工业机械手液压系统设计
工业机械手液压系统设计
目录
1、前言----------------------------------------------------------------------------2
2、确定对液压系统的工作要求----------------------------------------------2
3、拟定液压系统原理图--------------------------------------------------------3
3.1液压系统原理图-----------------------------------------------------------------------------------3
3.2液压系统电磁铁动作顺序表--------------------------------------------------------------------4
3.3液压系统工作原理--------------------------------------------------------------------------------4
3.4液压系统特点分析--------------------------------------------------------------------------------7
3.5电气系统原理图-----------------------------------------------------------------------------------8
3.6电气系统工作原理--------------------------------------------------------------------------------8
3.7电气系统特点分析--------------------------------------------------------------------------------10
4、计算和选择液压元件-------------------------------------------------------11
4.1执行元件——液压缸、液压马达-------------------------------------------------------------11
4.2动力元件——液压泵----------------------------------------------------------------------------14
4.3控制元件——方向阀、压力阀、流量阀----------------------------------------------------16
4.4辅助元件——管道、管接头、滤油器、油箱----------------------------------------------17
4.5工作介质——液压油----------------------------------------------------------------------------18
5、液压系统性能的验算-------------------------------------------------------19
5.1系统的压力损失验算---------------------------------------------------------------------------19
5.2系统的温升验算---------------------------------------------------------------------------------19
5.3系统的其它验算---------------------------------------------------------------------------------19
6、结束语-------------------------------------------------------------------------19
7、致谢---------------------------------------------------------------------------19
8、参考文献----------------------------------------------------------------------20
工业机械手液压系统设计
[摘要] 机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操
作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中第3步拟定液压系统原理图是重点。
[关键词] 机械手液压电气
1、前言
工业机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，一般有以下几个方面：
⑴握取重量。握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速度有关，通常指正常运行速度所握取的工件重量。
⑵运动速度。运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握取重量、定位、精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。
⑶自由度。确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越复杂。一般具有4～6个自由度即满足使用要求。
⑷定位精度。定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要指标。定位精度的高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度，与握取重量、运动速度等也有密切关系。
2、确定对液压系统的工作要求
根据工况要求，执行机构要具有手臂升降、手臂伸缩、手臂回转和手腕回转四个自由度。执行机构相应由手臂升降机构、手臂伸缩机构、手臂回转机构、手腕回转机构、手指夹紧机构和回转定位机构等组成，每一部分均由液压缸驱动与控制它完成的动作循环为：插定位销
180→拔定位销→手臂前伸→手指张开→手指夹紧抓料→手臂上升→手臂缩回→手腕回转?
95→插定位销→手臂前伸→手臂中停→手指松开→手指闭合→手臂缩回→手→手臂回转?
臂下降→手腕回转复位→拔定位销→手臂回转复位→待料，泵卸载。
3、拟定液压系统原理图
3.1液压系统原理图
手臂伸缩缸29手臂回转缸30手指夹紧缸32手腕回转缸31定位缸33手臂升降缸3Y
4Y
5Y
6Y 7Y 8Y 9Y 10Y
11Y 12Y
1Y
2Y 1
23
4
5
6
78
925
K2623242221
1718162015141312111019
27
28
工业机械手液压系统图
3.2液压系统电磁铁动作顺序表
动作顺序 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 11Y 12Y K26 插定位销 + + + 手臂前伸 + + + 手指张开 + + + + 手指抓料 + + + 手臂上升 + + + 手臂缩回 + + + 手腕回转 + + + + 拔定位销 + 手臂回转 + + 插定位销 + + + 手臂前伸 + + + 手臂中停 + + 手指张开 + + + + 手指闭合 + + + 手臂缩回 + + + 手臂下降 + + + 手腕反转 + + + + 拔定位销 + 手臂反转 + + 待料卸载
+
+
3.3液压系统工作原理 1、插定位销（1+
Y 、12+
Y ）
按下油泵起动按钮后，双联叶片泵1、2同时供油，电磁铁1Y 、2Y 带电，油液经溢流阀3和4至油箱，机械手处于待料卸荷状态。
当棒料到达待上料位置，启动程序动作。电磁铁1Y 带电，2Y 不带电，使泵1继续卸荷，而泵2停止卸荷，同时12Y 通电。
进油路：泵2→阀6→减压阀8→阀9→阀25（右）→定位缸左腔。
此时，插定位销以保证初始位置准确。定位缸没有回油路，它是依靠弹簧复位的。 2、手臂前伸（5+
Y 、12+
Y ）
插定位销后，此支路系统油压升高，使继电器K26发讯，接通电磁铁5Y ，泵1和泵2经相应的单向阀汇流到电液换向阀14左位，进入手臂伸缩缸油腔。 进油路：泵1→单向阀5→阀14（左）→手臂伸缩缸右腔 泵2→阀6→阀7→↑
回油路：手臂伸缩缸左腔→单向调速阀15→阀14（左）→油箱
3、手指张开（1+
Y 、9+
Y 、12+
Y ）
手臂前伸至适当位置，行程开关发讯，电磁铁1Y 、9Y 带电，泵1卸载，泵2供油，经单向阀6电磁阀20左位，进入手指夹紧缸右腔。回油路从左腔通过液控单向阀21及阀20左位进入油箱。
进油路：泵2→阀6→电磁阀20（左）→手指夹紧缸右腔 回油路：手指夹紧缸左腔→阀21→电磁阀20（左）→油箱 4、手指抓料（1+
Y 、12+
Y ）
手指张开后，时间继电器延时。待棒料由送料机构送到手指区域时，继电起器发讯使9Y 断电，泵2的压力油通过阀20的右位进入缸的左腔，使手指夹紧棒料。 进油路：泵2→阀6→阀20（右）→阀21→手指夹紧缸左腔 回油路：手指夹紧缸右腔→阀20（右）→油箱 5、手臂上升（3+
Y 、12+
Y ）
当手指抓料后，手臂上升。此时，泵1和泵2同时供油到升降缸。主油路为： 进油路：泵1→单向阀5→阀10（左）→阀11→阀12→手臂升降缸下腔 泵2→阀6→阀7→↑
回油路：手臂升降缸上腔→阀13→阀10（左）→油箱 6、手臂缩回（6+
Y 、12+
Y ）
手臂上升至预定位置，碰行程开关，3Y 断电，电液换向阀10复位，6Y 带电。泵1和泵2一起供油至电液换向阀14右端，压力油通过单向调速阀15进入伸缩缸左腔，而右腔油液经阀14右端回油箱。
进油路：泵1→阀5→阀14（右）→阀15→手臂伸缩缸左腔 泵2→阀6→阀7→↑
回油路：手臂伸缩缸右腔→阀14（右）→油箱 7、手腕回转（1+
Y 、10+
Y 、12+
Y ）
当手臂上的碰块碰到行程开关时，6Y 断电，阀14复位，1Y 、10Y 通电。此时，泵2单独供油至阀22左端，通过阀24进入手腕回转油缸，使手腕回转?
180。 进油路：泵2→阀6→阀22（左）→阀24→手腕回转缸 回油路：手腕回转缸→阀23→阀22（左）→油箱 8、拔定位销（1+Y ）
当手腕上的碰块碰到行程开关时，10Y 、12Y 断电，阀22、25复位，定位缸油液经阀25左端回油箱，弹簧作用拔定位销。 回油路：定位缸左腔→阀25（左）→油箱
定位缸没有进油路，它是在弹簧作用下前进的。
9、手臂回转（1+
Y 、7+
Y ）
定位缸支路无油压后，压力继电器K26发讯，接通7Y 。泵2的压力油进入阀6经换向阀16左端通过单向调速阀18最后进入手臂回转缸，使手臂回转?
95。 进油路：泵2→阀6→换向阀16（左）→单向调速阀18→手臂回转缸
回油路：手臂回转缸→单向调速阀17→换向阀16（左）→行程节流阀19→油箱 10、插定位销（1+
Y 、12+
Y ）
当手臂回转碰到行程开关时，7Y 断电，12Y 重又通电，插定位销同1。 11、手臂前伸（5+
Y 、12+
Y ）
此时的动作顺序同7。 12、手臂中停（12+Y ）
当手臂前伸碰到行程开关后，5Y 断电，伸缩缸停止动作，确保手臂将棒料送到准确位置处，“手臂中停”等主机夹头夹紧棒料，夹头夹紧棒料后，时间继电器发讯。 13、手指张开（1+
Y 、9+
Y 、12+
Y ）
接到继电器信号后，1Y 、9Y 通电，手指张开同3。并启动时间继电器延时，主机夹头移走棒料后，继电器发讯。 14、手指闭合（1+
Y 、12+
Y ）
接继电器信号，9Y 断电，手指闭合同4。 15、手臂缩回（6+
Y 、12+
Y ）
当手指闭喝后，1Y 断电，使泵1和泵2一起供油，同时6Y 通电，其动作顺序同6。 16、手臂下降（4+
Y 、12+
Y ）
手臂缩回碰到行程开关，6Y 断电，4Y 通电。此时，电液换向阀10右端动作，压力油经阀10和单向调速阀13进入升降缸上腔。
进油路：泵1→单向阀5→阀10（右）→阀13→手臂升降缸上腔 泵2→阀6→阀7→↑
回油路：手臂升降缸下腔→阀12→阀11→阀10（右）→油箱 17、手腕反转（1+
Y 、11+
Y 、12+
Y ）
当升降导套上的碰铁碰到行程开关时，4Y 断电，1Y 、11Y 通电。泵2供油至阀22右端，压力油通过单向调速阀23进入手腕回转缸的另一腔，并使手腕反转?
180。 进油路：泵2→阀6→阀22（右）→单向调速阀23→手腕回转缸 回油路：手腕回转缸→单向调速阀24→阀22（右）→油箱 18、拔定位销（1+Y ）
手腕反转碰到行程开关后，11Y 、12Y 断电。动作顺序同8。 19、手臂反转（1+
Y 、8+
Y ）
拔定位销，压力继电器发信号，8Y 接通。换向阀16右端动作，压力油进入手臂回转缸的另一腔，手臂反转?
95，机械手复位。
进油路：泵2→阀6→换向阀16（右）→单向调速阀17→手臂回转缸
回油路：手臂回转缸→单向调速阀18→换向阀16（右）→行程节流阀19→油箱 20、待料卸载（1+
Y 、2+
Y ）
手臂反转到位后，启动行程开关，8Y 断电，2Y 接通。此时，两油泵同时卸荷。机械手动作循环结束，等待下一个循环。
机械手的动作也可由微机程序控制，与相关主机联为一体，其动作顺序相同。
3.4液压系统特点分析：
⑴系统采用双联泵供油，手臂升降及伸缩时由两个泵同时供油；手臂回转、手腕回转、手指松紧及定位缸工作时，只有小流量泵2供油，大流量泵1自动卸载。由于定位缸和控制油路所需压力较低，在定位缸支路上串联有减压阀8，使之获得稳定的压力。
⑵手臂的伸缩和升降采用单杆双作用液压缸驱动，手臂的升降和伸缩速度分别由单向调速阀15、13、11实现回油节流调速；手臂及手腕的回转由摆动液压缸驱动，其正反向运动亦采用单向阀17和18，23和24回油节流调速。
⑶执行机构的定位和缓冲是机械手工作平稳可靠的关键。从提高生产率来说，希望机械手正常工作速度越快越好，但工作速度越快，起动和停止时的惯性就越大，振动和冲击就越大，这不仅会影响到机械手的定位精度，严重时还会损伤机件。因此机械手的定位精度和运动平稳性的要求，一般在定位前要采取缓冲措施。
该机械手手臂伸出、手腕回转由死挡铁定位保证精度，端点到达前发信号切断油路，滑动缓冲；手臂缩回和手臂上升由行程开关适时发信号，提前切断油路，滑行缓冲并定位。此外，手臂伸缩缸和升降缸采用了电液换向阀换向，调节换向时间，亦增加缓冲效果。由于手臂的回转部分质量较大，转速较高，运动惯性矩较大，系统手臂回转缸除采用单向调速阀回油节流调速外，还在回油路上安装行程节流阀19进行减速缓冲，最后由定位缸插定位销定位，满足定位精度要求。
⑷为使手指夹紧缸夹紧工件后不受系统压力波动的影响，保证牢固地夹紧工件，采用了液控单向阀21的锁紧回路。
⑸手臂升降缸为立式液压缸，为支承平衡运动部件的自重，采用了单向顺序阀12的平衡回路。
多自由度机械手设计说明书
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年4月
本科毕业设计(论文) 题目：多自由度机械手设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年4月
多自由度机械手设计 摘要 随着现代科学技术的发展，机器人技术越来越受到广泛关注，在工业生产日益现代化的今天，机器人的使用变得越来越普及。因此，对于机器人技术的研究也变得越来越迫切，尤其是工业机器人方面。本论文作者针对这一领域，设计了一款液压机械机械手，该机器人拥有五个自由度。首先，作者针对该机器人的设计要求，对结构设计选择了一个最优方案，对关键零件设计并进行校核。 本课题是一个机械、液压紧密的实用性项目，文中对机械手机械结构的设计、液压系统的设计。最后，总结了全文，指出了机械手的改进措施、应用前景和发展方向。 关键词：机械手；液压系统；五个自由度
Many degrees of freedom manipulator design Abstract With the development of modern science and technology, the robot technology has been paid more and more attention, in an increasingly modernized industrial production, the use of robots is becoming more and more popular. Therefore, the research of robot technology becomes more and more urgent, especially industrial robots. The author of this thesis in this field, design of a hydraulic mechanical manipulator, the robot has five degrees of freedom. First of all, the author according to the requirement of the design of this robot, an optimal scheme of the structure design of the selection, the design of key parts and checked. This topic is a mechanical, hydraulic close practical project, design of mechanical design, mechanical structure of the hydraulic system of the mobile phone in. Finally, summarized the full text, points out the improvement measures, manipulator application prospect and development direction. Keywords: manipulator; hydraulic system; five degrees of freedom
液压机械手(含CAD图纸)
题目: 工业机械手设计 （液压驱动设计） 姓名: 学院: 工学院 专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 机自12班 学号: 3041207 指导教师: 丁兰英职称: 讲师 200 5 年6月8 日 南京农业大学教务处制 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1)
引言 (2) 1.机械手设计要求分析 (3) 1.1 设计目的和要求 (3) 1.2机械手简介与分析 (3) 2. 液压系统设计 (3) 2.1确定工作循环周期 (4) 2.2工况分析 (4) 2.3拟订液压系统工作原理图 (4) 2.4选择标准的液压元件 (5) 2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 (5) 3. 集成块设计 (7) 3.1设计分析 (7) 3.2设计计算 (8) 3.3设计步骤 (10) 3.4液压集成块加工工艺 (12) 4. 液压集成块 CAD技术 (13) 总结 (15) 致谢 (15) 参考文献 (16) 工业机械手液压系统设计 机械设计制造及其自动化专业李刚 指导老师丁兰英 摘要：本文主要介绍了上下料用机械手的设计过程，它包括了对于整个系统的工作要求和情况的分析，通过系统的工作过程确定整个液压系统的结构设计。分析整个循环过程，确定系统工作原理图，根据系统参数要求选择标准的液压元件，完成液压系统的装配图。液压集成块作为现在液压系统的主要部件，当前液压集成块应用开发受到了国内外液压界的广泛重视，液压集成块的CAD的研究与开发已为液压工程设计提供了有力的支持，在对机械手液压系统集成块设计过程中，能够与实际的加工工艺相结合。并且对现在的液压集成块的CAD技术有很好的认识。 关键词：工业机械手，驱动，集成块，原理 Design of The Industry Manipulator
工业机械手液压驱动系统的设计
开题报告
目录 摘要............................................................................................................................................................... ４Abstract ......................................................................................................................................................... ６引言............................................................................................................................................................... ７第一章机械手设计要求分析..................................................................................................................... ７ 1.1 设计目的和要求........................................................................................................................... ７ 1.2.机械手简介与分析....................................................................................................................... ７第二章液压系统设计............................................................................................................................... ８ 2.1. 根据工作要求确定一个工作循环周期的运动过程 ................................................................. ８ 2.2 据工作循环过程确定系统工况分析图，确保工作运动中的动作连续性 ................................ ９ 2.3 拟订液压系统的工作原理图........................................................................................................ ９ 2.4 根据整个系统的液压元件需求选择标准的液压元件 ............................................................ １０ 2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 .................................................................................. １０第三章. 集成块的设计............................................................................................................................ １２ 3.1设计分析..................................................................................................................................... １２ 3.2 根据具体的要求进行设计计算............................................................................................... １３ 3.3 下面为集成块的设计步骤........................................................................................................ １５ 3.4 液压集成块的加工工艺.......................................................................................................... １７第四章液压集成块CAD技术............................................................................................................... １８结束语....................................................................................................................................................... ２０致谢........................................................................................................................................................... ２１参考文献................................................................................................................................................... ２２
四自由度通用液压机械手设计概论
摘要 本次设计的多功能机械手为液压通用机械手，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为圆柱坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、腕部转动和腕部摆动等4个自由度；驱动方式为液压驱动，利用油缸、齿轮、齿条实现直线运动；利用油缸与齿轮、齿条或链条实现回转运动。液压驱动的优点是压力高、体积小，出力大，动作平缓，并能在中间位置停止。本次设计的机械手能对不同物体完成多种动作。 关键词：机械手；圆柱坐标；液压驱动
Abstract The design of multi-manipulator hydraulic manipulator general, mainly by the gripper, wrist, arm, body, base etc., with the material, flip, and a variety of functions such as translocation, in accordance with the unified autom ated production line beat and production program have done so. This machine adopts the base-type mobile phone, automatic wire around the base layout, its coordinates in the form of cylindrical coordinate type, with column rotation, arm stretching, wrist rotation and wrist swing and so four degrees of freedom; drive mode for the hydraulic drive, use fuel tank, gear, rack to achieve linear motion，use of tanks and gear, rack or chain to achieve rotary motion. Hydraulic drive has the advantage of high pressure, small size, contribute to a large, gentle movement and can stop in the middle. The design of the robot can complete a variety of different objects in action. Keywords: mechanical hand; cylindrical coordinate; fluid power drive
[机械制造行业]液压机械手
（机械制造行业）液压机 械手
机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示。 机械手的组成方框图 (一)执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。 夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。 手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。 而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多，常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电磁力)吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。
对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。 对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。 用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。 此外，根据特殊需要，手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式. 2、手腕 是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置. 工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。 手臂可能实现的运动如下: 手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。 导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽
液压机械手手部设计计算
第5章机械手手部的设计计算 5.1 手部设计基本要求 （1）应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。 （2）手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度）?γ，以便于抓取工件。 （3）要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。 （4）应保证手抓的夹持精度。 5.2 典型的手部结构 （1）回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 （2）移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。 （3）平面平移型。 5.3机械手手抓的设计计算 5.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 60，本设计平动搬运机械手的设计，考虑到所要达到的原始参数：手抓张合角γ?=0 夹取重量为0.5Kg。常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板方料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手指, 驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。显然是不合适的，因此不选择这种类型。 通过综合考虑，本设计选择二指回转型手抓，采用滑槽杠杆这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置。
5.3.2 手抓的力学分析 下面对其基本结构进行力学分析：滑槽杠杆 图3.1（a ）为常见的滑槽杠杆式手部结构。 (a) (b) 图5.1 滑槽杠杆式手部结构、受力分析 1——手指 2——销轴 3——杠杆 在杠杆3的作用下，销轴[GB/T882-2000]2向上的拉力为F ，并通过销轴中心O 点，两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F 1和F 2，其力的方向垂直于滑槽的中心线1oo 和2oo 并指向o 点，交1F 和2F 的延长线于A 及B 。 由x F ∑=0 得 12F F = y F ∑=0 得 12cos F F α = '11F F =- 由1o ∑()F =0 得b F h F N ?=?'1 cos a h α= N F a b F ?=α2cos 2 （3.1）
机械手液压系统说明书
课程设计说明书 课程名称：机床电气控制技术 设计题目：机械手液压系统设计 专业：机械设计制造及其自动化班级：0804学生姓名: 覃潇潇学号: 0812110427 指导教师:吴吉平 湖南工业大学科技学院教务部制 2011年6月19日
目录 第一章前言 (4) 第二章确定对液压系统的工作要求 (5) 第三章拟定液压系统原理图 (6) 3.1液压系统原理图 (6) 3.2液压系统电磁铁动作顺序表 (7) 3.3液压系统工作原理 (8) 3.4液压系统特点分析 (11) 3.5电气系统原理图 (12) 3.6电气系统工作原理 (13) 3.7电气系统特点分析 (17) 第四章系统性能的验算 (18) 4.1系统的压力损失验算 (18) 4.2系统的温升验算 (18) 4.3系统的其它验算 (18) 第五章心得体会 (19) 第六章参考文献 (20)
[摘要] 机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。本篇介绍的工业机械手属圆柱坐标式、全液压驱动机械手。本篇根据液压系统设计的一般程序，分四步详细地介绍了工业机械手液压系统设计过程，其中第3步拟定液压系统原理图是重点。 [关键词] 机械手液压电气
第一章前言 工业机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，一般有以下几个方面： ⑴握取重量。握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速度有关，通常指正常运行速度所握取的工件重量。 ⑵运动速度。运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握取重量、定位、精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。 ⑶自由度。确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越复杂。一般具有4～6个自由度即满足使用要求。 ⑷定位精度。定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要指标。定位精度的高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度，与握取重量、运动速度等也有密切关系。
液压机械手臂毕业设计论文
**学校 学士学位论文液压机械手臂设计 姓名： 学号： 指导教师： 学院： 专业： 完成日期：
**学校 学士学位论文液压机械手臂设计 姓名： 学号： 指导教师： 学院： 专业： 完成日期：年月日
摘要 机械手手臂的作用是连接机械手手腕、带动带动机械手手指去抓取物件，并按程序要求将其搬运到空间指定的位置，机械手手臂广泛的应用在工业制造中，对提高工作效率和自动化水平具有重要意义。本文介绍了机械手手臂的功能、机械手手臂的组成、结构及其分类，其驱动方式、控制方式及其国内外发展状况。并对机械手手臂进行了总体方案设计，确定了机械手手臂自由度及其坐标形式，确定了机械手手臂的重要技术参数等。同时，计算出机械手手臂升降液压缸驱动力和手臂回转液压缸驱动力矩并且确定液压缸的重要参数。 设计出了机械手手臂的液动系统，绘制了机械手手臂液动系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手手臂进行控制，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，画出了机械手手臂梯形图，并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词：机械手手臂液压驱动 PLC控制
Abstract In this paper, the mechanical hand the overall scheme design, the manipulator to determine the coordinates of the types and degrees of freedom, determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, respectively, the design of the manipulator clamping type hand structure and adsorption type structure of hand; designed the structure of robot wrist, the wrist to calculate the rotation of the driving torque required and a rotary cylinder driving torque; the design of the manipulator arm structure, design of the telescopic arm, a lifting hydraulic buffer and the arm rotary hydraulic buffer. The manipulator uses PLC to control.The paper institutes two controls chemes of PLC acordine to the work flow of the manipulator.The paper draws out the work time sequence chart and the trapezia chart.What’s more,the paper work out the control program of the PLC. Keywords: mechanical hand, liquid pressure drive，PLC
工业机械手设计要点
目录 摘要 (1) 第一章机械手设计任务书 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2本课题的内容和要求 (2) 第二章抓取机构设计 (3) 2.1手部设计计算 (3) 2.2腕部设计计算 (5) 2.3臂伸缩机构设计 (7) 第三章液压系统原理设计及草图 (12) 3.1手部抓取缸 (12) 3.2腕部摆动液压回路 (13) 3.3小臂伸缩缸液压回路 (13) 3.4总体系统图 (14) 第四章机身机座的结构设计.................................................... 错误！未定义书签。 4.1电机的选择................................................................................... 错误！未定义书签。 4.2减速器的选择 ............................................................................... 错误！未定义书签。 4.3螺柱的设计与校核........................................................................ 错误！未定义书签。第五章机械手的定位与平稳性................................................ 错误！未定义书签。 5.1常用的定位方式 ........................................................................... 错误！未定义书签。 5.2影响平稳性和定位精度的因素..................................................... 错误！未定义书签。 5.3机械手运动的缓冲装置 ................................................................ 错误！未定义书签。第六章机械手的控制 (16) 第七章机械手的组成与分类 (18) 7.1机械手组成 (18) 7.2机械手分类................................................................................... 错误！未定义书签。参考资料 (25)
液压传动机械手的设计
液压传动机械手的设计 机械设计制造及其自动化指导老师： 摘要本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成对机械手的设计，并绘制必要装配图、液压系统图、PLC控制系统原理图。机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；在液压传动机构中，机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸，手腕回转采用回转油缸，立柱的转动采用齿条油缸，机械手的升降采用升降油缸，立柱的横移采用横向移动油缸；在PLC控制回路中，采用的PLC类型为FX2N，当按下连续启动后，PLC按指定的程序，通过控制电磁阀的开关来控制机械手进行相应的动作循环，当按下连续停止按钮后，机械手在完成一个动作循环后停止运动。 本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件。 关键词机械手、液压、控制回路、PLC
The design of the hydraulic manipulator Machine Design & Manufacture and Automation Instructor : Abstract The design of hydraulic drive manipulator movements under the provisions of the order ，use the basic theory, basic knowledge and related mechanical design expertise 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 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 of 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 ，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
液压机械手.doc
机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示。 机械手的组成方框图 (一)执行机构 包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。 夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。 手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。 而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多，常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 吸附式手部主要由吸盘等构成，它是靠吸附力(如吸盘内形成负压或产生电磁力)吸附物件，相应的吸附式手部有负压吸盘和电磁盘两类。
对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流负压式和真空泵式。 对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。 用负压吸盘和电磁吸盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而定。 此外，根据特殊需要，手部还有勺式(如浇铸机械手的浇包部分)、托式(如冷齿轮机床上下料机械手的手部)等型式. 2、手腕 是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位(即姿势)。3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置. 工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。 手臂可能实现的运动如下: 手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装置，以保证手指按正确方向运动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件受力状态简单。 导向装置结构形式，常用的有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽等导向型式。
液压机械手手部设计计算
第5章机械手手部的设计计算 5、1 手部设计基本要求 (1) 应具有适当的夹紧力与驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下,不同的传动机构所需的驱动力大小就是不同的。 (2) 手指应具有一定的张开范围,手指应该具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支点所转过的角度)?γ,以便于抓取工件。 (3) 要求结构紧凑、重量轻、效率高,在保证本身刚度、强度的前提下,尽可能使结构紧凑、重量轻,以利于减轻手臂的负载。 (4) 应保证手抓的夹持精度。 5、2 典型的手部结构 (1) 回转型包括滑槽杠杆式与连杆杠杆式两种。 (2) 移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。 (3)平面平移型。 5、3机械手手抓的设计计算 5、3、1选择手抓的类型及夹紧装置 60,夹本设计平动搬运机械手的设计,考虑到所要达到的原始参数:手抓张合角γ?=0 取重量为0、5Kg。常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持与吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型与平移型。平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板方料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手指, 驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。显然就是不合适的,因此不选择这种类型。 通过综合考虑,本设计选择二指回转型手抓,采用滑槽杠杆这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置。
5、3、2 手抓的力学分析 下面对其基本结构进行力学分析:滑槽杠杆 图3、1(a)为常见的滑槽杠杆式手部结构。 (a) (b) 图5、1 滑槽杠杆式手部结构、受力分析 1——手指 2——销轴 3——杠杆 在杠杆3的作用下,销轴[GB/T882-2000]2向上的拉力为F,并通过销轴中心O 点,两手指1的滑槽对销轴的反作用力为F 1与F 2,其力的方向垂直于滑槽的中心线1oo 与2oo 并指向o 点,交1F 与2F 的延长线于A 及B 。 由x F ∑=0 得 12F F = y F ∑=0 得 12cos F F α = '11F F =- 由1o ∑()F =0 得b F h F N ?=?'1 Q cos a h α= N F a b F ?=α2cos 2 (3、1)
机械手-液压系统的电气控制
电控课程设计 湖南工业大学 资料袋 机械工程学院（系、部）2013 ~ 2014 学年第 1 学期 课程名称机床与电气控制技术指导教师吴吉平职称教授 学生姓名袁聪专业班级机工1105班学号11405700620 题目机械手液压系统控制系统设计 成绩起止日期2014 年 6 月 6 日～2014 年 6 月17 日 目录清单 序号材料名称资料数量备注 1 课程设计任务书 1 2 课程设计说明书 1 3 课程设计图纸 2 2 张 湖南工业大学
课程设计任务书 2013—2014学年第一学期 机械工程学院（系、部）机械工程及其自动化专业机工1105 班课程名称：机床与电气控制技术 设计题目：机械手液压系统控制系统设计 完成期限：自2014 年 6 月 6 日至2014 年 6 月17日共11天 内容及任务一、设计的主要技术参数 机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。驱动系统多数采用电液（气）机联合传动。 JS01工业机械手属于圆柱坐标式、全液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转和手腕回转四个自由度。执行机构相应由手部、手腕、手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构和回转定位装置等组成，每一部分均由液压缸驱动与控制。它完成的动作循环为：插定位销→手臂前伸→手指张开→手指夹紧抓料→手臂上升→手臂缩回→手腕回转180o→拔定位销→手臂回转95o →插定位销→手臂前伸→手臂中停（此时主机的夹头下降夹料）→手指松开（此时主机夹头夹着料上升）→手指闭合→手臂缩回→手臂下降→手腕回转复位→拔定位销→手臂回转复位→待料，泵卸载。 二、设计任务 完成系统的继电器控制原理图、PLC原理图及设计说明书一份,2张图纸. 三、设计工作量 电气图2~3张，说明书不少于8000字 进度安排起止日期工作内容 6.6 讲解设计目的、要求、方法，任务分工 6.7 根据指导书和任务书要求确定控制系统的输入输出点数、类型，确定输入、 输出设备及元器件种类、数量，初步选定PLC型号 6.10 根据指导书和任务书绘制控制系统工作流程图，确定每个动作实现和解除 必须的条件 6.12 绘制继电器控制原理图、电路计算、元器件选择列表 编制控制系统的PLC控制程序 6.16 编写设计说明书 主要参考资料[1] 银金光刘扬. <<机械设计>>. 清华大学出版社北京交通大学出版社2012 [2] 郁建平.<<机电控制技术>>.北京：可学出版社，2006 [3] 赵大兴编<<工程制图>>高等教育出版社，2004年 指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：年月日
机械手液压系统控制系统设计
目录 第一章概述 (4) 1.1机械手的概念和分类 (4) 1.2设计要求 (5) 第二章JS01工业机械手液压系统工作原理及特点 (6) 2.1液压系统的特点 (6) 2.2液压系统的工作原理 (6) 2.3液压系统图及电磁铁动作顺序表 (10) 第三章继电器—接触器控制线路设计 (12) 3.1控制线路的设计遵循的原则及方法 (13) 3.2继电器—接触器控制线路 (15) 3.3低压电器的选择 (19) 第四章可编程控制器PLC控制系统的设计 (23) 4.1可编程控制器的简介及应用 (23) 4.2可编程控制器的特点 (24) 4.3可编程控制器控制系统设计的基本原则 (25) 感言 (29) 参考文献 (30) 第一章概述 1.1机械手的概念和分类
机械手，英文名mechanical hand，是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。驱动系统多数采用电液(气)机联合传动。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 1.2设计要求 机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成，智能机械手还具有感觉系统和智能系统。驱动系统多数采用电液（气）机联合传动。 JS01工业机械手属于圆柱坐标式、全液压驱动机械手，具有手臂升降、伸缩、回转和手腕回转四个自由度。执行机构相应由手部、手腕、手臂伸缩机构、手臂升降机构、手臂回转机构和回转定位装置等组成，每一部分均由液压缸驱动与控制。它完成的动作循环为：插定位销→手臂前伸→手指张开→手指夹紧抓料→手臂上升→手臂缩回→手腕回转180o→拔定位销→手臂回转95 o →插定位销→手臂前伸→手臂中停（此时主机的夹头下降夹料）→手指松开（此时主机夹头夹着料上升）→手指闭合→手臂缩回→手臂下降→手腕回转复位→拔定位销→手臂回转复位→待料，泵卸载。 第二章JS01工业机械手液压系统工作原理及特点 2.1 液压系统的特点 该液压系统的特点归纳如下： 1）系统采用了双联泵供油，额定压力为6.3MPa，手臂升降及伸缩时由两个
液压机械手设计毕业设计(论文)
液压机械手设计毕业设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
一、引言 1.1机械 液压通用机械手，就其本质上来说，属于工业机器人的范畴，机器人学是近几十年来迅速发展起来的一门综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机科学、自动控制以及人工智能等多种学科的最新研究成果，体现了光机电一体化技术的最新成就，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高技术发展的重要课题。 “机械手”（Machanical Hand）：多数指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装臵（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动机的上下料，加工中心的自动换到的自动化装臵。 1.2机械手特点、结构与研究意义 1.2.1机器人的特点 机器人的主要特点体现在它的通用性和适应性等方面。 1.通用性 机器人的通用性指具有执行不同功能和完成多样简单任务的实际能力；通用性也意味着，机器人是可变的几何结构。或者说在机械结构上允许机器人执行不同的任务或以不同的方式完成同一工作。 2.适应性 机器人的适应性是指具有对环境的自适应能力，及机器人能够自主执行实现经规划的中间任务，而不管执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。 1.2.2机器人的系统结构 一个机器人系统一般由四个相互作用的部分组成，即机械手、环境、任务和控制器。 工业机器人的本体机械系统即为通常的机械手装臵，他由肩、臂、腕、机身或行走机构组成，组合为一个相互依赖的运动机构。 环境即指机器人所处的周围状态，环境不仅由机和条件决定，而且有环境和它所包含的每个事物的全部自然特性决定。 机器人体系结构中的任务一般定义为环境的两种状态（初始状态和目标状态）间的差别，必须用适当的程序语言来描述，并能为计算机所理解。 机器人控制器一般为控制计算机，接收来自传感器的信号，对其进行数据处理，并按照预存信息，即机器人的状态及环境情况等，生成控制信号来驱动机器人的各个关节运动。