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1、摘要机械工业是为国民经济提供装备和人民生活耐用消费品的产业。随着世界经济的发展，机械工业的规模和技术水平已成为衡量一个国家发展水平的重要标志。因此，世界各个国家都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点。随着工业革命的不断变革，在各个工业领域中机械手的地位变得越来越重。本篇文章主要记述了机械手的设计计算过程 。 首先，本文介绍了机械手的发展和机械手的用途，组成，分类等，说明自由度和机械手整体座标的样式。同时，文章给出了这台机械手主要的性能规格参量。 文章中介绍了机械手的设计原理与设计方法。全面详尽的讨论了机械手各主要组成部分的结构设计。关键词: 机械手; 液压传动; 液压缸；AbstractM
2、achinery industry is to provide equipment for the national economy and peoples life and durable consumer goods industry. With the development of world economy, scale and technical level of machinery industry has become a measure of an important symbol of a nations development. Therefore, the world a
3、ll countries to develop machinery industry as a strategic priority to develop national economy. With the constant change of the industrial revolution, in various industrial fields in the position of the manipulator is becoming more and more heavy. This article mainly describes the design and calcula
4、tion process of the manipulator.First, this paper introduces the development and use of the manipulator of the manipulator, composition, classification and so on, the degrees of freedom and the style of the manipulator overall coordinates. At the same time, the article gives the main performance spe
5、cifications of the manipulator parameters. The article introduces the design of the manipulator principle and design method. Comprehensive and detailed discussed the structure design of the main component of manipulator.Keywords: manipulator; hydraulic power transmission; hydrauliccylin- de.目录第一章引言
6、1第二章手部结构设计 42.1 手爪的结构选定 42.2 液压缸的选定 5 单活塞液压缸缸筒内径的计算 5 缸筒壁厚的计算 5 缸筒壁厚的验算 6 液压缸活塞杆的确定及校核 8 活塞的最大行程 9 缸盖螺钉的计算 9 液压缸其它元件的确定 10第三章上升缸设计 123.1 上升缸活塞杆受力分析 12 缸筒壁厚验算 13 缸筒端部法兰厚度计算 14 液压缸其它元件的确定 14 液压缸行程确定 15第四章底座的设计 164.1 底座材料及尺寸的选定 164.2 地板螺栓的确定 16 受翻转力矩的螺栓组连接 164.2.2 缸盖螺钉的计算 17第五章计算和选择液压元件 195.1 阀的种类和功用 1
7、9 压力控制阀 19 流量（速度）控制阀（流量阀） 19 方向控制阀 195.2 拟定液压系统 20 换向回路 20 调速方案 20 系统的安全性 20 合成并完善液压系统 205.3 油泵的选择 20 确定油泵的工作压力 20 计算液压泵的流量 21 确定油泵所需要的电动机功率 215.4 液压系统中的辅助装置 22 油箱容积的确定 22 油箱的结构 235.5 液压系统中的辅助装置 23结论 25参考文献 26致谢 27第一章引言工业机器人是一种智能机器人的简化版本,仅仅通过模仿人类行为来帮助完成大量人类日常生产和生活,操作简单,重复率高的工作。在早期的工业机器人是一种教学和再现机器人。它
8、由驱动器,教箱,框架控制器和机械臂爪等组成。运营商通过教学板输入机械手的工作内容。机器人收到启动命令后,将从内存读取相关的程序指令,完成相对的工作内容。中期的工业机器人已经配备外部传感器设备(如触觉传感器、力传感器、视觉传感器和语音识别设备等等),可以得到关于工作条件和操作对象的基本信息。机器人根据信息反馈控制机械臂的运动。现如今，工业机器人已经发展成为一个拥有高度适应性和各种认知功能的智能机器人。这种机器人控制系统可以自行判断决定反馈信息,使机器人在未知环境中提前独立操作,从事各种复杂的操作。工业机器人和其他专业自动化生产设备的主要区别是,它的工作内容可以通过改变计算机程序完成。当生产任务改
9、变,工业机器人编程和辅助器具配置,付出相对较低的成本就可以快速适应新工作。机器人机械手主要由本体和控制系统两部分组成。本体部分包括机械臂,驱动器和爪子。爪用于抓取工件(或工具)的部件,根据抓住对象的形状,尺寸,重量,材料和需求和结构有很多类型,比如夹类型,类型和吸附型,等等运动旋转手完成各种各样的机械手臂(摆动),移动或复合运动来实现,改变抓取工件的位置和姿态。机械臂的升降、缩放、旋转、等独立运动方式,称为机械手的自由度。为了抓住任何在空间对象的位置和方向,需要一定程度的自由。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多,机械手的灵活性越大,通用性更广泛,它的结构比较复杂。机械手通常用作机床或其他
10、机器的附件,如自动机床和自动生产线装卸或转让工件等,一般没有独立的控制装置。一些操作需要由人直接操纵装置,例如原子能部门。 图1.1 浇铸机械手结构在机械工业部门使用液压传动的起点是不一样的:1.在操作控制方面,如机床的工作过程中使用液压传动可使其实现无级速度,容易实现频繁变换,容易实现自化；2.它在传动功率方面,如工程机械、压力机械和航空工业的主要原因是采用液压传动使它与之前相比结构相对简单,减少体积,重量,输出功率大等等,不同的主机也可以选择不同的准确性控制式液压传动装置。现在液压领域实际上已经成为一个完整的智能单元。一句话,液压技术和微电子技术在一起,在微型计算机或微处理器控制,进一步扩
11、大其应用领域,形成了使用机器人和智能组件形式类型只是它是最常见的例子。现在一直在各种产业海外通用智能硬件的组合,他们只是用适当的软件可以在不同行业完成不同的任务。通过上述相关的介绍可以知道,液压行业变得越来越重要在国民经济的地位中，其发展一直用作如何看待一个国家的工业水平的重要标志，液压行业在中国和其他主要工业国家扔相当落后,在标准化工作上仍需继续保持。第二章手部结构设计2.1 手爪的结构选定拟定最大抓取重量为300N，根据工作位置和工作环境的需要，决定采用连杆杠杆式手部（图2.1）。拟订手抓基架的材料为HT200。如图，：图2.1 手爪结构图手指夹紧力的计算： (安全系数，)； (工作情况系
12、数，)； (方位系数，手爪水平放置夹水平放置工件)； (被抓取工件的重量)；夹紧时活塞杆的驱动力计算：取N=500,则 (2-1)故初步估算手爪结构的重量为。2.2 液压缸的选定 单活塞液压缸缸筒内径的计算液压缸的负载推力，液压缸的理论输出力P 可按下式计算： （2-2） ：活塞的实际作用力（）； ：负载力，一般取0.50.7； ：液压缸的总效率，一般取0.90.95； 由机械设计手册查的液压缸的工作压力，初定。由公式： 由机械设计手册查的可选用标准液压缸内径。 缸筒壁厚的计算初定： 则按下式计算： （2-3） -缸筒材料的许用应力；而 （2-4）因为缸筒的材料要求要有足够的强度和可靠的冲击韧
13、性，所以选用45号缸，由机械设计手册；而知液压缸为冲击载荷，故查得安全系数，；则得。由机械设计手册查得已选取；，则选定：故得 初选，则。故 。由机械设计手册查得： 则知初选壁厚成立。综上所述选取标准液压，则液压缸壁厚为 。 缸筒壁厚的验算 额定工作压力应低于一定极限值，以保证安全： (2-5) ：缸筒材料的屈服强度； ：缸筒外径； D：缸筒内经；故可得： 则可得： 。 为了使缸筒在工作时不使其发生塑性变形，液压缸的额定工作压力值应该和塑性变形压力有一定的比例范围： (2-6) (2-7) ：缸筒发生塑性变形的压力；而，则取；所以： 本液压缸最大工作压力为1.6Mpa，故设计选择的壁厚符合要求。缸筒的底部厚度计算（因为缸筒底部为平面，所以它的厚度可以按照四周嵌住圆盘的强度公式进行近似计算得）： (取)故。缸筒端部法兰厚度的计算： (2-8)选用M6的沉头螺钉； 初选， ； 则 为了防止油液的泄漏，两端内需装入O型密封圈，所以端盖向内凹处厚度选为7mm；即整个端盖厚度14mm。
