【溫馨提示】====【1】設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======【2】若題目上備注三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預覽的簡潔性，店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖，均為店主電腦打開軟件進行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======【3】特價促銷，，拼團購買，，均有不同程度的打折優(yōu)惠，，詳情可咨詢QQ：1304139763 或者 414951605======【4】 題目最后的備注【YC系列】為店主整理分類的代號，與課題內(nèi)容無關，請忽視
本科生畢業(yè)設計（論文）任務書
（工科及部分理科專業(yè)使用）
題 目：圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓
缸的設計與校核
學 院：
專 業(yè)：
班 級：
學 號：
學生姓名：
起訖日期：
指導教師： 職稱：
學院院長：
審核日期：
說 明
1. 畢業(yè)論文任務書由指導教師填寫，并經(jīng)學院或?qū)I(yè)學科組審定，下達到學生。
2. 進度表由學生填寫，每兩周交指導教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)論文工作檢查的主要依據(jù)。
3. 學生根據(jù)指導教師下達的任務書獨立完成開題報告，1個月內(nèi)提交給指導教師批閱。
4. 本任務書在畢業(yè)設計（論文）完成后，與論文一起交指導教師，作為論文評閱和畢業(yè)設計（論文）答辯的主要檔案資料，是學士學位論文成冊的主要內(nèi)容之一。
一、畢業(yè)設計（論文）的要求和內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求）
1、任務及要求
明確圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的功能，盡可能使之做到結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟性好。
2、上下料工業(yè)機械手的主要設計參數(shù)
1、物料重：10～50kg；
2、旋轉(zhuǎn)范圍：0～180°。
2、 畢業(yè)設計（論文）圖紙內(nèi)容及張數(shù)
1、完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的裝配圖
2、完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸相關零件圖
3、編制設計計算說明書
三、畢業(yè)設計（論文）實物內(nèi)容及要求
無
四、畢業(yè)設計（論文）進度計劃
序號
各階段工作內(nèi)容
起訖日期
備 注
五、主要參考資料
六、畢業(yè)設計（論文）進度表（本表每兩周由學生填寫一次，交指導教師簽署審查意見）
第一、二周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第三、四周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第五、六周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第七、八周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第九、十周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第十一、十二周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
第十三、十四周
時間: （ 月 日 至 月 日）
學生主要工作：
指導教師審核：
年 月 日
七、其他（學生提交）
1．開題報告1份
2．論文1份（5000字以上）
指 導 教 師：
學 院 院 長：
學生開始執(zhí)行
任務書日期：
學 生 姓 名：
送交畢業(yè)設計（論文）日期：
開題報告
（工科及部分理科專業(yè)使用）
題 目：圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的設計與校核
學 院：
專 業(yè)：
班 級：
學 號：
學生姓名：
起訖日期：
指導教師： 職稱：
學院院長：
審核日期：
一、本課題的研究目的及意義
1.課題簡介
機械手技術(shù)的發(fā)展，可以說是科學技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，也是為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門科學技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。圓柱坐標式上下料機械手多采用液壓驅(qū)動，液壓技術(shù)自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有300多年的歷史了，20世紀60年代以來，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了河大的發(fā)展，并滲透到各個行業(yè)領域中去。
本課題的主要任務是完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的設計與校核。
2．課題研究背景及意義
機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。我國的工業(yè)機械手是從80年代"七五"科技攻關開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關,目前已經(jīng)基本掌握了機械手操作機的設計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術(shù),運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機械手關鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機械手，其中有130多臺噴漆機械手在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應用，孤焊機械手已經(jīng)應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定距離。
世界工業(yè)機械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機械手代替人工。隨著機械手應用的深化和滲透，工業(yè)機械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進步，這項技術(shù)將日益完善。
整個圓柱坐標式上下料機械手采用液壓缸驅(qū)動，其中手臂的升降和伸縮采用直動油缸，手臂的旋轉(zhuǎn)采用擺動液壓缸，擺動液壓缸結(jié)構(gòu)復雜，加工制造較難，成本較高；因此設計構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟性好的擺動液壓缸成為圓柱坐標式上下料機械手的設計關鍵。
3.本課題研主要任務與目標
（1）完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的裝配圖
（2）完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸相關零件圖
（3）編制設計計算說明書
二、本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
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。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研制。它設有微型電子計算控制系統(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，是機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。、一般概況國內(nèi)機械行業(yè)應用的機械手絕大部分為專用機械手,附屬于某一設備,其工作程序是固定的。通用機械手也有發(fā)展,目前應用的都是開關式點位控制型,伺服型已試制出數(shù)臺在調(diào)試中,連續(xù)軌跡控制型還沒有。 控制方式—有觸點固定程序控制占絕大多數(shù),專用機械手多采用這種控制。
液壓技術(shù)自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有300多年的歷史了，但其真正的發(fā)展只在第二次世界大戰(zhàn)后60多年的時間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速向民用工業(yè)轉(zhuǎn)移，在機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。20世紀60年代以來，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了河大的發(fā)展，并滲透到各個行業(yè)領域中去。當前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪音、高可靠性、搞度集成化的法相發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計，計算機輔助測試、計算機直接控制、計算機實時控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、計算機仿真和優(yōu)化設計技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國液壓工業(yè)的真正發(fā)展是在六十年代開始起步的，迅速提高我國液壓技術(shù)和控制技術(shù)的數(shù)字化，具有極為重要的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。近年來，我國液壓氣動密封行業(yè)堅持技術(shù)進步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。如北京機床所的直動式電液伺服閥、杭州精工液壓機電公司的低噪聲比例溢流閥、寧波華業(yè)公司的電液比例流量閥，均為機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品。為應對我國加入WTO后的新形勢，我國液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場競爭力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地位國家重點工程和重點主機配套，取得較好的經(jīng)濟效應和社會效應。
三、本課題的研究內(nèi)容
1、任務及要求
明確圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的功能，盡可能使之做到結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟性好。
2、主要設計參數(shù)
（1）物料重：10～50kg；
（2）旋轉(zhuǎn)范圍：0～180°。
3.主要內(nèi)容
（1）調(diào)查研究課題研究現(xiàn)況；
（2）分析圓柱坐標機械手結(jié)構(gòu)原理，設計總體方案；
（3）根據(jù)總體方案及參數(shù)要求，確定擺動液壓缸方案；
（4）圓柱坐標機械手整體受力分析，確定擺動缸工況；
（5）設計計算擺動液壓缸主要結(jié)構(gòu)及尺寸；
（6）校核擺動液壓缸強度。
四、本課題的實施方案
1．實施方案
（1）初步分析
機械手抓重為10~50kg，按工業(yè)機械手的分類，屬于中型，按用途分為通用機械手，其特點是具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣，通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適合于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。圓柱坐標式機械手與直角坐標式械手相比，占地面積小而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單，并能達到很高的定位精度，因此應用廣泛。但由于機械手的結(jié)構(gòu)關系，沿Z軸方向移動的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的對象。
（2）擬定方案
A．整體結(jié)構(gòu)方案
通用機械手是3~6個自由度，而本次設計為3由度圓柱坐標機械手，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1：
圖4-1 結(jié)構(gòu)簡圖
由于本設計要求完成手臂的升降，旋轉(zhuǎn)以及伸縮三個動作。則可以考慮升降在下或擺動液壓缸在下兩種方式。通過綜合考慮，本次試驗決定采用升降缸在下的形式。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1和圖2-2所示
圖4-2 構(gòu)示意圖
B．擺動液壓缸結(jié)構(gòu)方案
機械手旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)是擺動油缸，擺動液壓缸通過兩個油孔，一個進油孔，一個排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設計要求，設計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)180°。
圖4-3 擺動油缸的截面圖
五、本課題的實施進度計劃
本課題的實施計劃如下：
1. 2015年2月1~10日：調(diào)查研究課題研究現(xiàn)況，撰寫開題報告；
2.2015年2月10日—2月15日：分析圓柱坐標機械手結(jié)構(gòu)原理，設計總體方案；
3.2015年2月16日—2月20日：根據(jù)總體方案及參數(shù)要求，確定擺動液壓缸方案；
4.2015年2月21日—2月25日：圓柱坐標機械手整體受力分析，確定擺動缸工況；
5.2015年:2月26日—2月31日：設計計算擺動液壓缸主要結(jié)構(gòu)及尺寸；
6.2015年3月1日—3月5日：校核擺動液壓缸強度；
7.2015年3月6日—3月20日：繪制擺動液壓缸的裝配圖及零件圖；
8.2015年3月21日—3月31日：書寫畢業(yè)設計說明書。
參考資料：
[1] 郭洪紅 工業(yè)機器人技術(shù)（第二版）西安電子科技大學出版社2013
[2] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等. 機械設計[M]. 東北大學出版社， 2003
[3] 徐灝. 機械設計手冊[M]第5卷. 機械工業(yè)出版社， 1992
[4] 吳宗澤. 機械設計師手冊[M]. 機械工業(yè)出版社， 2002
[5] 成大先. 機械設計圖冊[M]. 化學工業(yè)出版社， 2002
[6] 羅洪量. 機械原理課程設計指導書[M]（第二版）. 高等教育出版社，1986
[7] JJ.杰克（美）. 機械與機構(gòu)的設計原理[M]（第一版）. 機械工業(yè)出版社，1985
[8] 曹玉平，閻祥安.液壓傳動與控制[M].天津大學出版社，2003：P45-68
[9] 周士昌.液壓氣動系統(tǒng)設計運行禁忌470例[M].北京機械工業(yè)出版社，2002：P77-98
老師給的幾個要求；
一張裝配圖。還有零件圖?？偣惨稽c五張A零圖紙左右
注意：論文中的公式全部都要標序號?如2-1
注意：論文頁碼標在中心每一頁的中間???注意：參考文獻一定要在文中按順序標出?格式要對
重復率超過百分之三十 就取消答辯資格
沒做的部分 比如手部結(jié)構(gòu) 控制部分等等 不是做的東西不要寫上去
您好！還有什么要求還要問下嘛
摘 要
機器人不僅是一種自動化的機器。機器人是一種可重新編程的、多功能的、機械手，為實現(xiàn)各種任務設計成通過可改變的程序動作來移動材料、零部件、工具或是其他專用裝置。本次設計的是針對一種圓柱坐標式機械手的擺動液壓缸，該機械手夾持的物料重：10～50kg；旋轉(zhuǎn)范圍：0～180°。
本文首先向分析了液壓驅(qū)動圓柱坐標式機械手臂的研究現(xiàn)況提出符合本次設計要求的總體結(jié)構(gòu)方案及其擺動液壓缸的結(jié)構(gòu)方案，該擺動液壓缸由缸體、轉(zhuǎn)動軸、動片、靜片及螺栓組成；接著對擺動液壓缸各個部分進行詳細的設計與校核并且對液壓機控制系統(tǒng)進行了詳細分析與設計擬定了液壓系統(tǒng)原理圖，最后用CAD軟件繪制了液壓驅(qū)動圓柱坐標式機械手臂的擺動液壓缸裝配圖和主要零件圖。
關鍵字：圓柱坐標，機械手，擺動液壓缸
Abstract
Not only is an automated robotic machinery. Robot is a reprogrammable, multifunctional manipulator designed to achieve a variety of tasks that can be changed by the action program to move material, parts, tools, or other special devices. This design is the swing cylinder coordinate manipulator for a cylinder, the robot gripping material weight: 10 ~ 50kg; rotation range: 0 ~ 180 °.
Firstly, the analysis of the hydraulic drive cylinder Coordinate research status of the mechanical arm raised in line with the overall structure of the program and the design requirements of this swing hydraulic cylinder structure of the program, the swing cylinder by cylinder, rotating shaft, moving film, static composed pieces and bolts; then the various parts of the swing cylinder detailed design and verification and hydraulic control system was developed detailed analysis and design of hydraulic system diagram, and finally draw a hydraulically driven mechanical arm with a cylindrical coordinate CAD software the swing cylinder assembly drawings and the main parts diagram.
Keywords: Cylindrical coordinates, The robot, Swinging hydraulic cylinders
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1課題簡介 1
1.2課題研究背景及意義 1
1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 1
第二章 總體設計 3
2.1設計要求 3
2.1.1任務及要求 3
2.1.2設計參數(shù)要求 3
2.2方案設計 3
2.2.1初步分析 3
2.2.2擬定方案 3
第三章 設計計算與校核 5
3.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算 5
3.2回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 6
3.3液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?8
3.4動片和輸出軸間的連接螺釘 9
第四章 零部件設計繪圖 11
4.1缸體 11
4.2缸蓋 11
4.3回轉(zhuǎn)軸 12
4.4動片 12
4.5靜片 13
4.6裝配圖 13
第五章 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的計算 14
5.1繪制液壓系統(tǒng)的工況圖 14
5.2計算和選擇液壓元件 14
5.3液壓系統(tǒng)性能驗算 16
5.3.1驗算回路中的壓力損失 16
5.3.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 17
總 結(jié) 20
參考文獻 21
致 謝 22
23
圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的設計與校核
第一章 緒論
1.1課題簡介
機械手技術(shù)的發(fā)展，可以說是科學技術(shù)發(fā)展共同的一個綜合性的結(jié)果，同時，也是為社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了重大影響的一門科學技術(shù)，它的發(fā)展歸功于在第二次世界大戰(zhàn)中各國加強了經(jīng)濟的投入，就加強了本國的經(jīng)濟的發(fā)展。圓柱坐標式上下料機械手多采用液壓驅(qū)動，液壓技術(shù)自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有300多年的歷史了，20世紀60年代以來，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了河大的發(fā)展，并滲透到各個行業(yè)領域中去。本課題的主要任務是完成圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的設計與校核。
1.2課題研究背景及意義
機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備。我國的工業(yè)機械手是從80年代"七五"科技攻關開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關,目前已經(jīng)基本掌握了機械手操作機的設計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術(shù),運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機械手關鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機械手，其中有130多臺噴漆機械手在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應用，孤焊機械手已經(jīng)應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定距離。
世界工業(yè)機械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機械手代替人工。隨著機械手應用的深化和滲透，工業(yè)機械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進步，這項技術(shù)將日益完善。
整個圓柱坐標式上下料機械手采用液壓缸驅(qū)動，其中手臂的升降和伸縮采用直動油缸，手臂的旋轉(zhuǎn)采用擺動液壓缸，擺動液壓缸結(jié)構(gòu)復雜，加工制造較難，成本較高；因此設計構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟性好的擺動液壓缸成為圓柱坐標式上下料機械手的設計關鍵。
1.3國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
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。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機械手就是在這個基礎上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司,專門生產(chǎn)工業(yè)機械手。目前，工業(yè)機械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機械手正在加緊研制。它設有微型電子計算控制系統(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，是機械手具有感覺機能。第三代機械手則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。、一般概況國內(nèi)機械行業(yè)應用的機械手絕大部分為專用機械手,附屬于某一設備,其工作程序是固定的。通用機械手也有發(fā)展,目前應用的都是開關式點位控制型,伺服型已試制出數(shù)臺在調(diào)試中,連續(xù)軌跡控制型還沒有。 控制方式—有觸點固定程序控制占絕大多數(shù),專用機械手多采用這種控制。
液壓技術(shù)自18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，已有300多年的歷史了，但其真正的發(fā)展只在第二次世界大戰(zhàn)后60多年的時間內(nèi)，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速向民用工業(yè)轉(zhuǎn)移，在機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等行業(yè)中逐步推廣。20世紀60年代以來，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了河大的發(fā)展，并滲透到各個行業(yè)領域中去。當前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪音、高可靠性、搞度集成化的法相發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計，計算機輔助測試、計算機直接控制、計算機實時控制技術(shù)、機電一體化技術(shù)、計算機仿真和優(yōu)化設計技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當前液壓傳動及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。
我國液壓工業(yè)的真正發(fā)展是在六十年代開始起步的，迅速提高我國液壓技術(shù)和控制技術(shù)的數(shù)字化，具有極為重要的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。近年來，我國液壓氣動密封行業(yè)堅持技術(shù)進步，加快新產(chǎn)品開發(fā)，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。如北京機床所的直動式電液伺服閥、杭州精工液壓機電公司的低噪聲比例溢流閥、寧波華業(yè)公司的電液比例流量閥，均為機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品。為應對我國加入WTO后的新形勢，我國液壓行業(yè)各企業(yè)加速科技創(chuàng)新，不斷提升產(chǎn)品市場競爭力，一批優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品成功地位國家重點工程和重點主機配套，取得較好的經(jīng)濟效應和社會效應。
第二章 總體設計
2.1設計要求
2.1.1任務及要求
明確圓柱坐標式上下料機械手擺動液壓缸的功能，盡可能使之做到結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易操作，而且安全可靠，安裝維修方便，經(jīng)濟性好。
2.1.2設計參數(shù)要求
（1）物料重：10～50kg；
（2）旋轉(zhuǎn)范圍：0～180°。
2.2方案設計
2.2.1初步分析
機械手抓重為10~50kg，按工業(yè)機械手的分類，屬于中型，按用途分為通用機械手，其特點是具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣，通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適合于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。圓柱坐標式機械手與直角坐標式械手相比，占地面積小而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單，并能達到很高的定位精度，因此應用廣泛。但由于機械手的結(jié)構(gòu)關系，沿Z軸方向移動的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的對象。
2.2.2擬定方案
（1）整體結(jié)構(gòu)方案
通用機械手是3~6個自由度，而本次設計為3由度圓柱坐標機械手，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1：
圖2-1 結(jié)構(gòu)簡圖
由于本設計要求完成手臂的升降，旋轉(zhuǎn)以及伸縮三個動作。則可以考慮升降在下或擺動液壓缸在下兩種方式。通過綜合考慮，本次試驗決定采用升降缸在下的形式。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1和圖2-2所示
圖2-2 構(gòu)示意圖
（2）擺動液壓缸結(jié)構(gòu)方案
機械手旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機構(gòu)是擺動油缸，擺動液壓缸通過兩個油孔，一個進油孔，一個排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設計要求，設計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)180°。
圖2-3 擺動油缸的截面圖
第三章 設計計算與校核
3.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算
回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算公式為：
=++ (N·m)
慣性力矩 =
式中 ——臂部回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（kg·m）；
——回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量，在啟動過程=(rad/s)；
——啟動過程的時間(s)；
若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為(前面計算得=800mm)，則
式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。
=
回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長600mm，直徑為1000mm的圓柱體，質(zhì)量為100Kg.設置起動角速度=70°/s，則起動角速度=1.22，起動時間設計為0.5s。
=== 28 kg·m
=28+=93.3kg·m
==93.3=227.6
為了簡便計算，密封處的摩擦阻力矩，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計，=0
所以 =227.6+0+0.03
=234.6
回轉(zhuǎn)缸的驅(qū)動力矩需要的力矩。
回轉(zhuǎn)缸回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩。
夾取棒料直徑100mm，長度1000mm，重量10~50Kg，當手部回轉(zhuǎn)時，計算力矩：
手抓、手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體，高為220mm，直徑120mm，其重力估算G=3.14
擦力矩。
啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度=0.314rad，等速轉(zhuǎn)動角速度。
查取轉(zhuǎn)動慣量公式有：
代入：
3.2回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定
回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑D計算公式為：
式中 P——回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力；
d——輸出軸與動片連接處的直徑，初步設計按D/d=1.5~2.5；
b——動片寬度，可按2b/(D-d)≥2選取。
選定回轉(zhuǎn)缸的動片寬b=50mm，工作壓力為5MPa，d=50mm
=94.9mm
按標準油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為100mm。
表3-1 液壓缸的內(nèi)徑系列（JB826-66） （mm）
20
25
32
40
50
55
63
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
125
130
140
160
180
200
250
經(jīng)過以上的計算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為100mm，外徑按中等壁厚設計，根據(jù)表3-2（JB1068-67）取外徑選擇168mm，輸出軸徑為50mm。
圖3-1 回轉(zhuǎn)缸的截面圖
表3-2 標準液壓缸外徑（JB1068-67） （mm）
液壓缸內(nèi)徑
40
50
63
80
90
100
110
125
140
150
160
180
200
20鋼P
50
60
76
95
108
121
133
168
146
180
194
219
245
45鋼
50
60
76
95
108
121
133
168
146
180
194
219
245
3.3液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?
圖3-2 缸蓋螺釘間距示意
表3-3 螺釘間距t與壓力P之間的關系
工作壓力P（Mpa）
螺釘?shù)拈g距t(mm)
小于150
小于120
小于100
小于80
缸蓋螺釘?shù)挠嬎?，如圖3-2所示，t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強有關，見表3-3，在這種聯(lián)結(jié)中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力：
計算：
液壓缸工作壓強為P=5Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,試選擇6個螺釘
所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=6個
危險截面
所以，=4906.3+7359.4=12265.7N
螺釘材料選擇Q235，（）
螺釘?shù)闹睆?
螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。
3.4動片和輸出軸間的連接螺釘
動片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘悠洼敵鲚S之間的配合面緊密接觸不留間隙。根據(jù)動片所受力矩的平衡條件有：
=
即
式中 ——每個螺釘預緊力；
D——動片的外徑；
f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對鋼取f=0.15
螺釘?shù)膹姸葪l件為
或
帶入有關數(shù)據(jù)，得
===10416.7N
螺釘材料選擇Q235，則（n=1.2~2.5）
螺釘?shù)闹睆絛=9.3mm
螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。
第四章 零部件設計繪圖
4.1缸體
圖4-1 缸體
4.2缸蓋
圖4-2 缸該
4.3回轉(zhuǎn)軸
圖4-3 回轉(zhuǎn)軸
4.4動片
圖4-4 動片
4.5靜片
圖4-5 靜動片
4.6裝配圖
圖4-6 靜動片
第五章 液壓驅(qū)動系統(tǒng)的計算
5.1繪制液壓系統(tǒng)的工況圖
根據(jù)前面幾部分設計好的各液壓執(zhí)行元件的參數(shù)，以及設計要求等對液壓系統(tǒng)作進一步的工況分析，確定每個執(zhí)行元件在工作循環(huán)各階段中的速度、載荷變化規(guī)律，繪制出液壓系統(tǒng)有關工況圖即液壓缸的P-t圖、Q-t圖、N-t圖。
已知參數(shù)： D=125，d=50mm，b=60mm，M=，1.1 rad/s
計算工況圖：
圖5-3
5.2計算和選擇液壓元件
(1) 液壓泵
① 工作壓力：
P=P=5.76MPa，估算=0.5MPa
所以 P5.76+0.5=6.26MPa
② 流量：
=70.24L/min，取K=1.1
所以QK70.24=77.264L/min
③ 規(guī)格：
根據(jù)《液壓設計手冊單行本》P152，表20-5-6，選擇齒輪泵CB100，n=1450r/min，Q=100L/min，P=10MPa
④ 電機選用：
取泵的總效率=0.85，則N==9.5 kw
選電機：Y160M-4，N=11 kw，n=1460r/min。
(2) 確定油箱容量
V=300L
(3) 液壓元件的選擇(表7)
表7 液壓元件一覽表
序號
元件名稱
規(guī)格
數(shù)量
1
線隙式過濾器
2.5MPa，100L/min
1
2
電動機
11kw，1460r/min
1
3
齒輪泵
10MPa，1450r/min
1
4
溢流閥
2.5MPa，12
1
5
電磁換向閥
6.3MPa，12
1
6
單向閥
6.3MPa，12
1
7
壓力表
(0~8)MPa
1
8，14
節(jié)流閥
6.3MPa，12
2
9，15，20，21
25，26，30
節(jié)流閥
6.3MPa，8
7
10，16
電磁換向閥
6.3MPa，12
2
11,17
電磁換向閥
6.3MPa，12
2
12,18
單向順序閥
2.5MPa，12
2
22，27
電磁換向閥
6.3MPa，8
2
23，28
電磁換向閥
6.3MPa，8
2
31
電磁換向閥
6.3MPa，8
1
33
壓力繼電器
(1~6.3)MPa
1
34
減壓閥
6.3MPa，8
1
35
壓力表開關
6.3MPa，4
1
注：表中元件的序號與液壓系統(tǒng)原理圖中的序號相對應。
5.3液壓系統(tǒng)性能驗算
5.3.1驗算回路中的壓力損失
本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動作回路，故主要驗算由泵到注射缸這段管路的損失。
（1）沿程壓力損失
沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時進油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內(nèi)徑0.032m，快速時通過流量2.7L/s；選用20號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。
油在管路中的實際流速為
油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：
求得沿程壓力損失為：
（2）局部壓力損失
局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失Δp2，以及通過控制閥的局部壓力損失Δp3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。
單向順序伺17的額定流量為50L/min，額定壓力損失為0.4MPa。電液換向閥2的額定流量為190L/min，額定壓力損失0.3 MPa。單向順序閥18的額定流量為150L/min，額定壓力損失0.2 MPa。
通過各閥的局部壓力損失之和為
從大泵出油口到注射缸進油口要經(jīng)過單向閥13，電液換向閥2和單向順序閥18。單向閥13的額定流量為250L/min，額定壓力損失為0.2 MPa。
通過各閥的局部壓力損失之和為：
由以上計算結(jié)果可求得快速注射時，小泵到注射缸之間總的壓力損失為
∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa
大泵到注射缸之間總的壓力損失為
∑p 2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa
由計算結(jié)果看，大小泵的實際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。
綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為6.3MPa，也就是溢流閥7的調(diào)定壓力。
5.3.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算
（1）計算發(fā)熱功率
液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，發(fā)熱功率計算如下：
Phr＝Pr－Pc
對本系統(tǒng)來說，Pr是整個工作循環(huán)中雙泵的平均輸入功率。
系統(tǒng)總輸出功率
求系統(tǒng)的輸出有效功率：
由前面給定參數(shù)及計算結(jié)果可知：合模缸的外載荷為90kN，行程0.35m；注射缸的外載荷為192kN，行程0.2m；預塑螺桿有效功率5kW，工作時間15s；開模時外載荷近同合模，行程也相同。注射機輸出有效功率主要是以上這些。
總的發(fā)熱功率為：
Phr＝(15.3－3)kW＝12.3kW
（2）計算散熱功率
前面初步求得油箱的有效容積為1m3，按V＝0.8abh求得油箱各邊之積：
a·b·h＝1/0.8m3＝1.25m3
取a為1.25m，b、h分別為1m。求得油箱散熱面積為：
At＝1.8h(a＋b)＋1.5ab
＝(1.8×l×(1.25＋1) ＋1.5×1.25)m2 ＝5.9m2
油箱的散熱功率為：
Phc＝K1AtΔT
式中 K1——油箱散熱系數(shù)，查表5—1，K1取16W/(m2·℃)；
ΔT——油溫與環(huán)境溫度之差，取ΔT＝35℃。
Phc＝16×5.9×35kW＝3.3kW＜Phr＝12.3kW
由此可見，油箱的散熱遠遠滿足不了系統(tǒng)散熱的要求，管路散熱是極小的，需要另設冷卻器。
（3）冷卻器所需冷卻面積的計算
冷卻面積為：
式中 K——傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時，取K＝116W／(m2．·℃)；
Δtm—平均溫升(℃)；
取油進入冷卻器的溫度T1＝60℃，油流出冷卻器的溫度T2＝50℃，冷卻水入口溫度tl＝25℃，冷卻水出口溫度t2＝30℃。則：
℃
所需冷卻器的散熱面積為：
考慮到冷卻器長期使用時，設備腐蝕和油垢、水垢對傳熱的影響，冷卻面積應比計算值大30％，實際選用冷卻器散熱面積為：
A＝1.3×2.8m2＝3.6m2
總 結(jié)
畢業(yè)設計即將結(jié)束，在這一階段的緊張學習中，使我的綜合能力得到了很大的提高。仿人機器人這一課題，涉及到了很多學課的知識，是一個典型的綜合性課題。在這一段的設計中，我?guī)缀跤蒙狭舜髮W四年所學的所有專業(yè)知識，同時，在閱讀了大量的有關機器人方面的書籍之后，對該課題有了更進一步的認識?；仡櫵龅墓ぷ?，發(fā)現(xiàn)自己的付出是值得的。在該設計中，融入了我的很多新的構(gòu)想，也就是在原有的基礎上有了創(chuàng)新，這是值得欣慰的。當然，由于缺乏實踐經(jīng)驗，該設計還有許多的不足之處，例如步態(tài)分析、驅(qū)動程序等，這些工作都有待進一步的完善。從課題本身來講，仿人機器人與輪式、履帶式機器人相比有許多突出的優(yōu)點和它們無法比擬的優(yōu)越性．但是由于受到機構(gòu)學、材料科學、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、微電子學、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、數(shù)學方法、仿生學等相關學科發(fā)展的制約，至今基本上仍處于實驗室研制的階段．尤其是雙足行走的速度、穩(wěn)定性及自適應能力仍不是十分理想．只有在走穩(wěn)走好之后再加上臂部執(zhí)行機構(gòu)和智能結(jié)構(gòu)，才談得上真正的仿人．當然，仿人不能僅僅局限于這些，還應該模仿人類的視覺、觸覺、語言，甚至情感等功能．由于科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我深信在不久的將來這些都能夠?qū)崿F(xiàn)。
踏踏實實做人，認認真真做事，在該原則的指導下，使得我的設計能夠得以順利地進行，在以后的工作與學習中，我會堅持這項原則，我深信：只有腳踏實地，才能步步成功！
參考文獻
[1] 郭洪紅 工業(yè)機器人技術(shù)（第二版）西安電子科技大學出版社2013
[2] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等. 機械設計[M]. 東北大學出版社， 2003
[3] 徐灝. 機械設計手冊[M]第5卷. 機械工業(yè)出版社， 1992
[4] 吳宗澤. 機械設計師手冊[M]. 機械工業(yè)出版社， 2002
[5] 成大先. 機械設計圖冊[M]. 化學工業(yè)出版社， 2002
[6] 羅洪量. 機械原理課程設計指導書[M]（第二版）. 高等教育出版社，1986
[7] JJ.杰克（美）. 機械與機構(gòu)的設計原理[M]（第一版）. 機械工業(yè)出版社，1985
[8] 王玉新. 機構(gòu)創(chuàng)新設計方法學[M]（第一版）. 天津大學出版社， 1996
[9] 張建民. 工業(yè)機器人[B][M]. 北京理工大學出版社，1992
[10] 馬香峰. 機器人結(jié)構(gòu)學[B] [M] . 機械工業(yè)出版社，1991
[11] [俄]IO.M.索羅門采夫. 工業(yè)機器人圖冊[B] [M]. 機械工業(yè)出版社，1993
[12] 黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實用機械機構(gòu)圖冊[B] [M]. 人民郵電出版社，1996
[13] 天津大學《工業(yè)機械手設計基礎》編寫組. 工業(yè)機械手設計基礎[B] [M]. 天津科學技術(shù)出版社，1981
[14] 金茂菁. 我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機器人技術(shù)與應用， 2001， 01（4）
[15] 喬東凱，黃崇林. 移動式工業(yè)機器人設計的動力學分析[J] .茂名學院學報，2003， 13（3）
[16] 張廣鵬,方英武,田忠強. 工業(yè)機器人整機結(jié)構(gòu)方案的動態(tài)性能評價[J]. 西安理工大學學報， 2004，20（1）
[17] 王田苗. 工業(yè)機器人發(fā)展思考[J]. 機器人技術(shù)與應用，2004年，（2）期
[18] 李瑞峰. 21世紀—中國工業(yè)機器人的快速發(fā)展時代[J].?中國科技成果， 2001，（18）期
[19]?曲忠萍. 國外工業(yè)機器人發(fā)展態(tài)勢分析[J]. 機器人技術(shù)與應用， 2001，（02）
[20] 徐學林. 互換行與測量技術(shù)基礎[M]. 湖南大學出版社， 2005
致 謝
在本文即將結(jié)束之際，請允許我對在這四年的大學生活學習中給予我支持和鼓勵的各位老師和同學致以深深的感謝。
首先，我要感謝我的指導老師，感謝他在我的研究和學習過程中給予我的指導和幫助。老師深厚的理論素養(yǎng)，淵博的學識和誨人不倦的精神使我受益非淺，更重要的是，老師嚴謹?shù)闹螌W風范和對學術(shù)問題的概括與抽象能力在潛移默化中影響著我，教育著我。在大學生活中，老師對我的言傳身教以及給予我許多無私的關心和幫助，所有這些不僅是我得以順利地完成本文，而且更是使我終身受益。我還要感謝系里的各位老師，他們?yōu)槲业漠厴I(yè)設計提出諸多良好的建議以及努力方向，使我得以較快地完成設計。
其次，我還要特別感謝我的母校，為我提供了一個先進的學習、工作環(huán)境，能讓我順利完成自學考試的各個課程。
最后，請讓我將這篇學士學位論文獻給我的父母親，感謝他們的養(yǎng)育之恩，感謝他們使我成為一個對社會有用的人，他們的關懷、支持和鼓勵是我所有信念的力量源泉。