液压控制机械手设计课设
液压机械手手部设计计算
液压机械手手部设计计算第5章机械手手部的设计计算5.1 手部设计基本要求手部设计应具有适当的夹紧力和驱动力，考虑到不同传动机构所需的驱动力大小不同。
手指应具有一定的张开范围和足够的开闭角度以便于抓取工件。
同时，要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证刚度、强度的前提下，尽可能减轻手臂的负载。
此外，手抓的夹持精度也需要保证。
5.2 典型的手部结构典型的手部结构包括回转型、移动型和平面平移型。
回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
移动型即两手指相对支座作往复运动。
平面平移型则是手指的张开闭合靠手指的平行移动。
5.3 机械手手抓的设计计算5.3.1 选择手抓的类型及夹紧装置针对本设计平动搬运机械手的设计，需要考虑手抓张合角和夹取重量等原始参数。
常用的工业机械手手部分为夹持和吸附两大类。
考虑到本设计机械手需要夹持工件，且需要结构简单、适用于夹持平板方料，且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置，因此选择二指回转型手抓，采用滑槽杠杆这种结构方式。
夹紧装置则选择常开式夹紧装置。
5.3.2 手抓的力学分析针对滑槽杠杆式手部结构，进行力学分析。
在杠杆的作用下，销轴向上的拉力为F，并通过销轴中心O点，两手指的滑槽对销轴的反作用力为F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心线并指向O点，交F1和F2的延长线于A及B。
由力的平衡条件得到F1=F2cosα，F1'=-F1.由F1'·h=F_N·b·a·cosα/2b·cos2α和θ_h=α可得到F_N。
注：原文中存在大量的格式错误，已经全部修正。
液压机械手PLC控制系统的设计
液压机械手PLC控制系统的设计概述本文档旨在介绍液压机械手PLC（可编程逻辑控制）控制系统的设计。
液压机械手是一种常见的工业设备，通过液压系统实现运动控制，而PLC作为控制系统的核心，负责控制信号的处理和输出。
设计要求液压机械手PLC控制系统的设计要满足以下要求：1. 稳定性：系统必须具有高稳定性，以确保机械手的运动精准度和安全性。
2. 功能性：系统需要具备多种功能，如位置控制、速度调节等，以满足不同场景的需求。
3. 可扩展性：系统应具备良好的可扩展性，以便于将来的升级和功能增加。
4. 易维护性：设计应考虑到系统的维护和故障排除，以便于后续维护工作的进行。
硬件设计液压机械手PLC控制系统的硬件设计包括以下方面：1. 选型：选择适合的PLC设备，根据需求选用不同型号和规格的PLC，确保其性能和稳定性。
2. 传感器：选择合适的传感器，如位移传感器、压力传感器等，用于采集机械手运动状态和环境信息。
3. 执行器：选择合适的液压阀、液压泵等执行器，保证系统能够精确控制机械手的各项动作。
4. 电气线路：设计合理的电气线路，确保信号传输的可靠性和稳定性。
软件设计液压机械手PLC控制系统的软件设计包括以下方面：1. PLC程序设计：使用PLC编程软件，根据机械手的运动逻辑和控制要求，编写PLC程序，实现各项功能。
2. 信号处理：对传感器采集的信号进行处理和分析，以获取机械手的状态信息。
3. 控制算法：设计合理的控制算法，根据机械手的控制需求，实现位置控制、速度调节等功能。
4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便操作人员对机械手进行参数设置和监控。
系统测试与调试设计完成后，需要进行系统测试与调试，以验证系统的功能和性能：1. 单元测试：对各个模块进行单元测试，确保其功能正常。
2. 组装测试：将各个模块组装成完整的系统，对整个系统进行综合测试。
3. 调试优化：根据测试结果进行系统调试和优化，确保系统的稳定性和性能满足设计要求。
机械毕业设计1206液压机械手臂升降装置设计
机械毕业设计1206液压机械手臂升降装
置设计
机械毕业设计：液压机械手臂升降装置设计
引言
本文档旨在介绍机械毕业设计项目中液压机械手臂升降装置的设计。
该装置用于控制机械手臂的升降运动，实现各种应用场景下的灵活操作。
设计目标
- 实现机械手臂的平稳升降运动；
- 提供足够的升降力量以适应各种工作负荷；
- 控制系统简单可靠，操作方便。
设计方案
电机与液压结合
为了实现升降装置的高效运动，我们采用了电机与液压的结合
设计。
电机提供驱动力，而液压系统则负责传递力量和控制运动的
平稳性。
液压缸设计
液压缸是实现机械手臂升降运动的核心部件。
我们选择了高质
量的液压缸，具备足够的升降力量，同时保证结构紧凑和工作稳定。
液压缸的选型需要考虑机械手臂负荷和升降速度，以及满足预定升
降行程的要求。
控制系统设计
为了实现精确的升降控制和方便的操作，我们设计了简单可靠
的控制系统。
控制系统包括液压缸控制阀、传感器和控制器。
液压
缸控制阀根据控制信号控制液压缸的升降运动；传感器用于监测机
械手臂的位置和状态；控制器负责处理信号和实现升降控制的算法
逻辑。
结论
本文档介绍了机械毕业设计项目中液压机械手臂升降装置的设
计方案。
该方案通过电机与液压的结合，实现了机械手臂的平稳升
降运动。
控制系统简单可靠，操作方便。
设计方案满足了项目的设计目标，可应用于各种工程场景中。
请注意，以上内容仅为设计方案的简要介绍，详细的设计细节和计算分析请参考详细设计报告。
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。
液压机械手毕业设计
液压机械手毕业设计液压机械手毕业设计在现代工业制造中，机械手是不可或缺的一部分。
机械手的出现使得生产线的自动化程度大大提高，极大地减少了人力成本，提高了生产效率。
而液压机械手则是机械手中的一种重要类型，它利用液压系统来实现运动控制，具有较高的精度和可靠性。
本文将探讨液压机械手的设计和应用。
一、液压机械手的工作原理液压机械手的工作原理主要是利用液压系统来控制机械手的运动。
液压系统由液压泵、液压缸、液压阀等组成，通过液压泵将液压油送入液压缸，使得液压缸产生推力，从而驱动机械手的运动。
液压阀则用于控制液压油的流向和压力，实现机械手的精确控制。
二、液压机械手的设计要点1. 结构设计液压机械手的结构设计要考虑到机械手的工作环境和工作负荷。
机械手的结构应该具有足够的刚度和强度，能够承受工作负荷和外界干扰。
同时，结构设计还应考虑到机械手的灵活性和可调性，以适应不同的工作需求。
2. 控制系统设计液压机械手的控制系统设计是实现机械手运动控制的关键。
控制系统应包括传感器、执行器、控制器等组成，能够实时感知机械手的位置和状态，并根据需求进行相应的控制。
控制系统的设计要考虑到机械手的运动范围、速度和精度等要求，以实现准确的运动控制。
3. 安全设计液压机械手在工作时可能存在一定的安全风险，因此安全设计是不可忽视的一部分。
安全设计应包括机械手的防护装置、紧急停止装置等，以确保操作人员的安全。
此外，还应考虑到机械手的自故障检测和自动报警功能，及时发现并解决潜在问题。
三、液压机械手的应用领域液压机械手在工业制造中有广泛的应用。
它可以用于装配生产线上的零部件组装，提高装配效率和一致性。
同时，液压机械手还可以用于物料搬运、堆垛和包装等工作，减少人工操作，提高生产效率。
此外，液压机械手还可以应用于危险环境下的作业，如核电站、化工厂等，减少人员的风险。
四、液压机械手的发展趋势随着科技的不断进步，液压机械手也在不断发展。
未来，液压机械手将更加智能化和自动化，具备更高的灵活性和自适应性。
基于液压驱动的机械手臂设计与优化
基于液压驱动的机械手臂设计与优化摘要：机械手臂在现代工业中扮演着重要的角色，它能够完成人工无法完成或危险任务。
本文着重探讨了基于液压驱动的机械手臂的设计与优化。
首先介绍了液压系统的基本原理，然后详细分析了机械手臂的结构和工作原理。
接着，针对机械手臂的设计与优化过程进行了详细的叙述，包括材料选择、运动学建模、动力学分析等。
最后，通过数值仿真和实验验证了设计结果的可行性和优化效果。
1. 引言：机械手臂是一种能够模拟人臂运动功能的装置，广泛应用于工业生产线、医疗、物流等领域。
随着科技的发展和需求的增加，机械手臂的设计和优化变得越来越重要。
基于液压驱动的机械手臂因其承载能力大、自重轻等优点成为研究热点。
2. 液压系统的基本原理：液压系统由液压泵、液压缸、控制阀以及液压管路等组成。
其原理是利用液体的不可压缩性传递能量，实现力和运动的转换。
液压系统具有输出力矩大、速度可调、反应灵敏等特点，适用于机械手臂的驱动。
3. 机械手臂的结构和工作原理：机械手臂主要由臂、腕和手指等部分组成。
臂是机械手臂的主体部分，通过腕关节使其具备多自由度运动能力，而手指则负责抓握和放松物体。
机械手臂通常采用液压缸驱动，通过控制液压缸的运动来实现手臂的运动。
4. 机械手臂的设计与优化：机械手臂的设计与优化包括结构设计、动力学建模和控制算法设计等方面。
首先是选择合适的材料，使机械手臂具备足够的刚度和载荷能力。
其次是建立机械手臂的运动学模型，以确定各个关节的运动范围和位置。
然后，通过动力学分析，确定机械手臂的加速度、速度和力矩等参数。
最后，采用适当的控制算法，使机械手臂能够根据输入信号精确控制位置和力矩。
5. 数值仿真和实验验证：为了验证机械手臂设计和优化结果的可行性和效果，进行了数值仿真和实验验证。
通过建立机械手臂的模型，输入设计参数，并通过仿真软件进行运动学和动力学分析。
同时，设计了实验装置，通过测量和对比实验数据与仿真结果，评估设计与优化的效果。
液压传动机械手设计任务书
*******************毕业设计任务书设计题目液压传动机械手设计
课题类型方案设计类指导教师
设计内容与技术要求一、设计内容
本课题可分为以下三个小课题：
1．液压传动机械手机构方案设计；
2. 液压传动机械手液压传动方案设计；
3．液压传动机械手电气控制系统设计；
二、技术要求
1．本液压机械手的臂力为N臂=1650（N），安全系数K一般可在1.5~3，本机械手取安全系数K=2。
定位精度为±1mm。
2．本机械手的动作范围如下：手腕回转角度±115°；手臂伸长量150mm；手臂回转角度±115°；手臂升降行程170mm；手臂水平运动行程100mm。
3．运动速度：①给定的运动时间应大于电气、液压元件的执行时间；②伸缩运动的速度要大于回转运动的速度，因为回转运动的惯性一般大于伸缩运动的惯性。
在满足工作拍节要求的条件下，应尽量选取较底的运动速度。
机械手的运动速度与臂力、行程、驱动方式、缓冲方式、定位方式都有很大关系，应根据具体情况加以确定。
③在工作拍节短、动作多的情况下，常使几个动作同时进行。
为此驱动系统要采取相应的措施，以保证动作的同步。
4．驱动方式：液压驱动。
设计进度查阅资料（1周）
设计机构（1周）
液压系统设计和系统调试（2周）撰写设计报告（1周）
参考资料机电传动控制
机械设计教材
机械设计手册[M]第5卷机械设计师手册
机械设计图册
机械原理课程设计指导书机构创新设计方法。
液压传动自动上料机械手结构设计
液压传动自动上料机械手结构设计液压传动自动上料机械手是一种用于工业生产线的自动化机器人，用于将原材料或零件从一个位置移动到另一个位置。
液压传动自动上料机械手具有强大的承载能力、高速运动和高精度定位的优点，适用于重型工件的搬运和装配。
下面将分析液压传动自动上料机械手的结构设计。
1.机械手的框架结构：2.液压系统：液压传动是液压传动自动上料机械手的核心部分。
液压系统由液压泵、液压缸、液压阀门等组成。
通过液压泵提供的压力，液压缸可以实现各种动作，例如伸缩、旋转、举升等。
液压阀门控制液压传动系统的流量和压力，实现机械手的各种动作和操作。
3.机械手臂的设计：机械手臂是液压传动自动上料机械手的关键组成部分。
机械手臂通常由多个关节连接而成，可以实现多自由度的运动。
机械手臂的关节通过液压缸驱动，使机械手能够完成各种复杂的动作和任务。
机械手臂材质需要具有足够的强度和刚度，同时要求尽量轻量化，以减少能量消耗和摩擦损失。
4.末端执行器的设计：末端执行器是液压传动自动上料机械手的末端装置，用于抓取、搬运或装配工件。
末端执行器通常由夹具、卡盘或吸盘等组成，具有可调节的抓取力和灵活的动作。
末端执行器需要与机械手臂的关节连接，同时能够快速、稳定地完成工件的抓取和释放。
5.控制系统：液压传动自动上料机械手的控制系统由电气控制和液压控制两部分组成。
电气控制系统包含传感器、电机、编码器和控制器等，用于实时监测和控制机械手的运动和状态。
液压控制系统包含液压泵、液压缸、液压阀门等，用于控制机械手的动作和操作。
综上所述，液压传动自动上料机械手的结构设计涉及框架结构、液压系统、机械手臂、末端执行器和控制系统等多个方面。
合理的结构设计可以提高机械手的稳定性、精度和可靠性，从而提高生产效率和产品质量。
机械手手部课程设计.
1 1前言1.1工业机器人简介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。
1.2世界机器人的发展国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：（1）工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修）（2）机械结构向模块化、可重构化发展。
例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。
（3）工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
（4）机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
（5）虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。
（6）当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。
基于液压控制的农业机械手的设计
基于液压控制的农业机械手的设计赵东辉1，金长虹1，靳建峰1，刘军2(1．郑州电力高等々科学校，郑州450004；2河南农业大学，郑州450002)摘要：探讨r农业机械手的造型、液压回路及控制部分的设计。
该机械手主要采用了CA D／C A E软件来进行设计分析，提高了设计的效率、可行性和科学性。
为此，针对当前农业的产品种类逐渐增加的发展趋势，对本机械手进行手部可调整设计．从而可以采摘不同形状的农业产品。
s7—200型号的PL C和液压技术在该机械手中的应用，使设备整体结构紧凑，工作更加稳定．通过机电仿真软件建立机械手总装模型并完成仿真．为该机械手的实际牛产提供了重要参考。
关键词：农业机械手；C A D／C A E；液压技术；结构分析；PL C中圈分类号：TP39172：$126文献标识码：A文章编号：1003-188X【2012)02-0101一040引言随着农业机械化及自动化的高速发展，农业产品在收割和采摘中越来越多地采用了自动化采摘收割机械来取代人的重复劳动。
而机械手是在机械化和自动化生产过程中发展起来的一种新型装置…。
近年来，机器人的研制和生产已经迅速发展起来，成为高科技领域的一门新兴技术，从而更加促进了机械手的发展。
机械手虽然还不如人手那样灵活，但具有在条件比较恶劣的环境下不断重复工作、载重量大、定位精确和工作稳定等特点。
因此，机械手在农业生产上已经逐渐得到了广泛的应用。
目前，大棚种植的农作物更容易实行机械化及自动化。
在大棚安装类似于自动化生产线的一些轨道，轨道上安装自动采摘机械手，操作人员可在电脑上控制机械手运动的轨迹及手抓动作对农作物进行采摘，从而实现了足不出户就可以完成作物采摘，大大提高了劳动者的工作舒适性”1。
1机械手整体结构组成该机械手主要由底座、躯干部分和手抓部分组成。
如图1所示。
机械手的底座由步进电机控制，可以沿轨道实现z轴和Y轴方向的运动，同时液压缸(4)和(5)可以实现沿z轴方向的运动；液压缸(3)收缩，可以使机械手抬起到水平位置，伸出可以将机械收稿日期：201I—03-31基盒项目：河南省教育厅白然科学项目(2007460013)作者简介：赵东辉(1979一)，男．河北邯郸人，讲师．硕士，(E—m ai l) t dh308@163co s。
液压传动与气动技术课程教案机械手液压传动系统
液压传动与气动技术课程教案-机械手液压传动系统一、教学目标1. 让学生了解机械手液压传动系统的基本原理和组成。
2. 使学生掌握液压泵、液压缸、液压阀等主要液压元件的工作原理和应用。
3. 培养学生对液压系统的维护和故障诊断能力。
二、教学内容1. 液压传动概述液压传动的定义、特点和应用范围液压系统的基本组成部分2. 液压泵液压泵的分类和工作原理液压泵的主要性能参数液压泵的选用和维护3. 液压缸液压缸的分类和工作原理液压缸的主要性能参数液压缸的选用和维护4. 液压阀液压阀的分类和工作原理液压阀的主要性能参数液压阀的选用和维护5. 机械手液压传动系统实例分析机械手液压系统的工作原理和组成机械手液压系统的优缺点分析机械手液压系统的应用案例三、教学方法1. 讲授法：讲解液压传动的基本原理、液压元件的工作原理和应用。
2. 案例分析法：分析机械手液压传动系统的实例，让学生了解实际应用中的液压系统。
3. 实践操作法：安排实验室实践环节，让学生动手操作液压元件，提高实际操作能力。
四、教学资源1. 教材：《液压传动与气动技术》2. 实验室设备：液压泵、液压缸、液压阀等液压元件及机械手液压传动系统模型3. 辅助材料：PPT课件、教学视频、图片等五、教学评价1. 课堂问答：评估学生对液压传动基本原理和液压元件工作原理的理解程度。
2. 课后作业：检查学生对课堂所学知识的掌握情况。
3. 实验室实践：评价学生在实际操作中运用液压传动知识和技能的能力。
4. 课程报告：分析机械手液压传动系统实例，评估学生的综合分析和解决问题的能力。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，其中理论教学24课时，实验室实践8课时。
2. 授课方式：每周4课时，共8周完成教学内容。
七、教学步骤1. 液压传动概述（2课时）介绍液压传动的定义、特点和应用范围讲解液压系统的基本组成部分2. 液压泵（2课时）讲解液压泵的分类和工作原理介绍液压泵的主要性能参数讨论液压泵的选用和维护3. 液压缸（2课时）讲解液压缸的分类和工作原理介绍液压缸的主要性能参数讨论液压缸的选用和维护4. 液压阀（2课时）讲解液压阀的分类和工作原理介绍液压阀的主要性能参数讨论液压阀的选用和维护5. 机械手液压传动系统实例分析（2课时）分析机械手液压系统的工作原理和组成讨论机械手液压系统的优缺点分析介绍机械手液压系统的应用案例6. 实验室实践（8课时）安排学生动手操作液压元件，熟悉实际操作让学生通过实践加深对液压传动系统的理解和掌握八、教学注意事项1. 确保学生掌握液压传动基本原理和液压元件工作原理。
液压上料机械手设计
目录摘要 (1)第一章机械手设计任务书 (1)1.1毕业设计目的 (1)1.2本课题的内容和要求 (2)第二章抓取机构设计 ............................................................... 错误！未定义书签。
2.1手部设计计算 ............................................................................... 错误！未定义书签。
2.2腕部设计计算 ............................................................................... 错误！未定义书签。
2.3臂伸缩机构设计 ........................................................................... 错误！未定义书签。
第三章液压系统原理设计及草图 ............................................ 错误！未定义书签。
3.1手部抓取缸................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2腕部摆动液压回路........................................................................ 错误！未定义书签。
3.3小臂伸缩缸液压回路.................................................................... 错误！未定义书签。
3.4总体系统图................................................................................... 错误！未定义书签。
六自由度液压驱动机械手液压及电控系统设计
六自由度液压驱动机械手液压及电控系统设计摘要随着科技的不断发展和进步，液压系统在各种领域上得到了广泛的应用。
因为液压系统体积小、重量轻、精度高、响应速度快、驱动力大、调速范围宽、寿命长和易于安全保护等优势，液压系统必然成为工程机械、各种机床和国防尖端产品等领域的主流技术。
所以液压系统的研究和应用也将成为今后科学技术发展的趋势，并有很大的发展空间和需求。
对于六自由度水下机械手的技术分析和对于设计的要求，本文设计了一种液压驱动六自由度机械手的液压与控制系统。
设计时，必须从实际情况出发，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、修理和维护方便的液压传动系统。
本文介绍了国内外水下作业机械、水下作业系统、常用的水下机械手的发展现状，整理并总结了国内外水下机械手的发展状况，提出了水下搬运机械手运行的思路,设计出水下液压机械手的液压传动控制系统，并对主要的技术参数进行了计算和校核。
本论文主要完成了如下工作：（1）六自由度液压驱动机械手的液压系统总体方案的确定与分析设计。
（2）六自由度液压驱动机械手的液压及其电控系统的分析设计。
（3）六自由度液压驱动机械手控制阀箱单向阀、减压阀、液控单向阀和电磁换向阀等元件的选型及分析计算。
（4）液压控制阀箱结构设计及液压控制阀箱零部件及油路块装配体的三维建模及二维图绘制。
（5）PLC控制系统的机型选型及编程。
关键词：六自由度水下液压机械手控制系统第一章前言1.1 选题背景、研究意义选题背景人类关注海洋，是因为陆上的资源有限，海洋中却蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源和能源。
另一个重要原因是，占地球表面积 49％的海洋是国际海底区域，该区域内的资源不属于任何国家，而属于全人类。
但是如果哪一个国家有技术实力，就可以独享这部分资源。
因此争夺国际海底资源也是一项造福子孙后代的伟大事业。
水下机器人作为一种高技术手段，在海底这块人类未来最现实的可发展空间中起着至关重要的作用，发展水下机器人的意义是不言而喻的。
液压机械手手部设计计算
液压机械手手部设计计算液压机械手是一种通过液压系统进行动力控制的机械装置，常用于重型物体的抓取、搬运和堆放。
液压机械手的手部设计是其关键部分之一，必须经过详细的计算和设计才能确保其安全可靠性。
下面将介绍液压机械手手部设计计算的一般步骤和考虑因素。
1.确定机械手用途和工作负荷：首先需要确定机械手的具体用途和工作负荷，包括抓取物体的形状、重量和尺寸等。
这将有助于确定机械手的最大抓取能力和所需的液压系统输出功率。
2.计算机械手的抓取力和承载能力：抓取力是机械手能够施加到物体上的力，承载能力是机械手能够承受的最大负荷。
这些参数需要根据工作负荷和安全系数来确定，一般可以通过公式计算或者参考相关规范来确定。
3.设计机械手的结构和材料：机械手的结构设计需要考虑其稳定性、刚度和轻量化等要求。
可以使用有限元分析或者经验计算等方法来进行结构设计。
同时，金属材料的选择需要考虑其强度、韧性和耐腐蚀性等要求。
4.计算液压系统参数：液压机械手的液压系统需要根据工作负荷和机械手的运动要求来确定参数，包括液压缸的尺寸、工作压力、流量和功率等。
这些参数可以通过公式计算或者液压元件厂家提供的数据来确定。
5.进行机械手的稳定性和可靠性分析：机械手的稳定性分析是为了确保其在工作时不会出现倾覆或者失稳的情况。
可靠性分析是为了评估机械手的寿命和故障频率，以便进行预防性维护和故障诊断。
1.工作负荷：机械手手部设计应根据所需的抓取力和承载能力来确定，以确保机械手可以安全可靠地完成工作任务。
2.结构设计：机械手手部的结构设计应考虑其稳定性和刚度，以确保机械手在工作时不会出现振动或者变形的情况。
3.材料选择：机械手手部的材料选择需要考虑其强度、韧性和耐腐蚀性等要求，以确保机械手可以在恶劣的工作环境下使用。
4.液压系统参数：液压机械手的液压系统参数需要根据工作负荷和机械手的运动要求来确定，以保证其能够提供足够的动力和控制精度。
5.稳定性和可靠性分析：机械手的稳定性分析可以通过有限元分析来进行，以确保机械手在工作时不会出现倾覆或者失稳的情况。
基于液压驱动的机械手臂系统设计
基于液压驱动的机械手臂系统设计作为一种常见的自动化控制设备，机械手臂系统已经广泛应用于各个领域。
基于液压驱动的机械手臂系统具有结构简单、输出力矩大等优点，是目前应用比较广泛的一种方案。
本文将围绕基于液压驱动的机械手臂系统的设计进行探讨，希望可以为读者提供帮助。
一、机械手臂系统概述机械手臂系统是一种由多个关节构成的可编程机器人，可以模拟人类的手臂运动。
机械手臂系统广泛应用于工业自动化、医疗器械、航天航空等领域。
基于液压控制的机械手臂系统是目前应用比较广泛的方案之一，其主要结构包括液压缸、连接杆、输出杆等组件。
二、机械手臂系统设计在设计基于液压驱动的机械手臂系统时，需要考虑如下因素：1.设计机械手臂的结构，包括机械结构、电气控制系统等方面。
2.机械手臂的硬件选型，如液压缸、液压马达、传动杆等。
3.考虑机械手臂的工作环境和任务，如工作负载和工作范围等。
4.对机械手臂进行动力学分析，确定各关节输出力矩、输出角度等参数。
5.通过仿真和实验验证机械手臂的性能和工作效果。
三、液压驱动系统设计液压驱动系统是基于液压控制技术实现机械手臂运动的关键。
设计液压驱动系统时需要考虑以下因素：1.液压油的选择：应选择合适的液压油，确保液压系统的稳定性和可靠性。
2.液压泵的选型：液压泵的选型应根据机械手臂的负载和动力需求等因素来确定。
3.液压缸和液压马达的选型：液压缸和液压马达的选型应满足机械手臂的负载和动力需求。
4.油路设计：油路设计应考虑液压系统的稳定性和可靠性，同时注意避免泄漏引起的安全隐患。
5.液压控制系统设计：液压控制系统的设计应充分考虑机械手臂的运动控制需求，实现机械手臂的精确控制。
四、机械手臂系统控制控制机械手臂系统需要考虑运动控制、位置控制、力控制等方面。
在基于液压驱动的机械手臂系统中，可以通过改变液压流量或压力来实现机械手臂的运动控制。
运动控制可以通过控制每个关节的速度和位置来实现。
位置控制可以通过控制控制阀的开合来实现。
机械手液压控制系统设计
机械手液压控制系统设计引言：机械手是一种常见的工业自动化设备，广泛应用于各个领域，如生产线上的物料搬运、组装和加工等。
在机械手中，液压控制系统是至关重要的一部分，通过液压控制系统，可以实现机械手的高效运动控制和力的传递。
本文将介绍一种机械手液压控制系统的设计方案。
一、设计要求1.高效控制：液压控制系统需要具有快速响应，确保机械手的准确定位和稳定运动；2.精确力控制：可以实现对机械手进行精确的力控制，保证对工件的安全操作；3.可靠性：系统需要具有高可靠性，可以长时间运行，减少维护和故障的发生；4.灵活性：系统需要具备一定的灵活性，可以适应不同的工作需求和特殊场景的要求。
二、系统组成2.液压执行元件：液压执行元件将液压能转化为机械能，并完成机械手的运动任务。
常用的液压执行元件有液压缸、液压马达等。
3.控制元件：控制元件用于控制液压执行元件的工作状态和执行机械手的运动控制任务。
常见的控制元件有电磁换向阀、比例阀等。
4.传感器：传感器用于感知机械手和工件的状态，将信号转化为电信号并传输给控制系统，用于监测和控制机械手的运动和力的参数。
常见的传感器有位移传感器、压力传感器等。
5.工作元件：工作元件是机械手完成具体工作任务的部分，如夹爪、工件夹持装置等。
三、系统设计1.液压源的选型：根据机械手的工作需求、液压执行元件的工作压力和流量要求，选用合适的液压泵。
2.液压执行元件的选型：根据机械手的运动方式和工作负载，选用合适的液压缸和液压马达。
3.控制元件的选择：根据机械手的运动模式和控制要求，选择合适的控制元件。
可以采用比例阀、电磁换向阀等控制元件，通过电控系统实现对液压执行元件的精确控制。
4.传感器的应用：根据机械手的工作需求，选择合适的传感器，并在机械手各个关键部位进行布置，以实时监测机械手的运动状态和工作参数。
5.控制系统的设计：设计一个完善的控制系统，包括对液压执行元件的运动控制和力的控制。
可以采用PID控制算法对机械手进行力的闭环控制，提高精度和稳定性。
液压机械手臂设计完整说明书
编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：液压机械手的设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）液压机械手的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：学号：作者姓名：2013 年5 月25 日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目液压机械手的设计2、专题二、课题来源及选题依据本课题是设计基于液压系统的机械手。
液压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者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。
本课题通过机械手进行液压传动原理设计，实现机械手代替人力进行工作。
机械工业是国民的装备部，是为国民竞技提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
机械工业的规模和技术水品是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、收集相关资料，分析自己完成本课题还存在哪些方面的困难。
2、选定自己适合的制图软件，对选定的工具进行学习和具体实践。
3、对驱动油路进行仔细的研究，了解液压驱动原理，绘制油路图。
4、机械结构的分析，根据要求设计出合理轻便的机械手。
5、模拟调试后对整个液压机械手进行完善。
四、接受任务学生：班姓名五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长〕签名研究所所长系主任签名2012年11月12日液压机械手是模仿人的手部动作，按照给定的程序、轨迹通过液压系统实现抓取和搬运操作的自动装置。
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摘要本文对工业机械手爪搬运零部件进行了总体方案设计，确定了机械手的形式及自由度，进行了相应的受力分析与校核。
驱动部分运用了液压系统，计算了液压缸及液压泵等重要元件的具体参数和规格。
控制部分运用单片机系统控制机械手的运动，通过行程开关及电磁阀的闭合控制了机械手的动作顺序。
说明书中绘制出了机械手爪的设计装配图及相应的数据参数设计出了机械手的液压系统，绘制了机械手液压系统工作原理图。
利用单片机对机械手进行控制，选取了合适的AT89S51型号，根据机械手的工作流程制定了单片机控制方案，画出了机械手的工作时PCB原理图，并编制了C语言的控制程序。
关键词：机械手；液压系统；单片机目录1 机械手设计任务书 (3)1.1 综合设计目的 (3)1.2 题目要求 (3)1.3 设计内容安排 (3)2 机械手概述 (4)2.1 机械手主要参数 (5)2.2 手爪机构设计 (5)3 液压系统的设计 (10)3.1 液压系统简介 (10)3.2 液压缸选择 (12)3.3 机械手夹持工件原理设计 (17)3.4 机械手伸缩及左右移动液压回路 (18)3.5 总体系统图 (20)4 单片机实时液压回路控制 (21)4.1 主要设计思路 (21)4.2 行程开关及其原理 (24)4.3 压力开关及其原理 (25)4.4 单片机控制流程图 (25)5 综合设计总结 (28)6 参考文献 (29)1 机械手设计任务书1.1 综合设计目的1、综合应用专业课程的基本理论和基本知识，初步建立工程项目的独立设计能力。
2、培养查阅技术文献和资料、使用数据手册、进行综合计算、绘制规范的技术图纸、撰写完整的技术报告的能力。
3、培养严谨的工作作风、认真负责的工作态度、以及创新能力。
1.2 题目要求：1、机械手在专用机床及自动线上应用十分广泛，主要用于搬运或装卸零件的重复动作，以实现生产自动化。
本设计中的机械手各动作由液压系统驱动，并由电磁阀控制。
2、具体动作顺序是：原位→伸出→夹紧→缩回→左移→伸出→放松→缩回→右移→ 原位3、机械手实现夹持实心长方体外形工件，尺寸范围：300X200X200mm材料密度为7800kg/m31.3 设计内容及安排：1、熟悉任务，查阅资料。
2、根据夹持对象的尺寸特征和重量，确定机械手的主要尺寸和形式，写出设计依据。
3、根据动作顺序，确定所需要执行原件的数量，并画出液压（或气压）系统的工作原理图，要求换向阀选用电磁阀，写出电磁铁的动作顺序表。
4、确定液压系统的工作压力，并根据系统的工作压力和流量确定执行元件的主要尺寸，以及所需动力元件、辅助件、控制元件的型号。
5、画出机械手装配图，3号图纸。
6、写出电磁铁的动作顺序表，4号图纸。
7、整理设计说明书，答辩。
2、机械手概述工业机器人手爪由操作机(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各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业比较简单，专用性等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
2.1机械手的主要参数1、主参数机械手的最大抓重是其规格的主参数，根据设计得情况机械手抓重为G= 917 N。
2、基本参数运动速度是机械手主要的基本参数。
操作节拍对机械手速度提出了要求，设计速度过低限制了它的使用范围。
而影响机械手动作快慢的主要因素是手臂伸缩及回转的速度。
该机械手最大移动速度设计为1m/s，平均移动速度为0.5m/s，说明速度特性较为全面，因为平均速度与行程有关，故用平均速度表示速度的快慢更为符合速度特性。
除了运动速度以外，手臂设计的基本参数还有伸缩行程和工作半径。
大部分机械手设计成相当于人工坐着或站着且略有走动操作的空间。
过大的伸缩行程和工作半径，必然带来偏重力矩增大而刚性降低。
在这种情况下宜采用自动传送装置为好。
根据统计和比较，该机械手手臂的伸缩行程定为600mm,最大工作半径约为1500mm，手臂安装前后可调200mm。
手臂回转行程范围定为2400(应大于180否则需安装多只手臂)，又由于该机械手设计成手臂安装范围可调，从而扩大了它的使用范围。
手臂升降行程定为150mm。
定位精度也是基本参数之一。
该机械手的定位精度为土0.5～±l2.2 手爪结构设计2.2.1手爪选择概述手部是机械手直接用于抓取和握紧工件或夹持专用工具进行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安装于机械手手臂的前端。
机械手结构型式不象人手，它的手指形状也不象人的手指、，它没有手掌，只有自身的运动将物体包住，因此，手部结构及型式根据它的使用场合和被夹持工件的形状，尺寸，重量，材质以及被抓取部位等的不同而设计各种类型的手部结构，它一般可分为钳爪式，气吸式，电磁式和其他型式。
钳爪式手部结构由手指和传力机构组成。
其传力机构形式比较多，如滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等，这里采用滑槽杠杆式。
2.2.2设计时应考虑的几个问题1、应具有足够的握力（即夹紧力）在确定手指的握力时，除考虑工件重量外，还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动，以保证工件不致产生松动或脱落。
2、手指间应有一定的开闭角两个手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。
手指的开闭角保证工件能顺利进入或脱开。
若夹持不同的工件，应按最大宽度的工件考虑。
3、应保证工件的准确定位为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置，必须根据被抓取工件的形状，选择相应的手指形状。
例如圆柱形工件采用带‘V’形面的手指，以便自动定心；而长方形工件长多采用板式手爪。
4、应具有足够的强度和刚度手指除受到被夹持工件的反作用力外，还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响，要求具有足够的强度和刚度以防止折断或弯曲变形，但应尽量使结构简单紧凑，自重轻。
5、应考虑被抓取对象的要求应根据抓取工件的形状、抓取部位和抓取数量的不同，来设计和确定手指的形状。
2.2.3 机械手指形状设计设计中夹持的工件为长方体,所以手爪的形状设计成与工件相似的形状，运用夹板式的手指可以增加与工件的接触面积，同时受力过程中不易变形。
为了增大摩擦力在手指的位置加上易拆装的硬橡胶，这样不仅可以增加摩擦力，更可以在夹持零件形状有所误差时，根据橡胶的弹性挤压力可以很好的解决因工件尺寸不一导致手指夹持时出现一定偏角的情况。
手指部位为了增加摩擦系数，且方便跟换，这里在夹持接触的地方用橡胶制作夹头，查《机械设计手册》可知橡胶的摩擦系数为：钢-硬橡胶摩擦因数 0.36。
初步设计得机械手爪的形状如图2-1，手爪通过拉销作用于滑槽，从而形成一个减力力臂，根据杠杆定理可以计算出该机构的布局合理性。
图2-1 滑槽杠杆式手部结构示意图2.2.4 手指受力计算及分析1、受力分析根据设计的机械手的原理对其进行相应的受力分析，不仅可以提高系统的可靠性，还可以得出薄弱的环节从而进行进一步的优化。
受力分析图如图2-2.图2-2 滑槽杠杆式手部受力分析2、动作原理说明图2-3滑槽受力机构如图2-3所示，当驱动杆连同圆柱销一起往复运动时，圆柱销在滑槽内推拉手指杠杆从而可拨动两个手指各自绕其支点（手指上的矫销）作相对的回转运动，进而达到实现手指的夹紧与松开的动作。
2、夹紧力与N与驱动力A的关系（传力比）当手指处于夹紧工件的状态时，图2-2中滑槽杠杆的倾斜角α为滑槽曲线与回转支点连线的夹角，此时称为夹紧状态的倾斜角。
由于左右两手指的对称性，在液压缸的驱动力A的作用下，每个滑槽杠杆受力相等。
在不计摩擦力的情况下有P1=P2=A2cosα（2−1）根据各力对回转支点O的力矩平衡条件，同样在不计摩擦力的情况下可得N∗b=P1∗acosα=A2cosα∗acosα（2-2）其中：acosα为杠杆动力臂；即驱动力对滑槽的作用力至支点O的垂直距离b为杠杆阻力臂，即夹紧力至支点O的垂直距离于是传力比为N A =a2b cosαcosα（2-3）由此可知当a b⁄为定值时，α将决定这一机构的增力大小，α增大则NA值增大，但，α的增大会将使驱动行程增大，同时手部结构也将增大。
本机构中a为工件的宽度的一半为100mm, b为杠杆阻力臂，设计的长度为200mm故a b⁄=1/33、运动的动作范围滑槽杠杆可对称于两支点的连线上下摆动。
假设处于极限行程时有l max为滑槽杆的最大长度cosαmax=al max为了避免滑槽杠杆与两回转支点发生干扰，一般应使l max<2a即cosαmax>0.5 αmax<60一般取α=30°~40°。
这里取角α=30度。
根据手部结构的传动示意图，其驱动力为:∗（cosα）2∗N（2-4）A=2ba根据手指夹持工件的方位，计算握力:机械手实现夹持实心长方体外形工件，尺寸范围：300X200X200mm,材料密度为7800kg/m3则 m=ρ∗v=7800X0.3X0.2X0.2=93.6kg故重力为G=m*g=93.6 X 9.8=917 N由受力分析可知其中u为摩擦系数（2-5）N∗u=G2手指部位为了增加摩擦系数，且方便跟换，这里在夹持接触的地方用橡胶制作夹头，查《机械设计手册》可知橡胶的摩擦系数为：钢-硬橡胶摩擦因数 0.36 则产生的挤压力 N=1274 牛因为a b⁄=1/2∗（cosα）2∗N=2750 N （2-6）则驱动力为A=2ba为了考虑工件在传送过程中产生的惯性力、振动以及传力机构效率的影响，其实际的驱动力A实际应按以下公式计算，即：A实际=AK1K2/η （2-7）式中η——手部的机械效率，一般取0.85~0.95；取0.90K1——安全系数，一般取1.2~2, 取1.5K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2可近似按下式估计，K2=1+a/g，其中a为被抓取工件运动时的最大加速度，g为重力加速度。