题目: 工业机械手设计（液压驱动设计）姓名:学院: 工学院专业: 机械设计制造及其自动化班级: 机自12班学号: 3041207指导教师: 丁兰英职称: 讲师200 5 年6月8 日南京农业大学教务处制目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1.机械手设计要求分析 (3)1.1 设计目的和要求 (3)1.2机械手简介与分析 (3)2. 液压系统设计 (3)2.1确定工作循环周期 (4)2.2工况分析 (4)2.3拟订液压系统工作原理图 (4)2.4选择标准的液压元件 (5)2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 (5)3. 集成块设计 (7)3.1设计分析 (7)3.2设计计算 (8)3.3设计步骤 (10)3.4液压集成块加工工艺 (12)4. 液压集成块 CAD技术 (13)总结 (15)致谢 (15)参考文献 (16)工业机械手液压系统设计机械设计制造及其自动化专业李刚指导老师丁兰英摘要：本文主要介绍了上下料用机械手的设计过程，它包括了对于整个系统的工作要求和情况的分析，通过系统的工作过程确定整个液压系统的结构设计。
分析整个循环过程，确定系统工作原理图，根据系统参数要求选择标准的液压元件，完成液压系统的装配图。
液压集成块作为现在液压系统的主要部件，当前液压集成块应用开发受到了国内外液压界的广泛重视，液压集成块的CAD的研究与开发已为液压工程设计提供了有力的支持，在对机械手液压系统集成块设计过程中，能够与实际的加工工艺相结合。
并且对现在的液压集成块的CAD技术有很好的认识。
关键词：工业机械手，驱动，集成块，原理Design of The Industry ManipulatorMechanical design & manufacture& automation LiGangTutor DingLanyingAbstract: This text introduce upper and lower material spend design process of manipulator , it include to whole job requirements and analysis of situation of system mainly, confirm the whole structural design systematic in hydraulic pressure through the working course of the system. Analyse whole cyclical process , confirm systematic operation principle picture , require the hydraulic pressure component of the standard for selection according to systematic parameter, finish the installation diagram systematic in hydraulic pressure. Hydraulic pressure integrate piece as now main part , hydraulic pressure of system , hydraulic pressure at present integrate pieces of application and development receive domestic and international hydraulic pressure extensive attention of circle, hydraulic pressure integrate research and development of CAD of piece already offer effective support for engineering design of the hydraulic pressure, while design the system integration one of hydraulic pressure of the manipulator, can combine with real processing technology . And CAD integrating one to the present hydraulic pressure has very good understanding. Keyword: Industry manipulator ,Drive , Hydraulic manifold block , Elements引言工业机器人一般指用于机械制造业中代替人完成具有大批量、高质量要求的工作，如汽车制造、摩托车制造、舰船制造、某些家电产品（电视机、电冰箱、洗衣机）、化工等行业自动化生产线中的点焊、弧焊、喷漆、切割、电子装配及物流系统的搬运、包装、码垛等作业的机器人。
工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
第一章机械手设计要求分析1.1 设计目的和要求上下料用机械手能在不同高度与不连续的工作台之间实现机械零件的重复取放，代替人工劳动，减轻了人工劳动强度，提高了自动化水平和劳动生产率，保证了产品和工人的质量与安全。
1.2.机械手简介与分析1.上下料用机械手采用圆柱坐标的结构形式，主要的组成部分有：升降机构，回转机构，手臂伸缩结构等，在这三中机构中采用液压驱动传动方式，能保证机械手的整体结构的紧凑性，运动平稳以及可以方便的实现无级调速。
2. 如图所示，机械手在工作过程中需三种运动，其中手臂的伸缩和立柱的升降为两种直线运动，而手臂的回转为圆周运动，所以采用圆柱坐标形式。
其特点是，结构简单，手臂运动范围大，有较高的定位准确度。
图 1 机械手运动坐标形式3. 机械手的工作范围机械手在水平方向上的伸缩范围为至两个不同高度的工作台的距离，手臂伸缩总行程为500mm，手臂回转的运动范围为90度，立柱升降的垂直方向的距离为两工作台的高度差，总行程为200mm第二章液压系统设计2.1. 根据工作要求确定一个工作循环周期的运动过程1.手臂位于初始位置（1）2.手臂伸长至工作台（1）3.手指抓取工件（延时20s，确保工件被抓住）4.手臂缩回5.立柱升高至所需高度，至工作台（2）6.手臂回转角度α，至位置（2）7.手臂伸长并释放工件（延时20s，确保工件被成功释放）8.手臂缩回9.手臂回转角度—α，至位置（1）10.立柱下降高度至工作台（1）图2 上下料机械手运动位置示意图图3 上下料机械手工作行程范围示意图工作行程范围：角度0-240度；手作工作范围200mm；高度工作范围200mm2.2据工作循环过程确定系统工况分析图，确保工作运动中的动作连续性图4 机械手运动循环工况分析图2.3拟订液压系统的工作原理图2.3.1. 根据整个系统的工作完成步骤，选择合适的液压缸。
伸缩运动和升降运动选择单杆活塞液压缸，回转运动选择摆动液压缸，保证整个系统能够达到稳定的运动效果。
2.3.2.液压回路的选择确定液压执行元件以后，根据设备的共组特点和工作要求确定对主要性能起决定性影响的主要回路，机械手液压系统主要有针对伸缩运动，升降运动和回转运动的三个主要运动回路。
2.3.3.对以上的液压元件和液压回路进行综合液压回路的综合就是把选择的液压回路放在一起，进行归并整理，增加必要的液压元件和辅助回路，确定完整的液压传动系统。
同时注意：a.尽量简化系统机构，减少不必要的液压元件使用；b.保证整个液压系统运动动作的可靠，安全，没有元件与机构之间的相互干涉问题的存在；c.尽可能的去提高系统的工作效率，减少不必要的功耗的浪费；d.尽可能采用标准通用的液压元件。
综合以上的动作，原理以及元件，绘制液压系统原理图。
下图为本机械手液压系统的工作原理图：图 5 上下料机械手液压系统的工作原理图（注：上图中的s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7为行程控制开关）2.4 根据整个系统的液压元件需求选择标准的液压元件机械手液压系统的主要液压元件选择包括：油箱，滤油器，油泵，溢流阀，减压阀，单向阀，电磁换向阀，单向节流阀，以及相应的电器开关等 压力表KF3—E3B 节流阀L —10H 三位四通电磁换向阀34—H10B 单向阀AJ —H10B 减压阀JF3—10B 两位四通电磁换向阀24—H10B 2.5 液压缸尺寸的确定及安全强度的校核 根据设计的参数要求，确定合理的液压缸尺寸2.5.1.伸缩液压缸的设计计算由于工件相对于整个系统较小，并且工件运动为水平运动垂直于重力方向和摩擦力方向，所以对于运动过程来说负载较小，故不进行负载分析。
伸缩液压选择单杆式活塞缸 工作行程为500mm由于此工业机械手属于小型的工程机械，故选初始压力 P=10Mpa 试取 q=30L/minV1=100mm/s （活塞伸出的速度） V2=130mm/s （活塞缩回的速度）则：A = q / V1 = 50 cm21D 480Amm π=由于22212211V A D D V A D -==进偏故2D =40mm 取标准CHSG01-01/De 速比1.337 1D =80mm 2D =40mm2.5.2 工作腔面积2111164A D ππ==222121124A D D ππ=-=2.5.3 活塞稳定性较核活塞工作总行程S=500mm 活塞杆直行2D =40mme/d=500/400=12.510 需进行稳定性校核由材料力学中有关公式，根据液压缸一端支承一端 链取末端数据2ψ=2 活塞杆选用普通碳钢，则： 材料强度实验值f=4.9⨯810Pa ， 1ψ=85104k d γ=== 因为125005012010k l ψψγ=== 所以它的载荷2251()k kAF l αψγ=+当取安全系数为k n =4时492356672kkF N n =所以满足稳定性要求则对于伸缩而言 则取缸径1D =80mm 杆半径2D =40mm求液压缸流量： 111600100502.4q AV mm π=⨯=进 221213490q A V ml π==⨯=退2.摆动缸计算 回转角度090α= 液压缸和工作压力110P MPa = 则输出压力20P = 取q=30L/min故取b=30mm 2R =70mm 1R = 50mm141122() 3.610.R r R T b P P rd N m T =-=⨯≥⎰故可驱动基于手臂的回转运动 3.升降机构设计计算由于手臂伸缩机构与摆动机构等重量全载与升降机构，故算的 3000G F N ≤选液压缸工作压力P=10MPa 工作负载L F =2500N47300031010F A P -===⨯取1D =100mm 2D =50mm 取q=30L/min3000/60 6.3/63/25q V cm s mm s A π====取V=50mm/s 则耗时约为4s第三章. 集成块的设计 3.1设计分析在整个液压系统中，由于整个系统由若干个液压阀有机组合在一起的，各个液压阀之间的连接方式主要有：管式连接，板式连接，集成式连接。