伸缩臂式上下料机械手液压系统设计

机械手装配图

目录
中文摘要与关键词I
英文摘要与关键词II
第一章绪论1
1.1课题目的1
1.2课题意义1
1.3国内外相关研究动态2
1.4本文的主要研究内容4
第二章上下料机械手的总体设计方案6
2.1机械手的组成6
2.2机械手的设计6
2.2.1机械手的机构原理6
2.2.2设计要求7
2.2.3总体方案的拟定7
2.2.4机械手的主要设计参数8
2.3本章小结9
第三章机械手液压系统设计10
3.1工况分析10
3.1.1手臂伸缩缸工况分析10
3.1.2手臂俯仰缸工况分析12
3.1.3手臂升降缸工况分析14
3.1.4夹紧缸工况分析17
3.1.5机械手腕部俯仰缸工况分析19
3.2初选系统工作压力22
3.3液压缸的设计23
3.3.1手腕液压缸尺寸的设计23
3.3.2手腕俯仰缸的设计26
3.3.3手臂伸缩缸的设计26
3.3.4手臂俯仰缸的设计26
3.3.5手臂升降缸的设计26
3.4机身摆动液压马达的选择26
3.5本章小结27
第四章油泵与液压控制阀的选择28
4.1基本回路的选择28
4.2液压元件的选择28
4.2.1液压泵的选择28
4.2.2液压阀及过滤器的选择29
4.3液压系统原理图的拟定31
4.4液压系统电磁铁动作顺序33
4.5本章小结34
第五章液压其它元件的选择35
5.1液压辅助元件的选择原则35
5.2油管的选择35
5.3电动机的选择36
5.4油箱的选择37
5.4.1容积的确定37
5.4.2外形尺寸的确定38
5.4.3油箱的结构设计38
5.5本章小结40
结论41
参考文献42
致谢44

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。本课题是为普通车床配套而设计的上下料机械手。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。
本课题是一个机械、液压紧密的实用性项目，文中首先针对机械手的工作要求以及五自由度要求确定了一个总体设计方案然后系统的对其工况，所选用的液压缸进行了设计与分析，对相应的油箱，阀等进行了选择，画出了系统原理图跟电磁铁的动作顺序表。同时还应用AutoCAD技术画出机械手的相应的液压部件。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，自由度

本文的主题是伸缩臂式上下料机械手液压系统设计，此上下料机械手包括机座，机身，手臂，手腕跟手抓。总共有五个自由度能实现机身的旋转，大臂的升降跟伸缩，大臂的俯仰，手抓的闭合与开启。对此要想系统的对本机械手完成设计主要研究内容如下：
（1）对上下料机械手的工况进行分析其中包括对各液压缸的负载进行分析与计算，画出各缸的负载图与速度图。
（2）上下料机械手完成手臂上下俯仰、手臂的正反向回转、以及手爪的开启和闭合等动作要求。要完成这些动作就要对手臂上下俯仰缸，手臂伸缩缸，以及控制手抓开启与闭合的相关液压缸的尺寸进行研究与计算。
（3）对上下料机械手的相关动作要求的研究给出相关的液压系统的电磁元件动作循序表和上下料机械手相应的液压系统原理图。
（4）根据上下料机械手的液压系统科学合理的选择合适的油泵与液压系统的控制阀。
（5）对液压其他元件的设计与选择，其中包括液压油箱，管道的设计。

机械手[1]由三大部分（机械部分、传感部分、控制部分）六个子系统（驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统、控制系统）组成。
机械结构系统：机器人的机械结构又主要包括末端操作器、手腕、手臂、机身（立柱）。
驱动系统：驱动器是把从动力源获得的能量变换成机械能，使机器人各关节能够工作的装置，常见的驱动形式有步进电机驱动、直流电机驱动、交流电机驱动、液压驱动、气压驱动以及近些年出现的一些特殊的新型驱动（例如超声波驱动、磁致伸缩驱动、静电驱动等）。
控制系统：机器人的控制方式多种多样，根据作业任务不同，主要可分为点位控制方式（PTP）、连续轨迹控制方式（CP）、力（力矩）控制方式和智能控制方式。

油箱

升降油缸

手臂伸缩缸_recover

腰部中间轴_recover

端盖

齿轮_recover

CAD系统原理图Drawing1

活塞