表6-4 硬管外径系列
[10]
4 5 6 8 32 10 12 38* （14） 40 16 （18） 50 20 （22） （28） 25 2.管道壁厚?计算：
（34） （42） ??式中： p——管道内最高工作压力（Pa）； d——管道内径（m）；
p?d （6-8） 2??? ???——管道材料的需用应力（Pa），???? ?b——管道材料的抗拉强度（Pa）；
?bn；
n——安全系数，对钢管来说，p<7MPa时，取n=8；p<17.5MPa时，取n=6；
p>17.5MPa时，取n=4。
管头连接螺纹根据油管外径选取。
（3）液压缸进出油口直径的确定 缸的进出油口直径d0可用下式求得：
d0?4q/?v式中： q——液压缸配管内的流量；
（6-9）
v——液压缸配管内液体的平均流量（一般取v=4～5m/s）。
计算得出的d0数值并按液压的相关标准进行圆整，如表所示：
表6-5 各液压缸进出油口直径 进出油口直径 液压缸 俯仰摆动直线油缸 手臂伸宿液压缸 手指夹紧液压缸 6.5.5 油箱容量的确定
在确定油箱尺寸时，一方面要满足系统供油的要求，还要保证执行元件全部排油时，邮箱不能溢出，以及系统中最大可能充满油时，油箱的油位不低于最低限度。
根据油箱容量的经验公式：
d0（mm） M27?2 M33?2 M27?2 26
V?a?qV （6-10）
式中： qV——液压泵每分钟排除压力油的容积（m）； a——经验系数，见下表。
表6-6 经验系数a
[10]
3
锻压系统 6～12 冶金系统 10 系统类型 a 行走机械 1～2 低压系统 2～4 中压系统 5～7 计算可得油箱容量：
V?a?qV?3?71?213L
选用规格为250L的油箱。 6.5.6 液压原理图
液压系统各执行机构的动作均由电控系统发信号控制相应的电磁换向阀或电液动换向阀，按程序依次步进动作，液压系统的工作顺序是由控制各个液压缸换向阀的电磁铁的得失电来工作的。
执行机构的定位和缓冲是机械手工作平稳可靠的关键。从提高生产率来说，希望机械手正常工作速度越快越好，但工作速度越高，启动和停止时的惯性力矩就越大，这不仅会影响到机械手的定位精度，严重时还会损伤机件。因此为达到机械手的定位精度和运动平稳性的要求，一般在定位前要采取缓冲措施。 该机械手手指夹紧由压力传感器控制力度，保证工件不被抓伤也不会在搬运过程中掉落；手臂伸缩和手臂俯仰由行程开关适时发信号，提前切断油路滑行缓冲并定位；手臂回转、手腕回转由挡铁定位保证精度，端点到达前发信号切断油路。
机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度等，控制方式可分为点位控制和连续控制两种，目前以点位控制为主，占90%以上。本设计中机械手的控制可采用可编程控制器（PLC）来进行顺序点位控制。PLC是一种数字运算操作的电子系统，转为在工业环境下应用而设计。它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点与继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格便宜等优点结合起来，而其本身又具有体积小、质量轻、耗电省等特点
[12]
。为了增强机械手使用的灵活性，可将机械手
的工作方式设置为手动和自动两种方式，其中自动方式又包括连续、单周期、单步这几种工作方式。此处不多作介绍。
27
图6-1 液压原理图
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结论
本文设计了一个程控型机器人代替人工工作，实现两条生产线之间电机壳体的搬运。本次设计的主要任务是完成机械手结构方面以及其液压驱动系统方面的设计，主要工作包括：
（1）通过查阅有关资料，简单介绍了国内外机器人（机械手）的历史及发展概况，介绍了目前机器人的几种分类形式，列举出了在生产、生活上和高科技领域中几种常见的机器人。
（2）根据本课题的给定的依据，提出了采用四自由度关节型机械手的方案，经过分析和论证，证明了这种结构的可以满足工作要求。
（3）对机械手的驱动力和力矩进行计算，根据液压驱动的特点和实际工作需要，提出采用液压驱动的方案，并通过比较、择优，证明这种驱动方案是最佳的。
（4）根据实际的工作要求，选取适宜的液压元件并对其进行校核，最终确定所需液压元件的尺寸、材料等，并画出了各主要部件的机械结构图。
（5）根据实际工作条件、对机械手动作进行规划，将机械手动作设计为顺序动作，并拟用PLC来实现对其的顺序控制，并提出了手动、自动、单步、单周期、连续循环等几种工作模式以适应不同的操作需求，使系统满足不同工作条件下的需要。但在PLC控制方面没有进行详细设计。
（6）在研究过程中发现在机械手领域还存在一些具有挑战性的问题，需要进一步的研究和探索，诸如如何根据不同的工作环境和要求，对机械手的物料要求、动作顺序、工作范围进行改进。
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参考文献
[1]郭洪红.工业机器人运用技术[M].北京：科学出版社.2008-7.7～11，15，19，26～30，40，44～45，51，68，79～84，91
[2]原魁.工业机器人发展现状与趋势[J].工厂自动化.2007.第1期.34～38
[3]周寿明，邓成良.可用于生产线的工业机器人研究[J].科技创新导报.2008.第27期.59-61
[4]罗璟，赵克定，陶湘厅，袁锐波.工业机器人的控制策略探讨[J]，机床与液压.2008-10.第10期.95～100
[5]张新聚，曹慧勤，杨雪.程控通用机器人设计[J].液压与气动.2007.第2期.63～64 [6]李文明.电机壳体搬运机械手的研究与设计[D].武汉：华中科技大学.2007 [7]郭洪红.工业机械人技术[M].西安：西安电子科技大学.2006.5
[8]王小玲.工业机械手的PLC控制[J].机电工程技术.2004.第9期.32～36 [9]许福玲，陈尧明.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社.2007-10.38～40，41，48～51，68～77，79～104，123～131，141～163
[10]成大先.机械设计手册液压传动[S]，第4版.北京：化学工业社.2007-9.20-3～20-5，
20-13，20-74～20-100， 20-117，20-184，20-277，20-281～20-306，20-390～20-392，20-401～20-419，20-427～20-454，20-471～20-484，20-508～540，20-640，20-708～20-711，20-740～20-741，20-767
[11]机械设计手册编委会.机械设计手册液压传动与控制[S]，第4版.北京：机械工业出版
社.2007-7.23-49～23-58，23-64～23-66，23-134～23-135，23-170～23-171，23-173～23-174，23-254～23-255，23-490～23-491，23-498～23-499，23-561，23-581～23-584 [12]张培志，朱宏俊.电气控制与可编程序控制器[S].北京：化学工业出版社.2009-1.120 [13]哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学[S]，第6版.北京：高等教育出版
社.2007-4.109，170～177
[14]刘鸿文.材料力学[S]，第4版.北京：高等教育出版社.2008-12.12-25,29-37
[15]孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[S]，第7版.北京：高等教育出版社.2007-12.5～18，
263～273
[16]毛平淮，互换性与测量技术[S].北京：机械工业出版社.2008-1
[17] Fathi Ghorbel, John Y. Hung, and Mark W. Spong. Adaptive Control of Flexible-Joint
Manipulators. IEEE Control Systems Magazine, 1989.10, 9-13
[18] D. Black. A Modular Approach to Robotic Automation of DOE Applications. ARM
Automation,Inc 2000.7
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