目录 第1章概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1执行系统.....．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2驱动系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.3控制系统．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第2章方案设计及主要参数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.1方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.2主要参数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 第3章抓取机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.1抓取机构结构形式的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.2夹紧力（握力）的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.3夹紧缸驱动力的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.4夹钳式抓取机构的定位误差分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 3.5夹紧液压缸主要尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.5.1液压缸内径D的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 3.5.2活塞杆直径d的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 3.5.3液压缸壁厚δ的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.5.4液压缸外径D0及长度l的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 3.5.5液压缸行程S的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 第4章送放机构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 4.1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 4.2液压系统主要参数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14 4.2.1液压缸工作载荷的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2.2液压缸推力的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2.3液压缸流量的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2.4液压缸基本尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.3机械手的腕部设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3.1腕部结构形式的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3.2腕部回转缸驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 4.3.3腕部回转液压缸尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 4.3.4腕部摆动缸驱动力矩的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22 4.3.5腕部摆动液压缸尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 4.4机械手的手臂和机身的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 4.4.1手臂和机身结构形式的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 4.4.2手臂驱动力的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 4.5液压系统元件的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 4.6液压系统回路的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 4.6.1调压回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31 4.6.2缓冲回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 4.6.3调速回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 4.6.4换向回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33 4.6.5锁紧回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33 4.6.6保压回路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33 第5章控制系统的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 附录1：科技翻译．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37 附录2：实习报告．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49 2.2主要参数的确定 （1）抓取重量15kg （2）坐标形式和自由度坐标形式为球坐标式，有五个自由度。 （3）工作行程 工作行程由已知条件及方案分析确定： 最大工作半径1500mm； 手臂最大中心高1000mm； 手臂水平中心高700mm； 手臂伸缩行程450mm； 手臂回转范围：φ=0～270○； 手腕回转范围：翻转θ=0～180○； 腕部摆动范围：转位α=0～90○； 手臂上下摆动角度：β=0～60○。 （4）运动速度 直线运动速度：手臂伸缩行程l=450mm，运动时间t=2s，则手臂伸缩速度为：v= =0.45/2=0.225m/s； 回转运动速度：定为60○/s。 （5）驱动方式 驱动方式采用液压驱动的方式。由于机械手操作时各缸不同时工作，手臂伸缩缸和手臂回转缸所需的流量大，其余各缸所需的流量均较小，因此可选用双联叶片泵。在小流量时，只需高压小流量供油，大流量低压泵卸荷；在大流量时，两泵同时供，这样可以减少系统功率损失，防止油温升高。 （6）定位精度 定位采用机械挡块定位，定位精度为0.5～1mm。 （7）控制方式 采用行程控制系统实现点位控制。 第3章抓取机构的设计 3．1抓取机构结构形式的确定 抓取机构的结构形式主要决定于工件的形状和质量，本课题的抓取工件为250×170×140mm的箱式零件，因此采用平行连杆杠杆式手部结构较为合适。夹紧装置为常开式，当夹紧液压缸通油时，推动活塞带动杠杆机构合拢将工件夹紧。当夹紧液压缸断油时，活塞杆通过弹簧复位，手爪张开。 3．2夹紧力（握力）的确定 当用不同的手部机构夹紧同一种工件时，由于各手部机构的增力倍数不同，所需拉紧油缸的驱动力也不同。当手部机构选定后，由于工件的方位不同（如工件水平放置或垂直放置），钳爪的受力状态不一样，因而所需拉紧油缸的驱动力也不一样。下图（2）为两钳爪式手部机构，由于驱动力P使一对平行钳口对被夹持的工件产生两个作用力N，当忽略工件重量时（即相当于夹紧一块握力表），这两个力大小相等，力N称为由驱动力P产生的夹紧力。