液压上料机械手设计设计说明书.doc

（2011届）本科毕业设计（论文）资料题 目 名 称： 学 院（部）： 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩： 湖南工业大学教务处 2011年6- 1 -湖南工业大学本科毕业设计论文摘 要 本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。关键字 机械手，AutoCAD。目 录第一章 绪 论11.1 机械手的基本概念11.2 机械手的分类及简史21.3 机械手的应用简况41.4 机械手的发展趋势5第二章 抓取机构设计62.1手部设计计算62.2腕部设计计算92.3臂伸缩机构设计10第三章 液压系统原理设计133.1手部抓取缸133.2腕部摆动液压回路143.3小臂伸缩缸液压回路15第四章 机身机座的结构设计194.1电动机的选择194.2减速器的选择204.3螺柱的设计与校核21第五章 机械手的定位与平稳性235.1常用的定位方式235.2影响平稳性和定位精度的因素235.3机械手运动的缓冲装置24第六章 机械手的控制25毕业设计感想26参考资料27致谢28- II -湖南工业大学本科毕业设计论文第一章 绪 论机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广阔的发展前景。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。1.1 机械手的基本概念机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。我国国家标准(GB/T 12643-90)对机械手的定义:“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。1.2 机械手的分类及简史工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。一、机械手的分类1、按用途分机械手可分为专用机械手和通用机械手两种： 专用机械手它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加工中心”。 通用机械手它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。2、按驱动方式分 液压传动机械手是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 机械传动机械手即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。 电力传动机械手即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的械手，因为不需要中间的转换机构，故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长，维护和使用方便。此类机械手目前还不多，但有发展前途。3、按控制方式分 点位控制它的运动为空间点到点之间的移动，只能控制运动过程中几个点的位置，不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多，则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。 连续轨迹控制它的运动轨迹为空间的任意连续曲线，其特点是设定点为无限的，整个移动过程处于控制之下，可以实现平稳和准确的运动，并且使用范围广，但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。二、机械手的简史机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降采用液压驱动控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vicarm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，是机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要一环。1.3 机械手的应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。1.4 机械手的发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构以及根据不同类型的加紧机构，设计成典型的通用机构，所以便根据不同的作业要求选择不同类型的基加紧机构，即可组成不同用途的机械手。既便于设计制造，有便于更换工件，扩大应用范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。在国外机械制造业中工业机械手应用较多，发展较快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。此外，国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如位置发生稍许偏差时，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定成绩。视觉功能即在机械手上安装有电视照相机和光学测距仪（即距离传感器）以及微型计算机。工作是电视照相机将物体形象变成视频信号，然后送给计算机，以便分析物体的种类、大小、颜色和位置，并发出指令控制机械手进行工作。触觉功能即是在机械手上安装有触觉反馈控制装置。工作时机械手首先伸出手指寻找工作，通过安装在手指内的压力敏感元件产生触觉作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通过装在手指内的敏感元件来控制，达到自动调整握力的大小。总之，随着传感技术的发展机械手装配作业的能力也将进一步提高。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。第二章 抓取机构设计2.1手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。图2.1 机械手开闭示例简图3、力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。4、手指应有一定的强度和刚度5、其它要求因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。二、拉紧装置的原理如图2.2所示【4】：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。图2.2 油缸示意图1、右腔推力为FP=（4）D²P （2.1）=（4）0.5²2510³=4908.7N2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：F1=（2ba）（cos）²N （2.2） 其中 N=498N=392N，带入公式2.2得：F1=（2ba）（cos）²N =(2150/50)（cos30º）²392 =1764N则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/ （2.3）=17641.51.1/0.85=3424N经圆整F1=3500N3、计算手部活塞杆行程长L,即L=（D/2）tg （2.4） =25×tg30º =23.1mm经圆整取l=25mm4、确定“V”型钳爪的L、。取L/Rcp=3 （2.5）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150取“V”型钳口的夹角2=120º，则偏转角按最佳偏转角来确定，查表得：=22º395、机械运动范围（速度）【1】 伸缩运动 Vmax=500mm/sVmin=50mm/s 上升运动 Vmax=500mm/sVmin=40mm/s 下降 Vmax=800mm/sVmin=80mm/s 回转 Wmax=90º/sWmin=30º/s所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s 6、手部右腔流量Q=sv （2.7）=60r²=60×3.14×25²=117750mm³/s7、手部工作压强P= F1/S （2.8） =3500/1962.5=1.78Mpa2.2腕部设计计算腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转±90º 角速度W=45º/s以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，长度l=650mm。如图2.3所示。1、计算扭矩M14设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：M1=F×S （2.9）=10×9.8×0.2=19.6（N·M） 工件 F S F 图2.3 腕部受力简图2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M24F=5kg S=10cm带入公式2.9得M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） 3、摆动缸的摩擦力矩M摩4F摩=300（N）（估算值）S=20mm （估算值）M摩=F摩×S=6（N·M）4、摆动缸的总摩擦力矩M4M=M1+M2+M摩 （2.10） =30.5（N·M） 5.由公式T=P×b（A1²-mm²）×106/8 （2.11）其中： b叶片密度，这里取b=3cm；A1摆动缸内径, 这里取A1=10cm；mm转轴直径, 这里取mm=3cm。所以代入（2.11）公式P=8T/b（A1²-mm²）×106=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106=0.89Mpa又因为W=8Q/（A1²-mm²）b所以 Q=W（A1²-mm²）b/8 =（/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8 =0.27×10-4m³/s =27ml/s2.3臂伸缩机构设计手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。 机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。手臂的伸缩速度为200mm/s行程L=500mm1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】Q=sv =200××40² =1004800mm³/s =0.1/10²m³/s =1000ml/s2、手臂右腔工作压力，公式（2.8） 得：4 P=F/S （2.12）式中：F取工件重和手臂活动部件总重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。所以代入公式（2.12）得： P=（F+ F摩）/S =（30×9.8+1000）/×40² =0.26Mpa3、绘制机构工作参数表如图2.4所示：机构名称工作速度行程工作压力流量手部抓紧60mm/s25mm1.78Mpa117.8ml/s手腕回转450/s+9000.89Mpa27ml/s小臂伸缩200mm/s500mm0.26Mpa1000ml/s图2.4机构工作参数表4、由初步计算选液压泵4所需液压最高压力 P=1.78Mpa所需液压最大流量 Q=1000ml/s选取CB-D型液压泵（齿轮泵）此泵工作压力为10Mpa，转速为1800r/min，工作流量Q在3270ml/r之间，可以满足需要。5、验算腕部摆动缸：T=PD（A1²-mm²）m×106/8 （2.13）W=8v/（A1²-mm²）b （2.14）式中：m机械效率取： 0.850.9v容积效率取： 0.70.95所以代入公式（2.13）得：T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8 =25.8（N·M）T<M=30.5（N·M）代入公式（2.14）得：W=（8×27×10-6）×0.85/（0.1²-0.03²）×0.03 =0.673rad/sW</40.785rad/s因此，取腕部回转油缸工作压力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s圆整其他缸的数值：手部抓取缸工作压力P=2Mpa 流量Q=120ml/s小臂伸缩缸工作压力P=0.25Mpa 流量Q=1000ml/s 第三章 液压系统原理设计3.1手部抓取缸 图 3.1手部抓取缸液压原理图7 1溢流阀；2调速阀；3二位三通换向阀；4液压缸；1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示2、元件的选取泵的供油压力P取10Mpa，流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为120mL/s，工作压力P=2Mpa。采用： YF-B10B溢流阀 2FRM5-20/102调速阀 23E1-10B二位三通阀3.2腕部摆动液压回路图 3.2腕部摆动液压回路71溢流阀；2调速阀；3三位四通换向阀；4回转液压缸1、腕部摆动缸液压原理图如图3.2所示2、元件的选取泵的供油压力P取10Mpa，流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。因此，需装图3.2中所示的调速阀，流量定为35ml/s，工作压力P=1Mpa。采用：2FRM5-20/102调速阀34E1-10B 换向阀YF-B10B 溢流阀3.3小臂伸缩缸液压回路图 3.3小臂伸缩缸液压回路71溢流阀；2二位三通换向阀；3调速阀；4液压缸1、小臂伸缩缸液压原理图如图3.3所示2、元件的选取泵的供油压力P取10Mpa，流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。因此，需装图3.3中所示的调速阀，流量定为1000ml/s，工作压力P=0.25Mpa采用： YF-B10B 溢流阀2FRM5-20/102 调速阀23E1-10B二位三通阀3.4总体系统图 图 3.4总体系统图71过滤器；2定量泵；3溢流阀；4单向阀；5、10二位三通换向阀；6、14单向节流阀；7三位四通换向阀；8二位二通换向阀；9电动机；11、12液压缸；13回转液压缸；15节流阀1、总体系统图如图3.4所示2、工作过程 小臂伸长 按下启动按钮，电磁铁2YA通电，换向阀5左位接入系统，将主油路沟通。此时系统压力低，溢流阀3处于关闭状态。油液通过油路进入液压缸11左腔，所以小臂伸长。液压缸11右腔是一弹簧连接。主油路的油液流动路线为： 定量泵2单向阀4电磁换向阀5左位单向节流阀6液压缸11左腔 手部抓紧 当小臂伸长到预订位置时，电磁铁3YA断电，换向阀10左位接入系统，此时，在液压缸12右腔弹簧的作用力下，推动活塞后移，故手抓抓紧。左腔的油液通过回路回到油箱。主油路的回油路线为：液压缸12左腔单向节流阀14电磁换向阀10右位油箱 腕部回转 当电磁铁4YA通电时，换向阀7左位接入系统，油液通过换向阀7左位进入液压缸13左腔，此时手腕右转；当电磁铁5YA通电时，手腕左转。主油路的油液流动路线为：进油路：定量泵2单向阀4节流阀15电磁换向阀7左位液压缸13左腔回油路：液压缸13右腔电磁换向阀7左位油箱 小臂收缩 当电磁铁2YA断电时，换向阀5右腔接入系统，在液压缸11右腔弹簧的作用力下推动活塞后移，故小臂收缩，左腔油液通过回路回到油箱。主油路的油液流动路线为： 液压缸11左腔单向节流阀6电磁换向阀5右位油箱 手部放松 当电磁铁3YA通电时，换向阀10右位接入系统，油液通过换向阀10右位进入液压缸12左腔，故手部放松。主油路的油液流动路线为：定量泵2单向阀4电磁换向阀10右位单向节流阀14液压缸12左腔 卸荷 当电磁铁1YA通电时，换向阀8左位接入系统，定量泵2通过换向阀8左位卸荷。这时主油路的油液流动路线为： 定量本2单向阀4电磁换向阀8左位油箱3、电磁铁动作顺序表 元件动作1YA2YA3YA4YA5YA小臂伸长+-手部抓紧+-腕部回转+-+-小臂收缩-手部放松-+-卸荷±±±±图 3.5总体系统图4、确定电动机的规格：液压泵选取CB-D型液压泵，额定压力P=10Mpa，工作流量在3270ml/r之间。选取80L/min为额定流量的泵，因此：传动功率 N=P×Q/ （3.1）式中：=0.8 （经验值）所以代入公式（3.1）得： N=10×80×103×106/60×0.8=16.7KN选取电动机JQZ-61-2型电动机，额定功率17KW，转速为2940r/min。第四章 机身机座的结构设计机身的直接支承和传动手臂的部件。一般实现臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上，或者就直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂，机身既可以是固定式的，也可以是行走式的,如图4.1所示。图4.1机身机座结构图臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手的总体布局。本课题机械手的机身设计成机座式，这样机械手可以是独立的，自成系统的完整装置，便于随意安放和搬动，也可具有行走机构。臂部配置于机座立柱中间，多见于回转型机械手。臂部可沿机座立柱作升降运动，获得较大的升降行程。升降过程由电动机带动螺柱旋转。由螺柱配合导致了手臂的上下运动。手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转，从而达到了自由度的要求。4.1电动机的选择机身部使用了两个电机，其一是带动臂部的升降运动；其二是带动机身的回转运动。带动臂部升降运动的电机安装在肋板上，带动机身回转的电机安装在混凝土地基上。1、带动臂部升降的电动机：10初选上升速度 V=100mm/s P=6KW所以n=（100/6）×60=1000转/分选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机。采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。如图4.1 Y90S-4电动机技术数据所示：型号额定功率KW满载时堵转电流堵转转矩最大转矩电流A转速r/min效率%功率因素额定电流额定转矩额定转矩Y90S-41.12.71400790.786.52.22.2图4.1 Y90S-4电动机技术数据2、带动机身回转的电动机：10初选转速 W=60º/s n=1/6转/秒=10转/分由于齿轮 i=3减速器 i=30所以n=10×3×30=900转/分选择Y90L-6型笼型异步电动机电动机采用B级绝缘。外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。如图4.2 Y90S-6电动机技术数据所示：图4.2 Y90L-6电动机技术4.2减速器的选择减速器的原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。用来降低转速和增转矩，以满足工作需要。6初选WD80型圆柱蜗杆减速器。WD为蜗杆下置式一级传动的阿基米德圆柱蜗杆减速器。蜗杆的材料为38siMnMo调质蜗轮的材料为ZQA19-4中心矩a=80Ms×q=4.0×11 （4.1）传动比I=30传动惯量0.265×10³kg·m²4.3螺柱的设计与校核螺杆是机械手的主支承件，并传动使手臂上下运动。螺杆的材料选择：6从经济角度来讲并能满足要求的材料为铸铁。螺距 P=6mm 梯形螺纹螺纹的工作高度 h=0.5P （4.2）=3mm螺纹牙底宽度 b=0.65P=0.65×6=3.9mm （4.3）螺杆强度 = s/35 （4.4）=150/35=3050Mpa螺纹牙剪切=40弯曲b=45551、当量应力6 (4.5)式中 T传递转矩N·mm螺杆材料的许用应力 所以代入公式（4.5）得：= （4×200×9.8/d1²）²+3（200×9.8×0.6/0.2d1³）² = （2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²3050×106=（2495/ d1²）²+3（61.2/ d1³）²9002500×1012 =6225025/d14+11236/d169002500×10126225025d12+11236900d16×10126225025×0.0292+11236900×0.0296×1012即16471pa535340pa合格2、剪切强度6Z=H/P=160/6 （旋合圈数） （4.6）=F/d1bz （4.7） =200×9.8/×0.029×3.9×（160/6）×10-3 =206.8×103pa =0.206Mpa=40Mpa3、弯曲强度6b=3Fh/d1b2z =3×200×9.8×3/×2.9×3.92×（160/6） =0.48Mpa=45Mpa合格第五章 机械手的定位与平稳性5.1常用的定位方式机械挡块定位是在行程终点设置机械挡块。当机械手经减速运行到终点时，紧靠挡块而定位。若定位前已减速，定位时驱动压力未撤除，在这种情况下，机械挡块定位能达到较高的重复精度。一般可高于±0.5mm，若定位时关闭驱动油路而去掉工作压力，这时机械手可能被挡块碰回一个微小距离，因而定位精度变低。5.2影响平稳性和定位精度的因素机械手能否准确地工作，实际上是一个三维空间的定位问题，是若干线量和角量定位的组合。在许多较简单情况下，单个量值可能是主要的。影响单个线量或角量定位误差的因素如下： 定位方式不同的定位方式影响因素不同。如机械挡块定位时，定位精度与挡块的刚度和碰接挡块时的速度等因素有关。 定位速度定位速度对定位精度影响很大。这是因为定位速度不同时，必须耗散的运动部件的能量不同。通常，为减小定位误差应合理控制定位速度，如提高缓冲装置的缓冲性能和缓冲效率，控制驱动系统使运动部件适时减速。 精度机械手的制造精度和安装调速精度对定位精度有直接影响。 刚度机械手本身的结构刚度和接触刚度低时，因易产生振动，定位精度一般较低。 运动件的重量运动件的重量包括机械手本身的重量和被抓物的重量。运动件重量的变化对定位精度影响较大。通常，运动件重量增加时，定位精度降低。因此，设计时不仅要减小运动部件本身的重量，而且要考虑工作时抓重变化的影响。 驱动源液压、气压的压力波动及电压、油温、气温的波动都会影响机械手的重复定位精度。因此，采用必要的稳压及调节油温措施。如用蓄能器稳定油压，用加热器或冷却器控制油温，低速时，用温度、压力补偿流量控制阀控制。 控制系统开关控制、电液比例控制和伺服控制的位置控制精度是个不相同的。这不仅是因为各种控制元件的精度和灵敏度不同，而且也与位置反馈装置的有无有关。本课题所采用的定位精度为机械挡块定位5.3机械手运动的缓冲装置缓冲装置分为内缓冲和外缓冲两种形式。内缓冲形式有油缸端部缓冲装置和缓冲回路等。外缓冲形式有弹性机械元件和液压缓冲器。内缓冲的优点是结构简单，紧凑。但有时安置位置有限；外缓冲的优点是安置位置灵活，简便，缓冲性能好调等，但结构较庞大。本课题所采用的缓冲装置为油缸端部缓冲装置。当活塞运动到距油缸端盖某一距离时能在活塞与端盖之间形成一个缓冲室。利用节流的原理使缓冲室产生临时背压阻力，以使运动减速直至停止，而避免硬性冲击的装置，称为油缸端