四自由度搬运机械手液压系统设计
四自由度工业装夹机械手液压系统的设计与分析
工 业 生产 中应 用 的机 械手 被 称 为工业 机 械手 ，是 典 型 的机 电一体
化产 品。
Ｌ 立下— 大收． 小旋． 放工 柱降 — 臂缩－ 臂转＿ 件 ＿ — － —
图 ３ 机械 手工作循环示意图
工 业 机 械 手 是 近 几 十 年 发 展 起 来 的一 种 高 科 技 自动 生 产 设
为 了使 机械 手 能够 准确 地 工作 ，可 用步 进 电机 来 驱动 基 座 的
备 ， 业机 械手 也 是 工业 机器 人 的一 个重 要 分支 。它 的 特 点是 ： 工 可 旋 转 ， 柱 和大 臂 的伸 缩可 用 液动 的方 式 驱动 ， 臂 的旋转 则 通过 立 小 以通 过 编程 完 成各 种 预期 的 作业 ，在 构造 和 性能 上 兼有 人 和机 器 立柱 与 小臂 之 间连 杆 的伸缩 来 控制 ， 连杆 的 收缩 可 与立 柱 、 而 大臂
０ 引 言
整 个机 械 手 的工作 循环 示 意 图如 图 ３ 示 。 所
启动 ——＋ 原点 ——＋ 立柱上升 ——＋大臂拉伸 ——＿Ｉ 、 按照预定的程序、 轨迹及
其 他 要求 ， 现抓 取 、 实 搬运 工 件或 操 作工 具 的 自动化 机 械装 置 。在
分 的定 义如 图 ２所 示） 四 自由度 分 别为 基座 的旋转 、 ， 立柱 的 升 降 、 手的手部时采用了保持机械手的活动部位 的活动原理不变，而手 的根 部和 手指 之 间使 用 了可 拆卸 的螺 栓 联接 ，也 就 是手 爪 部设 计 大臂 的伸 缩 以及 小 臂 的旋转 。
Ｐ●■ —一
—— ——Ｈ
图 ４ 机械手 的二维 示意图
图 １ 机械手 的三维 模型 图 ２ 机械手 的二维 示意图
液压机械手液压系统设计
液压机械手液压系统设计
1.动力源选择：液压机械手主要使用液压泵作为动力源。
选择合适的液压泵需要考虑机械手的工作负荷、速度和精度要求。
通常选用可调节排量液压泵以满足工作要求。
2.液压油箱设计：液压油箱作为液压系统的储油和冷却装置，需要具备足够的容量以确保回油顺利、油液冷却和过滤。
油箱还需要考虑油温控制和油液监测装置的设计。
3.液压阀的选型：液压阀是控制液压流动和压力的重要装置，常见的液压阀有单向阀、溢流阀、换向阀等。
液压机械手液压系统设计需要根据运动控制要求选择合适的液压阀。
使用可调节溢流阀可以实现对液压机械手的速度和力矩的精确控制。
4.液压缸设计：液压缸是液压机械手的执行元件，通过液压力来驱动机械手的运动。
液压缸的设计需要考虑缸径、活塞杆直径、行程和最大推力等因素。
合理设计液压缸可以提高机械手的运动速度和精度。
5.液压管路设计：液压管路是液压系统的动力传递和控制通道。
设计合理的液压管路可以减小压力损失和泄漏，并保证液压系统的可靠运行。
液压管路的设计需要考虑液压流量、工作压力和管道材料选择等因素。
6.液压系统控制：液压机械手的运动和工作需要通过液压系统来进行控制。
可以采用手动控制、自动控制或者PLC控制来实现对液压机械手的控制。
控制方式的选择需要根据机械手的工作环境和要求来确定。
以上仅为液压机械手液压系统设计的一些主要考虑因素，具体的设计还需要根据机械手的具体要求和工作条件进行详细的分析和计算。
液压机
械手液压系统设计的目标是实现机械手的高效、精确和可靠的运动和工作，提高生产效率和产品质量。
四自由度机械手控制系统设计
前言可编程控制器是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。
由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产自动化的支柱产品。
近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用PLC控制系统采用控制系统取代传统的继电—接触器控制系统小；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀，接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传播数据等。
本课题是基于PLC控制四自由度机械手运行。
工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
有着广阔的发展前途。
本课题通PLC自动控制对机械手实现机械手规定动作并实现回原点、手动方式和自动方式三种工作方式的选择，并对系统进行运行效率分析。
摘要随着工业机械手的进一步发展，其发展将更趋向于人性化、智能化并将在更加广泛的领域得到应用。
机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。
工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。
通过对机械制造与自动化大学专科三年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，确定机械手的工作原理和运动机理。
设计了一种四自由度机械手，采用可编程序控制器（PLC）设计其控制系统,以提高其工作的稳定性能。
关键词：机械手梯形图PLC 电磁阀AbstractWith the further development of industrial robots, and its development tends to be more humane, intelligent and in a wider range of applications. Manipulator is a kind of imitation of the upper body movement machine, it can be scheduled according to request type or holds the automation tool operation of technical equipment, industrial automation, promote the production of industrial production of the further development plays an important role .Manipulator noted extensively and welcome by people for it has powerful vitality. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level.Mechanical manufacturing and automation through the junior college for three years to integrate the knowledge of industrial manipulator mechanical structure and function of various parts of exposition and analysis to determine the robot motion principle and mechanism. Design a four-DOF manipulator to enhance the stability of their work for using the programmable logic controller to control system.Keywords: Manipulator Ladder diagram PLC Solenoid valve目录前言 (1)摘要 (2)第一章绪论 (5)1.1 本课题设计的背景 (5)1.2本课题设计的内容 (6)1.3 本课题设计的目的和意义 (7)第二章 PLC的概述 (8)2.1 PLC介绍 (8)2.2 PLC的构成 (9)2.3 PLC 的外部设备 (10)2.4 PLC的工作原理 (10)2.5 PLC的优点 (12)第三章基于PLC的机械手控制方案的确定 (13)3.1 机械手的概述 (13)3.2 采用PLC控制机械手的优点 (13)3.3 机械手设计内容 (13)3.4 PLC的选型 (14)3.5 三菱FX系列的结构功能 (16)第4章功能实现与控制方式 (18)4.1 机械手模型的机能和特性 (18)4.2 夹紧机构 (18)4.3 躯干 (19)4.4 旋转编码盘 (19)第5章控制系统设计 (20)5.1 控制系统硬件设计 (20)5.2 PLC梯形图中的编程元件 (20)5.3 PLC的I/O分配 (21)5.4 机械手控制系统的外部接线图 (22)5.5 控制系统软件设计 (22)致谢 (36)参考文献 (37)附录（指令表） (38)第一章绪论1.1 本课题设计的背景1969年美随着现代工业技术的发展，工业自动化技术越来越高，生产工况也有趋于恶劣的态势，这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求，同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。
液压式四自由度机械手设计
液压式四自由度机械手设计-(2)(总57页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--抓料机械手机构设计摘要本课题设计的为抓料机械手。
工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。
因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。
实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显着减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。
工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。
本设计拟开发的上料机械手可在空间抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，可抓取重量较大的工件此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。
本课题通过应用AutoCAD等技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，它能实行自动上料运动，自动搬运棒料。
机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。
关键字机械手，AutoCAD ,自动化。
IManipulator grasping mechanism design AbstractThis paper designed for robot grasping the material . Industrial robot is the inevitable product of industrial production, which is a part of human upper limb function mimic conveying the workpiece gripping tools or equipment operation automation technology predetermined requirements of industrial automation , and promote the further development of industrial production plays important role. Which has a strong vitality by people widely valued and welcomed . Practice has proved that industrial robots can replace heavy manual labor , and significantly reduce labor intensity and improve working conditions , improve labor productivity and automation levels. Frequent handling and long term industrial production often bulky workpiece monotonic operation, using the robot to be effective . The design of the proposed development on the feeding robot can pick and place objects in space , flexible action , instead of doing so at high temperatures and can be dangerous operation area , you can grab a greater weight of the workpiece addition, it in heat, cold, deepwater , operating under the universe , radioactive and other toxic pollution environmental conditions , but also demonstrate its superiority , has a broad development prospects.IIThis topic through the application of technologies such as AutoCAD manipulator structural design principles of design and hydraulic transmission , it can implement automatic feeding movement , automatic handling bar . Is the velocity of the robot according to the settings to meet the requirements of productivity .Keywords Robot，AutoCAD，AutomationIII目录摘要............................................... 错误!未定义书签。
四自由度机械手设计
四自由度机械手的液压系统设计
圈 பைடு நூலகம்机 械 手 结 构 怎 圈
２ ． 机械 手关键 液压回路分析 在 驱 动 机 械 手 运 动 过 程 中 ， 其 中 夹 紧 放 松 动 作 ， 旋 转 动 作 和 伸 缩 动 作 是 主 要 的 动 作 ，这 里 对 这 些动 作 的 回 路 进 行 分 析 。 （ １ ）夹 紧 回 路 夹紧 回路采 用 的是０ 型 三位 四通换 向阀来 进 行 锁 定 ，如 图２ 所示 。
一
机 械 手 臂 旋转 回 路 ２ ～ 机 械 手 腕旋 转 回 路 ３ 一 夹紧回路 ４ — 升 降 回 路 图 ４ 机 械 手 液 压 系 统 原 理 图
１ 一 三 位 四通 换 向 阀
２ 一 调逮阀 ３ 一 二 位 三 通 换 向 闻
图２ 夹 紧 回 路
（ ２）旋 转 回路 对 于 机 械 手 的 旋 转 动 作 ， 采 用 了 液 压 马 达 实 现 ， 原 理 如 图３ 所示。
溢流阀
调建蝴 ３
４ ５
Ｙ Ｆ — Ｂ ３ ２ ｔ ｌ
０ 一 Ｈ １ ０ Ｉ 一 ２ ５ １ ｔ
２ ２ Ｅ 卜ｌ ∞ ３ ４ Ｅ １
—
２ Ｉ Ⅲ’ ａ ． ２ ５ ０ Ｌ ／ ￣ ｉ ｎ
３ ２ ￣ ｌ Ｐ ａ ， ４ ０ ｔ ． ／ ｍｉ ６ ３ ＾ ａ 、２ ５ １ ． ／ ∞ ｉ ｎ
６ ３ ａ 、ｌ ０ Ｌ ／ Ⅲ ｌ ｎ
单向阀
二 位 二谭 电 磁 阀 三位四通
电 磁 阀
２ ５ Ｂ
６ ３ Ｍ Ｐ ａ 、２ ５ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ
６ ７
８ ９
调速 阀 单向阀
二位二通 电 碰 谰 三 位 四姐
Ｉ Ｉ ２ Ｏ ［ Ｉ Ｆ ＩＢ ｌ ０ Ｋ ｌ
搬运用液压机械手控制系统设计
搬运用液压机械手控制系统设计液压机械手是一种高度自动化的设备，具有精准的控制和高效的操作能力，在工业生产等领域得到广泛应用。
为了实现机械手的快速准确操作，需要一个稳定可靠的控制系统。
本文将探讨液压机械手控制系统的设计。
一、液压机械手的结构和控制原理液压机械手由四个关节连接而成，可以完成三维空间内的任意动作。
其组成部分包括机械臂、液压系统、传感器等。
其中，液压系统主要由油泵、油箱、液压缸和电磁阀等组成，通过液压缸的伸缩控制机械臂的运动。
机械手的控制原理主要是根据传感器的反馈信号进行控制，通过电磁阀控制液压系统的油液流动，使机械手的各个关节伸缩或旋转，完成所需的动作。
二、液压机械手控制系统的设计1.控制器设计液压机械手的控制器需要具备可编程能力，可通过编程实现机械手的各种动作，同时需要具备完善的故障检测和报警功能。
常见的控制器有单片机控制器和PLC控制器等。
其中，PLC控制器具有更高的稳定性和可靠性，适用于各种复杂的控制任务。
2.传感器设计传感器是液压机械手控制系统中的重要组成部分，主要用于检测机械手的位置、速度、力度等参数，反馈给控制器，用于机械手的实时控制。
常见的传感器有位置传感器、速度传感器和力传感器等。
3.电磁阀设计电磁阀是控制液压系统的重要元件，其稳定性和响应速度对机械手的控制效果有重要影响。
常见的电磁阀有单向阀、双向阀和流量控制阀等，需要根据机械手的控制要求进行选择。
4.液压系统设计液压系统是液压机械手的核心部分，主要由油泵、油箱、液压缸和电磁阀等组成。
其设计需要充分考虑机械手的运动要求和控制要求，保证系统的稳定性和可靠性。
5.编程设计液压机械手的编程需要根据机械手的运动方式和控制要求进行编制。
在编程设计中需要充分考虑指令的精确性和效率，同时也需要考虑故障检测和报警功能。
三、总结液压机械手控制系统是机械手自动化运动的重要保证，其设计需要充分考虑运动控制和传感器反馈等方面的要求，以保证机械手的稳定性和精度。
四自由度机械手设计
四自由度机械手设计四自由度机械手是指具有四个独立运动自由度的机械手。
它可以在三维空间内进行灵活的运动和操作，广泛应用于工业制造、医疗护理、服务机器人等领域。
本文将从机械结构设计、运动控制系统、应用领域等方面进行论述，介绍四自由度机械手的设计。
首先，机械结构设计是四自由度机械手设计的关键。
通常，机械手由机械臂、末端执行器、关节驱动装置等组成。
在设计机械臂时，需要考虑结构的刚度、轻量化和尺寸设计等因素。
关节驱动装置可以采用电机驱动、气动驱动或液压驱动等方式，根据具体应用场景选择不同的驱动方式。
末端执行器是机械手最重要的部件之一，其设计要充分考虑操控对象的形状、尺寸和质量等要素。
其次，运动控制系统是确保机械手运动精度和灵活性的关键。
四自由度机械手通常采用闭环控制系统，通过传感器实时反馈机械手的位置、速度和力等信息，通过控制器计算控制命令，控制机械手的运动。
在控制系统设计中，需要考虑传感器的精度、控制器的计算能力和控制算法的设计等因素。
常见的控制算法有PID控制、模糊控制和自适应控制等。
最后，四自由度机械手应用领域广泛。
在工业制造中，机械手可以替代人工完成重复性、危险性和高精度的任务，如焊接、装配和搬运等。
在医疗护理领域，机械手可以用于手术助力、康复训练和辅助生活等。
在服务机器人领域，机械手可以用于家庭服务、餐厅服务和残疾人辅助等。
随着无人驾驶技术的普及，机械手还可以用于车辆维修保养和物流配送等场景。
总之，四自由度机械手的设计涉及机械结构、运动控制系统和应用领域等多个方面。
通过合理设计机械结构，构建高刚性、轻量化的机械手。
运动控制系统的设计保证机械手的运动精度和灵活性。
各个应用领域广泛使用四自由度机械手，提高生产效率和人类生活质量。
随着科技的不断进步，四自由度机械手在未来的应用前景将会更为广阔。
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ｍｉｌｌ
ｌｌｌｍ
手臂最大中心高度：１０００
伸缩速度：０．３０
ｍ／ｓ
ｍｉｌｌ ｍ／ｓ
回转范围：００～２２００
回转速度：７００／ｓ
夹持部分是机械手的重要部件之一，主要由手指、 杠杆、杠杆支座、楔块、拉簧、夹紧缸体等组成，如图２ 所示。工作时，油缸在压力油作用下推动活塞运动，活 塞带动楔块移动，从而带动手指绕销轴转动，使手指握 紧或在弹簧作用下松开工件。 手／龟
根据以上设计计算，选用ＣＢ－Ｅ１００型油泵，其主 要技术指标为：公称排量１００ ｍＬ／ｒ，额定压力１６ ＭＰａ， 最高压力２０ ＭＰａ，额定转速２０００ ｒ／ｍｉｎ，最高转速
１．泵２．吸油过滤器３、１３．溢流阀４．回油过滤器５．油箱 ６、１４、２８．单向阀７．压力表８、１６、２０、２４、２７．调速阀 ９、１７、２１、２５．电磁换向阀１０、１５、１９、２３．电液方向阀 ｌｌ、１２、２６．液压缸１８、２２．液压马达
将相关参数代入以上公式，通过设计计算，最后 手臂的水平移动缸参数：内径Ｄ＝５０ ｍｍ，长度￡
ｍｍ，壁厚６＝１０ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝３０
ｍｍ。 ３ ６
（ＭＰａ） （Ｌ・ＩＩｌｉｎ。１） 溢流阀 单向阀 调速阀 电磁换向阀 电液换向阀 溢流阀
ＹＦ—Ｂ３２Ｈ ＤＦ．Ｂ３２Ｋｌ ２ｌ ３５ ３２ ２ｌ ２１ ２ｌ ２５０ ２５０ ４０ ３０ ７５ １００
２．４液压马达设计选型 由于系统转速要求不高，因此大臂选用马达型号
为ＮＪＭ—Ｇ４，腕部选用马达型号为ＮＪＭ—Ｇ２．８４，具体性 能指标见表２。
万方数据
四自由度搬运机械手液压系统设计
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 耿跃峰， 夏政伟， GENG Yue-feng， XIA Zheng-wei 许昌学院电气信息工程学院,河南许昌,461000 液压与气动 Chinese Hydraulics & Pneumatics 2012(2)
ｒ／ｍｉｎ，额定驱动功率６１．０ ２．３阀的设计计算
２５００
ｋＷ。
图３液压系统原理图
溢流阀按最大工作压力ｐ。＝１６ ＭＰａ和泵的最大 流量选取。
伸缩缸的流量：
２液压系统部分重要元件选型
２．１
液压缸的设计计算
Ｑ，：Ａ＾：孚。：丛竽×０．２５
＝４．９０６×１０ｑｍ３／ｓ
１）液压缸内径Ｄ及活塞杆直径设计计算 油缸的内径Ｄ由油缸所需输出的最大拉力或推
随着轴向柱塞泵向高压、高速、大流量方向的发
往复运动会使柱塞腔内流体发生变化，影响压力特性
方程，因此建立柱塞运动的理论模型，分析柱形缸体和
展，轴向柱塞泵中的摩擦副粘着磨损和烧伤现象日渐
严重，轴向柱塞马达的柱塞表面与缸孔内表面之间构
锥形缸体对柱塞泵运动方程以及柱塞受力的影响‘１‘”。
成一对摩擦副，称为柱塞副。柱塞副首先要起到密封 的作用，保证缸孔中的压力油液不会产生过大的泄漏；
续表 规格 件号 名称 型号 压力 流量 最大使用 流量（Ｌ・ ｍｉｎ一）
２７５ １４０．４
表２马达型号及性能 型号
ＮＪＭ．Ｇ４ ＮＪＭ．Ｇ２．８４
排量
（Ｌ・ｒ’’）
４ ２．８４
压力（ＭＰａ） 额定
２５ ２５
最高转速 转矩（Ｎ・ｍ） 最大
１８３１６ １３２ ３２
（ＭＰａ） （Ｌ・ＩＩＩｉｎ一）
（兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要：为提高柱塞泵的工作效率，通过研究柱塞倾角对柱塞受力的影响，得出径向力力的方向不断摆 动，使柱塞与缸体产生滚动摩擦，改善了柱塞的润滑条件，减小柱塞体的磨损，延长柱塞泵的使用寿命。
关键词：柱塞泵；柱塞倾角；径向力 中图分类号：ＴＨｌ３７．５１ 文献标识码：Ｂ文章编号：１０００４８５８（２０１２）０２－００４４旬３
１４ １５ １６ １７ １９ ２０ ２３ ２４ ２７ ２８
４０
５０
单向阀 电液换向阀 调速阀 电磁换向阀 电液换向阀 调速阀 电液换向阀 调速阀 电磁换向阀 单向阀
ＤＦ．Ｂ３２Ｋｌ ３４ＤＹＯ—Ｂ３２Ｈ．Ｔ
３５ ２１ ３２ ２５ ２ｌ ３２ ２１ ３２ ２１ ３５
２５０ １９０ １００ １１０ ３７０ ２００ ３７０ ２００ ３０ ３０
摘要：简述了四自由度搬运机械手及其夹持部分结构特点及工作原理，设计了机械手液压系统，并对 系统其它主要元件（如油缸、油泵、阅、马达等）进行了设计选型。 关键词：机械手；四自由度；夹持手爪；液压系统
中图分类号：ＴＨｌ３７ 前言
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０００－４８５８（２０１２）０２－００４２－０３
１液压系统设计 工业机械手是一种模仿人手动作，并按照设定的 液压系统作为搬运机械手的重要驱动方式，主要 用来使机械手完成工作夹／松、手部摆动、手臂水平位 移和垂直升降等动作，主要由油缸、油泵、油压马达和 各种阀组成，本文主要对其进行分析设计。系统主要 技术参数如下： 抓重：２０ ｋｇ 最大工作半径：１７００ 手臂运动参数： 伸缩行程：７００ 升降行程：３５０ 升降速度：０．０５
升降缸的流量：
力来确定，油缸内径。＝后蔬＝Ｌ １３／乏薏
式中：Ｐ——活塞承受的最大推力（Ｎ），Ｐ＝Ｐ。＋Ｔ。＋ 疋＋Ｐ２＋Ｐ３，其中，Ｐ，、Ｔｔ、疋、Ｒ、Ｐ３分别为作用在活 塞上的总推力、活塞密封与油缸内孔的摩擦力、活塞杆 与缸盖或导套处的摩擦力、回油腔中的背压力和运动 部件的惯性力；田。为油缸的机械效率；△：ｐ为油缸进出
二Ｌ盯Ｊ
夹紧缸的流量：
¨Ａ３ｖ３：孚，：芈×ｏ．０６
＝２．００×１０—４ｍ３／ｓ
３０）Ｄ和占＝格来确定。
得出：
＝１０７０
根据压力、流量选择阀的型号如表１所示。
裹１主要液压阀型号衰 规格 件号 名称 型号 压力 流量 最大使用 流量（Ｌ・ ｒａｉｎ‘１）
２８０．７５ ２７５ ４４．９２ ３３ ５５．４ １１２．３
３结束语
１１２．３ １２０ ２７３．４ ２２４．６ ２７３．４ ２２４．６ ３３ ３３
Ｑ一１１２０
ＤＳＧ旬３－２Ｃ ３４ＤＹＯ．Ｆ５０Ｈ．Ｔ
本文主要对四自由度工业搬运机械手进行了简要 介绍，然后根据工作要求，设计了液压系统，并对系统 主要元件如油缸、泵、阀、马达进行了设计计算和选型。 该系统后在某企业生产线上经过一段时间的运行，系
机械电子及其控制方面的教学与研究工作。
万方数据
２０１２年第２期
液压与气动
４３
式中：Ｐ。指油缸工作压力，其值为１６ ＭＰａ，△ｐ．为进、 回油路总压力损失，由于本系统流速不大，且管路简 单，故取△ｐ１＝０．５
ＭＰａ。
ｘ
油泵流量Ｑ。≥Ｋ（２Ｑ）≥１．１
２９．３３７×１０—４ｍ３／ｓ。‘
２６．６７×１０一＝
圈１四自由度搬运机械手结构示意图
ｍｉｌｌ
程序、轨迹和要求代替人手去搬运工件或进行操作的 自动化装置。它移动方便、操作灵活，对于实现生产过 程自动化，提高劳动生产率，减轻劳动强度起着十分重 要的作用。本文所研究到的搬运机械手具有四个自由
度，分别为手腕的旋转运动，手臂的伸缩运动、旋转运
动和升降运动，坐标形式为圆柱坐标，采用液压驱动控 制方式，其结构示意图如图１所示。
油口的压力差。
Ｑ：：Ａ：铲孚：＝丛竽×ｏ．０６
＝１２．０６
Ｘ
ｌＯ＂ｍ３／ｓ
大臂旋转马达的流量：
Ｑ３
２
ｇｏ∞２＝４×４０＝１６０ Ｌ／ｍｉｎ ＝２６．６７×ｌＯｑｍ３／ｓ
手腕旋转马达的流量：
Ｑ４
２
ｇｏ∞３＝２．８４×５０＝１４２ Ｌ／ｒａｉｎ ＝２３．６７×ｌＯｑｍ３／ｓ
根据公式，活塞杆直径ｄ＝Ａ。Ｄ，其中，Ａ，——液 压缸活塞杆直径与缸内径比值。当活塞杆受拉时，Ａ， 一般取Ｏ．３—０．５，当活塞杆受压时，一般取０．５～０．７。 ２）油缸长度￡和壁厚艿 油缸长度￡和壁厚６分别根据公式：￡≤（２０—
同时又要能承受一定的径向分力，并保证柱塞能在缸
收稿日期：２０ｌｌ舶－２３
作者简介：杨逢瑜（１９４８一），男，甘肃临夏人，教授，博导，学
士，主要从事液压技术方面以及磁性物理与磁技术方面科研和
孔中自由往复运动。柱塞沿缸体轴线的相对于缸体的 教学ｔ作。 ■｝—Ｈ—｛卜—督＊＊ｏ｝—＊—稍—｛卜—｛｛一＊＊＊一＊＿｛．＿—Ｈ——舴诲一＊苷钟—量ｆ＊书Ｈ扑船—｛｝・＊一＊
２４ＤＯ．ＢＩＯＨ．Ｔ ３４ＤＹＯ．Ｂ２０Ｈ．Ｔ ＹＦ．Ｂ２０Ｈ
ＭＰａ，
１３
万方数据
液压与气动
２０１２年第２期
柱塞倾角对柱塞受力的影响
杨逢瑜．杨军，王鹏雁，刘欣玉
Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｐｉｓｔｏｎ ａｎｇｌｅ
ｏｎ
ｐｉｓｔｏｎ ｌｏａｄ
ＹＡＮＧ Ｆｅｎｇ—ｙｕ，ＹＡＮＧ Ｊｕｎ，ＷＡＮＧ Ｐｅｎｇ—ｙａｎ，ＬＩＵ Ｘｉｎ—ｙｕ
本文链接：/Periodical_yyyqd201202015.aspx
油缸
手腕运动参数： 回转范围：００一１８００
回转速度：９５。／ｓ
手指夹持范围：邶～４，９０
手指握力：５００
Ｎ
ｍｉｌｌ
根据系统的工作要求和特点，拟定的四自由度搬 运机械手液压系统原理图如图３所示。
图２机械手夹持部分结构图
一菸一
乡董
收稿Ｅｌ期：２０１１－０５－３０
作者简介：耿跃峰（１９ｒ７８一），男，河南汝州人，讲师，主要从事
手臂的升降缸参数：内径Ｄ＝１６０ ｍｍ，长度Ｌ＝
７００
ｍｍ。壁厚６＝１７ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝９０
ｍｍ。
８
夹紧缸的参数：内径Ｄ＝６５ ｍｍ，长度Ｌ＝６０ 壁厚６＝９ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝３５ ２．２油泵的设计计算 油泵的工作压力Ｐ。≥ｐＩ＋Ａｐｌ＝１６＋０．５＝１６．５
ｍｍ。
ｒｎｍ。
９ １０