輪胎裝配機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-機(jī)械手設(shè)計(jì)【9張CAD圖紙及說(shuō)明書(shū)全套】【YC系列】

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This paper describes the design of the cylinder coordinate hydraulic manipulator, which is mainly used for the carrying and assembling of the tire. First, by the manipulator's structure and principle were analyzed in this study. Based on the design scheme is presented; then, mainly the main structure parts and hydraulic system were design and checking calculation. Finally, through the AutoCAD drawing software drawn the manipulator assembly drawing and the main parts of the map. Through the design, the consolidation of the University of the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, mechanics of materials, tolerance and interchangeability theories, mechanical drawing; master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software, for the future work in life is of great significance. [Keywords] Tire, Manipulator, Cylindrical coordinates, Hydraulic system 目 錄 第一章 緒論 1 1.1研究背景及意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)要求 3 2.1.1 動(dòng)作要求 3 2.1.2參數(shù)要求 3 2.2方案擬定 3 2.2.1方案分析 3 2.2.2 擬定方案 5 第三章 手臂部分設(shè)計(jì) 6 3.1臂部整體設(shè)計(jì) 6 3.2手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 6 3.2.1 手臂摩擦力的計(jì)算 6 3.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計(jì)算 7 3.2.3手臂慣性力的計(jì)算 7 3.3手臂伸縮油缸的設(shè)計(jì) 8 3.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 8 3.3.2液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 9 3.3.3活塞桿的設(shè)計(jì)校核 9 3.3.4 油缸端蓋的設(shè)計(jì) 10 第四章 機(jī)身部分設(shè)計(jì) 12 4.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 12 4.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 4.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 12 4.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 13 4.3機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 4.3.1手臂重力矩的計(jì)算 15 4.3.2升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 15 4.3.3升降缸尺寸參數(shù)的確定 16 第五章 搬運(yùn)手爪及裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 5.1搬運(yùn)手爪的設(shè)計(jì) 18 5.2裝配機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 第六章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 6.1方案擬定 20 6.1.1制定調(diào)速方案 20 6.1.2制定壓力控制方案 20 6.1.3選擇液壓動(dòng)力源 20 6.1.4繪制液壓系統(tǒng)圖 20 6.3液壓元件的計(jì)算和選擇 21 6.3.1液壓泵 21 6.3.2確定油箱容量 22 6.3.3液壓元件的選擇 22 6.2液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 22 6.2.1壓力損失驗(yàn)算 22 6.2.2發(fā)熱溫升驗(yàn)算 23 總 結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 28 第一章 緒論 1.1研究背景及意義 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)高科技生產(chǎn)。工業(yè)機(jī)械手在我國(guó)是80年代以來(lái)“七五”科技開(kāi)始，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科學(xué)和技術(shù)，掌握了機(jī)械手操作機(jī)制造技術(shù)，控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃，機(jī)器人的部分關(guān)鍵元器件生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)、涂裝、焊接電弧焊接、組裝、運(yùn)輸?shù)?，機(jī)器人，其中130多個(gè)機(jī)器人繪畫(huà)在20多個(gè)企業(yè)近30條自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線（站）的訪問(wèn)規(guī)則的弧焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用于模具、焊接線的汽車(chē)廠。但總的來(lái)說(shuō)，應(yīng)用機(jī)械手工業(yè)的發(fā)展和我國(guó)工程外，水平和一定的距離。 本文介紹了裝配氣動(dòng)機(jī)械手液壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)，其主要作用是攜帶輪胎夾緊和工作水平的提高，工業(yè)自動(dòng)化，機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。部分運(yùn)動(dòng)的機(jī)械臂可以模擬，根據(jù)預(yù)定的計(jì)劃、路徑等要求，實(shí)現(xiàn)夾片和運(yùn)輸工具或操作機(jī)械手。體力勞動(dòng)可以取代許多重復(fù)性，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)械手首先是1958年美國(guó)研制了第一手的共同控制。其結(jié)構(gòu)體上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)臂頂部安裝工件，電磁塊夾持和釋放機(jī)制控制系統(tǒng)的教學(xué)形式。 1962年，美國(guó)社會(huì)的基礎(chǔ)上共同控制方案和試驗(yàn)在數(shù)控機(jī)床中的閱讀教學(xué)型機(jī)械手的名稱（即德?tīng)柾ㄓ米詣?dòng)建模系統(tǒng)）。在炮塔和臂可伸縮，旋轉(zhuǎn)，俯仰，用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)與鼓作為存儲(chǔ)設(shè)備。很多球坐標(biāo)機(jī)械手的總體發(fā)展是同年，社會(huì)融合和普魯伯曼萬(wàn)能自動(dòng)有限公司，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962年，美國(guó)機(jī)械制造有限公司的成功經(jīng)驗(yàn)機(jī)械手的中心支柱。該機(jī)械手可以旋轉(zhuǎn)，通過(guò)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓提升教學(xué)，這兩種類(lèi)型的機(jī)器人出現(xiàn)在60年代初，但是發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人在國(guó)外。 美國(guó)斯坦福大學(xué)德?tīng)枺?978年，麻省理工大學(xué)合作開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)械手式德?tīng)? vicarm配備了微型計(jì)算機(jī)控制的裝配操作，定位誤差小于±1mm。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)自1970年以來(lái)應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸設(shè)備，焊接電源等操作。 德意志聯(lián)邦共和國(guó)也產(chǎn)生點(diǎn)焊機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)和程序日本是工業(yè)機(jī)械手的最快速、大量的國(guó)家1969年，從美國(guó)引進(jìn)兩個(gè)機(jī)械手大力從事前蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代以來(lái)，應(yīng)用和發(fā)展的機(jī)械手，在1977年年底，其中一半是國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口額的一半。 目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要取決于工人的控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本、提高二代機(jī)械手是加強(qiáng)配備了微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)和觸覺(jué)的能力；雖然聽(tīng)的能力，。安裝各種傳感器，方向信息反饋，機(jī)器人具有感覺(jué)功能。第三代機(jī)械手指能夠完成任務(wù)的過(guò)程中。電子裝置及其你的電視和保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展的一個(gè)重要組成部分，F(xiàn)MC單元柔性和柔性制造系統(tǒng)。 機(jī)械手一般應(yīng)用大多數(shù)國(guó)家機(jī)械工業(yè)機(jī)械手，固定裝置，其工作程序是fixé.un通用機(jī)械手也開(kāi)發(fā)，應(yīng)用電流開(kāi)關(guān)型位置控制，伺服生產(chǎn)單位的數(shù)量在調(diào)試控制軌跡的連續(xù)型，沒(méi)有固定觸點(diǎn)控制方式的控制程序的大多數(shù)，專(zhuān)用機(jī)械手的控制。 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 2.1.1 動(dòng)作要求 裝配機(jī)器人分為搬運(yùn)和裝配兩個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)夾住輪胎然后搬運(yùn)過(guò)來(lái)，然后定位，定位之后由裝配的機(jī)構(gòu)擰螺絲實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作。 （1）可以設(shè)計(jì)成一體式，即搬運(yùn)的機(jī)構(gòu)和裝配的機(jī)構(gòu)在一個(gè)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人完成，也可以設(shè)計(jì)成雙臂式，即搬運(yùn)和裝配部分在兩個(gè)圓柱坐標(biāo)機(jī)器人上分別完成動(dòng)作； （2）裝配機(jī)器人擰螺絲過(guò)程為 對(duì)角依次固定，一般汽車(chē)輪胎上有五個(gè)固定螺絲，成對(duì)角狀態(tài)擰螺絲才能保證輪胎的緊固。 2.1.2參數(shù)要求 （1）輪胎直徑： 300~450mm （2）主臂回轉(zhuǎn)角度： 0~280° （3）主臂回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速： 0~16 r/min （4）機(jī)器人直線移動(dòng)速度：0~0.5m/s （5）機(jī)器人自由度： 5 2.2方案擬定 2.2.1方案分析 裝配機(jī)器人分為搬運(yùn)和裝配兩個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)夾住輪胎然后搬運(yùn)過(guò)來(lái)，然后定位，定位之后由裝配的機(jī)構(gòu)擰螺絲實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作。機(jī)械手主要有以下類(lèi)型： （1）直角坐標(biāo)型 直角坐標(biāo)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)單的。如圖2所示，臂部由三副相互正交的X，Y方向移動(dòng)，沿直線移動(dòng)Z三軸操作簡(jiǎn)便，用于將零件簡(jiǎn)單的插入操作，如旋，但占用的空間越大，經(jīng)營(yíng)范圍是比較低的。 圖2-1 直角坐標(biāo)型 （2）圓柱坐標(biāo)型 圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，如圖2-2，一部分由轉(zhuǎn)動(dòng)副臂和兩個(gè)移動(dòng)副組成，經(jīng)營(yíng)范圍為圓柱形，其特點(diǎn)是定位精度高、直觀和簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，價(jià)格便宜，因此，應(yīng)用廣泛。 圖2-2 圓柱坐標(biāo)型 （3）垂直多關(guān)節(jié)型 垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的上肢和設(shè)計(jì)，圖2 - 3，有三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的尺寸繞Z軸旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)鉸鏈臂的兩個(gè)軸平行于Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用三圓弧來(lái)改變位置的空間秩序的手。機(jī)器人關(guān)節(jié)的相對(duì)角位移的每個(gè)元素相鄰的臂部運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活，最好，占用空間小，運(yùn)行速度高工作范圍內(nèi)，在一個(gè)空間配置貧窮可憐的各種障礙，但其影響精度的手臂的位置，實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)有困難。 圖2-3 圓柱坐標(biāo)型 （4）平面關(guān)節(jié)型 平面關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人的數(shù)量目前應(yīng)用中的裝配生產(chǎn)線，這是一個(gè)機(jī)器人裝配精度高、速度快、精度高、靈活性好等。如圖2-4： 圖2-4 平面關(guān)節(jié)型 （5）極坐標(biāo)型 極坐標(biāo)型機(jī)器人使用兩個(gè)移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來(lái)改變手的位置的空間，如圖1-4，可沿X軸產(chǎn)生直線臂、擺動(dòng)軸的軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)Y和Z俯仰運(yùn)動(dòng)臂可以繞Z軸能夠抓住物體在地面上。該機(jī)器人的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，移動(dòng)靈活，可擴(kuò)展的機(jī)器人的工作空間，但旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的體現(xiàn)終端設(shè)備上執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)線的分辨率是可變的，難以保證。 圖2-5 極坐標(biāo)型 2.2.2 擬定方案 根據(jù)上面幾種機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較，由于圓柱坐標(biāo)型機(jī)械臂動(dòng)作靈活，所占空間小，工作范圍大，能在狹窄空間內(nèi)饒過(guò)各種障礙物的特性，綜合以上決定采用（2）圓柱坐標(biāo)型裝配機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2-6所示： 圖2-6 輪胎裝配機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 第三章 手臂部分設(shè)計(jì) 3.1臂部整體設(shè)計(jì) 臂構(gòu)件的主要作用是實(shí)現(xiàn)支撐手腕和手（包括工作），使他們的空間旋轉(zhuǎn)。同時(shí)伸縮。 考慮到機(jī)械手夾持這種設(shè)計(jì)的輪胎，重量輕，因此設(shè)計(jì)選擇活塞桿伸縮機(jī)構(gòu)，伸縮臂油缸活塞桿安裝在活塞桿的導(dǎo)向套，減少?gòu)澢鷳?yīng)力?；钊麠U的拉力共同作用的壓力和彎曲載荷、應(yīng)力簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、運(yùn)輸、外形美觀、結(jié)構(gòu)采用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓缸的選擇雙作用液壓缸的結(jié)構(gòu)方案。如下圖所示： 圖3-1 臂部結(jié)構(gòu) 3.2手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 這一水平直線運(yùn)動(dòng)的摩擦伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)幾個(gè)方面克服阻力，慣性，以確定液壓缸需要確定驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算液壓缸的活塞。 3.2.1 手臂摩擦力的計(jì)算 由于油缸采用導(dǎo)向套導(dǎo)向故： 得 得 600=1260N 3.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計(jì)算 不同的密封圈的摩擦阻力臂不同，在設(shè)計(jì)中采用O形環(huán)，當(dāng)液壓缸工作壓力低于10MPa?？偰Σ磷枇υ谝簤焊酌芊饪梢越疲?0.03F。 3.2.3手臂慣性力的計(jì)算 =0.1 所以=+++=1260+69.9+0.03F+0.05F 求得 =1446N 所以手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力為=1446N。 3.3手臂伸縮油缸的設(shè)計(jì) 表3-1 液壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 小于5000 0.8~1 20000~30000 2.0~4.0 5000~10000 1.5~2.0 30000~50000 4.0~5.0 10000~20000 2.5~3.0 50000以上 5.0~8.0 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=4378N，根據(jù)表3-1選擇液壓缸的工作壓力P=1MPa； 3.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖3-2所示 圖3-2 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔： 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： 液壓缸的有效面積： (mm) 所以 （無(wú)桿腔） （有桿腔） 將數(shù)據(jù)代入得： ==43.8mm 根據(jù)表4-1（JB826-66），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=50mm. 表3-2 活塞桿直徑系列（GB/T2348-93） 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 現(xiàn)在進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為 代入數(shù)據(jù)，臨界力 =F()=3.14=90463.4MPa 取=3 =30154.47 MPa 所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 3.3.4 油缸端蓋的設(shè)計(jì) 每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為工作載荷和剩余預(yù)緊力之和 =+ 式中 ——工作載荷，=； ——螺釘中心所在圓的直徑； P——驅(qū)動(dòng)力。 Z——螺釘數(shù)目，Z=； ——剩余預(yù)緊力，=KQ，K=1.5~1.8； 計(jì)算： D=76mm，取=90mm，P=1MPa，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表3-3，間距應(yīng)小于150mm，試選螺釘數(shù)為6個(gè)： 表3-3 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系 工作壓力P（Mpa） 螺釘?shù)拈g距t (mm) 0.5~1.5 小于150 1.5~2.5 小于120 2.5~5.0 小于100 5.0~10.0 小于80 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=46<150，滿足要求； ==838N； 選擇K=1.5，=1.5=1255N; =+=837+1257=2095N 螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算 =1.3=1.3×2095=2723.5N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0045m 第四章 機(jī)身部分設(shè)計(jì) 4.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂280°的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身。升降的支撐體。 鑒于這種設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)筒上設(shè)有升降油缸結(jié)構(gòu)。這種機(jī)身設(shè)計(jì)包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)和升降，機(jī)身。如圖4-1所示，機(jī)身結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)缸部件的上端臂和回轉(zhuǎn)氣缸與氣缸蓋旋轉(zhuǎn)移動(dòng)件連接到氣缸體，包括筒體旋轉(zhuǎn)的臂。轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與升降氣缸的活塞桿是活塞桿設(shè)置在空心套筒扳手和與柱塞舉升花鍵花鍵軸導(dǎo)向，通過(guò)具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。 圖4-1 機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 4.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算公式為： =++ (N·m) === 28 kg·m =28+=93.3kg·m ==93.3=227.6 為了簡(jiǎn)便計(jì)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(jì)，=0 所以 =227.6+0+0.03 =234.6 4.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 （1）回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑D計(jì)算公式為： （2）油缸缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為5Mpa，所以螺釘間距t應(yīng)小于80mm。螺釘數(shù)目 Z==×3.14=3.93 所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇6個(gè)。 危險(xiǎn)截面 ==0.00589 所以 =4906.3N =4906.3×1.5=7359.4N (K=1.5) 所以 7359.4+4906.3=12265.7N 螺釘材料選擇Q235，則（n=1.2~2.5） 螺釘?shù)闹睆? d=10mm 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。 上面計(jì)算，最終確定液壓缸尺寸，內(nèi)直徑100毫米外徑根據(jù)壁厚的設(shè)計(jì)中，根據(jù)表4-2（JB1068-67）和輸出軸的外徑168mm選擇，直徑50毫米。 圖4-2 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 或 帶入有關(guān)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。 4.3機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.3.1手臂重力矩的計(jì)算 (1) 估算重量：=150N，=150N，=500N (2) 計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離: =800mm，=760mm， =400mm。 由于 = 所以 =0.5425m (3) 計(jì)算偏重力矩 =434 4.3.2升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 式中 摩擦阻力，，取f=0.16。 G——零件及工件所受的總重。 (1) 的計(jì)算 設(shè)定速度為V=0.6m/s；起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=0.1s、為800N。 將數(shù)據(jù)帶入上面公式有： 489.8N (2) 的計(jì)算 =2500N 所以 =2×2500×0.16=800N 則： =4.94mm 活塞桿直徑應(yīng)大于8.5mm。 (4) 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 D=120mm，取=180mm，P=1.0MPa，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表4-3，間距應(yīng)小于120mm，試選螺釘數(shù)為6個(gè)： 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=84<120，滿足要求； ==1962.5N； 選擇K=1.5，=1.5=2943.75N;=+=1962.5+2943.75=4907N 螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算： =1.3=1.3×4907=6379.1N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0068m 第五章 搬運(yùn)手爪及裝配機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1搬運(yùn)手爪的設(shè)計(jì) 裝配機(jī)器人分為搬運(yùn)和裝配兩個(gè)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)夾住輪胎然后搬運(yùn)過(guò)來(lái)，然后定位，這些動(dòng)作均需要搬運(yùn)手爪實(shí)現(xiàn)。另外參數(shù)要求搬運(yùn)的輪胎直徑：300~450mm，如下圖通過(guò)CAD法匹配分析最小直徑輪胎與最大直徑輪胎時(shí)所需手爪的結(jié)構(gòu)。 圖5-1 搬運(yùn)手爪結(jié)構(gòu)分析 通過(guò)上述分析得到搬運(yùn)手爪的詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸如下圖示： 圖5-2 搬運(yùn)手爪結(jié)構(gòu)尺寸 5.2裝配機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求輪帶放到位后由裝配機(jī)構(gòu)擰螺絲實(shí)現(xiàn)裝配動(dòng)作，裝配機(jī)器人擰螺絲過(guò)程為對(duì)角依次固定，一般汽車(chē)輪胎上有五個(gè)固定螺絲，成對(duì)角狀態(tài)擰螺絲才能保證輪胎的緊固。 在機(jī)械手設(shè)計(jì)中通常擰螺絲的裝配機(jī)構(gòu)有現(xiàn)成的電動(dòng)扳手，只需選型后搭配到機(jī)械手上即可，由于本處要求成對(duì)角狀態(tài)擰螺絲故選用如下帶成對(duì)角套筒的電動(dòng)扳手。 同時(shí)為了保證機(jī)械手在搬運(yùn)爪把輪胎搬運(yùn)到車(chē)輪軸上是精確定位在電動(dòng)扳手上設(shè)置一傳感器1，該傳感器為位置傳感器，可以感應(yīng)車(chē)輪軸的中心位置。 而為了保證電動(dòng)扳手套筒能精確套入待擰緊的螺帽，在電動(dòng)扳手上設(shè)置一傳感器2，該傳感器也是位置傳感器，可以感應(yīng)螺桿的中心位置，在擰完一顆螺帽后套筒移除，電動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)套筒在傳感器2作用下找到下一對(duì)對(duì)角螺栓進(jìn)行擰緊，如此循環(huán)3次及可完成輪胎螺栓的擰緊工作。 圖5-3 裝配機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 第六章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1方案擬定 6.1.1制定調(diào)速方案 計(jì)量泵電源一般采用節(jié)流調(diào)速，流量控制閥的流量改變輸入或輸出液壓致動(dòng)器的速度調(diào)節(jié)。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率低，發(fā)熱量大，多用于低功率應(yīng)用。 體積速度控制通過(guò)液壓泵或液壓馬達(dá)速度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)是沒(méi)有損失，損失和溢流節(jié)流產(chǎn)量需要輔助泵調(diào)速方式對(duì)大功率液壓系統(tǒng)；移動(dòng)速度快。 容積節(jié)流調(diào)速供油變量泵通常是用流量控制閥的輸入或輸出液壓執(zhí)行器的流量控制，使供油量和油量為有效的控制回路速度越高，穩(wěn)定性較好的速度，但其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。針對(duì)這一次節(jié)流調(diào)速。 6.1.2制定壓力控制方案 在執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)的工作要求，保持一定的工作壓力或工作在一定范圍內(nèi)的壓力，也需要不斷地或連續(xù)多級(jí)壓力控制，在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，通常由計(jì)量泵的燃油控制閥所需的壓力，并保持恒定。在調(diào)速系統(tǒng)中的供油量，以及變量泵的安全閥的安全保護(hù)功能。 液壓系統(tǒng)中的高壓油，有時(shí)需要流量不大，在這個(gè)時(shí)候，我們可以考慮用一個(gè)壓力回路的高壓，而不是創(chuàng)建一個(gè)高壓泵。液壓執(zhí)行元件在工作循環(huán)中，一段時(shí)間不需要油，停泵時(shí)的不便，需考慮選擇放電電路。 在本地系統(tǒng)，工作壓力應(yīng)小于主油源壓力時(shí)，要考慮解壓縮電路來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的工作壓力。 6.1.3選擇液壓動(dòng)力源 ?該液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的液壓源只提供液壓源的核心，是泵調(diào)速定量泵節(jié)流燃料一般，在沒(méi)有其他輔助油源供油量的液壓泵量大于對(duì)油系統(tǒng)，多余的油通過(guò)溢流閥流回油箱，溢流閥，起著控制和穩(wěn)定的油源下容積調(diào)速泵多數(shù)是用變量，安全定義系統(tǒng)的最高壓力。 6.1.4繪制液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)控制電路和液壓源相結(jié)合，制定好。每個(gè)組合電路來(lái)消除多余的重復(fù)單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。注意要素之間的關(guān)系，鎖定，防止誤操作，以減少損失。能提高系統(tǒng)的工作效率。 維護(hù)和監(jiān)控的液壓系統(tǒng)，主要道路應(yīng)安裝在系統(tǒng)所需要的傳感器元件（例如，壓力表和溫度計(jì)等）。 圖6-1 液壓系統(tǒng)原理圖 6.2液壓元件的計(jì)算和選擇 6.2.1液壓泵 取泵的總效率=0.85，則N==4.7kw 選電機(jī)：Y132M-4，N=5.5kw，n=1460r/min。 6.2.2確定油箱容量 V=100L 6.2.3液壓元件的選擇 表6-1 液壓元件一覽表 注：表中元件的序號(hào)與液壓系統(tǒng)原理圖中的序號(hào)相對(duì)應(yīng)。 6.3液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 6.3.1壓力損失驗(yàn)算 （1）沿程壓力損失 油在管路中的實(shí)際流速為 油在管路中呈紊流流動(dòng)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 額定流量序列的單向17 50L／min，壓力損失0.4 mpa標(biāo)稱額定電液換向閥2為190L/min，壓力損失0.3 mpa標(biāo)稱單向順序閥為18 150L／min，損失的額定壓力0.2 MPa。 通過(guò)各閥的局部壓力損失之和為 6.3.2發(fā)熱溫升驗(yàn)算 （1）計(jì)算發(fā)熱功率 Phc＝16×5.9×35kW＝3.3kW＞Phr＝2.3kW 由此可見(jiàn)，油箱的散熱能滿足系統(tǒng)散熱的要求。 總 結(jié) 設(shè)計(jì)階段的大學(xué)學(xué)習(xí)是一種罕見(jiàn)的理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)圓柱齒輪減速器的理論和實(shí)踐知識(shí)的組合設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)綜合運(yùn)用我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，能力解決實(shí)際問(wèn)題，而且提高了我的文件和設(shè)計(jì)手冊(cè)的設(shè)計(jì)規(guī)范的能力水平，和其他的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且通過(guò)對(duì)局部控制組件，妥協(xié)，以及細(xì)節(jié)的決定，我的運(yùn)動(dòng)能力，經(jīng)驗(yàn)了豐富，壓縮力的能力和意愿的質(zhì)量，也提高耐力水平不同。 這是我們所有的希望，我們的目標(biāo)是提高畢業(yè)，是有限的，但它是完整的，這是這個(gè)設(shè)計(jì)，我積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能更好的我的精神是知識(shí)武裝起來(lái)的，他讓我在未來(lái)行為的研究工作更高的應(yīng)變能力，溝通和理解。 在完成本畢業(yè)給了我很大的信心，讓我懂得專(zhuān)業(yè)知識(shí)和職業(yè)發(fā)展前景的信心，但同時(shí)，它缺乏很多的缺點(diǎn)和不足，留下遺憾，后悔，但不給我只有更好沒(méi)有我，未來(lái)的我的最新技術(shù)，新設(shè)備的科學(xué)技術(shù)，力爭(zhēng)盡快掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好地服務(wù)四個(gè)國(guó)家。 參考文獻(xiàn) [1] 郭洪紅 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)（第二版）西安電子科技大學(xué)出版社2013 [2] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 東北大學(xué)出版社， 2003 [3] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]第5卷. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 [4] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 [5] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 [6] 羅洪量. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M]（第二版）. 高等教育出版社，1986 [7] JJ.杰克（美）. 機(jī)械與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理[M]（第一版）. 機(jī)械工業(yè)出版社，1985 [8] 王玉新. 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)[M]（第一版）. 天津大學(xué)出版社， 1996 [9] 張建民. 工業(yè)機(jī)器人[B][M]. 北京理工大學(xué)出版社，1992 [10] 馬香峰. 機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)[B] [M] . 機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [11] [俄]IO.M.索羅門(mén)采夫. 工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)[B] [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [12] 黃繼昌，徐巧魚(yú)，張海貴等. 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè)[B] [M]. 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總之，本設(shè)計(jì)的結(jié)果是教師和學(xué)生，在一個(gè)月內(nèi)，我們合作的非常愉快，教會(huì)我很多偉大的真理，是一種資產(chǎn)，我的生活，我在新教師和學(xué)生對(duì)我的幫助表示感謝！