輪胎搬運機器人設(shè)計

1、青 島 科科 技 大大 學(xué)本 科 畢畢 業(yè) 設(shè)設(shè) 計 （論論 文）輪胎搬運機器人設(shè)計題 目 _指導(dǎo)教師_輔導(dǎo)教師_學(xué)生姓名_學(xué)生學(xué)號_院（部部）_專業(yè)_班_年 _月 _日日輪胎搬運機機器人設(shè)計計摘 要在當(dāng)今大規(guī)規(guī)模制造業(yè)業(yè)中，企業(yè)業(yè)為提高生生產(chǎn)效率，保保障產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，工業(yè)業(yè)機器人作作為自動化化生產(chǎn)線上上的重要成成員，逐漸漸被企業(yè)所所認(rèn)同并采采用。工業(yè)業(yè)機器人的的技術(shù)水平平和應(yīng)用程程度在一定定程度上反反映了一個個國家工業(yè)業(yè)自動化的的水平。目目前，工業(yè)業(yè)機器人主主要承擔(dān)著著焊接、噴噴涂、搬運運以及堆垛垛等重復(fù)性性并且勞動動強度極大大的工作。本文研究了了國內(nèi)外輪輪胎硫化機機用輪胎搬搬運機器人人發(fā)展的

2、現(xiàn)現(xiàn)狀，通過過學(xué)習(xí)輪胎胎搬運機械械手的工作作原理，熟熟悉了搬運運機器人的的運動機理理。在此基基礎(chǔ)上，確確定了四自自由度輪胎胎搬運搬運運機器人的的基本系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對對輪胎搬運運搬運機器器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)進行了簡簡單的強度度計算，完完成了輪胎胎搬運機器器人機械方方面的設(shè)計計（包括傳傳動部分、執(zhí)行部分分、驅(qū)動部部分）和簡簡單的三維維實體造型型工作。設(shè)計的搬運運機器人運運用于自動動化生產(chǎn)線線，實現(xiàn)自自動化生產(chǎn)產(chǎn)，減輕產(chǎn)產(chǎn)業(yè)工人大大量的重復(fù)復(fù)性勞動，同同時又節(jié)約約了成本，提提高了工作作效率。本本文是對整整個設(shè)計工工作較全面面的介紹和和總結(jié)。關(guān)鍵詞：搬搬運機器人人；三維模模型；結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計；TIRE TRANNS

3、PORRT ROOBOETT DESSIGNABSTRRACTIn thhe reecentt larrge mmanuffactuuringg inddustrry, tthe iindusstriaal roobot as aan immporttant menbber oof auutomaatic prodductiion lliness is gradduallly accceptted aand aadoptted bby thhe ennterpprisees foor thheir sakee of imprrovinng prroducctionn effficieency

4、and ensuuringg prooductt quaalityy. Thhe teechnoologyy levvel aand aappillicattion of iindusstriaal roobot refllectss thee levvel oof a couttry iindusstriaal auutomaationn in a ceertaiin exxtentt. This papeer sttudiees thhe deeveloopmennt off thee tirre coonveyying roboot ussed oon tiire vvulcaanizi

5、ing mmachiine.Anndthhrougghleearniingttheppriciinpleeofthetireecarrryinngmaanipuulatoor,wwegeetfaamiliiarwwiththemotiionmmechaanismmoftheconvveyinngroobotss.Onnthiisbaasis,weconffirmthebasiicsyystemmstrructuureooffoour-ddegreee-off-freeedomm(4-DDOF)tireeconnveyiingrrobott,brriefttlyccalcuulateethees

6、trrengtthoffitssstrructuure,andcomppleteeitssmecchaniicaldesiigns(inclludinngtrransmmissiion,excuutionn,annddrrivinng)aandssimplle3DDenttitymodeelingg.Appllyinggthiisdeesignnedcconveeyinggrobbotttoauutomaaticprodductiionllinesscouuldaachieeveaautommateddprooducttionandreduucemmanuffactuuringgworrker

7、sslottsoffreppetittiveworkk,meeanwhhilesaveetheecosstanndbrringtheeffiicienncy.Thisspapperiisacomppreheensivveinntrodductiionaandcconcllutioononntheeenttiredesiign.KEY WWORDSS:Trannsporrt roobot；strrengtthcaalcullatioon,；sturrcturredeesignn；目 錄錄前言111 緒論21.1搬運運機器人概概述21.2搬運運機械人的的應(yīng)用簡況況331.3搬運運機器人的的應(yīng)用意義

8、義41.4機械械手的發(fā)展展概況與發(fā)發(fā)展趨勢51.4.11機器手發(fā)發(fā)展概況51.4.22機械手的的發(fā)展趨勢勢661.5繪圖圖軟件771.6本論論文的主要要工作82 輪輪胎胎搬運機器器人的總體體設(shè)計方案案92.1搬運運機器人要要解決的92.2胎搬搬運機器人人各方向傳傳動方式設(shè)設(shè)計92.2.11自由度和和坐標(biāo)系的的選擇92.2.22 機器人各各方向傳動動方式的設(shè)設(shè)計1002.2.22.1水平和和豎直方向向直線運動動傳動方式式設(shè)102.2.22.2 R方向旋旋轉(zhuǎn)運動的的設(shè)計112.3 本本章小結(jié)1123 輪胎胎搬運機器器人的零部部件結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計133.1結(jié)構(gòu)構(gòu)總體設(shè)計計1133.2零部部件設(shè)計143.2

9、.11底盤143.2.22液壓馬達達1553.2.33行星齒輪輪減速器1163.2.44回轉(zhuǎn)支撐撐裝置1773.2.55.回轉(zhuǎn)傳傳動裝置2203.2.66中央回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)接頭2113.2.77機械臂的的組成及工工作原理2223.2.88機械爪的的組成及工工作原理2333.3機械械臂強度計計算與校核核2264 液壓系系統(tǒng)2294.1液壓壓傳動的工工作原理和和組成 294.2液壓壓系統(tǒng)的基基本動作分分析314.3液壓壓系統(tǒng)的基基本回路分分析314.3.11限壓回路路3114.3.22緩沖回路路3224.3.33節(jié)流回路路3334.3.44閉鎖回路路3445 總結(jié)35參考文獻36致謝338前言搬運機器人人

10、在實際的的工作中就就是一個機機械手，機機械手的發(fā)發(fā)展是由于于它的積極極作用正日日益為人們們所認(rèn)識。機器人就是是用機器代代替人手，把把工件由某某個地方移移向指定的的工作位置置，或按照照工作要求求以操縱工工件進行加加工。在現(xiàn)代工業(yè)業(yè)中，生產(chǎn)產(chǎn)過程的機機械化、自自動化已成成為突出的的主題。因因此，國內(nèi)內(nèi)主要是逐逐步擴大機機械手應(yīng)用用范圍，在在應(yīng)用專用用機械手的的同時，相相應(yīng)地發(fā)展展通用機械械手，有條條件的還要要研制示教教式機械手手、計算機機控制機械械手和組合合式機械手手等。本文中研究究的搬運機機器人也是是一種機械械手，是一一種專門與與輪胎硫化化機相配合合的機械手手。通過研究國內(nèi)外外輪胎硫化化機用搬運

11、運機器人的的發(fā)展現(xiàn)狀狀，通過學(xué)學(xué)習(xí)機械手手的工作原原理，熟悉悉了搬運機機器人的運動動機理，繼繼而發(fā)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)有的硫化化機上配置置的搬運機機械手存在在不合理的的地方。在在輪胎硫化化機硫化一一次輪胎的的總工作時時間中絕大大部分時間間是在進行行硫化這個個流程，而而輪胎搬運運機械手的的工作時間間極短，這這就導(dǎo)致了了輪胎硫化機機大部分的的工作時間間中機械手手都是閑置置狀態(tài)，本本文的主要要工作就是是設(shè)計一款款輪胎搬運運機械手，將將之從單個個的硫化機機中分離出出來，在一一臺硫化機機進入硫化化流程是機機械手可以以通過驅(qū)動動系統(tǒng)移動動到下臺硫硫化機的工工作位置，為為其放置輪輪胎，安置置完成后可可以依次為為其他的硫硫

12、化機安置置輪胎，這這樣就可以以達到充分分提高搬運運機械手的的工作效率率，實現(xiàn)一一臺機器人人為多臺硫硫化機服務(wù)務(wù)，還可以以簡化硫化化機的結(jié)構(gòu)構(gòu)，進而達達到降低成成本的目的的。因為本本設(shè)計中各各方向上輪輪胎搬運機機器人伸縮縮臂的工作作范圍很大大，機械臂臂有很大的的舉升范圍圍，回轉(zhuǎn)支支承裝置采采用全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式，所以以從機械結(jié)結(jié)構(gòu)方面來來說本設(shè)計計中的搬運運機器人既既是一種專專用機器人人，也可以以作為通用用機器人完完成其他的的工作。因為本文偏偏重輪胎搬搬運機器人人機械結(jié)構(gòu)構(gòu)方面的設(shè)設(shè)計，所以以在PLCC控制系統(tǒng)統(tǒng)、液壓系系統(tǒng)等方面面沒有進行行很深入的的研究。1 緒論1.1 搬搬運機器人人概述搬運機器人人

13、在實際的的工作中就就是一個機機械手，機機械手的發(fā)發(fā)展是由于于它的積極極作用正日日益為人們們所認(rèn)識：其一、它它能部分的的代替人工工操作；其其二、它能能按照生產(chǎn)產(chǎn)工藝的要要求，遵循循一定的程程序、時間間和位置來來完成工件件的傳送和和裝卸；其其三、它能能操作必要要的機具進進行焊接和和裝配，從從而大大的的改善了工工人的勞動動條件，顯顯著的提高高了勞動生生產(chǎn)率，加加快實現(xiàn)工工業(yè)生產(chǎn)機機械化和自自動化的步步伐。因而而，受到很很多國家的的重視，投投入大量的的人力物力力來研究和和應(yīng)用。尤尤其是在高高溫、高壓壓、粉塵、噪音以及及帶有放射射性和污染染的場合，應(yīng)應(yīng)用的更為為廣泛。在在我國近幾幾年也有較較快的發(fā)展展，

14、并且取取得一定的的效果，受受到機械工工業(yè)的重視視。機械手手的結(jié)構(gòu)形形式開始比比較簡單，專專用性較強強。隨著工工業(yè)技術(shù)的的發(fā)展，制制成了能夠夠獨立的按按程序控制制實現(xiàn)重復(fù)復(fù)操作，適適用范圍比比較廣的“程序控制制通用機械械手”，簡稱通通用機械手手。由于通通用機械手手能很快的的改變工作作程序，適適應(yīng)性較強強，所以它它在不斷變變換生產(chǎn)品品種的中小小批量生產(chǎn)產(chǎn)中獲得廣廣泛的引用用。機器人就是是用機器代代替人手，把把工件由某某個地方移移向指定的的工作位置置，或按照照工作要求求以操縱工工件進行加加工。機器器人一般分分為三類。第一類是是不需要人人工操作的的通用機器器人，也即即本文所研研究的對象象。它是一一種獨

15、立的的、不附屬屬于某一主主機的裝置置，可以根根據(jù)任務(wù)的的需要編制制程序，以以完成各項項規(guī)定操作作。它是除除具備普通通機械的物物理性能之之外，還具具備通用機機械、記憶憶智能的三三元機械。第二類是是需要人工工操作的，稱稱為操作機機（Mannipullatorr）。它起起源于原子子、軍事工工業(yè)，先是是通過操作作機來完成成特定的作作業(yè)，后來來發(fā)展到用用無線電訊訊號操作機機器人來進進行探測月月球等。工工業(yè)中采用用的鍛造操操作機也屬屬于這一范范疇。第三三類是專業(yè)業(yè)機器人，主主要附屬于于自動機床床或自動生生產(chǎn)線上，用用以解決機機床上下料料和工件傳傳送。這種種機器人在在國外通常常被稱之為為“Mechhanic

16、cal HHand”，它是為為主機服務(wù)務(wù)的，由主主機驅(qū)動。除少數(shù)外外，工作程程序一般是是固定的，因因此是專用用的。機器人按照照結(jié)構(gòu)形式式的不同又又可分為多多種類型，其其中關(guān)節(jié)型型機器人以以其結(jié)構(gòu)緊緊湊，所占占空間體積積小，相對對工作空間間最大，甚甚至能繞過過基座周圍圍的一些障障礙物等這這樣一些特特點，成為為機器人中中使用最多多的一種結(jié)結(jié)構(gòu)形式，世世界一些著著名機器人人的本體部部分都采用用這種機構(gòu)構(gòu)形式的機機器人。要機器人像像人一樣拿拿取東西，最最簡單的基基本條件是是要有一套套類似于指指、腕、臂臂、關(guān)節(jié)等等部分組成成的抓取和和移動機構(gòu)構(gòu)執(zhí)行機機構(gòu)；像肌肌肉那樣使使手臂運動動的驅(qū)動傳動系統(tǒng)統(tǒng)；像大

17、腦腦那樣指揮揮手動作的的控制系統(tǒng)統(tǒng)。這些系系統(tǒng)的性能能就決定了了機器人的的性能。一一般而言，機機器人通常常就是由執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動傳傳動系統(tǒng)和和控制系統(tǒng)統(tǒng)這三部分分組成，如如圖1-11所示。圖1-1機機器人的一一般組成Figurre 1-1 geeneraal coompossitioon off thee robbot對于現(xiàn)代智智能機器人人而言，還還具有智能能系統(tǒng)，主主要是感覺覺裝置、視視覺裝置和和語言識別別裝置等。目前研究究主要集中中在賦予機機器人“眼睛”，使它能能識別物體體和躲避障障礙物，以以及機器人人的觸覺裝裝置。機器器人的這些些組成部分分并不是各各自獨立的的，或者說說并不是簡簡單的疊加

18、加在一起，從從而構(gòu)成一一個機器人人的。要實實現(xiàn)機器人人所期望實實現(xiàn)的功能能，機器人人的各部分分之間必然然還存在著著相互關(guān)聯(lián)聯(lián)、相互影影響和相互互制約。它它們之間的的相互關(guān)系系如圖1-2所示。圖1-2機機器人各組組成部分之之間的關(guān)系系Figurre 1-2 thhe roobot betwween the variious compponennts機器人的機機械系統(tǒng)主主要由執(zhí)行行機構(gòu)和驅(qū)驅(qū)動傳動動系統(tǒng)組成成。執(zhí)行機機構(gòu)是機器器人賴以完完成工作任任務(wù)的實體體，通常由由連桿和關(guān)關(guān)節(jié)組成，由由驅(qū)動傳傳動系統(tǒng)提提供動力，按按控制系統(tǒng)統(tǒng)的要求完完成工作任任務(wù)。1.2搬運運機械人的的應(yīng)用簡況況在現(xiàn)代工業(yè)業(yè)中

19、，生產(chǎn)產(chǎn)過程的機機械化、自自動化已成成為突出的的主題。在在機械工業(yè)業(yè)中，加工工、裝配等等生產(chǎn)是不不連續(xù)的。專用機床床是大批量量生產(chǎn)自動動化的有效效辦法，程程控機床、數(shù)控機床床、加工中中心等自動動化機械是是有效解決決多品種小小批量生產(chǎn)產(chǎn)自動化的的重要辦法法。但除切削加加工本身外外，還有大大量的裝卸卸、搬運、裝配等作作業(yè)，有待待于進一步步實現(xiàn)機械械化。據(jù)資資料介紹，美美國生產(chǎn)的的全部工業(yè)業(yè)零件中，有有75是是小批量生生產(chǎn)；金屬屬加工生產(chǎn)產(chǎn)批量中有有四分之三三在50件件以下，零零件真正在在機床上加加工的時間間僅占零件件生產(chǎn)時間間的5。從這里可可看出，裝裝卸、搬運運等工序機機械化的迫迫切性，工工業(yè)機械

20、手手就是為實實現(xiàn)這些工工序的自動動化而產(chǎn)生生的。機械械手可在空空間抓放物物體，動作作靈活多樣樣，適用于于可變換生生產(chǎn)品種的的中、小批批量自動化化生產(chǎn)，廣廣泛應(yīng)用于于柔性自動動線。國內(nèi)外機械械工業(yè)機搬搬運械手主主要應(yīng)用于于以下幾方方面：1）熱加工工方面的應(yīng)應(yīng)用熱加工是高高溫、危險險的笨重體體力勞動，很很久以來就就要求實現(xiàn)現(xiàn)自動化。為了提高高工作效率率，和確保保工人的人人身安全，尤尤其對于大大件、少量量、低速和和人力所不不能勝任的的作業(yè)就更更需要采用用機械手操操作。2）冷加工工方面的應(yīng)應(yīng)用冷加工方面面機械手主主要用于柴柴油機配件件以及軸類類、盤類和和箱體類等等零件單機機加工時的的上下料和和刀具安裝

21、裝等。進而而在程序控控制、數(shù)字字控制等機機床上應(yīng)用用，成為設(shè)設(shè)備的一個個組成部分分。最近更更在加工生生產(chǎn)線、自自動線上應(yīng)應(yīng)用，成為為機床、設(shè)設(shè)備上下工工序聯(lián)接的的重要于段段。3）拆修裝裝方面拆修裝是鐵鐵路工業(yè)系系統(tǒng)繁重體體力勞動較較多的部門門之一，促促進了機械械手的發(fā)展展。目前國國內(nèi)鐵路工工廠、機務(wù)務(wù)段等部門門，已采用用機械手拆拆裝三通閥閥、鉤舌、分解制動動缸、裝卸卸軸箱、組組裝輪對、清除石棉棉等，減輕輕了勞動強強度，提高高了拆修裝裝的效率。近年還研研制了一種種客車車內(nèi)內(nèi)噴漆通用用機械手，可可用以對客客車內(nèi)部進進行連續(xù)噴噴漆，以改改善勞動條條件，提高高噴漆的質(zhì)質(zhì)量和效率率。近些年，隨隨著計算機

22、機技術(shù)、電電子技術(shù)以以及傳感技技術(shù)等在機機械手中越越來越多的的應(yīng)用，工工業(yè)機械手手已經(jīng)成為為工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中提高勞勞動生產(chǎn)率率的重要因因素。1.3搬運運機器人的的應(yīng)用意義義在機械工業(yè)業(yè)中，搬運運機器人的的應(yīng)用意義義可以概括括如下：1）可以提提高生產(chǎn)過過程的自動動化程度應(yīng)用機械手手，有利于于提高材料料的傳送、工件的裝裝卸、刀具具的更換以以及機器的的裝配等的的自動化程程度，從而而可以提高高勞動生產(chǎn)產(chǎn)率，降低低生產(chǎn)成本本，加快實實現(xiàn)工業(yè)生生產(chǎn)機械化化和自動化化的步伐。2）可以改改善勞動條條件、避免免人身事故故在高溫、高壓、低低溫、低壓壓、有灰塵塵、噪聲、臭味、有有放射性或或有其它毒毒性污染以以及工作空空

23、間狹窄等等場合中，用用人手直接接操作是有有危險或根根本不可能能的。而應(yīng)應(yīng)用機械手手即可部分分或全部代代替人安全全地完成作作業(yè)，大大大地改善了了工人的勞勞動條件。在一些動動作簡單但但又重復(fù)作作業(yè)的操作作中，以機機械手代替替人手進行行工作，可可以避免由由于操作疲疲勞或疏忽忽而造成的的人身事故故。3）可以減減少人力，便便于有節(jié)奏奏地生產(chǎn)應(yīng)用機械人人代替人手手進行工作作，這是直直接減少人人力的一個個側(cè)面，同同時由于應(yīng)應(yīng)用機械手手可以連續(xù)續(xù)地工作，這這是減少人人力的另一一個側(cè)面。因此，在在自動化機機床和綜合合加工自動動生產(chǎn)線上上，目前幾幾乎都設(shè)有有機械手，以以減少人力力和更準(zhǔn)確確地控制生生產(chǎn)的節(jié)拍拍，便

24、于有有節(jié)奏地進進行生產(chǎn)。綜上所述，有有效地應(yīng)用用機器人是發(fā)展展機械工業(yè)業(yè)的必然趨趨勢。1.4機械械手的發(fā)展展概況與發(fā)發(fā)展趨勢專用機械手手經(jīng)過幾十十年的發(fā)展展，如今已已進入以通通用機械手手為標(biāo)志的的時代。由由于通用機機械手的應(yīng)應(yīng)用和發(fā)展展，進而促促進了智能能機器人的的研制。智智能機器人人涉及的知知識內(nèi)容，不不僅包括一一般的機械械、液壓、氣動等基基礎(chǔ)知識，而而且還應(yīng)用用一些電子子技術(shù)、電電視技術(shù)、通訊技術(shù)術(shù)、計算技技術(shù)、無線線電控制、仿生學(xué)和和假肢工藝藝等，因此此它是一項項綜合性較較強的新技技術(shù)。目前前國內(nèi)外對對發(fā)展這一一新技術(shù)都都很重視，幾幾十年來，這這項技術(shù)的的研究和發(fā)發(fā)展一直比比較活躍，設(shè)設(shè)

25、計在不斷斷地修改，品品種在不斷斷地增加，應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域也也在不斷地地擴大。1.4.11機器手發(fā)發(fā)展概況早在40年年代，隨著著原子能工工業(yè)的發(fā)展展，已出現(xiàn)現(xiàn)了模擬關(guān)關(guān)節(jié)式的第第一代機械械手。50600年代即制制成了傳送送和裝卸工工件的通用用機械手和和數(shù)控示教教再現(xiàn)型機機械手。這這種機械手手也稱第二二代機械手手。如尤尼尼曼特(UUnimaate)機機械手即屬屬于這種類類型。60700年代，又又相繼把通通用機械手手用于汽車車車身的點點焊和沖壓壓生產(chǎn)自動動線上，亦亦即是第二二代機械手手這一新技技術(shù)進入了了應(yīng)用階段段。80-900年代，裝裝配機械手手處于鼎盛盛時期，尤尤其是日本本。90年代機機械手在特特殊用

26、途上上有較大的的發(fā)展，除除了在工業(yè)業(yè)上廣泛應(yīng)應(yīng)用外，農(nóng)農(nóng)、林、礦礦業(yè)、航天天、海洋、文娛、體體育、醫(yī)療療、服務(wù)業(yè)業(yè)、軍事領(lǐng)領(lǐng)域上有較較大的應(yīng)用用。90年代以以后，隨著著計算機技技術(shù)、微電電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)等的快速速發(fā)展，機機械手技術(shù)術(shù)也得到飛飛速的多元元化發(fā)展?？傊壳扒皺C械手的的主要經(jīng)歷歷分為三代代：第一代機械械手主要是是靠人工進進行控制，控控制方式為為開環(huán)式，沒沒有識別能能力；改進進的方向主主要是將低低成本和提提高精度；第二代機機械手設(shè)有有電子計算算機控制系系統(tǒng)，具有有視覺、觸觸覺能力，甚甚至聽、想想的能力。研究安裝裝各種傳感感器，把接接收到的信信息反饋，使使機械手具具有感覺機機能；第

27、三三代機械手手能獨立完完成工作過過程中的任任務(wù)。它與與電子計算算機和電視視設(shè)備保持持聯(lián)系，并并逐步發(fā)展展成為柔性性系統(tǒng)FMMS(Fllexibble MManuffactuuringg Sysstem)和柔性制制造單元FFMC(FFlexiible Manuufactturinng Ceell)中中重要一環(huán)環(huán)。隨著現(xiàn)代化化科學(xué)技術(shù)術(shù)的飛速發(fā)發(fā)展和社會會的進步，針針對于上述述各個領(lǐng)域域的機器人人系統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)用和研究究對系統(tǒng)本本身也提出出越來越多多的要求。制造業(yè)要要求機器人人系統(tǒng)具有有更大的柔柔性和更強強大的編程程環(huán)境，適適應(yīng)不同的的應(yīng)用場合合和多品種種、小批量量的生產(chǎn)過過程。計算算機集成制制造要求

28、機機器人系統(tǒng)統(tǒng)能和車間間中的其它它自動化設(shè)設(shè)備集成在在一起。研研究人員為為了提高機機器人系統(tǒng)統(tǒng)的性能和和智能水平平，要求機機器人系統(tǒng)統(tǒng)具有開放放結(jié)構(gòu)和集集成各種外外部傳感器器的能力。1.4.22機械手的的發(fā)展趨勢勢目前國內(nèi)工工業(yè)機械于于主要用于于機床加工工、鑄鍛、熱處理等等方面，數(shù)數(shù)量、品種種、性能方方面都不能能滿足工業(yè)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展展的需要。因此，國內(nèi)內(nèi)主要是逐逐步擴大機機械手應(yīng)用用范圍，重重點發(fā)展鑄鑄鍛、熱處處理方面的的機械手，以以減輕勞動動強度，改改善作業(yè)條條件。在應(yīng)應(yīng)用專用機機械手的同同時，相應(yīng)應(yīng)地發(fā)展通通用機械手手，有條件件的還要研研制示教式式機械手、計算機控控制機械手手和組合式式機械手

29、等等。將機械手各各運動構(gòu)件件，如伸縮縮、擺動、升降、橫橫移、俯仰仰等機構(gòu)，以以及適于不不同類型的的夾緊機構(gòu)構(gòu)，設(shè)計成成典型的通通用機構(gòu)，以以便根據(jù)不不同的作業(yè)業(yè)要求，選選用不用的的典型部件件，即可組組成各種不不同用途的的機械手。既便于設(shè)設(shè)計制造，又又便于改換換工作，擴擴大了應(yīng)用用的范圍。同時要提提高精度，減減少沖擊，定定位精確，以以更好地發(fā)發(fā)揮機械手手的作用。此外還應(yīng)應(yīng)大力研究究伺服型、記憶再現(xiàn)現(xiàn)型，以及及具有觸覺覺、視覺等等性能地機機械手，并并考慮于計計算機聯(lián)用用，逐步成成為整個機機械制造系系統(tǒng)中的一一個基本單單元。在國外機械械制造業(yè)中中，工業(yè)機機械手應(yīng)用用較多，發(fā)發(fā)展較快。目前主要要用于機

30、床床、模鍛壓壓力機的上上下料，以以及點焊、噴漆等作作業(yè)中，它它可按照事事先制定的的作業(yè)程序序完成規(guī)定定的操作，但但是還不具具備任何傳傳感反饋能能力，不能能應(yīng)付外界界的變化。如發(fā)生某某些偏離時時，就將引引起零部件件甚至機械械手本身的的損壞。為為此，國外外機械手的的發(fā)展趨勢勢是大力研研制具有某某些智能的的機械手，使使其擁有一一定的傳感感能力，能能反饋外界界條件的變變化，做出出相應(yīng)的變變更。如位位置發(fā)生稍稍些偏差時時，即能更更正，并自自行檢測，重重點是研究究視覺功能能和觸覺功功能。視覺功能即即在機械手手上安裝有有電視照相相機和光學(xué)學(xué)測距儀（即即距離傳感感器）以及及衛(wèi)星計算算機。工作作時，電視視照相機

31、將將物體形象象變成視頻頻信號，然然后傳送給給計算機，以以便分析物物體的種類類、大小、顏色和方方位，并發(fā)發(fā)出指令控控制機械手手進行工作作。觸覺功能即即在機械手手上安裝有有觸覺反饋饋控制裝置置。工作時時機械手先先伸出手指指尋找工件件，通過裝裝在手指內(nèi)內(nèi)的壓力敏敏感元件產(chǎn)產(chǎn)生觸感作作用，然后后伸向前方方，抓住工工件。手的抓力大大小可通過過裝在手指指內(nèi)側(cè)的壓壓力敏感元元件來控制制，達到自自動調(diào)整握握力的大小小?？傊?，隨隨著傳感技技術(shù)的發(fā)展展，機械手手的裝配作作業(yè)的能力力將進一步步提高。到到19955年，全世世界約有550%的汽汽車由機械械手裝配。現(xiàn)今機械手手的發(fā)展更更主要的是是將機械手手和柔性制制造系

32、統(tǒng)以以及柔性制制造單元相相結(jié)合，從從而根本改改變目前機機械制造系系統(tǒng)的人工工操作狀態(tài)態(tài)。1.5 繪繪圖軟件工程中所用用的繪圖軟軟件有許多多，如AUUTOCAAD、SOOLIDWWORKSS、PROO/E、UUG、CAATIA、CAXAA、MASSTERCCAM等，每每個軟件都都有自己的的側(cè)重點，在在二維繪圖圖應(yīng)用中，AAUTOCCAD應(yīng)用用最為廣泛泛，最適合合出二維工工程圖，而而像三維繪繪圖軟件SSOLIDDWOKSS、PROO/E等雖雖說可以從從三維生成成二維工程程圖，但因因為它把二二維只是作作為一個輔輔助項目，因因而它缺少少很多應(yīng)有有的標(biāo)準(zhǔn)等等其它項目目，有些還還沒有國標(biāo)標(biāo)庫；但隨隨著工業(yè)

33、化化速度的加加快，三維維實體必然然是一個趨趨勢，人們們最先想看看到的是根根據(jù)自己的的想法做出出來的會是是一種什么么結(jié)果，即即所想即所所看，而不不是必須要要實際做出出來才能看看到；三維維設(shè)計軟件件中SOLLIDWOORKS做做的很簡單單化。所謂謂簡單化，是是指很容易易使人上手手，一般工工程設(shè)計它它已足夠，PPRO/EE可能聽的的比較多了了，但會的的人不很多多，它不像像SOLIIDWORRKS那樣樣很容易讓讓人上手，但但它設(shè)計功功能絕對是是一流的，特特別是曲面面設(shè)計，做做的很好；UG與MMATERRCAM都都是與實際際加工相關(guān)關(guān)聯(lián)的，它它們的設(shè)計計功能并不不很強大，一一般小的模模具廠都會會選用UG

34、G而一般不不用PROO/E，因因為PROO/E設(shè)計計的的確很很漂亮，但但要把它與與實際生產(chǎn)產(chǎn)結(jié)合，它它就不像UUG那樣方方便，如可可以直接生生成數(shù)控代代碼等。在本次輪胎胎搬運機器器人結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計中，用用到了AUUTOCAAD、SOOLIDWWORKSS等繪圖軟軟件，因為為是作為一一般的工程程設(shè)計，這這些軟件已已經(jīng)足夠滿滿足要求了了，并且SSW20112功能也也很強大，它它主要有如如下一些功功能3：1參數(shù)化化設(shè)計相對于產(chǎn)品品而言，我我們可以把把它看成幾幾何模型，而而無論多么么復(fù)雜的幾幾何模型，都都可以分解解成有限數(shù)數(shù)量的構(gòu)成成特征，而而每一種構(gòu)構(gòu)成特征，都都可以用有有限的參數(shù)數(shù)完全約束束，這就是是

35、參數(shù)化的的基本概念念。2 基于于特征建模模Pro/EE是基于特特征的實體體模型化系系統(tǒng)，工程程設(shè)計人員員采用具有有智能特性性的基于特特征的功能能去生成模模型，如腔腔、殼、倒倒角及圓角角，您可以以隨意勾畫畫草圖，輕輕易改變模模型。這一一功能特性性給工程設(shè)設(shè)計者提供供了在設(shè)計計上從未有有過的簡易易和靈活。3 單一一數(shù)據(jù)庫（全全相關(guān)）Pro/EEnginneer是是建立在統(tǒng)統(tǒng)一基層上上的數(shù)據(jù)庫庫上，不像像一些傳統(tǒng)統(tǒng)的CADD/CAMM系統(tǒng)建立立在多個數(shù)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一一數(shù)據(jù)庫，就就是工程中中的資料全全部來自一一個庫，使使得每一個個獨立用戶戶在為一件件產(chǎn)品造型型而工作，不不管他是哪哪一個部門門的。換

36、言言之，在整整個設(shè)計過過程的任何何一處發(fā)生生改動，亦亦可以前后后反應(yīng)在整整個設(shè)計過過程的相關(guān)關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一一旦工程詳詳圖有改變變，NC（數(shù)數(shù)控）工具具路徑也會會自動更新新；組裝工工程圖如有有任何變動動，也完全全同樣反應(yīng)應(yīng)在整個三三維模型上上。這種獨獨特的數(shù)據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工工程設(shè)計的的完整的結(jié)結(jié)合，使得得一件產(chǎn)品品的設(shè)計結(jié)結(jié)合起來。這一優(yōu)點點，使得設(shè)設(shè)計更優(yōu)化化，成品質(zhì)質(zhì)量更高，產(chǎn)產(chǎn)品能更好好地推向市市場，價格格也更便宜宜。1.6 本本論文的主主要工作本文研究了了國內(nèi)外輪輪胎硫化機機用搬運機機器人的發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀，通通過學(xué)習(xí)機機械手的工作原原理，熟悉悉了搬運機機器人的運動動機理，繼繼而發(fā)現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)有的硫

37、化化機上配置置的搬運機機械手存在在不合理的的地方。在在硫化機的的總工作時時間中絕大大部分時間間是在進行行硫化這個個流程，而而機械手的的工作時間間極短，這這就導(dǎo)致了了硫化機大大部分的工工作時間中中機械手都都是閑置狀狀態(tài)，本文文的主要工工作就是設(shè)設(shè)計一款輪輪胎搬運機機械手，將將之從單個個的硫化機機中分離出出來，在一一臺硫化機機進入硫化化流程是機機械手可以以通過驅(qū)動動系統(tǒng)移動動到下臺硫硫化機的工工作位置，為為其放置輪輪胎，安置置完成后可可以依次為為其他的硫硫化機安置置輪胎，這這樣就可以以達到充分分提高搬運運機械手的的工作效率率，實現(xiàn)一一臺機器人人為多臺硫硫化機服務(wù)務(wù)，還可以以簡化硫化化機的結(jié)構(gòu)構(gòu)，進

38、而達達到降低成成本的目的的。經(jīng)過考考慮，最終確定了了四自由度度搬運機器人人的基本系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對對搬運機器器人機械臂臂的結(jié)構(gòu)進行了了簡單的強強度計算，完完成了搬運運機器人機械方方面的設(shè)計計（包括傳傳動部分、執(zhí)行部分分、驅(qū)動部部分）和簡簡單的三維維實體造型型工作。本課題將要要完成的主主要工作如如下:1）選取機機械手的座座標(biāo)型式和和自由度；2）確定四四自由度搬搬運機器人人驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)的類型；3）確定四四自由度搬搬運機器人人的整體結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計方方案；4）設(shè)計出出機械人的的各執(zhí)行機機構(gòu)；5）零部件件結(jié)構(gòu)強度度計算與校校核；6)繪制機機器人的各各零部件圖圖，并完成成搬運機器器人裝配圖圖，最后運運用三維軟軟件畫

39、出實實體圖； 2 輪胎胎搬運機器器人的總體體設(shè)計方案案2.1 搬運機器器人要解決決的問題簡而言之輪輪胎搬運機機器人要解解決的問題題就是用機機械手從搬搬運機器人人一側(cè)的傳傳送帶上抓抓取輪胎，然然后工作臺臺完成繞ZZ軸1800旋轉(zhuǎn)，將將輪胎放置置在搬運機機器人另一一側(cè)的輪胎胎硫化機上上。等硫化化機進入硫硫化工作時時間后，機機器人沿XX軌道軌道道方向，進進入下一臺臺硫化機的的工作位置置，完場輪輪胎的抓取取與放置，依依次循環(huán)。完成一臺臺搬運機器器人同時為為多臺硫化化機工作。2.2輪胎胎搬運機器器人各方向向傳動方式式設(shè)計該設(shè)計的目目的是為了了設(shè)計一臺臺輪胎搬運運機器人，本本章主要對對搬運機器器人的的運運

40、動形式部部分進行分分析。2.2.11自由度和和坐標(biāo)系的的選擇機器人的運運動自由度度是指各運運動部件在在三維空間間相當(dāng)于固固定坐標(biāo)系系所具有的的獨立運動動數(shù)，對于于一個構(gòu)件件來說，它它有幾個運運動坐標(biāo)就就稱其有幾幾個自由度度。各運動動部件自由由度的總和和為機器人人的自由度度數(shù)。本次次設(shè)計的搬搬運機器人人為4自由由度即：行行走裝置XX方向的移移動、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)裝置繞RR軸旋轉(zhuǎn)、機械手卡卡盤Y方向向的移動、機械手卡卡盤Z方向向的移動。工業(yè)機器人人的結(jié)構(gòu)形形式主要有有直角坐標(biāo)標(biāo)結(jié)構(gòu)、圓圓柱坐標(biāo)結(jié)結(jié)構(gòu)、球坐坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、關(guān)節(jié)型結(jié)結(jié)構(gòu)四種。各結(jié)構(gòu)形形式及其相相應(yīng)的特點點，分別介介紹如下：直角坐標(biāo)機機器人結(jié)構(gòu)構(gòu)直角坐

41、標(biāo)機機器人的空空間運動是是用三個相相互垂直的的直線運動動來實現(xiàn)的的，如圖22-1(a)所示示。由于直直線運動易易于實現(xiàn)全全閉環(huán)的位位置控制，所所以，直角角坐標(biāo)機器器人有可能能達到很高高的位置精精度（mm級）。但是，這這種直角坐坐標(biāo)機器人人的運動空空間相對機機器人的結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸來來講，是比比較小的。因此，為為了實現(xiàn)一一定的運動動空間，直直角坐標(biāo)機機器人的結(jié)結(jié)構(gòu)尺寸要要比其他類類型的機器器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸大得得多。直角坐標(biāo)機機器人的工工作空間為為一空間長長方體。直直角坐標(biāo)機機器人主要要用于裝配配作業(yè)及搬搬運作業(yè)，直直角坐標(biāo)機機器人有懸懸臂式、龍龍門式、天天車式三種種結(jié)構(gòu)。2)圓柱坐坐標(biāo)機器人人結(jié)構(gòu)圓柱

42、坐標(biāo)機機器人的空空間運動是是用一個回回轉(zhuǎn)運動及及兩個直線線運動來實實現(xiàn)的，如如圖2-1（b）。這這種機器人人構(gòu)造比較較簡單，精精度還可以以，常用于于搬運作業(yè)業(yè)。其工作作空間是一一個圓柱狀狀的空間。3)球坐標(biāo)標(biāo)機器人結(jié)結(jié)構(gòu)球坐標(biāo)機器器人的空間間運動是由由兩個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動和一一個直線運運動來實現(xiàn)現(xiàn)的，如圖圖2-1（c）。這這種機器人人結(jié)構(gòu)簡單單、成本較較低，但精精度不很高高。主要應(yīng)應(yīng)用于搬運運作業(yè)。其其工作空間間是一個類類球形的空空間。4) 關(guān)節(jié)節(jié)型機器人人結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)型機器器人的空間間運動是由由三個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)現(xiàn)的，如圖圖2-1（d）。關(guān)關(guān)節(jié)型機器器人動作靈靈活，結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊，占占地面積小小。相對機機

43、器人本體體尺寸，其其工作空間間比較大。此種機器器人在工業(yè)業(yè)中應(yīng)用十十分廣泛，如如焊接、噴噴漆、搬運運、裝配等等作業(yè)，都都廣泛采用用這種類型型的機器人人。關(guān)節(jié)型機器器人結(jié)構(gòu)，有有水平關(guān)節(jié)節(jié)型和垂直直關(guān)節(jié)型兩兩種。根據(jù)要求及及在實際生生產(chǎn)中的用用途，本次次設(shè)計的搬搬運機器人人采用圓柱柱坐標(biāo)。(a)直角坐標(biāo)型（b）圓柱坐標(biāo)型（c）球坐標(biāo)型（d）關(guān)節(jié)型圖2-11四種機器器人坐標(biāo)形形式Figurre 2-1 foour kkindss of roboot cooordiinatee forrm2.2.22 機機器人各方方向傳動方方式的設(shè)計計2.2.22.1 水平和豎豎直方向直直線運動傳傳動方式設(shè)設(shè)計 能

44、夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)直線傳動動的傳動形形式有；液壓傳動特點：液壓壓傳動傳遞遞運動的動動力大，運運動平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向；在同等功率下，液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。但液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性，使這種傳動無法保證嚴(yán)格的傳動比；由于液體粘性大，在流動過程中有較大的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），因此，傳動效率相對低，不適合做遠距離傳動和控制。氣壓傳動特點：以空空氣為工作作介質(zhì)，來來源方便，工工作壓力較較低，用后后可直接排排入大氣而而無污染，處處理方便，潔潔凈環(huán)境；與液壓傳傳動相比，氣氣壓傳動反反應(yīng)快、動動作迅速、維護簡單單、工作介介質(zhì)清潔、管路不易易堵塞，不不存在工作作介質(zhì)變質(zhì)質(zhì)

45、、補充和和更換等問問題；而且且成本低，能能實現(xiàn)過載載保護。但但因空氣的的可壓縮性性較大，使使系統(tǒng)的動動作和工作作速度穩(wěn)定定性受負載載變化的影影響大，運運動平穩(wěn)性性較差，不不易實現(xiàn)準(zhǔn)準(zhǔn)確的速度度控制和很很高的定位位精度；而而且氣動裝裝置的體積積與液壓傳傳動相比較較大，產(chǎn)生生的推力小小。其主要要原因是氣氣壓系統(tǒng)工工作壓力低低（0.550.88MPa），不不易獲得較較大的輸出出力或轉(zhuǎn)矩矩。齒輪齒條嚙嚙合傳動特點：齒輪輪齒條傳動動將旋轉(zhuǎn)運運動轉(zhuǎn)變?yōu)闉橹本€運動動，它傳遞遞的功率大大，速度范范圍廣，效效率高，工工作可靠，壽壽命長，機機構(gòu)緊湊，能能保證恒定定的傳動比比。但是，這這樣的運動動也可以反反向驅(qū)動，

46、也也就是齒條條作直線運運動來帶動動齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，適合大大距離的傳傳遞，如機機床導(dǎo)軌底底下帶動托托板箱移動動的就是齒齒輪齒條傳傳動，齒輪輪齒條機構(gòu)構(gòu)需要外加加鎖緊裝置置，因為之之論之痛機機構(gòu)不能自自鎖，并且且齒輪齒條條不適用于于兩軸中心心距過大的的傳動及振振動沖擊較較大的場合合。絲杠螺母傳傳動特點：用于于距離較短短的高精度度定位；電機和滾滾珠絲杠只只用聯(lián)軸器器連接，沒沒有間隙。通過以上，綜綜合考慮，為為了使機械械手在負載載方面有更更大的承載載能力，xx軸y軸zz軸方向均均采用液壓壓傳動，xx方向選用用液壓馬達達，y、zz方向選用用液壓缸。2.2.22.2 R方向旋旋轉(zhuǎn)運動的的設(shè)計（1）液壓壓（氣動

47、）馬馬達特點：液壓壓馬達又稱稱油馬達，它它是把液壓壓能轉(zhuǎn)變成成旋轉(zhuǎn)機械械能的一種種能量轉(zhuǎn)換換裝置。液液壓馬達按按輸出轉(zhuǎn)矩矩的大小和和轉(zhuǎn)速高低低可以分為為兩類：一一類是高速速、小轉(zhuǎn)矩矩液壓馬達達，轉(zhuǎn)速范范圍一般在在30000rmiin 或更更高，轉(zhuǎn)矩矩在幾百牛牛頓米以下下；另一類類是低速、大轉(zhuǎn)矩液液壓馬達，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一般低低于3000rmiin ，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為幾百百至幾萬牛牛頓米。 氣動馬達的的原理類同同于液壓馬馬達，它以以壓縮空氣氣為動力輸輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)驅(qū)動執(zhí)行機機構(gòu)作旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運動。（2） 齒齒輪傳動特點：功率率和速度范范圍大，通通用性強，工工作可靠，效效率高，對對中心距誤誤差的敏感感性小，易易于制造和和

48、精確加工工，可進行行變?yōu)榍邢飨骱托扌?。?） 蝸蝸桿傳動特點：蝸桿桿傳動能實實現(xiàn)傳動比比大，傳動動平穩(wěn)，但但效率較低低，適用于于中小功率率或間歇運運轉(zhuǎn)的場合合；當(dāng)它與與齒輪傳動動同時應(yīng)用用時，若蝸蝸桿傳動布布置在高速速級，使其其傳遞較小小的轉(zhuǎn)矩，以以減小蝸輪輪尺寸，節(jié)節(jié)約有色金金屬，且傳傳動效率較較高。若蝸蝸桿傳動布布置在低速速級，則齒齒輪傳遞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較小，而而是整個傳傳動裝置的的尺寸減小小。（4） 帶傳動特點：帶傳傳動靠摩擦擦力工作，承承載能力較較小，傳遞遞相同轉(zhuǎn)矩矩時，結(jié)構(gòu)構(gòu)尺寸較其其它傳動形形式大，但但傳動平穩(wěn)穩(wěn)，能緩沖沖吸振，應(yīng)應(yīng)布置在高高速級，使使所傳遞的的轉(zhuǎn)距小。（5） 鏈鏈傳動特點

49、：鏈傳傳動由于多多邊形效應(yīng)應(yīng)，瞬時傳傳動比不斷斷變化，產(chǎn)產(chǎn)生沖擊、振動，而而使轉(zhuǎn)速不不均勻，故故不宜用于于高速級，應(yīng)應(yīng)布置在低低速級。通過以上，綜綜合考慮，因因為機械爪爪需要的力力矩不是很很大，而且且擺動只是是一個固定定角度900，所以機機械爪選擇擇一個擺動動角度900的擺動氣氣缸。考慮慮到工作臺臺負重較大大，工作回回轉(zhuǎn)臺選擇擇液壓馬達達2.3 本本章小結(jié)本章主要內(nèi)內(nèi)容是對搬搬運機器人人運動形式式進行分析析，并通過過對現(xiàn)在工工業(yè)生產(chǎn)中中常見的各各種運動傳傳遞方式進進行分析與與比較，確確定了該工工業(yè)機器人人三個方向向上的運動動的傳遞方方式。X軸方向：此方向為為導(dǎo)軌方向向，在此方方向上行走走裝置要

50、實實現(xiàn)相鄰硫硫化搬運機機器人工作作位置之間間的移動，故故此方向行行走裝置承承受的載荷荷很大，所所以選擇液液壓傳動，驅(qū)驅(qū)動輪搭配配減速器與與液壓馬達達實現(xiàn)X軸軸方向上的的移動。Y軸方向：此方向為為伸縮臂伸伸縮的方向向，工作狀狀態(tài)中此方方向受力不不大，但是是為了保持持伸縮臂在在工作過程程中的穩(wěn)定定程度，在在此方向上上伸縮臂與與動臂搭配配液壓缸一一起工作。Z軸方向：此方向為為機械爪豎豎直移動的的方向，此此方向上需需要承擔(dān)的的載荷為輪輪胎的重量量、部分機機械臂自身身的重量和和機械爪的的重量，所所以此方向向上選擇液液壓傳動，兩兩個液壓缸缸為機械臂臂豎直方向向上的動力力。繞R軸方向向：此方向向為工作臺臺回

51、轉(zhuǎn)的方方向，需要要有較大的的扭矩帶動動工作臺與與負重進行行180的回轉(zhuǎn)，故故此方向選選擇液壓馬馬達與行星星減速器配配合。機械爪的動動力選擇：機械爪卡卡盤上的滑滑塊工作需需要的動力力較小，且且輪胎的重重量并不是是滑塊的動動力源直接接承擔(dān)。故故機械爪的的動力來源源為氣壓傳傳動。3 輪胎搬搬運機器人人的零部件件結(jié)構(gòu)設(shè)計計通過上一章章對該物料料搬運機器器人運動形形式部分進進行分析，確確定了該機機器人在三三個方向上上傳遞運動動的方式，本本章就對這這三種傳遞遞運動方式式進行具體體的設(shè)計。結(jié)構(gòu)總體設(shè)設(shè)計搬運機器人人由行走裝裝置、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)裝置、抓抓取工作裝裝置、液壓壓裝置四部部分組成。下圖3-1 是對對該機器人

52、人機械結(jié)構(gòu)構(gòu)的三維立立體圖。圖3-1 搬運機器器手機械結(jié)結(jié)構(gòu)的三維維立體圖Figurre 3-1 Haandliing rrobott mecchaniical struucturre off thee thrree-ddimennsionnal mmap1-液壓馬馬達1；22-減速器器；3-驅(qū)驅(qū)動輪架；4-機械械臂配重；5-動臂臂液壓缸；6-中央央回轉(zhuǎn)接頭頭；7-機機械臂動臂臂；8-回回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝裝置2；99-伸縮臂臂液壓缸；10-伸伸縮臂；111-機械械爪；122-軌道；13-驅(qū)驅(qū)動輪；114-車架架；15-電機；116-聯(lián)軸軸器；177-液壓泵泵；18-液壓控制制閥；199-液壓油油箱；2

53、00-回轉(zhuǎn)支支承裝置；本設(shè)計整體體思路：工作臺以上上部分：輪輪胎搬運機機械手工作作裝置、動動力裝置、液壓裝置置等都在工工作臺上。工作裝置：工作裝置置由機械臂臂跟機械爪爪組成。77-機械臂臂動臂和110-伸縮縮臂在9-伸縮臂液液壓缸的作作用下可以以改變機械械臂伸出部部分的長度度。9-伸伸縮臂液壓壓缸為機械械臂Y軸方方向的移動動提供動力力。5-動動臂液壓缸缸的作用是是在工作狀狀態(tài)中舉升升機械臂，為為機械臂ZZ軸方向的的移動提供供動力。44-配重的的作用是抵抵消因為機機械臂自重重而產(chǎn)生的的負載，減減小5-動動臂液壓缸缸的工載荷荷，提高工工作效率。11-機機械爪與110-伸縮縮臂通過軸軸連接，工工作狀

54、態(tài)中中通過機械械爪與輪胎胎的自重使使自身保持持豎直。液壓裝置：15-電電機通過116-聯(lián)軸軸器 與117-液壓壓泵連接，與與18-液液壓控制閥閥、19-液壓油箱箱共同組成成液壓系統(tǒng)統(tǒng)。工作臺以下下部分：包包括行走裝裝置和回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)裝置。行走裝置：1-液壓壓馬達、22-減速器器、13-驅(qū)動輪 組成行走走裝置，液液壓系統(tǒng)為為1-液壓壓馬達提供供動力，11-液壓馬馬達通過22-減速器器驅(qū)動133-驅(qū)動輪輪在12-導(dǎo)軌上沿沿X 軸移移動?；剞D(zhuǎn)裝置：回轉(zhuǎn)裝置置由20-回轉(zhuǎn)支承承裝置和88-回轉(zhuǎn)驅(qū)驅(qū)動裝置組組成。3.2零部部件設(shè)計與與選擇3.2.11底盤結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計行走機構(gòu)的的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)采用兩個個液壓馬達達，兩

55、個液液壓馬達位位于兩側(cè)的的橫梁上，與兩個減速器配合將動力傳輸?shù)津?qū)動輪。圖3-2底底盤機械結(jié)結(jié)構(gòu)三維立立體圖Figurre 3-2 Chhassiis meechannicall strructuure oof thhree-dimeensioonal map1-液壓馬馬達；2-減速器；6-中央央回轉(zhuǎn)接頭頭；13-驅(qū)動輪；14-車車架；200-回轉(zhuǎn)支支承裝置底盤包括車車架和行走走機構(gòu), 主要由114-車架架、1-液壓馬達及及其管路22-減速器器、13-驅(qū)動動輪組成。其功能為為支承輪胎胎搬運機器器人的重量量，1-液液壓馬達將將液壓能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為機械械能通過22-減速器器轉(zhuǎn)變?yōu)闋繝恳?，實實現(xiàn)搬運機機器

56、人X軸軸方向的行行走。14-車架架總成為整整體焊接件件。采用X 形結(jié)構(gòu)，其其主要優(yōu)點點是具有高高的承載能能力. 車車架總成由由左縱梁、主車架、右縱梁三三部分焊接接而成。行走機構(gòu)由由1-液壓馬馬達、2-減速器、13-驅(qū)動動輪組成。6-中央央回轉(zhuǎn)接頭頭將液壓能能從工作臺臺上部傳輸輸?shù)降妆P的的1-液壓壓馬達。11-液壓馬馬達將液壓壓能轉(zhuǎn)換為為機械能，通通過2-減減速器降低低轉(zhuǎn)速將動動力傳輸?shù)降津?qū)動輪上上，最終將將液壓能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為輪胎胎搬運機器器人沿軌道道X軸方向向的移動。3.2.22 液壓馬馬達的選擇擇液壓馬達（hydraulic motor）是將壓力能轉(zhuǎn)變成機械能的并對外做功的執(zhí)行元件。分類：（1）

57、達按按其結(jié)構(gòu)分分為齒輪式式、葉片式式、柱塞式式和其他型型式。（2）馬達達的額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速分為高高速和低速速兩類，額額定轉(zhuǎn)速高高于50000r/mmin的屬屬于高速液液壓馬達，額額定轉(zhuǎn)速低低于5000r/miin的屬于于低速液壓壓馬達。 圖3-3 液壓馬達達三維立體體圖Figurre 3-3 hyydrauulic motoor thhree-dimeensioonal map液壓馬達工工作原理（1）葉片片式液壓馬馬達由于壓壓力有作用用，受力不不平衡使轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。葉片片式液壓馬馬達的輸出出轉(zhuǎn)矩與液液壓馬達的的排量和液液壓馬達進進出油口之之間的壓力力差有關(guān)，其其轉(zhuǎn)速由輸輸入液壓馬馬達的流量量大小

58、來決決定。由于于液壓馬達達一般都要要求能正反反轉(zhuǎn)，所以以葉片式液液壓馬達的的葉片要徑徑向放置。為了使葉葉片根部始始終通有壓壓力油，在在回、壓油油腔通人葉葉片根部的的通路上應(yīng)應(yīng)設(shè)置單向向閥，為了了確保葉片片式液壓馬馬達在壓力力油通人后后能正常啟啟動，必須須使葉片頂頂部和定子子內(nèi)表面緊緊密接觸，以以保證良好好的密封，因因此在葉片片根部應(yīng)設(shè)設(shè)置預(yù)緊彈彈簧。葉片式液壓壓馬達體積積小、轉(zhuǎn)動動慣量小、動作靈敏敏、可適用用于換向頻頻率較高的的場合；但但泄漏量較較大、低速速工作時不不穩(wěn)定。因因此葉片式式液壓馬達達一般用于于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和和動作要求求靈敏的場場合。(2)徑向向柱塞式液液壓馬達工工作原理，當(dāng)當(dāng)壓

59、力油經(jīng)經(jīng)固定的配配油軸4的窗口進進入缸體內(nèi)內(nèi)柱塞的底底部時，柱柱塞向外伸伸出，緊緊緊頂住定子子的內(nèi)壁，由由于定子與與缸體存在在一偏心距距。在柱塞塞與定子接接觸處，定定子對柱塞塞的反作用用力為。力力可分解為為和兩個分分力。當(dāng)作作用在柱塞塞底部的油油液壓力為為，柱塞塞直徑為，力和之之間的夾角角為X時，力對對缸體產(chǎn)生生一轉(zhuǎn)矩，使使缸體旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。缸體再再通過端面面連接的傳傳動軸向外外輸出轉(zhuǎn)矩矩和轉(zhuǎn)速。（3）軸向向柱塞馬達達軸向柱塞塞泵除閥式式配流外，其其它形式原原則上都可可以作為液液壓馬達用用，即軸向向柱塞泵和和軸向柱塞塞馬達是可可逆的。軸軸向柱塞馬馬達的工作作原理為，配配油盤和斜斜盤固定不不動，馬達達

60、軸與缸體體相連接一一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力油油經(jīng)配油盤盤的窗口進進入缸體的的柱塞孔時時，柱塞在在壓力油作作用下外伸伸，緊貼斜斜盤斜盤對對柱塞產(chǎn)生生一個法向向反力，此此力可分解解為軸向分分力及和垂垂直分力QQ。Q與柱塞上上液壓力相相平衡，而而Q則使柱塞塞對缸體中中心產(chǎn)生一一個轉(zhuǎn)矩，帶帶動馬達軸軸逆時針方方向旋轉(zhuǎn)。軸向柱塞塞馬達產(chǎn)生生的瞬時總總轉(zhuǎn)矩是脈脈動的。若若改變馬達達壓力油輸輸入方向，則則馬達軸按按順時針方方向旋轉(zhuǎn)。斜盤傾角角的改變變、即排量量的變化，不不僅影響馬馬達的轉(zhuǎn)矩矩，而且影影響它的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向。斜盤盤傾角越大大，產(chǎn)生轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速越低。（4）齒輪輪液壓馬達達在結(jié)構(gòu)上上為了適應(yīng)應(yīng)正反轉(zhuǎn)