液压搬运机械手设计CAD图纸+说明书
1.4我要设计的机械手
1.4.1臂力的确定
目前使用的机械手的臂力范围较大，国内现有的机械手的臂力最小为0.15N，最大为8000N。本液压机械手的臂力为N臂=1650（N），安全系数K一般可在1.5~3，本机械手取安全系数K=2。定位精度为±1mm。
1.4.2工作范围的确定
机械手的工作范围根据工艺要求和操作运动的轨迹来确定。一个操作运动的轨迹是几个动作的合成，在确定的工作范围时，可将轨迹分解成单个的动作，由单个动作的行程确定机械手的最大行程。本机械手的动作范围确定如下：
手腕回转角度±115°
手臂伸长量150mm
手臂回转角度±115°
手臂升降行程170mm
手臂水平运动行程100mm
1.4.3确定运动速度
机械手各动作的最大行程确定之后，可根据生产需要的工作拍节分配每个动作的时间，进而确定各动作的运动速度。液压上料机械手要完成整个上料过程，需完成夹紧工件、手臂升降、伸缩、回转，平移等一系列的动作，这些动作都应该在工作拍节规定的时间内完成，具体时间的分配取决于很多因素，根据各种因素反复考虑，对分配的方案进行比较，才能确定。
机械手的总动作时间应小于或等于工作拍节，如果两个动作同时进行，要按时间长的计算，分配各动作时间应考虑以下要求：
①给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间；
②伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。在满足工作拍节要求的条件下，应尽量选取较底的运动速度。机械手的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。
③在工作拍节短、动作多的情况下，常使几个动作同时进行。为此驱动系统要采取相应的措施，以保证动作的同步。
液压上料机械手的各运动速度如下：
手腕回转速度V腕回= 40°/s
手臂伸缩速度V臂伸= 50 mm/s
手臂回转速度V臂回= 40°/s
手臂升降速度V臂升= 50 mm/s
立柱水平运动速度V柱移= 50 mm/s
手指夹紧油缸的运动速度V夹= 50 mm/s
1.4.4手臂的配置形式
机械手的手臂配置形式基本上反映了它的总体布局。运动要求、操作环境、工作对象的不同，手臂的配置形式也不尽相同。本机械手采用机座式。机座式结构多为工业机器人所采用，机座上可以装上独立的控制装置，便于搬运与安放，机座底部也可以安装行走机构，已扩大其活动范围，它分为手臂配置在机座顶部与手臂配置在机座立柱上两种形式，本机械手采用手臂配置在机座立柱上的形式。手臂配置在机座立柱上的机械手多为圆柱坐标型，它有升降、伸缩与回转运动，工作范围较大。
1.4.5位置检测装置的选择
机械手常用的位置检测方式有三种：行程开关式、模拟式和数字式。本机械手采用行程开关式。利用行程开关检测位置，精度低，故一般与机械挡块联合应用。在机械手中，用行程开关与机械挡块检测定位既精度高又简单实用可靠，故应用也是最多的。
1.4.6驱动与控制方式的选择
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、体积孝维修方便、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。
参考《工业机器人》表9-6和表9-7，按照设计要求，本机械手采用的驱动方式为液压驱动，控制方式为固定程序的PLC控制。
目录
1前言
1.1工业机器人简介----------------------------------------------------------（1）
1.2世界机器人的发展--------------------------------------------------------（1）
1.3我国工业机器人的发展----------------------------------------------------（2）
1.4我要设计的机械手--------------------------------------------------------（2）
1.4.1臂力的确定---------------------------------------------------------------------------------------（2）
1.4.2工作范围的确定----------------------------------------------------------------------------------（2）
1.4.3确定运动速度--------------------------------------------------------（3）
1.4.4手臂的配置形式------------------------------------------------------（3）
1.4.5位置检测装置的选择--------------------------------------------------（4）
1.4.6驱动与控制方式的选择------------------------------------------------（4）
2手部结构------------------------------------------------------------------------------------------（4）
2.1概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------（4）
2.2设计时应考虑的几个问题----------------------------------------------------------------------------（4）
2.3驱动力的计算-----------------------------------------------------------------------------------------（5）
2.4两支点回转式钳爪的定位误差的分析------------------------------------------------------------（7）
3腕部的结构---------------------------------------------------------------------------------------（8）
3.1概述------------------------------------------------------------------------------------------------------（8）
3.2腕部的结构形式--------------------------------------------------------------------------------------（8）
3.3手腕驱动力矩的计算-----------------------------------------------------（9）
4臂部的结构-------------------------------------------------------------------------------------（12）
4.1概述----------------------------------------------------------------------------------------------------（12）
4.2手臂直线运动机构-----------------------------------------------------------------------------------（12）
4.2.1手臂伸缩运动------------------------------------------------------------------------------------（12）
4.2.2导向装置---------------------------------------------------------------------------------------（13）
4.2.3手臂的升降运动-------------------------------------------------------------------------------（14）
4.3手臂回转运动----------------------------------------------------------------------------------------（15）
4.4手臂的横向移动-------------------------------------------------------------------------------------（16）
4.5臂部运动驱动力计算------------------------------------------------------------------------------（16）
4.5.1臂水平伸缩运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（16）
4.5.2臂垂直升降运动驱动力的计算------------------------------------------------------------（17）
4.5.3臂部回转运动驱动力矩的计算---------------------------------------（17）
5液压系统的设计-----------------------------------------------------------------------------（18）
5.1液压系统简介---------------------------------------------------------------------------------------（18）
5.2液压系统的组成------------------------------------------------------------------------------------（18）
5.3机械手液压系统的控制回路---------------------------------------------（18）
5.3.1压力控制回路-------------------------------------------------------------------------------（18）
5.3.2速度控制回路-------------------------------------------------------------------------------（19）
5.3.3方向控制回路-----------------------------------------------------------------------------------（19）
5.4机械手的液压传动系统----------------------------------------------------------------------------（20）
5.4.1上料机械手的动作顺序----------------------------------------------------------------------（20）
5.4.2自动上料机械手液压系统原理介绍-------------------------------------------------------（20）
5.5机械手液压系统的简单计算-----------------------------------------------（23）
5.5.1双作用单杆活塞油缸------------------------------------------------（23）
5.5.2无杆活塞油缸（亦称齿条活塞油缸）----------------------------------（26）
5.5.3单叶片回转油缸---------------------------------------------------（27）
5.5.4油泵的选择--------------------------------------------------------（28）
5.5.5确定油泵电动机功率N ----------------------------------------------（29）
6结束语-----------------------------------------------------------------------------------------------------（29）
7致谢--------------------------------------------------------------------------------------------------（30）
8参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------（30）
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