液壓機(jī)械手的設(shè)計(jì)【五自由度】【7張CAD圖紙+PDF圖】

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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 ； 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 work pieces . Can improve working conditions, avoid personal accident. Can reduce manpower, and to facilitate the there are-paced the production of. Keywords： Manipulator ；Hydraulic；Control Loop 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 1 1.1 機(jī)械手的基本概念的研究?jī)?nèi)容和意義 1 1.1.1 機(jī)械手的基本概念 1 1.1.2 機(jī)械手的研究意義 1 1.2 機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 1 1.2.1 世界機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r 1 1.2.2 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 2 1.3 本課題達(dá)到的要求 2 2 液壓機(jī)械手主要結(jié)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì) 4 2.1 臂力的確定 4 2.2 確定工作范圍 4 2.3 確定運(yùn)動(dòng)速度 4 2.4 手臂的配置形式 4 2.5 位置檢測(cè)裝置的選擇 5 2.6 驅(qū)動(dòng)與控制方式的選擇 5 2.7 本章小結(jié) 5 3 手部結(jié)構(gòu) 7 3.1 概述 7 3.2 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 7 3.3 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 8 3.4 兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 9 3.5 本章小結(jié) 9 4 腕部的結(jié)構(gòu) 11 4.1 概述 11 4.2 腕部的結(jié)構(gòu)形式 11 4.3 手腕驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 11 4.4 本章小結(jié) 13 5 臂部的結(jié)構(gòu) 14 5.1 臂部概述 14 5.2 手臂直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 14 5.2.1 手臂伸縮運(yùn)動(dòng) 14 5.2.2 導(dǎo)向裝置 15 5.2.3 手臂的升降運(yùn)動(dòng) 16 5.3 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 17 5.4 手臂的橫向移動(dòng) 17 5.5 臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 17 5.5.1 臂水平伸縮運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 17 5.5.2 臂垂直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 18 5.5.3 臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 18 6 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 6.1 液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)介 20 6.2 液壓系統(tǒng)的組成 20 6.3 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的控制回路 20 6.3.1 壓力控制回路 20 6.3.2 速度控制回路 21 6.3.3 方向控制回路 21 6.4 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 21 6.4.1 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序 21 6.4.2 自動(dòng)上料機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理介紹 22 6.5 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的簡(jiǎn)單計(jì)算 24 6.6 雙作用單桿活塞油缸 24 6.7 無(wú)桿活塞油缸（亦稱(chēng)齒條活塞油缸） 27 6.7.3 單葉片回轉(zhuǎn)油缸 27 6.7.4 油泵的選擇 28 6.7.5 確定油泵電動(dòng)機(jī)功率N 29 7 結(jié) 論 30 致 謝 31 附 錄 33 3 1 緒論 1.1 機(jī)械手的基本概念的研究?jī)?nèi)容和意義 1.1.1 機(jī)械手的基本概念 液壓機(jī)械手，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是屬于工業(yè)機(jī)器人的范圍的，機(jī)器人問(wèn)題是最近幾十年的熱門(mén)研究課題。它包括了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程和自動(dòng)控制以及人工智能等多種學(xué)科，體現(xiàn)了機(jī)電一體化技術(shù)的最新成就，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的范圍之一，也是我國(guó)科技界跟蹤國(guó)際高技術(shù)發(fā)展的重要課題。 “機(jī)械手”（Machanical Hand）：大部分是指附屬于主機(jī)、程序固定的自動(dòng)抓取、操作裝置（我國(guó)一般稱(chēng)作機(jī)械手或?qū)Ｓ脵C(jī)械手）。比如自動(dòng)生產(chǎn)線、自動(dòng)機(jī)的上下給料系統(tǒng)，加工中心自動(dòng)化裝置[1]。 1.1.2 機(jī)械手的研究意義 1.可以提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。 應(yīng)用機(jī)械手有利于在自動(dòng)生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換、以及機(jī)器的裝配等的自動(dòng)化程度，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 2.可以改善勞動(dòng)條件，避免人身事故。 3.可以減少人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。 4.用液壓系統(tǒng)來(lái)控制機(jī)械手，比一般的機(jī)械控制具有更好的穩(wěn)定性，并且控制的精確度更高。 5.運(yùn)用機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，而大大提高在生產(chǎn)線的工作的時(shí)間，從而能大幅提高勞動(dòng)的生產(chǎn)率。 1.2 機(jī)械手的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 機(jī)械手的迅速發(fā)展是因?yàn)樗姆e極作用正逐漸被人們所認(rèn)可；第一，它能部分代替體力人工操作；第二，它可以按照生產(chǎn)工藝的要求，按照一定的程序，時(shí)間和位置來(lái)完成工作的傳送和裝卸；第三，它能操作必要的器具進(jìn)行焊接和裝配。從而改善人們的勞動(dòng)條件，顯著的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因此，各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家都對(duì)此十分重視，投入大量的人力物力進(jìn)行研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉壓、噪音以及帶有放射性的污染的場(chǎng)合應(yīng)用得更為廣泛。在我國(guó)，近幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門(mén)的重視[2]。 1.2.1 世界機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個(gè)趨勢(shì)： （1）. 工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價(jià)格不斷下降。 （2）．機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。 （3）．工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 （4）．機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 （5）．虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制。 （6）．當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。 (7)．機(jī)器人化機(jī)械開(kāi)始興起。從94年美國(guó)開(kāi)發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開(kāi)拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域[3]。 1.2.2 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。 我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)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)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器