机械手液压系统分析-大学论文

1、北京理xxf毕业设计（论文）任务书题目类别：毕业设计题目性质：工程设计毕业设计（论文）题目：机械手液压系统分析学 院：专 业：班 级：姓 名：指导教师：1题目内容：(1) 了解机械手组成。(2) 液压机械手技术参数。(3) 液压机械手手部的设计 任务要求：(1) 了解机械手作用。(2) 液压机械手系统分析。(3) 系统的压力损失验算。(4) 系统的温升验算。(5) 系统的其它验算。(6) 液压缸的技术要求。(7) 液压系统的动力元件、控制元件、工作介质 指导教师签字:专业负责人签字:毕业设计（论文）评语表（一）指导教师对毕业设计（论文）的评语：指导教师（签字）年月日评阅人对毕业设计（论文）的评

2、语：评阅人（签字）年月日毕业设计（论文）评语表（二）答辩委员会（小组）成员姓名职称主要分工签字讲师组长，全面负责毕业答辩工作讲师组员，负责答辩提问、记录、成 绩核算等助讲组员，负责答辩提问、记录、成 绩核算等讲师组员，负责答辩提问、记录、成 绩核算等助讲组员，负责答辩提问、记录、成 绩核算等答辩中提出的主要问题及回答的简要情况： 答辩委员会（小组）代表（签字）年月日答辩委员会（小组）的评语:答辩委员会（小组）代表（签字）年 月 日答辩委员会（小组）给定的成绩:答辩委员会（小组）主任 （签字）年 月 日毕业设计（论文）开始日期年月日截止日期年月日毕业设计（论文）答辩日期年月日液压机械手摘要机械手

3、是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和 操 作的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中， 以及 笨重、单调、频繁的操作中代替人作业，因此获得日益广泛的应用。机械手一般由 执行机构、驱动系统、控制系统及检测装置三大部分组成。【关键词】机械手 液压12188 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。9910101010101010111213目录毕业设计（论文）任务书 第一章弓丨言一、液压机械手的组成 二、工业机械手技术参数 （1）握取重量（2）运动速度（3）自由度（4）定位精度第二章机械手手部设计一、有

4、适当的夹紧力 二、有足够的开闭范围第三章机械手液压系统一、系统的压力损失验算 二、系统的温升验算三、系统的其他验算四、液压缸的技术要求 第四章 液压系统元件致谢参考文献第一章 引言随着工业的的发展人们越来越离不开自动化，液压机械手就是其中之一。机械手是模仿人的手部动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操 作 的自动装置。它特别是在高温、高压、多粉尘、易燃、易爆、放射性等恶劣环境中，以及 笨重、单调、频繁的操作中代替人作业。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。它是机器人的一个 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

5、的优点，尤其体现了人的智能和适应性。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。目前国内机械于主要用于机床加工、铸锻、热处理等方面，数量、品种、性能方面都 不能满足工业生产发展的需要。所以，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。 同时要提

6、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。 国外机械手在机械制造行业中应用较多， 发展也很快。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。国外机械数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。 目前世界高端工业机械手均有高精化，

7、高速化， 多轴化，轻量化的发展趋势。 定位精度可以满足微米及亚微米级要求， 运行速度可以达到3M/S，量产产品达到6轴，负 载2KG的产品系统总重已突破100KG。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。同时，随着机械手的小型 化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，而向着电子信息、生物技术、生命科 学及航空航天等高端行业发展。本篇介绍工业机械手机械手的组成一、机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。 执行机构 包括手部 、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1 、 手部 即与物件接

8、触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。夹 持式手部由手指 （或手爪 ）和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指 运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应 用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其 轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。 手指结构取决于被抓取物件的表面 形状、被抓部位 （是外廓或是内孔 ）和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 V 形面的 和曲面的 :手指有外夹式和内撑式 ;指数有双指式、多指式和双手双指式等。 而传力机构 则通过手指产生夹紧力来完成夹放物

9、件的任务。 传力机构型式较多， 常用的有 :滑槽杠杆式、 连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 吸附式手部主要 由吸盘等构成，它是靠吸附力 （如吸盘内形成负压或产生电磁力 ）吸附物件，相应的吸附式 手部有负压吸盘和电磁盘两类。对于轻小片状零件、光滑薄板材料等，通常用负压吸盘吸料。造成负压的方式有气流 负压式和真空泵式。对于导磁性的环类和带孔的盘类零件，以及有网孔状的板料等，通常 用电磁吸盘吸料。电磁吸盘的吸力由直流电磁铁和交流电磁铁产生。用负压吸盘和电磁吸 盘吸料，其吸盘的形状、数量、吸附力大小，根据被吸附的物件形状、尺寸和重量大小而 定。 此外，根据特殊需要，手部还

10、有勺式 （如浇铸机械手的浇包部分 ）、托式 （如冷齿轮机 床上下料机械手的手部 ）等型式 .2 、手腕 是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位 （即姿势 ）。3 、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件， 并按预定要求将其搬运到指定的位置 . 工业机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件 （如 油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等 ） 与驱动源 （如液压、气压 或电机等 ）相配合，以实现手臂的各种运动。 手臂可能实现的运动如下； 手臂在进行伸缩或升降运动时，为了防止绕其轴线的转动，都需要有导向装 置，以 保证手指按正确方向运

11、动。此外，导向装置还能承担手臂所受的弯曲力矩和扭转力矩以及 手臂回转运动时在启动、制动瞬间产生的惯性力矩，使运动部件 受力状态简单。 导向 装置结构形式，常用的有 :单圆柱、双圆柱、四圆柱和 V 形槽、燕尾槽等导向型式。4 、立柱立柱是支承手臂的部件， 立柱也可以是手臂的一部分， 手臂的回转运动和升降 （或俯仰 ） 运动均与立柱有密切的联系。机械手的立往通常为固定不动的，但因工作需要，有时也可 作横向移动，即称为可移式立柱。5、行走机构 当工业机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安 装滚轮、 轨道等行走机构，以实现工业机械手的整机运动。滚滚轮轮式式布行走机构可分为有轨的

12、和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。6、机座 机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机 座上， 故起支撑和连接的作用。7、驱动系统 驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控制调节装置 和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动。8、控制系统 控制系统是支配着工业机械手按规定的要求运动的系统。目前工业机械手的控制系统 一般由程序控制系统和电气定位 （或机械挡块定位 ）系统组成。 控制系统有电气控制和射流 控制两种， 它支配着机械手按规定的程序运动， 并记忆人们给予机械手的指令信息 （如动作 顺序、运动轨

13、迹、运动速度及时间 ），同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要 时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。9、位置检测装置 控制机械手执行机构的运动位置，并随时将执行机构的实际位置反馈给控制 系统， 并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，从而使执行机构 以一定的精度 达到设定位置。二、工业机械手技术参数1握取重量握取重量标明了机械手的负载能力。这项参数与机械手的运动速度有关，通常指 正常运行速度所握取的工件重量。2运动速度运动速度是反映机械手性能的一项重要技术参数。它与机械手握取重量、定位、 精度等参数都有密切关系，同时也直接影响机械手的运动周期。

14、3自由度确定工业机械手的手部在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机 械手的自由度。自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构也相应越复杂。一般具 有46个自由度即满足使用要求。4定位精度定位精度即重复定位精度，是衡量机械手工作质量的又一项重要指标。定位精度的 高低取决于位置控制方式以及运动部位本身的制造精度和刚度，与握取重量、运动速度等 也有密切关系。第二章机械手手部设计一、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

15、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。第三章机械手液压系统一、系统的压力损失验算液压元件的规格和管道尺寸确定之后，便应估算回路中的压力损失，以便确定系统的 供油压力。而系统的压力损失的验算工作，往往要求先画出液压系统和元件的装配草图后, 才能进行。由于该液压系统较简单，该项计算从略。二、系统的温升验算在液压传动中，压力损失和溢流、泄漏的能量损失

16、，绝大部分变为热能，致使系统 的油温升高。为了保证系统正常工作，油温升高的允许植不应超过规定范围。因而验算 发热和散热量。由于系统的功率小，效率高，发热少，所取油箱容量又较大，故不必进 行温升的验算。三、系统的其它验算对精度要求较高的系统，还需要进行液压冲击，换向性能等方面的验算。四、液压缸的技术要求1、筒与端盖的连接形式由于机械手要求外形尺寸小，重量轻，故采用螺纹式连接。缸筒、端盖和导向套的基 本要求 缸筒内孔一般采用镗削、铰孔、滚压或磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度 在0.1使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动，从而保证密封效果，减少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应具有足够的强度和

17、刚度。端盖装在缸筒两端，形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度和刚度。导向套对活塞杆起导向和支承作用，一般采用摩檫系数小、耐磨性好的聚四氟乙烯制作。2、活塞和活塞杆的连接形式由于机械手工作时振动较大，要求连接强度高且具有减振能力，故选择半环式连接。 活塞组件的密封 在活塞的外圆表面一般开几道宽 0.30.5mm的环形沟槽，称平衡槽， 其作用如下：使活塞具有自位性能，由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作压力油在密 封间隙中的不对称分布形成一个径向不平衡力，称为液压卡紧力，它使摩檫力增大，开平 衡槽后，使得径向油压力趋于平衡，使活塞能够自动对中，减小摩檫力；由于同

18、心环缝的 泄漏要比偏心环缝小得多，活塞的对中减小了油液的泄漏量，提高了密封性能；自润滑作 用，油液储存在平衡槽内，使活塞能自动润滑。同时还采用丫型密封。丫形密封的截面为丫形，属唇型密圈，主要用于往复运动的密封。 丫形圈的密封作用取决于它的唇边对耦 合面的紧密接触程度。在压力油作用下，唇边对耦合面产生较大的接触压力，从而达到密 封的目的。当液压力升高时，唇边与耦合面贴得更紧，接触压力更高，密封性能更好。 3缓冲装置当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时，一般应在液压缸中设缓冲装置，必要时 还需在液压缸传动系统中设缓冲回路，以免在行程终端发生过大的机械碰撞，导致液压缸 损坏。缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时，在排油腔内增大回油阻力，从而降低 液压缸的运动速度，避免活塞与缸盖相撞。第四章液压系统元件1、动力元件液压泵液压泵是标准件，其选择依据是额定压力和