的基本技術(shù)參數(shù)為額定功率為3kW,轉(zhuǎn)速為1420r/min。 根據(jù)所繪制的液壓原理圖，計算分析通過各液壓閥的最高壓力和最大流量，選擇各液壓閥的型號規(guī)格，列表如下： 序號 元件名稱 通過流量（L/min） 型號規(guī)格 4 單向閥 24 6 二位四通電磁換向閥 23．4 24DO-B10H-TZ 7 節(jié)流閥 20 LDF-B10C 8 單向閥 2 10 液控單向閥 14 節(jié)流閥 20 LDF-B10C 15 單向閥 16 液控單向閥 20 單向閥 20 17 節(jié)流閥 LDF-B10C 27 節(jié)流閥 LDF-B10C 22 背壓閥 23 節(jié)流閥 LDF-B10C