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R175柴油机机体加工自动线上多功能液压机械手设计，说明书共54页，17753字，附二维图、三维图等。
摘要：R175柴油机机体自动加工线多功能液压机械手采用活塞液压缸机构，通过活塞杆的直线运动带动杠杆机构和手爪，将工件夹紧，完成抓取动作。当液压缸断油时，活塞杆通过弹簧复位，从而松开工件。腕部采用叶片式回转缸机构，叶片带动机械手回转轴转动，完成机械手转动动作。手臂采用液压缸和连杆的组合机构，活塞杆与手臂铰接，通过活塞杆的直线运动来实现俯仰动作。本设计机械手为R175型柴油机机体加工自动线上的辅助装置，能完成上料、转位和翻转功能，能够在球面空间内完成送料。
关键词：液压传动;机构;动作

目 录
前言……1
第1章 液压机械手总体方案设计.2
1.1 总体方案的拟定2
1.2 总体方案的选定………3
1.3 主要参数设计校核……4
第2章 执行机构的设计……….…….………7
2.1 机械手抓取机构设计 …7
2.2 机械手腕部设计………18
2.3 机械手臂部设计………20
2.4 机械手底座机身设计…23
2.5 回转工作台设计………25
第3章 液压驱动、控制系统的设计33
3.1 液压驱动回路设计……33
3.2 控制系统方案设计……36
3.3 液压泵及液压原件选择37
3.4 驱动液压缸选择………37
参考文献39
谢辞……40
科技译文41

本设计的液压机械手有五个自由度，包括机械手的抓取、回转，手臂的拉伸、俯仰和回转工作台的回转五个动作。其中将机械手抓取和回转运动的液压传动集成设计，既能使得设计紧凑，又能使液压油路集中控制。便于安装及维护，而且编排和改变控制程序容易，使用方便。 
液压机械手主要参数设计：  
液压机械手的主要参数可分为基本参数、（用于说明机械手主要性能的参数）、规格参数（标牌上标注的参数）、液压参数（液压系统设计参数）。 
基本参数： 
1.抓重  
机械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而该液压机械手是用于R175柴油机机体生产自动线上，主要的加工对象是柴油机机体，根据柴油机的外形参数 250X170X140mm 而柴油机机体选用的材料是铸铁，密度为0.01g/mm2  
柴油机机体的壁厚一般为15~25mm所以，可算出机体本身的质量为12Kg，机械手应该有一定的安全度，取安全系数为1.3，可得机械手的抓重为15Kg。 
2.自由度 
机械手的自由度标志着机械手所具有的功能大小，自由度越大，机械手动作越灵活，适应性也越强，但是自由度多也带来了结构复杂，制造精度高等问题，一般的专业机械手具有3~4个自由度就能很好的完成专一的任务。根据自由度的计算公式 ，该设计中有机械手抓取动作的V级移动副，腕部和手臂以及工作台的V级转动副，所以：即机械手的自由度为5。  
3.运动速度  
机械手的运动速度是指机械手在全程范围内的平均速度，它反映机械手的使用频率与生产水平。机械手的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平也就越高；但是速度越高机械手在运动过程中启动和制动时会产生较大的冲击和震动，对于机械手的定位精度影响较大。在一般情况下，机械手的运动速度应根据生产节拍、生产过程的平稳性要求和定位精度要求而定。根据柴油机机体生产自动线上的生产节拍30min/件，手臂工作的回转半径为1000mm，加工过程所需时间为26min，因此，机械手抓取和送放的运动速度为0.1m/s。
4.行程范围  
机械手臂运动的行程范围与机械手的抓重、坐标形式、驱动方式、运动精度等多方面因素有关，对于通用型和多功能机械手，行程范围和回转范围应尽可能大些，使其适应性能大幅度地增强。机械手的手臂伸缩应与行程范围及工作半径相适应，以保证机械手的刚度，定位精度。机械手的行程为机械手的最大工作区间，即球体的面域。 
5.位置精度  
 位置精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标，它包括位置设定精度和重复定位精度。我们所说的位置精度是指重复定位精度。  
位置精度的高低取决于位置的控制方式及机械书运动部件本身的精度和刚度，此外，它还与机械手的抓重及运动速度有关。目前工业机械手大多数都采用点位控制，这种控制只要求运动起点和终点的位置精度，而不管起点到终点的运动过程。因此，可以采用行程开关和电位计定电控元件，进行位置精度的控制。 
液压参数： 
1.油压设计校核 液压系统参数是根据执行元件和泵的类型进行设计，根据拟定的液压系统图，计算出各个液压控制阀及辅件的压力与流量的系统参数，而液压系统参数的计算必须逐一将各工作阶段形成的参数计算出后，经过分析比对，加权折扣后才能确定系统参数。选取系统的工作压力为1.6MPa ，液压泵的工作压力和流量,考虑到进油路的压力损失取 =0.3×106Pa，油液的泄漏系数取λp=1.1，抓取动作和回转动作所需的工作压力为 =1.1MPa，选用的流量为4.5L/min  
符合设计的要求。  
因此拟定的液压系统方案中，油压参数定位1.6MPa。  
本设计的液压机械手有五个自由度，包括机械手的抓取、回转，手臂的拉伸、俯仰和回转工作台的回转五个动作。其中将机械手抓取和回转运动的液压传动集成设计，既能使得设计紧凑，又能使液压油路集中控制。便于安装及维护，而且编排和改变控制程序容易，使用方便。 
液压机械手主要参数设计：  
液压机械手的主要参数可分为基本参数、（用于说明机械手主要性能的参数）、规格参数（标牌上标注的参数）、液压参数（液压系统设计参数）。 
基本参数： 
1.抓重  
机械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而该液压机械手是用于R175柴油机机体生产自动线上，主要的加工对象是柴油机机体，根据柴油机的外形参数 250X170X140mm 而柴油机机体选用的材料是铸铁，密度为0.01g/mm2  
柴油机机体的壁厚一般为15~25mm所以，可算出机体本身的质量为12Kg，机械手应该有一定的安全度，取安全系数为1.3，可得机械手的抓重为15Kg。  
2.自由度 
机械手的自由度标志着机械手所具有的功能大小，自由度越大，机械手动作越灵活，适应性也越强，但是自由度多也带来了结构复杂，制造精度高等问题，一般的专业机械手具有3~4个自由度就能很好的完成专一的任务。根据自由度的计算公式 ，该设计中有机械手抓取动作的V级移动副，腕部和手臂以及工作台的V级转动副，所以：即机械手的自由度为5。  
3.运动速度  
机械手的运动速度是指机械手在全程范围内的平均速度，它反映机械手的使用频率与生产水平。机械手的运动速度越高，则其使用效率越高，生产水平也就越高；但是速度越高机械手在运动过程中启动和制动时会产生较大的冲击和震动，对于机械手的定位精度影响较大。在一般情况下，机械手的运动速度应根据生产节拍、生产过程的平稳性要求和定位精度要求而定。根据柴油机机体生产自动线上的生产节拍30min/件，手臂工作的回转半径为1000mm，加工过程所需时间为26min，因此，机械手抓取和送放的运动速度为0.1m/s。
4.行程范围  
机械手臂运动的行程范围与机械手的抓重、坐标形式、驱动方式、运动精度等多方面因素有关，对于通用型和多功能机械手，行程范围和回转范围应尽可能大些，使其适应性能大幅度地增强。机械手的手臂伸缩应与行程范围及工作半径相适应，以保证机械手的刚度，定位精度。机械手的行程为机械手的最大工作区间，即球体的面域。 
5.位置精度  
 位置精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标，它包括位置设定精度和重复定位精度。我们所说的位置精度是指重复定位精度。  
位置精度的高低取决于位置的控制方式及机械书运动部件本身的精度和刚度，此外，它还与机械手的抓重及运动速度有关。目前工业机械手大多数都采用点位控制，这种控制只要求运动起点和终点的位置精度，而不管起点到终点的运动过程。因此，可以采用行程开关和电位计定电控元件，进行位置精度的控制。 
液压参数： 
1.油压设计校核 液压系统参数是根据执行元件和泵的类型进行设计，根据拟定的液压系统图，计算出各个液压控制阀及辅件的压力与流量的系统参数，而液压系统参数的计算必须逐一将各工作阶段形成的参数计算出后，经过分析比对，加权折扣后才能确定系统参数。选取系统的工作压力为1.6MPa ，液压泵的工作压力和流量,考虑到进油路的压力损失取 =0.3×106Pa，油液的泄漏系数取λp=1.1，抓取动作和回转动作所需的工作压力为 =1.1MPa，选用的流量为4.5L/min  
符合设计的要求。  
因此拟定的液压系统方案中，油压参数定位1.6MPa。  

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