管理信息化智能制造轮胎搬运机器人设计

管理信息化智能制造轮胎搬运机器人设计轮胎搬运机器人设计摘要器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。本文研究了国内外轮胎硫化机用轮胎搬运机器人发展的现状，通过学习轮胎行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。设计的搬运机器人运用于自动化生产线，实现自动化生产，减轻产业工人大较全面的介绍和总结。关键词：搬运机器人；三维模型；结构设计；TIRETRANSPORTROBOETDESIGNABSTRACTIntherecentlargemanufacturingindustry,theindustrialrobotasanimportantmenberofautomaticproductionlinesisgraduallyacceptedandadoptedbytheenterprisesfortheirsakeofimprovingproductionefficiencyandensuringproductquality.Thetechnologylevelandappilicationofindustrialrobotreflectsthelevelofacoutryindustrialautomationinacertainextent.Thispaperstudiesthedevelopmentofthetireconveyingrobotusedontirevulcanizingmachine..Andthroughlearningthepricinpleofthetirecarryingmanipulator,wegetfamiliarwiththemotionmechanismoftheconveyingrobots.Onthisbasis,weconfirmthebasicsystemstructureoffour-degree-of-freedom(4-DOF)tireconveyingrobot,brieftlycalculatethestrengthofitsstructure,andpleteitsmechanicaldesigns(includingtransmission,excution,anddriving)andsimple3Dentitymodeling..Applyingthisdesignedconveyingrobottoautomaticproductionlinescouldachieveautomatedproductionandreducemanufacturingworkerslotsofrepetitivework,meanwhilesavethecostandbringtheefficiency.Thispaperisaprehensiveintroductionandconclutionontheentiredesign.KEYWORDS:Transportrobot；strengthcalculation,；sturcturedesign；目录前言……………………11绪论…………………21.1搬运机器人概述……………………21.2搬运机械人的应用简况……………31.3搬运机器人的应用意义……………41.4机械手的发展概况与发展趋势……51.4.1机器手发展概况…………………51.4.2机械手的发展趋势………61.5绘图软件………71.6本论文的主要工作………………82轮轮胎搬运机器人的总体设计方案…………………92.1搬运机器人要解决的……………92.2胎搬运机器人各方向传动方式设计……………92.2.1自由度和坐标系的选择…………92.2.2机器人各方向传动方式的设计…………………水平和竖直方向直线运动传动方式设……………R方向旋转运动的设计………………112.3本章小结……………………123轮胎搬运机器人的零部件结构设计………133.1结构总体设计…………………133.2零部件设计…………143.2.1底盘…………143.2.2液压马达……………………153.2.3行星齿轮减速器………………163.2.4回转支撑装置………………173.2.5.回转传动装置………………203.2.6中央回转接头………………213.2.7机械臂的组成及工作原理…………………223.2.8机械爪的组成及工作原理…………………233.3机械臂强度计算与校核…………………264液压系统…………294.1液压传动的工作原理和组成……294.2液压系统的基本动作分析……314.3液压系统的基本回路分析………314.3.1限压回路……………………314.3.2缓冲回路……………………324.3.3节流回路……………………334.3.4闭锁回路……………………345总结……………35参考文献………36致谢…………38前言作用正日益为人们所认识。照工作要求以操纵工件进行加工。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式机械手等。人完成其他的工作。因为本文偏重轮胎搬运机器人机械结构方面的设计，所以在PLC控制系统、液压系统等方面没有进行很深入的研究。1绪论1.1搬运机器人概述产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手，简称通用机械手。由于通小批量生产中获得广泛的引用。Manipulator常被称之为“MechanicalHand”，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。的本体部分都采用这种机构形式的机器人。要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——系统这三部分组成，如图1-1所示。图1-1机器人的一般组成Figure1-1generalpositionoftherobot语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛，使它能识别物体和它们之间的相互关系如图1-2所示。图1-2机器人各组成部分之间的关系Figure1-2therobotbetweenthevariousponents力，按控制系统的要求完成工作任务。1.2搬运机械人的应用简况中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法，化的重要办法。实现机械化。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75％是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5％。从这里可看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工自动线。国内外机械工业机搬运械手主要应用于以下几方面：1）热加工方面的应用胜任的作业就更需要采用机械手操作。2）冷加工方面的应用下工序联接的重要于段。3）拆修装方面近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。应用，工业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。1.3搬运机器人的应用意义在机械工业中，搬运机器人的应用意义可以概括如下：1）可以提高生产过程的自动化程度生产机械化和自动化的步伐。2以机械手代替人手进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。3）可以减少人力，便于有节奏地生产产的节拍，便于有节奏地进行生产。综上所述，有效地应用机器人是发展机械工业的必然趋势。1.4机械手的发展概况与发展趋势增加，应用领域也在不断地扩大。1.4.1机器手发展概况早在40年代，随着原子能工业的发展，已出现了模拟关节式的第一代机械手。50～60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特(Unimate)机械手即属于这种类型。60～70亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶段。80-90年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。90年代机械手在特殊用途上有较大的发展，除了在工业上广泛应用外，农、90手技术也得到飞速的多元化发展。总之，目前机械手的主要经历分为三代：第一代机械手主要是靠人工进行控制，控制方式为开环式，没有识别能力；息反馈，使机械手具有感觉机能；第三代机械手能独立完成工作过程中的任务。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系统FMS(FlexibleManufacturingSystem)和柔性制造单元FMC(FlexibleManufacturingCell)中重要一环。放结构和集成各种外部传感器的能力。1.4.2机械手的发展趋势性能方面都不能满足工业生产发展的需要。械手等。基本单元。测，重点是研究视觉功能和触觉功能。工件。到1995年，全世界约有50%的汽车由机械手装配。现今机械手的发展更主要的是将机械手和柔性制造系统以及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。1.5绘图软件工程中所用的绘图软件有许多，如AUTOCAD、SOLIDWORKS、PRO/E、UG、CATIA、CAXA、MASTERCAM等，每个软件都有自己的侧重点，在二维绘图应用中，AUTOCAD应用最为广泛，最适合出二维工程图，而像三维绘图软件SOLIDWOKS、PRO/E等虽说可以从三维生成二维工程图，但因为它把二维只是作为一个辅助项出来的会是一种什么结果，即所想即所看，而不是必须要实际做出来才能看到；三维设计软件中SOLIDWORKS一般工程设计它已足够，PRO/E可能听的比较多了，但会的人不很多，它不像SOLIDWORKS做的很好；UG与MATERCAM都是与实际加工相关联的，它们的设计功能并不很强UG而一般不用PRO/EPRO/E设计的的确很漂亮，但要把它与实际生产结合，它就不像UG那样方便，如可以直接生成数控代码等。AUTOCADSOLIDWORKS等绘图软件，因为是作为一般的工程设计，这些软件已经足够满足要求了，并且SW2012功能也很强大，它主要有如下一些功能[3]：1．参数化设计全约束，这就是参数化的基本概念。2．基于特征建模Pro/E是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。3．单一数据库（全相关）Pro/EngineerCAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，节上。例如，一旦工程详图有改变，NC优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。1.6本论文的主要工作执行部分、驱动部分）和简单的三维实体造型工作。本课题将要完成的主要工作如下:1）选取机械手的座标型式和自由度；2）确定四自由度搬运机器人驱动系统的类型；3）确定四自由度搬运机器人的整体结构设计方案；4）设计出机械人的各执行机构；5）零部件结构强度计算与校核；6)画出实体图；2轮胎搬运机器人的总体设计方案2.1搬运机器人要解决的问题简而言之轮胎搬运机器人要解决的问题就是用机械手从搬运机器人一侧的Z轴180X轨道轨道方台搬运机器人同时为多台硫化机工作。2.2轮胎搬运机器人各方向传动方式设计运动形式部分进行分析。2.2.1自由度和坐标系的选择机器人的运动自由度是指各运动部件在三维空间相当于固定坐标系所具有4自由度即：行走装置X方向的移动、回转装置绕R轴旋转、机械手卡盘Y方向的移动、机械手卡盘Z方向的移动。工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构、圆柱坐标结构、球坐标结构、关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下：直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图2-1(a)有可能达到很高的位置精度（μm级）。但是，这种直角坐标机器人的运动空间角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式、龙门式、天车式三种结构。2)圆柱坐标机器人结构图2-1（b空间是一个圆柱状的空间。3)球坐标机器人结构2-1（c业。其工作空间是一个类球形的空间。4)关节型机器人结构2-1（d较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。根据要求及在实际生产中的用途，本次设计的搬运机器人采用圆柱坐标。图2-1四种机器人坐标形式Figure2-1fourkindsofrobotcoordinateform2.2.2机器人各方向传动方式的设计水平和竖直方向直线运动传动方式设计能够实现直线传动的传动形式有；液压传动泄漏和液体的可压缩性，使这种传动无法保证严格的传动比；由于液体粘性大，对低，不适合做远距离传动和控制。气压传动小。其主要原因是气压系统工作压力低（0.5~0.8MPa或转矩。齿轮齿条啮合传动距过大的传动及振动冲击较大的场合。丝杠螺母传动间隙。通过以上，综合考虑，为了使机械手在负载方面有更大的承载能力，x轴y轴z轴方向均采用液压传动，x方向选用液压马达，y、z方向选用液压缸。R方向旋转运动的设计（1）液压（气动）马达转矩液压马达，转速范围一般在3000r／min或更高，转矩在几百牛顿米以下；另一类是低速、大转矩液压马达，转速一般低于300r／min，转矩为几百至几万牛顿米。机构作旋转运动。（2）齿轮传动敏感性小，易于制造和精确加工，可进行变为切削和修行。（3）蜗杆传动4）带传动小。（5）链传动使转速不均匀，故不宜用于高速级，应布置在低速级。固定角度9090重较大，工作回转台选择液压马达2.3本章小结动的传递方式。X轴方向：此方向为导轨方向，在此方向上行走装置要实现相邻硫化搬运机动，驱动轮搭配减速器与液压马达实现X轴方向上的移动。Y轴方向：此方向为伸缩臂伸缩的方向，工作状态中此方向受力不大，但是一起工作。Z轴方向：此方向为机械爪竖直移动的方向，此方向上需要承担的载荷为轮两个液压缸为机械臂竖直方向上的动力。绕R负重进行180°的回转，故此方向选择液压马达与行星减速器配合。量并不是滑块的动力源直接承担。故机械爪的动力来源为气压传动。3轮胎搬运机器人的零部件结构设计三个方向上传递运动的方式，本章就对这三种传递运动方式进行具体的设计。3.1结构总体设计搬运机器人由行走装置、回转装置、抓取工作装置、液压装置四部分组成。下图3-1是对该机器人机械结构的三维立体图。图3-1搬运机器手机械结构的三维立体图Figure3-1Handlingrobotmechanicalstructureofthethree-dimensionalmap1-液压马达12-3-4-5-6-7-机械臂动臂；8-回转驱动装置2；9-伸缩臂液压缸；10-伸缩臂；11-机械爪；12-轨道；13-驱动轮；14-车架；15-电机；16-联轴器；17-液压泵；18-液压控制阀；19-液压油箱；20-回转支承装置；本设计整体思路：作台上。7-机械臂动臂和10-伸缩臂在9-9-伸缩臂液压缸为机械臂Y轴方向的移动提供动力。5-动臂液压缸的作用是在工作状态中举升机械臂，为机械臂Z4-配重的作用是抵消因为机械臂自重而产生的负载，减小5-动臂液压缸的工载荷，提高工作效率。11-机械爪与10-伸缩臂通过轴连接，工作状态中通过机械爪与轮胎的自重使自身保持竖直。15-电机通过16-联轴器与17-18-液压控制阀、19-液压油箱共同组成液压系统。工作台以下部分：包括行走装置和回转装置。1-液压马达、2-减速器、13-1-液压马达提供动力，1-液压马达通过2-减速器驱动13-驱动轮在12-导轨上沿X轴移动。回转装置：回转装置由20-回转支承装置和8-回转驱动装置组成。3.2零部件设计与选择3.2.1底盘结构设计行走机构的基本结构采用两个液压马达，两个液压马达位于两侧的横梁上，与两个减速器配合将动力传输到驱动轮。图3-2底盘机械结构三维立体图Figure3-2Chassismechanicalstructureofthree-dimensionalmap1-液压马达；2-减速器；6-中央回转接头；13-驱动轮；14-车架；20-回转支承装置底盘包括车架和行走机构,主要由14-1-液压马达及其管路2-减速器、13-驱动轮组成。其功能为支承轮胎搬运机器人的重量，1-液压马达将液压能转化为机械能通过2-减速器转变为牵引力，实现搬运机器人X轴方向的行走。14-车架总成为整体焊接件。采用X形结构，其主要优点是具有高的承载能力.车架总成由左纵梁、主车架、右纵梁三部分焊接而成。行走机构由1-液压马达、2-减速器、13-驱动轮组成。6-中央回转接头将液压能从工作台上部传输到底盘的1-液压马达。1-液压马达将液压能转换为机械能，通过2-器人沿轨道X轴方向的移动。3.2.2液压马达的选择液压马达（hydraulicmotor元件。分类：（1）达按其结构分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他型式。（2）马达的额定转速分为高速和低速两类，额定转速高于5000r/min的属于高速液压马达，额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。图3-3液压马达三维立体图Figure3-3hydraulicmotorthree-dimensionalmap液压马达工作原理（1）叶片式液压马达由于压力有作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。转矩小和动作要求灵敏的场合。(2)径向柱塞式液压马达工作原理，当压力油经固定的配油轴4的窗口进入X时，力对缸体产生一转矩，使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。（3）轴向柱塞马达轴向柱塞泵除阀式配流外，其它形式原则上都可以作为生一个法向反力ｐ，此力可分解为轴向分力及和垂直分力Q。Q与柱塞上液压力相平衡，而Q则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。（4）齿轮液压马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对采用滚动轴承；为了减少转矩脉动齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。类液压马达的适用工况与应用范围图3-4类液压马达的适用工况与应用范围Figure3-4classhydraulicmotorandapplicationoftheapplicablerangeofoperatingconditions液压马达的选取：过2M转速高，需要搭配减速器作为驱动轮的驱动装置。3.2.3行星齿轮减速器为结构原因，单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：.8.10，减速机级数一般不超过3，但有部分大减速比定制减速机有4级减速。相对其他减速机，行星减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97%-98%)/矩，匹配惯量。为了配合双作用叶片式液压马达，选择传动比i=10的行星齿轮减速器。图3-5行星减速器三维立体图Figure3-5planetarygearthree-dimensionalmap3.2.4回转支撑装置圈上的齿圈相啮合.小齿轮可绕自身轴线旋转，又可绕转台中心线公转，当回传图3-6回转支承装置Figure3-6slewingdevice1．转柱式回转支承摆动式液压马达驱动的转柱式支承如图3-7所示。回转支承又称转盘轴承，是机械的两个部分之间需要相对回转又同时承各种机械回转机构不同回转工况的要求。它由固定在回转体1上的上、下支承轴4和6，上、下轴座3和7组成。轴承座用螺栓固定在机架5上。回转体与支承轴组成转柱，插入轴承座的轴承中。外壳固定在机架5上的摆动液压缸输出轴插入下支承轴6机架转动。回转体常做“匚形，以避免与回转机构碰撞。工作装置铰接在回转体上，与回转体一起回转。图3-7转柱式回转支承Figure3-7turnpillarslewing1-回转体；2-摆动液压缸；3-上轴承座；4-上支撑轴；5-机架；6-下支撑轴；7-下轴承座2．滚动轴承式回转支承大区别是它的转速很慢。此外，一般轴承滚道中心直径和高度比为4~5，而回转支承则达10~15滚动轴承式回转支承的典型构造如图3-3齿圈或外齿圈。带齿圈的座圈为固定圈，用沿圆周分布的螺栓4、5固定在底座上。不带齿的座圈为回转圈，用螺栓与转台连接。装配时可先把座圈1、3和滚动体8滚道与滚动体的磨损而变化。所以在两座圈之间设有调整垫片2，装配和修理时可以调整间隙。隔离体7用来防止相邻滚动体8间的挤压，减少滚动体的磨损，并起导向作用。滚动体可以是滚珠或滚柱。图3-3滚动轴承式支承图3-8滚动轴承式支承Figure3-8Rolling-insupport1-2-3-4、5-6-7-8-9-10-密封装置承受轴向载荷，因此轨道上的接触点的循环次数较少。本设计采用的是三排滚柱式回转支承。图3-9回转支承三维立体分解图Figure3-9slewingChengsanWeiexplodedview1-上座圈；2-滚动体1；3-滚动体2；4-内齿圈；5-滚动体1；6-下座圈4-内齿圈为固定座圈，2-滚动体1中滚动体的轴线方向与回转支承装置轴向方向垂直，其工作1-上座圈、6-下座圈和4-3-滚动体2中滚动体轴线方向与回转支承装置轴向方向平行，其承受的是回转支承装置工作时1-上座圈、6-下座圈与4-内齿圈之间的轴向力。装配时可先将1-上座圈、6-下座圈、2-滚动体1、3-滚动体2装好如图，形成一个完整的部件，然后将1-上座圈与上部工作台通过螺栓连接，将4-内齿以在两座圈之间设有调整垫片装配和修理时可以调整间隙。3.2.5回转传动装置回转装置的传动形式有直接传动和间接传动两种。1）直接传动。在低速大扭矩液压马达的输出轴上安装驱动小齿轮，与会转齿轮啮合。2）间接传动。由高速液压马达经齿轮减速器带动回转齿圈的间接传动结构器，以便吸收较大的回转惯性力矩。回转装置的传动形式采用间接传动形式。转，当回转机构工作时，转台就相对底架进行回转。图3-10回转支承传动装置Figure3-10slewinggear1-制动器；2-液压马达；3-行星齿轮减速器；4-回转齿圈；5-润滑油杯；6-中央回转接头机构的壳体固定在转台上，3-行星齿轮减速器上的小齿轮与回转支承圈上的4-回转齿圈相啮合。2-3-行星齿轮减速器的降4-架进行回转。5-润滑油杯的作用是在3-行星齿轮减速器上的小齿轮与4-回转齿6-中央回转接头的作用是将任意角度行走马达都能得到正常供油。3.2.6中央回转接头任意角度后，还能正常给行走马达供油。图3-11中央回转接头Figure3-11centralrotaryjoint1-端盖1；2-外壳体；3-入油口；4-密封圈；5-出油口；6-端盖2；7-中心轴中央回转接头工作原理：2-外壳体固定在上部工作转台，7-中心轴固定在车架上。当工作台回转时2-外壳体与7-中心轴会发生相对转动，3-入油口位于工作台上，液压油经过控制阀在此进入中央回转接头。液压油进入中央回转接头后会在4-密封圈之间的沟槽中形成液压油带，5-出油口位于沟槽底部，液压油可以从5-出油口出进入7-中心轴，通过7-中心轴内部盲4-密封圈之间形成的液压油带为环状绕7-中心轴一圈，所以不论2-外壳体旋转什么角度，环状液压油带中的液压油都可以通过5-入油口进入7-中心轴。所以无论上部工作台旋转什么角度，液压油都可以经由中央回转接头到达底盘，为行走马达供油。3.2.7机械臂的组成及工作原理工作装置由两部分组成：机械臂和机械爪。绕R轴方向的回转运动由回转装置完成，Z轴方向的运动在液压缸2的作用下完成，Y轴方向伸缩臂的运动在液压缸1作用下完成，机械爪的作用是通过卡盘上的机械结构抓取与放置轮胎。图3-12机械臂三维立体图Figure3-12armthree-dimensionalmap1-伸缩臂；2伸缩臂液压缸；3-机械臂支座；4-动臂；5-动臂液压缸；6-轴；7-轴承；8-配重机械臂工作原理：机械臂采用伸缩臂+4-动臂通过6-轴与7-轴承固定在工作台上。在5-动臂液压缸的作用下4-动臂可绕6-轴旋转，完成机械臂Z轴方向的移动。2-伸缩臂液压缸一端固定在4-动臂上，一端固定在1-伸缩臂上，在2-伸缩臂液压缸的控制下机械臂可以带动机械转完成Y4-动臂末端增加8-配重可以抵消机械臂的自重，减少5-动臂液压缸的工作载荷，5-动臂液压缸实际的工作载荷仅仅由抓取的轮胎的重量产生。图3-13关节机器人Figure3-13jointrobot机械臂此种设计方案的优缺点：3-13上灵活度需求的同时还有较好的结构强度。缩臂式的结构式非常合适的。3.2.8机械爪结构组成与工作原理机械爪的夹持方式分为外围夹持方式与中心夹持方式如图3-14只能采用中心夹持式。图3-14轮胎抓取机械手Figure3-14TirecrawlrobotL型滑块L型结构可以将滑块的一部分就是机械爪的设计思路。机械爪整体结构：机械爪的整体结构如图3-15101-吊环的作用是5-马达架主要左右是用来固定摆动马达，为摆动马达的旋转提供一个反作用力。6-联轴器将4-摆动马达提供的扭矩传递给7-10-滑块的运动提供动力8-连接块、9-卡盘与10-L型滑块是机械手中关键的三个个7-圆盘为10-8-9-卡盘为10-滑块7-8-9-动马达的旋转转化为10-L型滑块的直线运动。图3-15机械爪三维立体图Figure3-15clawthree-dimensionalmap1-2-3-4-摆动马达；5-6-7-8-9-卡盘；10-L型滑块1-Z轴方向移动，而是会有一个有弧度的轨迹，所以如果机械爪与伸缩臂之间是硬Z持竖直状态。机械爪工作原理机械爪卡盘部分结构如图3-16所示。图3-16机械爪三维立体图Figure3-16clawthree-dimensionalmap6-联轴器；7-圆盘；8-连接块；9-卡盘；10-滑块；11-螺栓1；12-水平槽；13-螺栓24-摆动马达是一个摆动角度恒定为90°的气动马达，当摆动马达旋转时通过8-联轴器带动7-圆盘旋转，8-滑块连接器一端固定在7-圆盘上，另一端固定在10-滑块上，7-圆盘的旋转会通过8-连接块带动10-滑块在水平槽内径向移动。4-摆动马达最终将液压能转化为扭矩通过7-圆盘的旋转运动进而转化为了10-滑块的水平直线运动。当机械手抓取轮胎工作的工作状态中，10-滑块被推倒最外端，8-连接块的方向正好垂直于7-安全性能得以提高。3.3机械臂强度计算与校核度就不会有问题，伸缩臂横截面如图3-17。B=140mmb=120mmH=160mmh=140mm，查机械手册可得、C点为机械臂配重100D点为机械臂自重100E点为工作负载100。图3-17机械臂截面示意图Figure3-17Schematiccross-sectionarm简化后的机械臂受力如图3-18图3-18机械臂简化受力图Figure3-18armbytryingtosimplify取整体为研究对象，根据和求得支反力、为：，根据已知的所有力绘出剪力图3-19与弯矩图3-20图3-19机械臂剪力图Figure3-19ShearDiagramarm图3-20机械臂弯矩图Figure3-20armbendingmomentdiagram由弯矩图可以得知最大弯矩为发生在A点抗弯截面系数的选取：由得，最大弯曲正应力为梁的弯曲正应力强度满足由得，最大弯曲切应力梁的弯曲切应力强度满足。4液压系统4.1液压系统的基本组成及其基本要求液压系统三维效果图如图4-1所示图4-1液压系统三维效果图Figure4-13Dmaphydraulicsystem来就组成一个液压系统。液压系统的基本组成（1）动力元件：液压缸——将原动机输入的机械能转换为压力能，向系统提供压力介质。（2）执行元件：液压缸——直线运动，输出力、位移；液压马达——回转（3）控制元件：压力、方向、流量控制的元件。用来控制液压系统所需的压力、流量、方向和工作性能，以保证执行元件实现各种不同的工作要求。（4）辅助元件：油箱、管路、压力表等。它们对保证液压系统可靠和稳定工作具有非常重要的作用。（5）工作介质：液压油。是传递能量的介质按照不同的功能可将液压系统分为三个基本部分：工作装置系统，回转系统、行走系统。图4-2液压系统组成图Figure4-2Figurehydraulicsystemponents工作装置主要由动臂、固定臂、机械爪及相应的液压缸组成。理地分配去各机构的流量。象，导致驱动轮与导轨发生不必要的摩擦。动力输出路线：图4-3动力传输原理图Figure4-3SchematicPowerTransmission—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—中央回转接头——减速箱—驱动轮—实现行走—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—回转马达（液压能转化为机械能）—减速箱—回转支承—实现回转—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—动臂油缸（液压能转化为机械能）—实现动臂运动—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—伸缩臂油缸（液压能转化为机械能）—实现伸缩臂运动4.2液压系统的基本动作分析（1）机械爪抓取轮胎。在抓取过程中主要是举升液压缸与伸缩液压缸的复合动作。（2）举升回转。抓取结束后，动臂缸将动臂顶起，同时回转液压马达使转台转向轮胎硫化机，此时主要是动臂和回转的复合动作。（3）放置轮胎。回转至轮胎硫化机位置时，转台制动，在动臂液压缸与伸缩液压缸配合下将轮胎放置与工作位置。（4）空爪返回。放置结束后，转台反向回转，同时动臂缸和伸缩缸相互配4.3液压系统的基本回路分析冲回路、节流回路、行走回路、合流回路、再生回路、闭锁回路、操纵回路等。4.3.1限压回路的流量通过此阀流回油箱，因此溢流阀是常开的。元件和管路免受损坏，这种限压阀（图4-4）实际上起了卸荷阀的作用。维持正常工作，动臂液压缸虽然处于“不工作状态，但必须具有足够的闭锁力来防止压力大于限压阀调定值时，限压阀打开，使油液流回油箱。图4-4限压回路Figure4-4pressurelimitingLoop1-换向阀2-限压阀3-油缸4.3.2缓冲回路4-5为液压系统中比较普遍采用的几种缓冲回路。图4-5(A)中回转马达两个油路上各装有动作灵敏的小型直动式缓