搬运机械手设计与控制

搬运机械手机构设计与控制电路设计45

搬运机械手机构设计与控制电路设计!。!。第一章绪论1.1机械手的研究概况物完生活从、产化，安，因金、用持或工，、、业，、和等运运持和6

23；范两运轨控作床他器附床在心更独控如于品主操1.2发展方、电等,如,更,如人,,,运器人子制,如装,装装具搬运机械手机构设计与控制电路设计,程序控器传器-液元”典制技面，技相合,压术从开关控制入到高精反馈控制合,减少配件拆单高性,阀圈越来越小,1.3业械在产中应用高、率、面件在，面，进、轴一喷部高。1.4中研究的主要内容控传，直径以尺寸圆形料物品移动范为半1.2m形域度化命10年。和完件件设要部分与制装和件。要进化。，、，本料。搬运机械手机构设计与控制电路设计二章搬运机械手的总体设计方案械手成、驱以及2.2机械手本结构的选择按其基本结度。于度身具简。2.3机械手的执行机构主：末端作（又称上配的操时也操直工器人和调末端的部，连部的分。要2.4、电简、2.5、2.6列表、、搬运机械手机构设计与控制电路设计R0.5m10三章搬运机械手臂各部件的设计机械手部的设计算部计本。考虑一，同构所大是同、前能利

3.1.2根特分为和两回型又和；平又型部型部单型部杆型部部部部平移类部平移动夹平型用本单用滑部3.1.33.1.3.1分析下其分槽杠搬运机械手机构设计与控制电路设计中为F点O为则

和线OO向O1Fx

（3.1得FF2Fy

（3.2（3.3得F1

F2cosα

（3.4'101

（3.5（3.6得1

（3.7FFNFFNh

acos

3.8bFcosa

α

3.9——

——

F

30

0

:

0

30

与驱动的计算同进体机础2—出同不同公NN搬运机械手机构设计与控制电路设计VV

90

V

.5NGG30kgN/kg300.150NNbbFcos22aa

3.103.113.123.13

KK实η——部械般0.85～0.95——全系一般1.2

η=0.9=1.5

3.14——情系主要Ｋ似下估２＝

被运最大速

m/sm

0.03ss130220220K.8

3.15baba3.1.3.3分析计算、E,O′距离x,则x=

l

)

2

3.16mm搬运机械手机构设计与控制电路设计,xR

min

eq\o\ac(△,∣)

l

2

/sinα

2

-

l

2

Rmin/sin

2

∣3.17R

50

min

lb8∣=0.8423.1.3.4及滑槽长度保有宽加张也则手

60

l宽55如图没它

。15ll.85

60

R

所max

80tan30

862

滑槽杆滑槽度中可从运到距：dh-a

acos30

5

即驱杠两指杆连圆柱在滑中移距d

'

所以d

'

压缸的确定现已知a

l

可驱杠动力F150cos380N实150cos380N实搬运机械手机构设计与控制电路设计bFcosaKK502F1380N0.3.1与工作之关系

3.203.21

~

F380N5000

PMpa。设D活塞杆d5D有

3.22入数求得

4FπP1

m254mm

3.233.2内D系列（GB/T2348-1993）17D3.3d（）l58

筒壁厚当D/

壁

D

当D

时壁

2

式中——筒/yy/yy搬运机械手机构设计与控制电路设计

.nyP.5y—

bb35b。b：

D2

12222

D2

y

.385

mm。b6D

液体内长于活塞程与塞和外形要考到两端间体长于内20~倍本

dl

b体内部长与杆连接结构行整该19tt3.1.3.8（1端盖钉计计算3.4t与力P之关

端盖上每个螺钉危险截上所承受力为：FFF总预

即工拉与与紧之。计算下作强为,以钉tmm试选择4个螺，πDπ所以择钉目适Z受力面

mm

KF.241KF.241N搬运机械手机构设计与控制电路设计S

.

00060288m

3.33F

Z

6

000602884

.72

3.34FKF预672预

k6。NN

3.35N总预螺钉料择。则

N

3.36

s160n15

3.37安全数1.5螺的径下得出d

3F

3.38F为总拉力

F

代入数得d

4

4.87236

mm

3.39螺钉直选标dmm。M5。21P.P.5tD

PD

3.40D——DmmddMpayt

PD

mm

3.41tmm3.1.3.9压缸密封置的选择O168O.3.2腕部的计计算部计本手部设在部臂之要在部动础进步变方动并更适性独自要绕轴回。FFFD2搬运机械手机构设计与控制电路设计重量轻载，，。考局，和外，理局决腕与部手的接必考工条境。3.2.2，工转用转以工转转度用的量实3.2.3.1力矩腕部时，要的部支承处fM摩R

3.42中

，F—承处D,D—承的R122398N/Kg98N/Kgf—

f01-002f1M

摩

M

矩

3.43

惯

启J惯

t启

3.44

J

工

J—t—0.05-0.3s,启驱液压缸压圆柱直径重G

00737850Kg/m

3

355.

3.45效圆柱体1G355.1MR22g98

0.2.0888

3.46已知圆柱体RKg

7850Kg/m

348730J48730Jπ件.MNm搬运机械手机构设计与控制电路设计l

πR

2

mmm

3.47J

M工件

0

3.48

90M

惯

08886117工启

N

3.49

总力矩

摩

惯

0

总力矩

.9957

m

3.50

总阻力

24

3.51内径计算

驱力矩

M

矩25总阻力矩bRr总阻力矩bRr上

PbR22

2

M

总力

3.52

M

矩

2M

3.53P—内孔径r—轴径m，设时按

Dd

1宽度m搬运机械手机构设计与控制电路设计bR

3.54r.

R

MPa3.2.3.3压缸盖螺钉的计算FFF总预

3.55下PMPat6D.目适Z

mmmm

3.56SR

r

.

.mm

3.57.2800.04.2800.04N/F

PSZ

46002625046

3.58FKF预6.9预所以

k6。NN

3.59.04N4550.07总预螺钉料择

N

3.60则

σ

σs160n15

安1.51.2-2.5螺钉的径由式得d

3F

3.61F为总拉力

F总4dσ

41128154160

.mm

3.62螺钉直选标dmm。3.2.3.4与输出轴间连接螺钉算输螺由将合产工预以合：

2

d

2

4

M

摩擦

fFZi0

3.6300i

搬运机械手机构设计与控制电路设计F,fiF

4Zfi

D

3.64

F

3.65bPFD4

2

2

0046415

0.063

2

0.025

2

223N

3.66

σ

σs160n5

n2.5

d

4F

42233160

.52

3.67d3.2.3.5承的选HT200、均减也能但较需效大冲机盖器2966h66h、体阀体以及经表面淬零件估计轴所受径向载荷为轴向荷较可略处均选沟球承校核小轴处承轴承基数据下：CkN荷PXF数X取1rrN则N：rh

n

ε

N转，0.5s成：

：nr/minCC承εrLh

1060

ε

10660900

3

3

5

h

365

远大轴使寿命选轴承深球承，60133.2.3.6件，密封的选择端孔壁O型密封圈规格（GB3452.1-2005规格65O3.3臂的设计算3.3.1部计本设机手缩固定大上法兰装械直伸搬运机械手机构设计与控制电路设计靠是产规条下使业广用必因期、使必、件到情置数缩10s位：位2mm伸缩3.3.2缩伸伸位电伸缩搬运机械手机构设计与控制电路设计速直推能起惯一起加按出机端挠方刚支安法安与相带出长度造安d②,3.3.33.3.3.1作负R和作压力PRRef

g

3.70

ReR

——自；——摩；

——惯性由面得为

确1、质kg2、)质)质

N

3.71

R

确g搬运机械手机构设计与控制电路设计m

N

3.72

g

3.73tt

,m/sefg

3.74

RN3.1RNN,PMPaP作速度和速比的确定表液缸的比

3.3.3.3液压缸缸筒内径D和塞杆直径d的确定D..D

RπP

3.75P3.2Dbdd

3.76由塞杆3.3.3.4作行程和小导向长度的最小导向度是指活塞杆部外伸活塞支撑到导向套动点若从的度HLDH

3.77L大工行

L度D<80mmD倍活塞度D～1.0保证最小向长度而过的增大导向长度和塞度是不宜好办是在向与塞之装隔套K度C由导定向保长且导活性示搬运机械手机构设计与控制电路设计8

3.78mm

3.79A22

3.80厚和外计算取D

'

即伸缩厚

δ37yy/nyy/nP160PMPa

3.6准JB1068—67）/。D/

P

3.81

D/

D

y

3.82D——直——试定

取.5以P.5nny

b

nb取选得540b：

。byy95Jyy95J搬运机械手机构设计与控制电路设计

D2

13472

3.83

D2

y

3.84所取筒：

mm。Dδ50

mm

3.85缸底料择料选用35号钢，其拉度查540Mpab5

Py

15108

.mm

3.86所以底度δmm3.3.3.7压稳定性和活塞杆度

油缸稳性的计算压。为F为F。kF：

F为Fk

F

2

J

1

3.8739

Fk

ll

F

JJ

J

3.88J

πD

3.89其

、D体、D体

3.90JJ搬运机械手机构设计与控制电路设计

D

3.91JJ

1916

3.92JJ

3.93J

、Jll。查

JJ

，由

ll

l

500

得

FJ

其中，

l塞杆部至A处的离

l:尾部油处距离F

Fk

J

3.94

3.9552σ52σ。l500

d25

l

d

。

x

π2

EJ1F以

材1Pa1MPaJ矩

E1

351500

25717500

3.96主载故近地心进σ

4

F21

3.97

d—外——心内于实心F——力FN力——料许用力

/

σ料屈限sπσπσn

搬运机械手机构设计与控制电路设计σMPa/n

3.98σ

F

150.

.

3.99件的强计算。σ

FπDe

e

F——最大D——外径——径

——效率

.σ——许

σ

σ

n

σ拉T422σ

b

n~σ

πD

F

η

MPa

σ

σ

n

MPa

。

KF

τ

KKFddd

σστσF—最大推D——内径

d——外径d内用普GB196-63d近似按下/24/240.4.56τ搬运机械手机构设计与控制电路设计d22tt10K

K2515K002

Kσ

nsnMPas5mmGB/T193-2003td600d1t60157mm10

σ

KFπD1

2

1.53.14.562

2

.9922

τ

KKFdd11041

0124

.

σσn

2

3230.4933

。n件的确定活与活塞杆封装置活塞与壁间在相运动此该密封属于动封里O型密45GB/T3452.3-2005OOGB/T3452.3-2005O、及水A围3.3.3.10向机构的设计作性提量轨得分经材料择为45号钢圆σmax

MW

MFlNmm

z

132

3.32

4292.

搬运机械手机构设计与控制电路设计σ

max

W429297Z

σ253σ

σ

maxθ

22Fl33

EII

1

314

θ

22EI

1500223

0.

Fl33EI

1500333

0.

1、淬提耐磨也保韧时精472导轨润滑可采用润滑脂滑，是采用润滑油润滑此处用润脂润滑。搬运机械手机构设计与控制电路设计

4.1升，越，受，行，面。。械将

回转运转运构一设在处合理。身是械组。身：。优点花。。采内结运。齿条从。。身运回键盖活是内结紧。动回一通向片来片度械对是两片度动片转

。搬运机械手机构设计与控制电路设计4.2偏力初估件重：件

N

（4.1器

N

（4.2G

腕部

（4.3臂

N

（4.4即Gl1050Gl1050h300500总

N

4.51200件

l

夹器

l

部

950

l臂l

lll1工件持器3腕部12

l4臂

912500

4.6

偏

Gl总

4.7不自锁条件分析计算

G总由FF'lR总

4.84.9F12

l总h

4.10谓不自条'FFFFf总1

4.11

取f

hlf

Glf总总.870435

4.124.13其

'升降缸之上零总量总''''''Ff.'搬运机械手机构设计与控制电路设计

缸

G总总转杆杆

N

4.14'总

G总转转

塞杆

4.15FR

l总h

1850435

N

4.16435f—摩擦数—的力矩计由臂动的FF驱惯密回总F的算摩FFf摩R取f025知FN，R即1850摩RF的惯由擦公

N

4.174.184.19中

GF——静加常速变量

4.2053'236'2360.05s。假设身压速度为./：02

8/kg：惯

G总g

1850.0259.8

235

NN

4.21

F的计算回压阻较为了计方本设计中将其略计

F的计算密用O压于：FF密驱综上述析算压力为

4.22FFF'驱摩惯密回总

23603F驱

4.23所以

当液缸上

驱

驱

N经面的计定液压的缸工压关表可得P。内径的确定当油无腔入：

F驱

压的作力驱与液压F驱

FP11

24

4.24搬运机械手机构设计与控制电路设计F驱

ηP

D

η

4.25S

P

4.26上

FπPη

4.27FπPη

4.28

F——N驱D—

η上D

Fη

4.29D

4.303.2D4.2.4.2杆径d计算d

d

13385133

4.313.3dmm4.2.4.3与外径确定3.6D

'

δ表手臂升参数

95mm

MPa

45mm

39944.2.4.5机升降螺钉计算FFF总预

4.32MPa3.4t,4πDπmmmmKFπDπmmmmKF83搬运机械手机构设计与控制电路设计.44

4.33S

0225

0.

4.34F

PSZ

10

6

003446

572.

4.35FKF预预

k6。NN

4.36.483148823总预

N

4.37料

s160n5

n1.51.2-2.5直由下得出d

3

4.38F为总拉即

Fd

4F

42336

.93mm

4.39直径标。4.2.4.6升降液压缸的壁厚校核57MpaMpaδ

952

75

4.40D

75

.6

4.41!。4.42D——P.5

n

.5ynnbbn=5,bP1..108降足求

b4.43机身键轴的强度校核花属转回转此TT—递转

4.44搬运机械手机构设计与控制电路设计—z—l——mmhPMPaP

d

m

D：TPzhldm

.MPa

即选该。：4.34.3.1力矩

驱惯

密M

M驱惯密回

4.46

惯

ε惯

Δ

4.47角度化rad/sΔt——启过程J——部件包括工线N其零件离为l则

J

Jc

l总g

4.48

J——零重心量c

4.49部件可以等效为一个mm半径为mm圆柱体圆柱体重量为G度rad/s间s总总阻力矩bR总阻力矩bR搬运机械手机构设计与控制电路设计J

2

1050

2

13

4.50

0

c

Gl总

2

105087

2

94

4.51M

ε

ω

0.2961

4.52M密回

M

03M密驱

M

回

。

驱

M

惯

03M密回

驱

4.53M

驱

2

N

4.54主要参数

M

驱力矩

M

矩

PbR222

M

总力

4.55

M

矩

2M2

4.5661DDP——r

m55d

bR

4.57个bmmrmm,!。4.58得

2MbP

2

22008

6

2

4.59根据准列可满要取DD'表手臂回液压缸主要数

'

MPa

mm

121mm

80

36

305NF搬运机械手机构设计与控制电路设计压螺钉的计FFF总预

4.60计算下以由表3.4可查得tmm试择6，D10466以选择数目合Z

4.61S

r

1

.

.

4.62以PS0304FZ

4.63FKF故k1.5-1.8K6预预

6

N

N

4.64以81024131664总预

N

4.6563d/1d/1Q235

σ

σs160n15

n1.51.2-2.5d

4

4.66F

Fd

4F

44

4.67mm与输出轴间的连接螺计轴连偶轴缸将以工预以条故等

2

2

摩擦

fFZi0

4.68i

预紧f接合面摩擦围钢和铁件接合面i片外轴可：F

4Zfi

4.69度件：4Fdσ

4.700.0.03622y/n0.0.03622y/n搬运机械手机构设计与控制电路设计F0

bP4Zfi

2

0.4

.N

4.71

σ

σs160n5

n2.5

d

4F

429014314

.

4.72M5。压缸的厚δ

10.5mm

4.73D

.

.

10

4.74

D

y

4.75D——筒——筒试验应当额定力P以P.5

nbb用540b

。b65yy

D2

P2y

.43

4.76。：从B油从A。搬运机械手机构设计与控制电路设计4.4介及求件不、表低触度依形。5.1设计求

控制电路的设等各分用缸马达与控求满足作序要系统讯号制电铁按程依步进作现安在端安夹持制系成灵活确调制系足要求缸其控元件要满足力要求运时间要求搬运机械手机构设计与控制电路设计5.2动系统设计方案——升——升降上升——快进回——座慢——腕转缩臂伸夹持器————底(回)——底座慢退———升臂下—夹升停。次步进实现。（1）各压缸换向路控前和选电以化手手夹并系的不步“O向。（2工较液流单工进流进路回路流阀。有选单好。（3）路。手升降的会由下或超速下行衡。5.35.3.1分能分持作运动过程不后两个控。底座转采摆正反速调速。于转因具此除调的调还上装手采双作手成的速行油调。手速以完成手运动双作上和下均由升中运分起。油能出器发出导致荷动关闭由蓄能泵导型位二换搬运机械手机构设计与控制电路设计与需率5.3.2.1各部件流量计算q

π

D

mm/s.

5.1q

ππD

mm

5.2v.

.mm/s

5.3πq

.

mm/s.

mL/s5.4缩出qv

ππ

392500

/s

5.5缩qAv

π

D

π

mm/s

.

mL/s

5.6机身vmm/s

5.7πDq

.

.mm

5.8....q1

ππv2544

mm

/s

.6

5.9qAv2

π4

πD224

25

/s

859

5.10即

qKqmaxq——pK—一取~3qmax

5.11

max

239228.26

5.12作力PKPmax

5.13K3即

——工作力pmaxKKPmax

.

5.14型号选择1111搬运机械手机构设计与控制电路设计5.1

/r

/MPa

/L

2

R45.3.2.5功率PPq/η

p

5.15即

—的工piq——的piη——总060~0pPq/η.77.

5.16考到损失故按准用列三异步电。下73q~5.2相异步电动机

/kw