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液压机械手

液压机械手
液压机械手

液压机械手

机械手液压系统

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展

产已成为高科技技术领域内迅速发展起来的一门

械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结

具有可不断重复工作、能在条件比较恶劣的环境

(1)化车床、组合机床上使用较为普遍。

(2)

机械手结构示意图:

驱动与控制方式:

机械手的驱动与控制方式是根据它们的特点结合生产工艺的要求来选择的,要尽量选择控制性能好、体积小、维修方便、成本底的方式。

控制系统也有不同的类型。除一些专用机械手外,大多数机械手均需进行专门的控制系统的设计。

驱动方式一般有四种:气压驱动、液压驱动、电气驱动和机械驱动。

液压系统:

机械手的液压传动是以有压力的油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵输出压力油,是将电动机供给的机械能转换成油液的压力能。压力油经过管道及一些控制调节装置等进入油缸,推动活塞杆运动,从而使手臂作伸缩、升降等运动,将油液的压力能又转换成机械能。手臂在运动时所能克服的摩擦阻力大小,以及夹持式手部夹紧工件时所需保持的握力大小,均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。手臂做各种运动的速度决定于流入密封油缸中油液容积的多少。这种借助于运动着的压力油的容积变化来传递动力的液压传动称为容积式液压传动,机械手的液压传动系统都属于容积式液压传动。

机械手液压系统的组成

液压传动系统主要由以下几个部分组成:

①油泵它供给液压系统压力油,将电动机输出的机械能转换为油液的压力能,用这压力油驱动整个液压系统工作。

②液动机压力油驱动运动部件对外工作部分。手臂做直线运动,液动机就是手臂伸缩油缸。也有回转运动的液动机一般叫作油马达,回转角

小于360°的液动机,一般叫作回转油缸(或称摆动油缸)。

③控制调节装置各种阀类,如单向阀、溢流阀、节流阀、调速阀、减压阀、顺序阀等,各起一定作用,使机械手的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动。

机械手液压系统的控制回路

机械手的液压系统,根据机械手自由度的多少,液压系统可繁可简,但是总不外乎由一些基本控制回路组成。这些基本控制回路具有各种功能,如工作压力的调整、油泵的卸荷、运动的换向、工作速度的调节以及同步运动等。

压力控制回路

①调压回路在采用定量泵的液压系统中,为控制系统的最大工作压力,一般都在油泵的出口附近设置溢流阀,用它来调节系统压力,并将多余的油液溢流回油箱。

②卸荷回路在机械手各油缸不工作时,油泵电机又不停止工作的情况下,为减少油泵的功率损耗,节省动力,降低系统的发热,使油泵在

低负荷下工作,所以采用卸荷回路。此机械手采用二位二通电磁阀控制溢流阀遥控口卸荷回路。

③减压回路为了是机械手的液压系统局部压力降低或稳定,在要求减压的支路前串联一个减压阀,以获得比系统压力更低的压力。

④平衡与锁紧回路在机械液压系统中,为防止垂直机构因自重而任意下降,可采用平衡回路将垂直机构的自重给以平衡。

为了使机械手手臂在移动过程中停止在任意位置上,并防止因外力作用而发生位移,可采用锁紧回路,即将油缸的回油路关闭,使活塞停止运动并锁紧。本机械手采用单向顺序阀做平衡阀实现任意位置锁紧的回路。

⑤油泵出口处接单向阀在油泵出口处接单向阀。其作用有二:第一是保护油泵。液压系统工作时,油泵向系统供应高压油液,以驱动油缸运动而做功。当一旦电机停止转动,油泵不再向外供油,系统中原有的高压油液具有一定能量,将迫使油泵反方向转动,结果产生噪音,加速油泵的磨损。在油泵出油口处加设单向阀后,隔断系统中高压油液和油泵时间的联系,从而起到保护油缸的作用。第二是防止空气混入系统。在停

机时,单向阀把系统能够和油泵隔断,防止系统的油液通过油泵流回油箱,避免空气混入,以保证启动时的平稳性。

速度控制回路

液压机械手各种运动速度的控制,主要是改变进入油缸的流量Q。其控制方法有两类:一类是采用定量泵,即利用调节节流阀的通流截面来改变进入油缸或油马达的流量;另一类是采用变量泵,改变油泵的供油量。本机械手采用定量油泵节流调速回路。

根据各油泵的运动速度要求,可分别采用LI 型单向节流阀、LCI型单向节流阀或QI型单向调速阀等进行调节。

节流调速阀的优点是:简单可靠、调速范围较大、价格便宜。其缺点是:有压力和流量损耗,在低速负荷传动时效率低,发热大。

采用节流阀进行节流调速时,负荷的变化会引起油缸速度的变化,使速度稳定性差。其原因是负荷变化会引起油缸速度的变化,使速度稳定性差。其原因是负荷变化会引起节流阀进出油口的压差变化,因而使通过节流阀的流量以至油缸

的速度变化。

调速阀能够随负荷的变化而自动调整和稳定所通过的流量,使油缸的运动速度不受负荷变化的影响,对速度的平稳性要求高的场合,宜用调速阀实现节流调速。

方向控制回路

在机械手液压系统中,为控制各油缸、马达的运动方向和接通或关闭油路,通常采用二位二通、二位三通、二位四通电磁阀和电液动滑阀,由电控系统发出电信号,控制电磁铁操纵阀芯换向,使油缸及油马达的油路换向,实现直线往复运动和正反向转动。

目前在液压系统中使用的电磁阀,按其电源的不同,可分为交流电磁阀(D型)和直流电磁阀(E型)两种。交流电磁阀的使用电压一般为220V(也有380V或36V),直流电磁阀的使用电压一般为24V(或110V)。这里采用交流电磁阀。交流电磁阀起动性能好,换向时间短,接线简单,价廉,但是如吸不上时容易烧坏,可靠性差,换向时有冲击,允许换向频率底,寿命较短。

机械手液压系统的简单计算

计算的主要内容是,根据执行机构所要求的输出力和运动速度,确定油缸的结构尺寸和所需流量、确定液压系统所需的油压与总的流量,以选择油泵的规格和选择油泵电动机的功率。确定各个控制阀的通流量和压力以及辅助装置的某些参数等。

在本机械手中,用到的油缸有活塞式油缸(往复直线运动)和回转式油缸(可以使输出轴得到小于360°的往复回转运动)及无杆活塞油缸(亦称齿条活塞油缸)。

1 . 双作用单杆活塞油缸

图10 双作用单杆活塞杆油缸计算简图

①流量、驱动力的计算

当压力油输入无杆腔,使活塞以速度V1运动时所需输入油缸的流量Q1为

πD2V1

Q1 =

40

对于手臂伸缩油缸:Q1=0.98cm3/s,对于手指夹紧油缸:Q1=1.02 cm3/s ,对于手臂升降油缸:Q1=0.83 cm3/s

油缸的无杆腔内压力油液作用在活塞上的合成液压力P1即油缸的驱动力为:

πD2p1

P1 =

4

对于手臂伸缩油缸:p1=196N,对于手指夹紧油缸:p1=126N ,对于手臂升降油缸:p1=320N

当压力油输入有杆腔,使活塞以速度V2运动时所需输入油缸的流量Q2为:

Q2 =

π(D2-d2)V2

40

对于手臂伸缩油缸:Q1=0.87cm3/s,对于手指夹紧油缸:Q1=0.96 cm3/s ,对于手臂升降油缸:Q1=0.72 cm3/s

油缸的有杆腔内压力油液作用在活塞上的合成液压力P2即油缸的驱动力为:

P2 =

π(D2-d2)p1

4

对于手臂伸缩油缸:p1=172N,对于手

指夹紧油缸:p1=108N ,对于手臂升降油缸:p1=305N

②计算作用在活塞上的总机械载荷

机械手手臂移动时,作用在机械手活塞上的总机械载荷P为

P = P工+ P导+ P封+ P惯+

P回

其中P工为工作阻力

P导导向装置处的摩擦阻力

P封密封装置处的摩擦阻力

P惯惯性阻力

P回背压阻力

P =

83+125+66+80+208=562(N)

③确定油缸的结构尺寸

㈠油缸内径的计算油缸工作时,

作用在活塞上的合成液压力即驱动力与活塞杆上所受的总机械载荷平衡,即

P = P1(无杆腔)= P2 (有

杆腔)

油缸(即活塞)的直径可由

下式计算

D =

14P P π = 1.131P p 厘米

(无杆腔) 对于手臂伸缩油缸:D=50mm , 对于手

指夹紧油缸:D=30mm ,对于手臂升降油缸:D=80mm ,对于立柱横移油缸:D = 40mm

或D =

1142P d P P ππ+ 厘米 (有杆

腔)

㈡ 油缸壁厚的计算:

依据材料力学薄壁筒公式,油缸的壁厚ξ可用下式计算:

ξ = []σ2D p

计 厘米 P 计 为计算压力

[]σ 油缸材料的许用应力。

对于手臂伸缩油缸:ξ =6mm , 对于手指夹紧油缸:ξ =17mm ,对于手臂升降油缸:ξ =16mm , 对于立柱横移油缸: ξ=17mm

㈢ 活塞杆的计算

可按强度条件决定活塞直径d 。活塞杆工作时主要承受拉力或压力,因此活

塞杆的强度计算可近似的视为直杆拉、压强度计算问题,即

σ =

42πd

P ≦ []σ 即 d ≧[]σπP 4 厘米

对于手臂伸缩油缸:d =30mm , 对于手指夹紧油缸:d =15mm ,对于手臂升降油缸:d=50mm , 对于立柱横移油缸

:d=16mm

5.5.2 无杆活塞油缸(亦称齿条活塞油缸)

图11 齿条活塞缸计算简图

① 流量、驱动力的计算

Q = 1332

?πd D

当D=103mm,d=40mm,?=0.95 rad/s 时

Q = 952N

② 作用在活塞上的总机械载荷P

P = P 工 + P 封 + P 惯 + P 回 其中 P 工 为工作阻力 P 封 密封装置处的摩擦阻力 P 惯 惯性阻力 P 回 背压阻力

P = 66+108+208=382(N )

③ 油缸内径的计算

根据作用在齿条活塞上的合成液压力即驱动力与总机械载荷的平衡条件,求得

D =

p P π4 (厘米)

D = 45mm

5.5.3 单叶片回转油缸

在液压机械手上实现手腕、手臂回转运动的

另一种常用机构是单叶片回转油缸,简称回转油缸,其计算简图如下:

图12 回转油缸计算简图

①流量、驱动力矩的计算

当压力油输入回转油缸,使动片以角速度?运动时,需要输入回转油缸的流量Q 为:

Q =

400)(322?d D b - 当D=100mm,d=35mm,b=35mm, ?

=0.95 rad/s 时

Q=0.02m 3/s 回转油缸的进油腔压力油液,作用在动片上的合成液压力矩即驱动力矩M :

M = 8)

(22d D pb -

得M = 0.8 (N·m)

② 作用在动片(即输出轴)上的外载荷力矩 M

M = M 工 +M 封 + M 惯 + M 回

其中 M 工 为工作阻力矩 M 封 密封装置处的摩擦阻力矩

M 惯 参与回转运动的零部件,在启动时的惯性力矩

M 回 回转油缸回油腔的背反力矩

M = 2.3+0.85+1.22+1.08=5.45 (N·m)

③ 回转油缸内径的计算

回转油缸的动片上受的合成液压力矩与其上作用的外载荷力矩相平衡,可得:

D = 2

8d bp M + (厘米)

D = 30mm

5.5.4油泵的选择 一般的机械手的液压系统,大多采用定量油

泵,油泵的选择主要是根据系统所需要的油泵工作压力p 泵 和最大流量Q 泵来确定。

⑴ 确定油泵的工作压力p 泵 p 泵 ≧ p + ∑△p 式中 p ——油缸的最大工作油压 ∑△p ——压力油路(进油路)各部分压力损失之和,其中包括各种元件的局部损失和管道的沿程损失。 p 泵= 60*105帕

⑵ 确定油泵的 Q 泵 油泵的流量,应根据系统个回路按设计的要求,在工作时实际所需的最大流量Q 最大,并考虑系统的总泄漏来确定

Q 泵 = K Q 最大

其中K 一般取1.10—1.25 Q 泵

=53升/分

5.5.5 确定油泵电动机功率N N = η612pQ (千瓦) 式中 p ——油泵的最大工作压力 Q ——所选油泵的额定流量 η——油泵总效率 N=7.5(千瓦)

机械手液压系统原理图:

参考:

《工业机器人》

《筑路机械与施工机械化》《中国机械工程文摘》《机械研究与应用》

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

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

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

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。

[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)

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

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)

液压机械中机械手的手臂设计 5.16

继续教育学院 毕业设计(论文) 题目:液压传动技术在农业机械中的应用专业名称:机电一体化工程 学号:017115110017 学生姓名:朱行强 指导教师:

摘要 机械手的组成和分类,机械手的自由度和座标型式,气动技术的特点,PLC 控制的特点及国内外的发展状况。本文简要地介绍了工业机器人的概念, 本文对机械手进行了总体方案设计,确定了机械手的座标型式和自由度,确定了机械手的技术参数。同时,分别设计了机械手的夹持式手部结构以及吸附式手部结构;设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩;设计了机械手的手臂结构,设计了手臂伸缩、升降用液压缓冲器和手臂回转用液压缓冲器。 设计出了机械手的气动系统,绘制了机械手气压系统工作原理图。利用可编程序控制器对机械手进行控制,选取了合适的PLC型号,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,画出了机械手的工作时序图和梯形图,并编制了可编程序控制器的控制程序。 关键词:工业机器人,机械手,气动,可编程序控制器(PLC)

目录 第一章机械手设计任务书 1.1机械手的组成 1.2机械手的主要运动 1.3 课题的提出、任务、技术特性 第二章机械手臂部机构设计 2.1臂部设计的的基本要求 2.2臂部的结构选择 2.3手臂偏重力矩的计算 2.4升降导向立柱不自锁条件 2.5手臂升降液压缸驱动力的计算 2.6手臂升降液压缸参数计算 2.7手臂回转液压缸驱动力矩计算 2.8手臂回转液压缸主要参数 第三章联接板 第四章螺钉与液压缸壁厚的校核 4.1手臂液压缸螺钉的校核 4.2动片与输出轴之间的联接螺钉校核 4.3手臂升降液压缸筒的壁厚校核 第五章手臂液压系统原理设计及液压图 5.1液压泵的选择 5.2液压系统的原理图如下 参考文献 致谢 2 \

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

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。

液压机械手手部设计计算

第5章机械手手部的设计计算 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。 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。 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,夹取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 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(a )为常见的滑槽杠杆式手部结构。 (a) (b) 图 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 Q cos a h α = N F a b F ?=α2cos 2 () 式中 a ——手指的回转支点到对称中心的距离(mm ).

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