電纜掛鉤機(jī)械手課程設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　任務(wù)書 …………………………………………………………………………………………2</p><p>　　一目的和要求……………………………………………………………………………2</p><p>　　二 主要內(nèi)容………………………………………………………………………………2</p&

2、gt;<p>　　三 進(jìn)度計(jì)劃………………………………………………………………………………3</p><p>　　四 課程設(shè)計(jì)成果要求……………………………………………………………………3</p><p>　　五 考核方式………………………………………………………………………………3</p><p>　　一、 機(jī)械手總體設(shè)計(jì) …………………………………

3、………………………………………4</p><p>　　二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………………6</p><p>　　三、手腕部分的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………9</p><p>　　四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核…………………………………………………………………19</p><p&

4、gt;　　五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………23</p><p>　　六、電纜掛鉤機(jī)械手的整體裝配及其二維工程圖的生成……………………………26 七、液壓控制原理圖及PLC控制原理圖………………………………………………28八、心得體會(huì)……………………………………………………………………………………30</p><p>　　九、參考文獻(xiàn)……………………

5、………………………………………………………………30</p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p><b>　　一、目的與要求</b></p><p>　　《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》是機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)方向?qū)W生的重要實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，也是該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一次課程設(shè)計(jì)。擬通過《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》這一教學(xué)環(huán)節(jié)來著

6、重提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)能力、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力和綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。在《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》中，應(yīng)始終注重學(xué)生能力的培養(yǎng)與提高?！秾I(yè)課程設(shè)計(jì)》的題目為工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程。學(xué)生通過《專業(yè)課程設(shè)計(jì)》，應(yīng)該在下述幾個(gè)方面得到鍛煉：</p><p>　　綜合運(yùn)用已學(xué)過的“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”、“液壓傳動(dòng)”、“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“計(jì)算

7、機(jī)輔助設(shè)計(jì)”等課程和其他已學(xué)過的有關(guān)先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，解決某一個(gè)具體設(shè)計(jì)問題，是所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。</p><p>　　通過比較完整地設(shè)計(jì)某一機(jī)電產(chǎn)品，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。</p><p>　　培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者必備的基本技能，及熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料，如設(shè)計(jì)圖表、手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。</p&

8、gt;<p>　　進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。</p><p><b>　　二、主要內(nèi)容</b></p><p>　　電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走（不一定在地面上），可采用手動(dòng)。（參看圖1）</p><p>

9、;<b>　　圖1</b></p><p>　　該電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)見表1.掛鉤在電纜上的卡掛間距應(yīng)為50cm，允許偏差不大于±3cm。電纜的桿距為35-45m，電纜到地面的距離為3-5.5m。水泥桿長為6-10m，6m桿的埋深為1.4-1m，10m桿的埋深為1.4-2.0m。</p><p>　　表1 電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)</p><p&

10、gt;　　表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?）根據(jù)以上相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，完成電纜掛鉤安裝機(jī)械手方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。</p><p><b>　　三、進(jìn)度計(jì)劃</b></p><p>　　四、課程設(shè)計(jì)成果要求

11、</p><p>　　1．機(jī)械手總裝圖1張（0號(hào)圖紙）、部件圖若干張（0號(hào)圖紙）；</p><p>　　2．全部非標(biāo)零件圖（圖紙類型是零件類型及復(fù)雜程度而定）；</p><p>　　3．液壓原理圖和電器控制原理圖各一張；</p><p>　　4．撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。</p><p><b

12、>　　五、考核方式</b></p><p>　　專業(yè)課程設(shè)計(jì)的成績?cè)u(píng)定采用五級(jí)評(píng)分制，即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。成績的評(píng)定主要考慮學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)質(zhì)量、答辯情況和平時(shí)表現(xiàn)等幾個(gè)方面，特別要注意學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工程技術(shù)工作的能力和創(chuàng)新精神，全面衡量學(xué)生的真實(shí)質(zhì)量。</p><p><b>　　學(xué)生姓名：</b></p><

13、;p>　　指導(dǎo)教師：楊曉紅、楊化動(dòng)、花廣如 </p><p>　　2013年1月13日 </p><p><b>　　報(bào)告正文</b></p><p>　　一、 機(jī)械手總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1、序言</b></p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是一種模

14、仿人手部分動(dòng)作，按照預(yù)先設(shè)定的程序，軌跡或其他要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的一種新型自動(dòng)化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置，開始主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件，完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化，隨著應(yīng)用范圍的不段擴(kuò)大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械

15、手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。實(shí)踐證明它可以代替代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的繁重勞動(dòng)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。</p><p>　　電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走（不一定在地面上），可采用手動(dòng)</p><p>　　2、主要技術(shù)參數(shù)

16、（見表1，2）</p><p>　　表1 電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)</p><p>　　表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　3、 電纜掛鉤安裝機(jī)械手的動(dòng)作過程</p><p>　　機(jī)械手工作流程：啟動(dòng)—手臂伸出—夾緊—腰部上升—手腕旋轉(zhuǎn)90—手臂收回—腰部上升—手臂伸出—手腕回轉(zhuǎn)90—腰部下降—松開—手腕旋轉(zhuǎn)90-手臂收回-腰部

17、下降-回歸原位</p><p>　　4、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)簡圖</p><p>　　由動(dòng)作要求和實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)的綜合考慮，初步擬定機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖如下：</p><p>　　5、 電纜掛鉤安裝機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡圖可看出，該機(jī)械手有3個(gè)自由度：①腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；②臂部的水平移動(dòng)；③腰部的上下移動(dòng)。&l

18、t;/p><p><b>　　I、手部</b></p><p>　　主要功能：夾緊、放松</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)</b></p><p><b>　　II、腕部</b></p><p>　　主要功能：旋轉(zhuǎn)（90°）</

19、p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：液壓</b></p><p><b>　　III、臂部</b></p><p>　　主要功能：上下移動(dòng)（伸長、縮短）</p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：液壓</b></p><p><b>　　IV、腰部(機(jī)身

20、)</b></p><p><b>　　主要功能：水平移動(dòng)</b></p><p><b>　　驅(qū)動(dòng)方式：液壓</b></p><p>　　6、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　由于液壓壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用液壓壓傳動(dòng)方式。&

21、lt;/p><p>　　7、機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)</p><p>　　考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器(PLC)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。</p><p><b>　　二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　

22、　1.夾緊力的計(jì)算</b></p><p>　　N≥K1K2K3G kgf</p><p>　　式中，K1——安全系數(shù)，通常取1.2~2，取K1=1.5</p><p>　　K2——?jiǎng)虞d系數(shù)，K2=1+ ，a為機(jī)械手在搬運(yùn)過程中的加速度，取最大加速度為3g，則K2=4</p><p>　　K3——方位系數(shù)，取K3 =5，</

23、p><p>　　所以，N≥30.9 N</p><p>　　手指手部的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式及驅(qū)動(dòng)力</p><p>　　根據(jù)工作條件選用連桿傳動(dòng)的手部結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)力公式</p><p>　　式中，b——夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離，取b=200mm；</p><p>　　a——連桿繳銷至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離，取a=50mm；</p

24、><p><b>　　—連桿的傾斜角，=</b></p><p>　　—連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取=0.9</p><p><b>　　則P=206N</b></p><p>　　所以夾持掛鉤所需的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為206N.</p><p>　　2.液壓缸尺寸的計(jì)算</p>

25、;<p>　　1）內(nèi)徑D和活塞桿直徑d</p><p>　　式中F——液壓缸推力</p><p>　　P——選定的工作壓力</p><p>　　所以，D=36.8mm,圓整為D=40mm</p><p><b>　　活塞桿直徑d</b></p><p><b>　　d=&l

26、t;/b></p><p><b>　　式中——速度比；</b></p><p><b>　　表1 和p的關(guān)系</b></p><p>　　表2 D和d的關(guān)系</p><p>　　所以，=1.33，d=0.5D=20mm.</p><p>　　表3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系

27、列</p><p>　　表4 活塞桿直徑系列</p><p>　　3.液壓缸壁厚和外徑計(jì)算</p><p>　　起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算</p><p>　　式中：——液壓缸壁厚（m）</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑 （m）</p&

28、gt;<p>　　——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25——1.5）倍(MPa) ——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：；鑄鋼： ；無縫鋼管：；高強(qiáng)度鑄鐵：；灰鑄鐵：。</p><p>　　因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入上式可一得到</p><p><

29、;b>　　≥0.9mm.</b></p><p>　　根據(jù)表5取液壓缸合適外徑</p><p>　　表5 工程機(jī)械用液壓缸外徑系列</p><p>　　所以，液壓缸外徑=50mm，壁厚=5mm</p><p>　　4.液壓缸工作行程的確定（參考表6）</p><p>　　表6 液壓缸活塞行程參數(shù)系

30、列 （mm）</p><p>　　根據(jù)工作條件，取工作行程S=50mm</p><p><b>　　5.缸蓋厚度的確定</b></p><p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p><b>　　無空時(shí) </b>&

31、lt;/p><p><b>　　有空時(shí) </b></p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度（m）</p><p>　　——缸蓋止口內(nèi)徑（m）</p><p>　　——缸蓋孔的直徑（m）</p><p>　　得t=9.5mm圓整后得t=10mm</p><p><

32、b>　　三、手腕部分的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1. 任務(wù)目標(biāo)</b></p><p>　　作為機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)缸，其主要的功能是實(shí)現(xiàn)手部在水平方向上的選裝，以達(dá)到手部觸及水平位置的變化要求。</p><p>　　2 .液壓缸主要零部件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1．缸體的結(jié)

33、構(gòu)</b></p><p>　　本機(jī)身采用了擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如下圖：</p><p><b>　　2．材料的選擇</b></p><p>　　1）要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取鑄鋼為材料。</p><p>　　2）缸筒毛坯，普通采用退火的冷拔或熱處理。</p>

34、<p><b>　　3．對(duì)缸筒的要求</b></p><p>　　1）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo)致永久的變形。</p><p>　　2）有足夠的的剛度，能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。</p><p>　　3）內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公

35、差等級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。</p><p>　　3. 液壓缸主要技術(shù)性能參考的計(jì)算</p><p><b>　　1）驅(qū)動(dòng)力作的確定</b></p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　試中 ——各支承處的摩擦力</p><p>&

36、lt;b>　　——啟動(dòng)時(shí)慣性力</b></p><p>　　——運(yùn)動(dòng)部件的總重量</p><p>　　——上升為正，下降為負(fù)</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　2）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　因?yàn)槭菃位钊麠U，所以由公式<

37、/p><p><b>　?。?—1）</b></p><p>　　試中 ——液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力</p><p>　　——液壓缸回油腔的背壓力，初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出，可根據(jù)表2—2估計(jì)</p><p>　　——活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表2—3選?。?lt;/p><p>　　表7

38、 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)</p><p>　　表8 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系</p><p>　　F——工作循環(huán)中最大的外負(fù)載；</p><p>　　——液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。</p><p>　　一般=0.9—0.97,將代入公式（2—1）可求得D</p><p&g

39、t;　　活塞桿直徑可由d/D值算出,由計(jì)算所得的D與d值分別按表2—4與表2—5圓整到，相</p><p>　　近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。</p><p>　　查表2—4得，D圓整為125mm</p><p>　　所以d=0.3D=37.5 mm </p><p>　　根據(jù)表2—5圓整為36mm?；钊麠U如下圖：</p>

40、;<p>　　3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。</p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械

41、和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算</p><p>　　式中：——液壓缸壁厚（m）</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑 （m）</p><p>　　——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25——1.5）倍(MPa) ——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：；鑄鋼：

42、 ；無縫鋼管：；高強(qiáng)度鑄鐵：；灰鑄鐵：。</p><p>　　因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入上式可一得到</p><p>　　所以圓整壁厚為11mm</p><p>　　在低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸

43、工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。</p><p>　　對(duì)于時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑為</p><p><b>　　所以，圓整缸的外徑</b></p><p>　　4）液壓缸工作行程的確定</p

44、><p>　　液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2—6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p>　　表9 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）</p><p>　　參照整體工作尺寸，選擇缸的工作行程是</p><p><b>　　5）缸蓋厚度的確定</b><

45、;/p><p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p>　　無空時(shí) </p><p>　　有空時(shí) </p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度（m）</p><p>　　——缸蓋止口內(nèi)徑（m）</p><p>

46、　　——缸蓋孔的直徑（m）</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入公式，算得t=14.5圓整后得t=15mm</p><p><b>　　缸端蓋如下圖：</b></p><p>　　6）最小導(dǎo)向長度的確定</p><p>　　當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將會(huì)

47、使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。</p><p>　　對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求：</p><p>　　式中：L——液壓缸的最大行程；</p><p>　　D——液壓缸的內(nèi)徑。</p><p>　　因?yàn)?L=300mm D=125mm代入公式</p>&

48、lt;p>　　所以H圓整到80mm 既H=100mm</p><p>　　活塞的寬度B=（0.6~1.0）D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;</p><p>　　當(dāng)D<80mm時(shí),取</p><p>　　當(dāng)D>80mm時(shí),取</p><p><b>　　所以取 </b></p&

49、gt;<p>　　又因?yàn)镈<80mm, 所以</p><p>　　7) 缸體長度的確定</p><p>　　液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考慮到端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。</p><p><b>　　所以缸體的長度</b></p><

50、;p>　　8）缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，經(jīng)過查表決定選用法蘭連接。</p><p>　　9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　11）活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　

51、　查表得選用O形密封圈。</p><p>　　12）液壓缸的緩沖裝置</p><p>　　查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。</p><p>　　13) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　1．液壓缸的安裝形式</p><p>　　根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。&l

52、t;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求我們選用尾部外法蘭安裝的安裝形式。</p><p>　　2．液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定</p><p>　　液壓缸的進(jìn)、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接

53、。根據(jù)表2—14選取。</p><p>　　表2—14 單桿液壓缸油口安裝尺寸 （mm）</p><p>　　根據(jù)表2—14選用的進(jìn)、出油口。</p><p>　　4.其他主要零件附圖</p><p><b>　　1.非標(biāo)準(zhǔn)件</b></p><p><b>　　2.標(biāo)準(zhǔn)件<

54、/b></p><p><b>　　M10螺釘</b></p><p><b>　　M8螺釘</b></p><p>　　四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核</p><p><b>　　1、材料的選擇</b></p><p>　　1）要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌

55、性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取鑄鋼為材料。</p><p>　　2）缸筒毛坯，普通采用退火的冷拔或熱處理。</p><p><b>　　2、對(duì)缸筒的要求</b></p><p>　　1）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo)致永久的變形。</p><p>　　2）有足夠的的剛度，能

56、承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。</p><p>　　3）內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公差等級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。</p><p>　　4）需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭盤接頭后，不致于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。</p><p>　　3、 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p>

57、<p><b>　　1）驅(qū)動(dòng)力作的確定</b></p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　式中 ——各支承處的摩擦力，320N</p><p>　　——啟動(dòng)時(shí)慣性力，900N</p><p>　　——運(yùn)動(dòng)部件的總重量，1400N</p><p&

58、gt;　　——上升為正，下降為負(fù)</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　2）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　因?yàn)槭菃位钊麠U，所以由公式</p><p><b>　?。?—1）</b></p><p>　　試中 ——液壓缸工作壓力，

59、初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力，2.7MPa</p><p>　　——液壓缸回油腔的背壓力，初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出，可根據(jù)表2—2估計(jì)</p><p>　　——活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表2—3選??；</p><p>　　表2-2 執(zhí)行元件背壓的估計(jì)</p><p>　　表2-3 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系</p>&

60、lt;p>　　F——工作循環(huán)中最大的外負(fù)載；</p><p>　　——液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率進(jìn)行估算。</p><p>　　一般=0.9—0.97,將代入公式（2—1）可求得D</p><p>　　活塞桿直徑可由d/D值算出,由計(jì)算所得的D與d值分別按表2—4與表2—5圓整到，相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。<

61、;/p><p>　　查表得，D圓整為140mm，所以d=0.5D=70 mm </p><p>　　3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒

62、和臂厚圓筒。</p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算</p><p>　　式中：——液壓缸壁厚（m）</p><p>　　D——液壓缸內(nèi)徑 （m）</p><p>　　——試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25——

63、1.5）倍(MPa) ——缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：；鑄鋼： ；無縫鋼管：；高強(qiáng)度鑄鐵：；灰鑄鐵：。</p><p>　　因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入上式可一得到</p><p>　　所以圓整壁厚為10mm</p><p>　　在低壓液壓系統(tǒng)

64、中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。</p><p>　　對(duì)于時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑為</p><p><b>　　所

65、以mm。</b></p><p>　　4）液壓缸工作行程的確定</p><p>　　液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2—6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求，選工作行程為500mm。</p><p>　　表2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm）</p><p><b>　　5）

66、缸蓋厚度的確定</b></p><p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p>　　無空時(shí) </p><p>　　有空時(shí) </p><p>　　式中 t——缸蓋有效厚度（m）</p><p>　　——缸蓋止口內(nèi)徑（m）&

67、lt;/p><p>　　——缸蓋孔的直徑（m）</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入公式，圓整后得t=62mm。</p><p>　　6）最小導(dǎo)向長度的確定</p><p>　　當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最

68、小導(dǎo)向長度。</p><p>　　對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求：</p><p>　　式中：L——液壓缸的最大行程；</p><p>　　D——液壓缸的內(nèi)徑。</p><p>　　因?yàn)?L=500mm D=160mm代入公式</p><p><b>　　mm</b></

69、p><p>　　活塞的寬度B=（0.6~1.0）D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;</p><p>　　當(dāng)D<80mm時(shí),取</p><p>　　當(dāng)D>80mm時(shí),取</p><p><b>　　所以取 </b></p><p>　　又因?yàn)镈>80mm, 所以&

70、lt;/p><p>　　7) 缸體長度的確定</p><p>　　液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。</p><p><b>　　所以缸體的長度</b></p><p>　　8）缸體與缸蓋的連接形式</p>

71、<p>　　缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，所以選用拉桿連接。</p><p>　　9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　10）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作，由于工作行程較長，故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置

72、。</p><p>　　11）活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　　查表得選用O形密封圈。</p><p>　　12）液壓缸的緩沖裝置</p><p>　　查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。</p><p>　　13) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　14）液壓缸的安裝形式&l

73、t;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用長螺栓安裝形式。</p><p>　　15）液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定</p><p>　　液壓缸的進(jìn)、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表2—

74、14選取。</p><p>　　表2—14 單桿液壓缸油口安裝尺寸 （mm）</p><p><b>　　五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、缸筒的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（1）材料的選擇</b></p><p

75、>　　1）要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取鑄鋼為材料。</p><p>　　2）缸筒毛坯，普通采用退火的冷拔或熱處理。</p><p><b>　?。?）對(duì)缸筒的要求</b></p><p>　　1）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo)致永久的變形。</p>&

76、lt;p>　　2）有足夠的的剛度，能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。</p><p>　　3）內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公差等級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。</p><p>　　4）需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭盤接頭后，不致于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。</p><p>　　(3

77、) 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　1）驅(qū)動(dòng)力作的確定</b></p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p><b>　　算得</b></p><p>　　2）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　因?yàn)槭菃位?/p>

78、塞桿，所以由公式</p><p><b>　?。?—1）</b></p><p>　　式中 ——液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力3.6MPa</p><p>　　活塞桿直徑可由d/D值算出,由計(jì)算所得的D與d值分別按表圓整到，相</p><p>　　近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。</p>&

79、lt;p>　　查表得，D圓整為200mm，所以d=0.5D=100 mm </p><p>　　3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算</p><p>　　液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。<

80、;/p><p>　　液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚的比值的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算</p><p>　　因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa</p><p>　　把數(shù)據(jù)代入上式可一得到</p><p>　　所以圓整壁厚為15mm</p><p&

81、gt;　　在低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。</p><p>　　對(duì)于時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。</p><p>　　液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑為</p><p>

82、<b>　　所以mm。</b></p><p>　　4）液壓缸工作行程的確定</p><p>　　液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2—6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求，選工作行程為500mm。</p><p><b>　　5）缸蓋厚度的確定</b></p><

83、p>　　一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。</p><p>　　有空時(shí) </p><p>　　把數(shù)據(jù)代入公式，圓整后得t=50mm。</p><p>　　6）最小導(dǎo)向長度的確定</p><p>　　對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求：</p><p&g

84、t;　　因?yàn)?L=500mm D=200mm代入公式</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　活塞的寬度B=（0.6~1.0）D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度；根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定； 當(dāng)D>80mm時(shí),取</p><p><b>　　所以取 </b></p><p

85、>　　又因?yàn)镈>80mm, 所以</p><p>　　7) 缸體長度的確定</p><p>　　液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20~30倍。</p><p><b>　　所以缸體的長度</b></p><p>　　

86、8）缸體與缸蓋的連接形式</p><p>　　缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，所以選用拉桿連接。</p><p>　　9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)</p><p>　　查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　10）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作，

87、由于工作行程較長，故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置。</p><p>　　11）活塞及活塞桿處密封圈的選用</p><p>　　查表得選用O形密封圈。</p><p>　　12）液壓缸的緩沖裝置</p><p>　　查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。</p><p>　　13) 液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)</p>

88、<p>　　14）液壓缸的安裝形式</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用LB軸向地角型安裝形式。</p><p>　　15）液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定</p><p>　　液壓缸的進(jìn)、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸

89、排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表2—14選取。</p><p>　　六、電纜掛鉤機(jī)械手的整體裝配及其二維工程圖的生成</p><p>　　1、 電纜掛鉤機(jī)械手的整體裝配</p><p><b>　　機(jī)械手裝配圖如下：</b></p><p><b>　　各個(gè)部分的三維圖</b>&

90、lt;/p><p>　　液壓控制原理圖及PLC控制原理圖</p><p>　　1、 液壓源回路：主回路由油箱，過濾器，液壓源和溢流閥組成。溢流閥保證液壓源輸出壓力為定值。過濾器過濾油箱中的雜質(zhì)，使進(jìn)到系統(tǒng)中區(qū)的油液的污染度降低，保證系統(tǒng)正常工作。</p><p>　　2、 腰部活塞缸回路:在該回路中，腰部活塞缸提供上下移動(dòng)自由度。一個(gè)三位四通閥控制油路。</p&g

91、t;<p>　　3、 擺動(dòng)缸回路：一個(gè)三位四通閥控制油路。行程開關(guān)控制轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，改變行程開關(guān)的位置，可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。</p><p>　　4、手部夾緊缸回路：一個(gè)三位四通閥控制油路 。</p><p>　　下面為PLC控制原理圖：</p><p><b>　　八、 心得體會(huì)</b></p><p>

92、　　這次專業(yè)課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用了材料力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，PLC，液壓傳動(dòng)，機(jī)電一體化等諸多專業(yè)學(xué)科的知識(shí)，密切結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，解決一個(gè)具體的設(shè)計(jì)問題，對(duì)理論知識(shí)和綜合能力提出了較高的要求。設(shè)計(jì)過程中首先要運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際工作環(huán)境和實(shí)際操作功能情況，確定總體設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，還要運(yùn)用液壓傳動(dòng)和機(jī)電傳動(dòng)控制等知識(shí)，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，并進(jìn)行各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和校核。這次課程設(shè)計(jì)的綜合性很強(qiáng)，要求我們用所學(xué)的知識(shí)都運(yùn)用到設(shè)計(jì)過程

93、中。在本次課程設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)機(jī)械手手臂部分的設(shè)計(jì)，對(duì)于出現(xiàn)的疑問，能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)加以分析解決，在設(shè)計(jì)的過程中，進(jìn)一步熟悉了如何正確的使用參考文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)了自己的學(xué)習(xí)效果和實(shí)際的應(yīng)用能力，并提高了操作proe的熟練程度，大大提高了用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)繪圖的能力！</p><p>　　自己在這次設(shè)計(jì)中，無論是創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)能力還是團(tuán)隊(duì)合作能力，都得到很好的鍛煉和提高，為將來的工作和進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)

94、。同時(shí)，我深刻體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)合作在進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中的重要性，要集思廣益，通力合作，才能提高效率！</p><p>　　在老師的指導(dǎo)下，我們小組緊密團(tuán)結(jié)，密切配合，順利完成了本次專業(yè)課程設(shè)計(jì)！</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】 《機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，楊曉紅主編 ，華北電力大學(xué)，2006&l

95、t;/p><p>　　【2】 《機(jī)械設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)）課程設(shè)計(jì)》（第二版），陳立新主編 ，中國電力出版社，2002</p><p>　　【3】 《機(jī)械設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》，駱?biāo)剀?朱詩順主編， 化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p><p>　　【4】 《機(jī)械工程手冊(cè)》（卷10）沈鴻主編 機(jī)械工業(yè)出版社，1982</p><p>　　【5】 《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手