伸縮臂式上下料機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要與關(guān)鍵詞I</p><p>　　英文摘要與關(guān)鍵詞錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題目的1</p><p>　　1.2 課題

2、意義1</p><p>　　1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究動態(tài)2</p><p>　　1.4 本文的主要研究內(nèi)容4</p><p>　　第二章 上下料機械手的總體設(shè)計方案6</p><p>　　2.1 機械手的組成6</p><p>　　2.2 機械手的設(shè)計6</p><p>　　2.2.1

3、 機械手的機構(gòu)原理6</p><p>　　2.2.2設(shè)計要求7</p><p>　　2.2.3 總體方案的擬定7</p><p>　　2.2.4 機械手的主要設(shè)計參數(shù)8</p><p>　　2.3 本章小結(jié)9</p><p>　　第三章 機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計10</p><p>　　

4、3.1 工況分析10</p><p>　　3.1.1 手臂伸縮缸工況分析10</p><p>　　3.1.2 手臂俯仰缸工況分析12</p><p>　　3.1.3手臂升降缸工況分析14</p><p>　　3.1.4夾緊缸工況分析16</p><p>　　3.1.5 機械手腕部俯仰缸工況分析19</

5、p><p>　　3.2 初選系統(tǒng)工作壓力21</p><p>　　3.3 液壓缸的設(shè)計22</p><p>　　3.3.1 手腕液壓缸尺寸的設(shè)計22</p><p>　　3.3.2手腕俯仰缸的設(shè)計25</p><p>　　3.3.3 手臂伸縮缸的設(shè)計26</p><p>　　3.3.4 手

6、臂俯仰缸的設(shè)計26</p><p>　　3.3.5 手臂升降缸的設(shè)計26</p><p>　　3.4 機身擺動液壓馬達的選擇26</p><p>　　3.5本章小結(jié)27</p><p>　　第四章 油泵與液壓控制閥的選擇28</p><p>　　4.1 基本回路的選擇28</p><p&

7、gt;　　4.2 液壓元件的選擇28</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選擇28</p><p>　　4.2.2 液壓閥及過濾器的選擇29</p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定31</p><p>　　4.4液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序33</p><p>　　4.5本章小結(jié)34</p&g

8、t;<p>　　第五章 液壓其它元件的選擇35</p><p>　　5.1 液壓輔助元件的選擇原則35</p><p>　　5.2 油管的選擇35</p><p>　　5.3 電動機的選擇36</p><p>　　5.4 油箱的選擇37</p><p>　　5.4.1容積的確定37</p

9、><p>　　5.4.2 外形尺寸的確定38</p><p>　　5.4.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計38</p><p>　　5.5 本章小結(jié)40</p><p><b>　　結(jié) 論41</b></p><p><b>　　參考文獻42</b></p><p

10、><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　中文摘要與關(guān)鍵詞</b></p><p>　　摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)越來越受到廣泛關(guān)注，在工業(yè)生產(chǎn)日益現(xiàn)代化的今天，機器人的使用變得越來越普及。本課題是為普通車床配套而設(shè)計的上下料機械手。工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)

11、定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展起著重要作用。</p><p>　　本課題是一個機械、液壓緊密的實用性項目，文中首先針對機械手的工作要求以及五自由度要求確定了一個總體設(shè)計方案然后系統(tǒng)的對其工況，所選用的液壓缸進行了設(shè)計與分析，對相應(yīng)的油箱，閥等進行了選擇，畫出了系統(tǒng)原理圖跟電磁鐵的動作順序表。同時還應(yīng)用AutoCAD 技術(shù)畫出機械手的相應(yīng)的液壓部件。

12、最后，總結(jié)了全文，指出了機械手的改進措施、應(yīng)用前景和發(fā)展方向。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機械手，液壓系統(tǒng)，自由度</p><p><b>　　英文摘要與關(guān)鍵詞 </b></p><p>　　Abstract：With the development of modern science and technology, robot techno

13、logy has become more and more attention, in today's increasingly modernized industrial production, the use of robots become more and more popular. This topic is designed for ordinary lathe and manipulator. Industrial

14、 manipulator is the inevitable outcome of the industrial production, it is a part of imitating human upper extremity function, according to the reservation request artifacts or hold the tools to manipulate au</p>

15、<p>　　This topic is a mechanical and hydraulic closely the practical project, this paper firstly for the manipulator work demands as well as the degree of freedom to determine an overall design scheme and system of

16、its working conditions, the selection of hydraulic cylinder design and analyzed, the corresponding fuel tanks, valves, etc on the choice, draw the system principle diagram and the electromagnet action sequence table and

17、application technology of AutoCAD draw the corresponding hydraulic comp</p><p>　　Keywords: manipulator，hydraulic system，freedom</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>

18、　　1.1 課題目的</b></p><p>　　為了全面復(fù)習(xí)以及綜合運用大學(xué)四年所學(xué)的理論、基礎(chǔ)及專業(yè)知識，加強對液壓傳動應(yīng)用的認識，為畢業(yè)后從事工程技術(shù)和科研工作奠定基礎(chǔ)。同時機械手是一種能模仿人手部分動作，按照預(yù)定的程序，軌跡及其他要求，實現(xiàn)抓取，搬運工作或操作工具的自動化機械裝置，它是工業(yè)機械人的一個重要分支。隨著工業(yè)自動化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動場合機器人所代替

19、。機械手可以減省工人、提高效率、降低成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)、安全性好、提升工廠形象。對于多自由度機械手的優(yōu)點是:動作靈活、運動慣性小、通用性強、能抓取靠近機座的工件，并能繞過機體和工作機械之間的障礙物進行工作.隨著生產(chǎn)的需要，對多自由度手臂的靈活性，定位精度及作業(yè)空間等提出越來越高的要求。多自由度手臂也突破了傳統(tǒng)的概念，其自由度數(shù)量可以從一個到多個，其外形也不局限于像人的手臂，而根據(jù)不同的場合有所變化，</p><p&g

20、t;<b>　　1.2 課題意義</b></p><p>　　機器人應(yīng)用情況是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進

21、制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備.機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率:可以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆

22、、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用.機械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡單，專用性較強。這種全自動機械手工作效率更高，大大節(jié)省了勞動力，隨著時代的進步這種全自動物料搬運機械手將是未來發(fā)展的主要方向。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，</p><p>　　1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究動態(tài)</p><p>　　國內(nèi)：我國的工業(yè)機械手是從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過“七五”、“八

23、五”科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機械手操作機的設(shè)計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù),運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機器人，其中有130多臺噴漆機器人如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1噴漆機器人 圖1-2孤焊機器人</p><p>　　在二十余家企業(yè)的近30條自動

24、噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用同時我國的孤焊機器人如上圖1-2所示，這種機器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。影響我國機械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機械結(jié)構(gòu)。</p><p>　　國內(nèi)外使用的多是定位控制的機械手，沒有“視覺”和“觸覺”反饋。

25、為使機械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零部件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機進行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟Γ涣硪环N是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。其應(yīng)用方面有： </p><p>　?、贌峒庸し矫?。熱加工是高溫、危險的體力勞動，

26、采用機械手操作可以實現(xiàn)高效率和安全工作，如對少量、低速以及人力不能勝任的作業(yè)的實現(xiàn)。在鍛造、鑄造、熔煉等工業(yè)，機械手的應(yīng)用能進一步發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，安裝了機械手的操作機可實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，取代了人工喂料等操作，大大提高了生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　?、诶浼庸し矫妗＠浼庸し矫娴臋C械手主要用于一些配件及零件加工時上下料以及刀具安裝的過程，將其應(yīng)用于一些數(shù)控機床和加工生產(chǎn)線以及自動線上，成為了設(shè)備、機

27、床上下工序聯(lián)接的重要手段。同時，也在加工生產(chǎn)自動線上采用臂式機械手作為聯(lián)接工序、運送工件的重要設(shè)備。</p><p>　　③在裝、拆、修方面。眾所周知，拆修裝是鐵路工業(yè)系統(tǒng)體力勞動較重的部門，采用機械手可以拆裝三通閥、分解制動缸、組裝輪對、清除石棉等，大大減低了勞動強度。在采用機械手進行裝配方面也是應(yīng)用的一大熱點，與傳感裝置、計算機的配合能對零件方位進行確定，能達到鑲裝的目的。</p><p&

28、gt;　　國外：在國外的機械制造業(yè)中，工業(yè)機械手應(yīng)用較多。發(fā)展較快，一般的工業(yè)機械手技術(shù)相當(dāng)成熟，預(yù)計在2005年到2008年間，全球工業(yè)機器人銷量預(yù)計年均增長6 1％，到2008年增至12 1萬臺。國外機器人的發(fā)展趨勢是大力研制具有某些智能的機械手，使其擁有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，做出相應(yīng)的變更，如位置發(fā)生稍些偏差時，即能更正，并自行檢測。另外，機械手的應(yīng)用和發(fā)展，大大促進了智能機器人的研制，其中重點領(lǐng)域是仿人機器人的研

29、究。日本在2000年研制出了一臺真正具有世界影響的仿人機器人Asimov如圖1-3所示：</p><p>　　圖1-3 仿人機器人Asimov 圖1-4 HUBO機器人</p><p>　　機器人Asimov的誕生促進了各種各樣仿人機器人的研究，開辟了一個仿人機器人的發(fā)展。此后，同本還推出了一個為期5年的“仿人機器人在實際環(huán)境中運行的關(guān)鍵技術(shù)

30、研究和發(fā)展計劃”，這個實用性項目此后，是在日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜臺研究所于2005年1月開發(fā)、然后由川田等公司生產(chǎn)的HRP-2機器人基礎(chǔ)上進行的。另外，韓國、美國等國家相繼推出了各種類型的仿人機器人。2004年12月27日，韓國先進科技研究所(KAIST)發(fā)表HUBO機器人如上圖1-4所示。美國軍方正在開發(fā)機器人士兵，專家預(yù)測這至少需要30年時間。機器人杯足球賽(Robocop 1)始于2002年，組織者預(yù)期到2050年仿人機器人足球隊可以擊敗

31、人類的世界杯冠軍隊。許多人還期望仿人機器人進入家庭成為真下的機器人仆人。這些都是長遠的目標，需要為其付出不斷的努力。</p><p>　　1.4 本文的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本文的主題是伸縮臂式上下料機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計，此上下料機械手包括機座，機身，手臂，手腕跟手抓?？偣灿形鍌€自由度能實現(xiàn)機身的旋轉(zhuǎn)，大臂的升降跟伸縮，大臂的俯仰，手抓的閉合與開啟。對此要想系統(tǒng)的對本機械手完成設(shè)

32、計主要研究內(nèi)容如下：</p><p>　?。?）對上下料機械手的工況進行分析其中包括對各液壓缸的負載進行分析與計算，畫出各缸的負載圖與速度圖。</p><p>　?。?）上下料機械手完成手臂上下俯仰、手臂的正反向回轉(zhuǎn)、以及手爪的開啟和閉合等動作要求。要完成這些動作就要對手臂上下俯仰缸，手臂伸縮缸，以及控制手抓開啟與閉合的相關(guān)液壓缸的尺寸進行研究與計算。</p><p&g

33、t;　?。?）對上下料機械手的相關(guān)動作要求的研究給出相關(guān)的液壓系統(tǒng)的電磁元件動作循序表和上下料機械手相應(yīng)的液壓系統(tǒng)原理圖。</p><p>　?。?）根據(jù)上下料機械手的液壓系統(tǒng)科學(xué)合理的選擇合適的油泵與液壓系統(tǒng)的控制閥。</p><p>　　（5）對液壓其他元件的設(shè)計與選擇，其中包括液壓油箱，管道的設(shè)計。</p><p>　　第二章 上下料機械手的總體設(shè)計方案<

34、;/p><p>　　2.1 機械手的組成</p><p>　　機械手[1]由三大部分（機械部分、傳感部分、控制部分）六個子系統(tǒng)（驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)）組成。</p><p>　　機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：機器人的機械結(jié)構(gòu)又主要包括末端操作器、手腕、手臂、機身（立柱）。</p><p>　　驅(qū)動系統(tǒng)：驅(qū)

35、動器是把從動力源獲得的能量變換成機械能，使機器人各關(guān)節(jié)能夠工作的裝置，常見的驅(qū)動形式有步進電機驅(qū)動、直流電機驅(qū)動、交流電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動以及近些年出現(xiàn)的一些特殊的新型驅(qū)動（例如超聲波驅(qū)動、磁致伸縮驅(qū)動、靜電驅(qū)動等）。</p><p>　　控制系統(tǒng)：機器人的控制方式多種多樣，根據(jù)作業(yè)任務(wù)不同，主要可分為點位控制方式（PTP）、連續(xù)軌跡控制方式（CP）、力（力矩）控制方式和智能控制方式。</p>

36、<p>　　2.2 機械手的設(shè)計</p><p>　　2.2.1 機械手的機構(gòu)原理</p><p>　　本處討論的上下料機械手有機身的旋轉(zhuǎn)、手臂的伸降、手臂的俯仰、手臂的伸縮、手腕的俯仰、夾緊物料、放松物料等動作。其示意圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 上下料機械手的示意圖</p><p><b>　　

37、2.2.2設(shè)計要求</b></p><p>　　該機械手可看作由五個自由度構(gòu)成的機構(gòu)，五自由度分別為機身旋轉(zhuǎn)，手臂升降俯仰，手臂水平伸縮，手腕俯仰，手抓的開啟與閉合。整個機械手的工作循環(huán)為：初始位姿→手臂向上運動→手臂前伸→手臂上仰→手腕上仰→手爪夾緊→抓住物體→機身轉(zhuǎn)動→手臂向下運動→手臂回伸→手臂下俯→手腕下俯→手抓分開→放下物體→機身回轉(zhuǎn)回到初始位姿。 </p><p&g

38、t;　　2.2.3 總體方案的擬定</p><p>　　考慮本機械手工作要求的特殊情況，本設(shè)計采用懸臂式五自由度的機械手： </p><p>　　自由度[2]具體分配如下：</p><p>　　手臂回轉(zhuǎn)自由度。擬采用液壓馬達來實現(xiàn)，液壓馬達通過齒輪傳動通

39、過帶動與之相連的缸體也發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)機身的回轉(zhuǎn)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。</p><p>　　手臂俯仰自由度。機器人的手臂俯仰運動，一般采用活塞油（氣）與連桿機構(gòu)聯(lián)用來實現(xiàn)。設(shè)計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現(xiàn)，缸體采用尾部耳環(huán)與機身連接，而其活塞桿的伸出端則與手臂通過鉸鏈相連。其行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。</p><p>　　手臂伸縮自由度。由于油缸或氣缸的體積小

40、，質(zhì)量輕，因而在機器人手臂結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。設(shè)計中擬采用單活塞桿液壓缸來實現(xiàn)，其伸縮行程大小靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。</p><p>　　手腕俯仰自由度。擬采用液壓缸來實現(xiàn)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。</p><p>　　手爪的抓取自由度。擬采用液壓缸來實現(xiàn)。其行程角度靠擋塊和限位行程開關(guān)來調(diào)整。</p><p>　　2.2.4 機械手的主要設(shè)計參數(shù)&

41、lt;/p><p>　　擬設(shè)計的機械手工作參數(shù)見表2-1。</p><p>　　表2-1 機械手的設(shè)計參數(shù)</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先通過對課題要設(shè)計的機械手的大致結(jié)構(gòu)示意圖給出，通過其結(jié)構(gòu)示意圖確定機械手的動作要求，然后確定要實現(xiàn)這種動作要求所采取的的總體方案。最

42、后根據(jù)設(shè)計要求給出所要設(shè)計的上下料機械手的主要參數(shù)。以上就給以后的設(shè)計提供了一個清晰，明朗的設(shè)計思路。</p><p>　　第三章 機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　3.1 工況分析</b></p><p>　　3.1.1 手臂伸縮缸工況分析</p><p>　　1、手臂伸縮缸速度循環(huán)圖 </p&g

43、t;<p>　　根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表2-1手臂伸縮缸滑塊行程為2000mm，可以得到手臂伸縮缸的速度循環(huán)圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 手臂伸縮缸速度循環(huán)圖</p><p>　　2、手臂伸縮缸負載分析</p><p>　　手臂伸縮采用雙作用液壓缸[21]實現(xiàn)，臂部作水平伸縮運動時，首先要克服摩擦阻力，包括油缸與活塞之間的摩擦阻力

44、及導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等，還在克服啟動過程中的慣性力。其驅(qū)動力可按式（3.1）計算：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中： ——各支承處的的摩擦阻力（），其大小可按式（3.2）估算：</p><p><b>　　（3.2）</b></p><p>　　

45、式中： ——運動部件所受的重力（）；</p><p>　　——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（），其大小可按式（3.3）計算：</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　——摩擦系數(shù)，靜摩擦因數(shù)；動摩擦因數(shù)；</p><p>　　——啟動過程中的慣性力（），其大小可按式3.4計算：</p&g

46、t;<p><b>　?。?.4）</b></p><p>　　式中： ——重力加速度，??；</p><p>　　——速度變化量（）。如果臂部從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度時，則這個過程的速度變化量就等于臂部的工作速度。</p><p>　　——啟動或制動時間（），一般為。對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值，行走機械一般取。

47、</p><p><b>　　經(jīng)過計算得：</b></p><p>　　3、手臂伸縮缸負載循環(huán)圖</p><p>　　手臂伸縮缸工作循環(huán)各階段外負載如表3-1所示。</p><p>　　表3-1 伸縮缸工作循環(huán)負載</p><p>　　注：“”表示啟動時的靜摩擦力，“”表示啟動后的動摩擦力。&l

48、t;/p><p>　　手臂伸縮缸各階段負載循環(huán)如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 手臂伸縮缸負載循環(huán)圖</p><p>　　3.1.2 手臂俯仰缸工況分析</p><p>　　1、手臂俯仰缸速度循環(huán)圖 </p><p>　　根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表2-1機械手臂俯仰缸活塞行程為630mm，得到俯仰缸的速度循環(huán)

49、圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 俯仰缸速度循環(huán)圖</p><p><b>　　2、俯仰缸負載分析</b></p><p>　　當(dāng)手臂從水平位置成仰角時或從角度恢復(fù)為水平時的加速或減速過程，鉸接活塞桿[6]的載荷（即俯仰直線缸驅(qū)動力）達到最大。其在垂直方向上的最大線速度為，加速時間為，由于升降過程一般不是等加速運動，故最大驅(qū)動

50、力矩要比理論平均值大一些，一般取平均值的1.3倍[4]。則手臂俯仰油缸載荷可按式（3.5）計算：</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　式中： ——手臂俯仰缸所支撐的重量（），由下式可得：</p><p>　　——手臂俯仰缸的活塞桿的加速度()；</p><p><b>　　經(jīng)過

51、計算得：</b></p><p>　　3、俯仰缸負載循環(huán)圖</p><p>　　俯仰缸工作循環(huán)各階段外負載如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 俯仰缸工作循環(huán)負載</p><p>　　注：“”表示啟動時的靜摩擦力，“”表示啟動后的動摩擦力。</p><p>　　手臂俯仰缸各階段負載循環(huán)如圖3-4

52、所示。</p><p>　　圖3-4 俯仰缸負載循環(huán)圖</p><p>　　3.1.3手臂升降缸工況分析</p><p>　　1、手臂升降缸速度循環(huán)圖 </p><p>　　根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表2-1機械手臂俯仰缸活塞行程為630mm，得到升降缸的速度循環(huán)圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 升降缸

53、速度循環(huán)圖</p><p><b>　　2、升降缸負載分析</b></p><p>　　手臂作垂直運動時，除克服摩擦阻力[20]和慣性力[20]之外，還要克服臂部運動部件的重力，故其驅(qū)動力可按式(3.6)計算：</p><p><b>　?。?.6）</b></p><p><b>　　（

54、3.7）</b></p><p>　　式中 ——各支承處的摩擦力；</p><p>　　——啟動時慣性力可按臂伸縮運動時的情況計算；</p><p>　　——臂部運動部件的總重量；</p><p><b>　　當(dāng)，，時</b></p><p>　　3、升降缸負載循環(huán)圖&

55、lt;/p><p>　　升降缸工作循環(huán)各階段外負載如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 升降缸工作循環(huán)負載</p><p>　　升降缸各階段負載循環(huán)如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 升降缸負載循環(huán)圖 </p><p>　　3.1.4夾緊缸工況分析</p><p>　?。?）

56、 夾緊缸速度循環(huán)圖 </p><p>　　根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表2-1中機械手夾緊缸活塞行程為160mm，得到夾緊缸的速度循環(huán)圖如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 夾緊缸速度循環(huán)圖</p><p>　?。?） 夾緊缸負載分析</p><p>　　手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部結(jié)構(gòu)的主要依據(jù)。夾緊力必須克服工件重力所產(chǎn)生的載荷

57、以及工件運動狀態(tài)變化所產(chǎn)生的載荷（慣性力或慣性力矩），以使工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。</p><p>　　手指對工件的夾緊力[21]可按式（3.8）算：</p><p><b>　　（3.8）</b></p><p>　　式中： ——安全系數(shù)，通常取；</p><p>　　——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響。可根據(jù)式（

58、3.9）估算：</p><p><b>　　（3.9）</b></p><p>　　其中：——重力加速度()；</p><p>　　——運載工件時重力方向的最大上升加速度，可根據(jù)式（3.10）計算：</p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　——運

59、載工件時重力方向的最大上升速度，</p><p>　　——系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般取。</p><p>　　——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定。</p><p>　　——被抓取工件所受重力（）。</p><p><b>　　計算可得：</b></p><p>　　手

60、指夾緊由單作用液壓缸驅(qū)動實現(xiàn)，則手指夾緊缸的載荷為：</p><p>　?。?） 夾緊缸負載循環(huán)圖</p><p>　　夾緊缸工作循環(huán)各階段外負載如表3-4所示。</p><p>　　表3-4 夾緊缸工作循環(huán)負載</p><p>　　夾緊缸各階段負載循環(huán)如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 夾緊缸負載循環(huán)圖&

61、lt;/p><p>　　3.1.5 機械手腕部俯仰缸工況分析</p><p>　?。?）手腕俯仰缸速度循環(huán)圖 </p><p>　　根據(jù)液壓機系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)2-1此機械手手腕俯仰缸滑塊行程為200mm，可以得到手臂伸縮缸的速度循環(huán)圖如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 手腕俯仰缸速度循環(huán)圖</p><p>　?。?

62、）手腕俯仰缸負載分析</p><p>　　手腕俯仰采用液壓缸實現(xiàn)，液壓缸作水平伸縮運動時，首先要克服摩擦阻力，包括油缸與活塞之間的摩擦阻力及導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等，還在克服啟動過程中的慣性力。其驅(qū)動力可[20]可按式（3.11）計算：</p><p><b>　?。?.11）</b></p><p>　　式中： ——各支承處的的摩擦阻

63、力（），其大小可按式3.12估算：</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　式中： ——運動部件所受的重力（）；</p><p>　　——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（），其大小可按式（3.13）計算：</p><p><b>　?。?.13）</b></p>

64、<p>　　——摩擦系數(shù)，靜摩擦因數(shù)；動摩擦因數(shù)；</p><p>　　——啟動過程中的慣性力（），其大小可按式（3.14）估算：</p><p><b>　?。?.14）</b></p><p>　　式中： ——重力加速度，??；</p><p>　　——速度變化量（）。如果臂部從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度時，

65、則這個過程的速度變化量就等于臂部的工作速度。</p><p>　　——啟動或制動時間（），一般為。對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值，行走機械一般取。</p><p><b>　　經(jīng)過計算得：</b></p><p>　?。?）手腕俯仰缸負載循環(huán)圖</p><p>　　手腕俯仰缸工作循環(huán)各階段外負載如表3-5

66、所示。</p><p>　　表3-5 主缸工作循環(huán)負載</p><p>　　注：“”表示啟動時的靜摩擦力，“”表示啟動后的動摩擦力。</p><p>　　手腕俯仰缸各階段負載循環(huán)如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 手腕俯仰缸負載循環(huán)圖</p><p>　　3.2 初選系統(tǒng)工作壓力</p>

67、<p>　　工作壓力[21]的選擇要根據(jù)載荷大小和設(shè)備類型而定。還要考慮執(zhí)行元件的裝配空間、經(jīng)濟條件及元件供應(yīng)情況等的限制。在載荷一定的情況下，工作壓力低，勢必要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對某些設(shè)備來說，尺寸要受到限制，從材料消耗角度看也不經(jīng)濟；反之，壓力選得太高，對泵、缸、閥等元件的材質(zhì)、密封、制造精度也要求很高，必然要提高設(shè)備成本。一般來說，對于固定的尺寸不太受限制的設(shè)備，壓力選低一些，行走機械重載[6]設(shè)備壓力要選得高

68、一些。選擇可參考表3-6和3-7。</p><p>　　表3-6 按載荷選擇工作壓力[5]</p><p>　　表3-7 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力[6]</p><p>　　從各方面綜合考慮，根據(jù)計算所得的數(shù)據(jù)，搬運機械手的工作壓力選擇為。</p><p>　　3.3 液壓缸的設(shè)計</p><p>　　本次設(shè)計的機械

69、手的主要部件即為液壓缸，總體結(jié)構(gòu)尺寸即為液壓缸尺寸。一般來說液壓缸是標準件,但有時也需來自行設(shè)計,故需了解其主要尺寸的計算。對于活塞缸，缸的直徑是指缸的內(nèi)徑。缸的內(nèi)徑和活塞桿直徑可根據(jù)最大總負載和選取的工作壓力來確定。</p><p>　　3.3.1 手腕液壓缸尺寸的設(shè)計</p><p>　　手指夾緊采用的是單作用活塞缸，根據(jù)其載荷力大小進行液壓缸尺寸設(shè)計。</p><

70、p>　　(1) 液壓缸內(nèi)徑及活塞桿外徑的確定</p><p>　　圖3-11為液壓缸活塞桿工作在受壓狀態(tài)，圖3-2為活塞桿工作在受拉狀態(tài)。</p><p>　　活塞桿受壓時可根據(jù)式（3.15）計算：</p><p>　　圖3-11 活塞桿受壓示意圖</p><p><b>　　（3.15）</b></p>

71、;<p>　　活塞桿受拉時可根據(jù)式（3.16）計算：</p><p>　　圖3-12 活塞桿受拉示意圖</p><p><b>　　（3.16）</b></p><p>　　式中： ——無桿活塞桿有效作用面積（）；</p><p>　　——有桿活塞桿有效作用面積（）；</p><p&

72、gt;　　——液壓缸工作腔壓力， </p><p>　　——背壓力，液壓缸回油腔壓力，其值根據(jù)回路的具體情況而定，初算時可參照表3-8，此處選取背壓</p><p><b>　　——油缸內(nèi)徑（）；</b></p><p>　　——活塞桿直徑（）。</p><p>　　表3-8 執(zhí)行元件背壓力[7]</p&g

73、t;<p>　　對單活塞桿缸，無桿腔[17]進液體或氣體時，不考慮機械效率，可根據(jù)式(3.17)計算：</p><p><b>　?。?.17）</b></p><p>　　有桿腔進液體或氣體時，不考慮機械效率，可根據(jù)式(3.18)計算：</p><p><b>　　（3.18）</b></p>

74、<p>　　這時，上面兩式便可簡化，即無桿腔進液體時：</p><p><b>　　（3.19）</b></p><p><b>　　有桿腔進油時：</b></p><p><b>　?。?.20）</b></p><p>　　若綜合考慮排液對活塞產(chǎn)生的背壓，活塞和

75、活塞桿處密封及導(dǎo)套產(chǎn)生的摩擦力，以及運動件質(zhì)量產(chǎn)生慣性力等的影響，一般取機械效率?；钊麠U的桿徑可根據(jù)工作壓力選取，見表3-9。</p><p>　　表3-9 按工作壓力選取d/D[9]</p><p>　　當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時，桿徑可由式(3.21)計算。 </p><p><b>　?。?.21）</b></p&g

76、t;<p>　　液壓缸的速比過大會使無桿腔[7]產(chǎn)生過大的背壓，速度比過小則活塞桿太細，穩(wěn)定性不好。推薦液壓缸的速度比如表3-10所示。</p><p>　　表3-10 按速比要求確定d/D[9]</p><p>　　經(jīng)過計算可得夾緊液壓缸的液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。按照GB/T2348-1993[21]標準，圓整其值為，活塞桿直徑。</p><p>

77、　　缸筒是液壓缸中最重要的零件,它承受液體作用的壓力,其臂厚[21]需進行計算?；钊麠U受軸向壓縮負載時，為避免發(fā)生縱向彎曲，還要進行壓桿穩(wěn)定性驗算。</p><p>　　中、高壓缸一般用無縫鋼管作缸筒，大多數(shù)屬薄壁，即，其最薄處的壁厚用材料力學(xué)薄壁圓筒下式計算壁厚，即：</p><p><b>　　（3.22）</b></p><p>　　式中

78、：——缸筒內(nèi)最高工作壓力；</p><p>　　——缸筒材料的許用應(yīng)力，</p><p><b>　?。?.23）</b></p><p>　　式中：——材料的抗拉強度，查文獻[21] 得；</p><p>　　——安全系數(shù)，當(dāng)時一般??；當(dāng)時，稱為厚壁筒，高壓缸的缸筒大都屬于此類。</p><p>

79、;　　計算可得夾緊液壓缸壁厚</p><p>　　3.3.2手腕俯仰缸的設(shè)計</p><p>　　手腕俯仰采用的單作用活塞缸，由工況分析知其載荷力大小。同理，經(jīng)過計算可得伸縮液壓缸的液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。按照GB/T2348-1993[21]標準，圓整其值為，活塞桿直徑，壁厚。</p><p>　　3.3.3 手臂伸縮缸的設(shè)計</p><p&g

80、t;　　手臂伸縮機構(gòu)采用的雙作用活塞缸，由工況分析知其載荷力大小。同理，經(jīng)過計算可得伸縮液壓缸的液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。按照GB/T2348-1993[21]標準，圓整其值為，活塞桿直徑，壁厚。</p><p>　　3.3.4 手臂俯仰缸的設(shè)計</p><p>　　手臂俯仰機構(gòu)采用的雙作用活塞缸，由工況分析知其載荷力大小。同理，經(jīng)過計算可得俯仰液壓缸的液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。按照GB/T2

81、348-1993[21]標準，圓整其值為，活塞桿直徑，厚。</p><p>　　3.3.5 手臂升降缸的設(shè)計</p><p>　　手臂俯仰機構(gòu)采用的雙作用活塞缸，由工況分析知其載荷力大小。同理，經(jīng)過計算可得俯仰液壓缸的液壓缸內(nèi)徑，活塞桿直徑。按照GB/T2348-1993[21]標準，圓整其值為，活塞桿直徑，厚。</p><p>　　3.4 機身擺動液壓馬達的選擇&

82、lt;/p><p>　　臂部回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動力矩,應(yīng)根據(jù)啟動時產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來計算?；剞D(zhuǎn)動時,由于起動過程中不是等加速運動,所以最大驅(qū)動力矩比理論上平均值大一些，計算時一般取1.3倍。計算時還要考慮液壓馬達的機械效率，驅(qū)動力矩按式(3.24)計算：</p><p><b>　?。?.24）</b></p><p>　　式中：

83、——摩擦力矩(包括各支承處的摩擦力矩) （）；</p><p>　　——起動時慣性力矩（），一般按式(3.25)計算:</p><p><b>　?。?.25）</b></p><p>　　其中：——臂部對其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（）；</p><p>　　——速度變化量（）；</p><p>　　—

84、—回轉(zhuǎn)運動起動或制動所需的時間, 一般為。對輕載低速運動部件取小值，對重載高速部件取大值，行走機械一般取。</p><p>　　在計算臂部部件的轉(zhuǎn)動慣量時，可將形狀復(fù)雜的零件簡化為幾個形狀簡單的零件，分別求出各簡單零件的轉(zhuǎn)動慣量。若零、部件沿臂部伸縮運動方向上的軸向尺寸與其重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離比值不超過二分之一時，一般可把它當(dāng)作質(zhì)點來計算，這樣簡化計算的誤差不超過。經(jīng)過計算可得如下結(jié)果：</p>&

85、lt;p>　　機身擺動選用的液壓馬達，液壓馬達的排量為：</p><p>　　根據(jù)實際工況設(shè)計中選取型的液壓馬達。</p><p><b>　　3.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對機械手液壓系統(tǒng)的工況進行了分析，其中包括了表格，圖，計算結(jié)合清晰的看出個液壓缸的負載，速度在不同狀態(tài)的情況。然后對各個液壓缸的尺寸進行了詳略得

86、當(dāng)?shù)挠嬎?，這樣既能完成設(shè)計任務(wù)又不占用太多的篇幅，最后根據(jù)機械手的相關(guān)準則跟計算確定了系統(tǒng)的壓力和馬達。</p><p>　　第四章 油泵與液壓控制閥的選擇</p><p>　　4.1 基本回路的選擇</p><p>　　設(shè)計合理的液壓系統(tǒng)才能確保全面、可靠地實現(xiàn)設(shè)計任務(wù)書中規(guī)定的各項技術(shù)指標，通常做法是先選定系統(tǒng)類型，分別選擇各項要求的基本回路，最后再將各基本回路

87、組合成完整的液壓系統(tǒng)。</p><p>　　1）壓力控制回路：壓力控制回路是以控制系統(tǒng)及各支路壓力，使之完成特定功能的回路。壓力控制回路的種類很多，在一個工作循環(huán)的某一段時間內(nèi)各支路均不需要新提供的液壓能時，考慮采用泄卸荷回路；當(dāng)某支路需要穩(wěn)定的低于動力油源的壓力時，應(yīng)考慮減壓回路；當(dāng)載荷變化較大時，應(yīng)考慮多級壓力控制回路；當(dāng)有慣性較大的運動部件時容易產(chǎn)生沖擊時，應(yīng)考慮緩沖或制動回路；在有升降運動部件的液壓系統(tǒng)中

88、應(yīng)考慮平衡回路等。本設(shè)計中采用通常將調(diào)壓、限壓回路與油源回路合并考慮。</p><p>　　2）速度控制回路：液壓系統(tǒng)原理圖的核心是調(diào)速回路，調(diào)速方案和調(diào)速回路對其它回路的選擇具有決定性的影響。本系統(tǒng)是功率較小的，故選用簡單的進油路節(jié)流閥調(diào)速。同樣的道路根據(jù)速度不同來選擇單泵供油或者雙泵供油，力求較好的經(jīng)濟性。</p><p>　　3）方向控制回路：控制執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運動方向或

89、控制液流通斷或改變方向均需采用方向控制回路。實現(xiàn)方向控制的基本方法有：閥控主要是采用控制閥分配液流；泵控是采用雙向定量泵或雙向變量泵改變液流的方向和流量；執(zhí)行元件控制是采用雙向液壓馬達來改變液流方向。本設(shè)計中采用閥控。</p><p>　　4.2 液壓元件的選擇</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選擇</p><p>　　油泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件，是液壓系統(tǒng)

90、的心臟，它把原動機（電動機、柴油機等）輸入的機械能（轉(zhuǎn)矩和角速度）轉(zhuǎn)換為液壓能（壓力和流量）輸出，為執(zhí)行元件提供壓力油。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作特性和可靠性，在液壓傳動中占有及其重要的地位。液壓泵按排量能否改變分為定量泵[10]和變量泵[10]；按進、出油口的方向是否可變分為單向泵和雙向泵；按運動構(gòu)件的形狀和運動方式分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。</p><p>　　液壓泵的選用原則和根據(jù)有

91、：</p><p>　　是否要求變量 要求變量選用變量泵，其中單作用葉片泵的工作壓力較低，僅適用于機床系統(tǒng)。</p><p>　　工作壓力 目前各類液壓泵的額定壓力都有所提高，但相對而言，柱塞泵的額定壓力最高。</p><p>　　工作環(huán)境 齒輪泵的抗污染能力最好，因此特別適于工作環(huán)境較差的場合。</p><p>　　噪音指標 屬于低

92、噪音的液壓泵有嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，后兩種泵是瞬時理論流量均勻。</p><p>　　效率 按結(jié)構(gòu)形式分，軸向柱塞泵的總效率最高；而同一種結(jié)構(gòu)的液壓泵，排量大的總效率高；同一排量的液壓泵，在額定工況（額定壓力、額定轉(zhuǎn)速、最大排量）時總效率最高，若工作壓力低于額定壓力或轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速、排量小于最大排量，泵的總效率將下降，甚至下降很多。因此，液壓泵應(yīng)在額定工況（額定壓力和額定轉(zhuǎn)速）或接近額定工況是條件

93、下工作。</p><p>　　目前在機械手上多數(shù)采用齒輪泵和葉片泵，而從流量特性來看，多數(shù)是采用定量泵。而本上下料機械手的液壓系統(tǒng)壓力選用，根據(jù)文獻[20]選取其大泵最大流量，小泵最大流量為，采用雙聯(lián)葉片泵[21]該泵的額定壓力為，額定轉(zhuǎn)速為，最大流量為。滿足本液壓系統(tǒng)液壓泵選擇要求。</p><p>　　4.2.2 液壓閥及過濾器的選擇</p><p>　　液壓閥

94、的作用是控制液壓系統(tǒng)的油流方向、壓力和流量，從而控制整個液壓系統(tǒng)的全部功能，如系統(tǒng)的工作壓力，執(zhí)行機構(gòu)的動作程序，工作部件的運動速度、方向，以及變換頻率，輸出力或力矩等等。液壓閥的性能是否可靠，是關(guān)系到整個液壓系統(tǒng)能否正常工作的問題。</p><p><b>　　液壓閥的分類有：</b></p><p>　　1）壓力控制閥：用于調(diào)節(jié)或控制液壓系統(tǒng)中液流的壓力，實現(xiàn)執(zhí)行

95、元件輸出力或力矩的調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同的負載，并確定液壓泵及整個液壓系統(tǒng)的工作負載，在過載時起到保護系統(tǒng)的作用。如溢流閥、減壓閥等。</p><p>　　2）流量控制閥：用于控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流的流量，實現(xiàn)執(zhí)行運動的運動速度的調(diào)節(jié)，如節(jié)流閥、調(diào)速閥。</p><p>　　3）方向控制閥:控制油流的通、切斷或改變油流的方向，以控制執(zhí)行機構(gòu)的運動方向等。三類閥還可以相互組合，成為復(fù)合閥，以減少管

96、路的連接，式結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高系統(tǒng)效率。液壓傳動系統(tǒng)，選擇合適的液壓閥，是使系統(tǒng)設(shè)計合理，性能優(yōu)良，安裝簡便，維修容易，并保證該系統(tǒng)正常工作的重要條件。</p><p>　　根據(jù)本液壓的設(shè)計要求，液壓閥的選擇按額定壓力和額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量的原則。選擇換向回路的核心是選擇換向閥的形式，以實現(xiàn)對于換向精度及換向平穩(wěn)性的要求。一般來說，換向性能要求高，應(yīng)選用機動換向閥或液動換向閥，若對于換

97、向性能無特別要求，應(yīng)選用電磁閥。根據(jù)本設(shè)計液壓系統(tǒng)要求，采用三位四通電磁換向閥。</p><p>　　為防止俯仰缸在仰起一定角度后的自由下滑，采用液控單向順序閥來平橫。為保證夾緊缸夾持工件的可靠性，選用液控單向閥保壓和鎖緊。手臂升降缸為立式液壓缸，為支承平衡手臂運動部件的自重，也采用了液控單向閥的平衡回路。過濾器按液壓額定流量的兩倍選取吸油用線隙式過濾器。具體的選擇見表4-1所示：</p><

98、p>　　表4-1 液壓元件明細表</p><p>　　4.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定</p><p>　　液壓系統(tǒng)原理圖[17]的繪制是設(shè)計液壓機械手的主要內(nèi)容之一。液壓系統(tǒng)原理圖是各種液壓元件為滿足機械手動作要求的有機聯(lián)系圖。它通常由一些典型的壓力控制、流量控制、方向控制回路[18]加上一些專用回路所組成。</p><p>　　繪制液壓系統(tǒng)原理圖的一般順序是：

99、先確定油缸和油泵，再布置中間的控制調(diào)節(jié)回路和相應(yīng)元件，以及其他輔助裝置，從而組成整個液壓系統(tǒng)，并用液壓系統(tǒng)圖形符號，畫出液壓系統(tǒng)原理圖如圖4-1所示低壓大流量泵與高壓小流量泵組成雙聯(lián)泵作動力源，外控順序閥28（卸載閥）與溢流閥29分別設(shè)定雙泵供油和小流量泵供油時的最高工作壓力，系統(tǒng)壓力低于卸載閥28調(diào)定壓力時，兩泵同時向系統(tǒng)供油，系統(tǒng)動作實現(xiàn)快進。當(dāng)系統(tǒng)動作處于工進式，系統(tǒng)的壓力達到或超過卸載閥28的調(diào)定壓力時，大流量泵通過閥28卸載，

100、單向閥30自動關(guān)閉，只有小流量泵向系統(tǒng)供油，實現(xiàn)工進。大流量泵的卸載減少了動力消耗，回油路效率較高。溢流閥29作為安全閥，調(diào)定小泵的安全壓力。單向閥30的作用是將高低壓油液分開防止干擾。為實現(xiàn)快進到工進的運動，本系統(tǒng)用二位二通電磁方向閥與調(diào)速閥結(jié)合使用。液控單向閥可以滿足系統(tǒng)的保壓，因為在保壓時液壓閥和液壓缸存在泄漏，通過三位四通電磁換向閥H型中位機能在保壓時對泄漏的油液進行補充。</p><p>　　圖4-1

101、液壓系統(tǒng)原理圖</p><p>　　4.4液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序</p><p>　　根據(jù)上下料機械手的機身旋轉(zhuǎn)，大臂俯仰，手指夾持物料等動作要求以及根據(jù)本機械手的系統(tǒng)原理圖做出上下料機械手的液壓系統(tǒng)電磁鐵動作順序表如下表4-2：</p><p>　　表4-2 電磁鐵的動作順序表</p><p>　　注：+表示電磁鐵線圈通電</p>

102、;<p><b>　　4.5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要內(nèi)容包括液壓元件的選擇，上下料機械手的液壓系統(tǒng)原理圖，電磁鐵動作順序表等相關(guān)的內(nèi)容。液壓元件的選擇包括液壓泵，一些液壓控制閥的選擇，這樣能夠?qū)C械手的液壓系統(tǒng)設(shè)計更加完善。同時根據(jù)液壓元件的選擇以及前章節(jié)對液壓系統(tǒng)的分析與計算給出系統(tǒng)原理圖跟電磁鐵動作順序表。</p><p>　　

103、第五章 液壓其它元件的選擇</p><p>　　5.1 液壓輔助元件的選擇原則</p><p>　?。?）蓄能器[20]：蓄能器在液壓系統(tǒng)中是用來儲存、釋放能量的裝置。其可作為輔助液壓源在短時間里提供一定數(shù)量的壓力油，滿足系統(tǒng)對速度、壓力的要求。</p><p>　?。?）過濾器[20]：過濾器的功能是清除液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)中固體污染物，使工作介質(zhì)保持清潔，延長元器件

104、的使用使用壽命、保證液壓元件工作性能可靠。選擇過濾器需考慮如下幾點：</p><p>　　1）根據(jù)使用目的選擇過濾器的種類，根據(jù)安裝位置情況選擇過濾器的安裝形式。</p><p>　　2）過濾器應(yīng)具有足夠打的通油能力，并且壓力損失要小。</p><p>　　3）過濾精度應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)或元件所需的清潔度要求。</p><p>　　4）濾芯使用的

105、濾材應(yīng)滿足所使用工作介質(zhì)的要求，并且有足夠的強度。</p><p>　　5）過濾器的強度及壓力損失是選擇時需重點考慮的因素，安裝過濾器后會對系統(tǒng)造成局部壓降或產(chǎn)生背壓。</p><p>　　6）濾芯的更換及清洗應(yīng)方便。</p><p>　　7）應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要考慮選擇合適的濾芯保護附件。</p><p>　　8）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單、緊湊、安裝形式合

106、理。</p><p><b>　　9）價格低廉。</b></p><p><b>　　5.2 油管的選擇</b></p><p><b>　　1.油管的種類</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)常用的油管[2]有鋼管、純銅管、塑料管、尼龍管、橡膠軟管等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)液壓裝置工作條件

107、和壓力大小來選擇油管，油管的特點及適用場合見表5-1所示。</p><p>　　表5-1各種油管的特點及適用場合</p><p>　　根據(jù)表5-1中的油管的特點及適用場合并查閱文獻[21]選擇本上下料機械手的油管為軟管中的尼龍管。</p><p><b>　　2.油管的尺寸選擇</b></p><p>　　油管的尺寸為通

108、徑，它代表在予許的壓力損失下油管的通流能力。油管的通徑即油管的名義尺寸，單位為。如32通徑的無縫鋼管的流通能力為，其外徑為，而壁厚及實際內(nèi)徑則根據(jù)油管的工作壓力而已。因為本系統(tǒng)的工作壓力，選擇壁厚，內(nèi)徑。</p><p>　　5.3 電動機的選擇</p><p>　　系統(tǒng)為雙泵供油，其中小泵最大流量為，大泵的最大流量為，電動機的功率可根據(jù)式(5.1)計算：</p><p

109、><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中： ——油泵所需要的電動機功率；</p><p>　　——油泵的最大工作壓力（）；</p><p>　　——油泵最大流量（）；</p><p>　　——油泵總效率，一般葉片泵；齒輪泵；柱塞泵。</p><p>　　大泵所需最大電機功率

110、：</p><p>　　小泵所需最大電機功率：</p><p>　　根據(jù)大泵小泵所需的最大電功率，綜合比較選用異步電動機，電動機的功率為。額定轉(zhuǎn)速為。</p><p><b>　　5.4油箱的選擇</b></p><p>　　5.4.1容積的確定</p><p>　　液壓油箱[20]主要作用是貯存

111、液壓油、分離液壓油中的空氣和雜質(zhì)，同時還起到散熱的作用。在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統(tǒng)供油的要求，還要保證執(zhí)行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統(tǒng)中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。</p><p>　　根據(jù)油箱容量的經(jīng)驗公式根據(jù)式(5.2)得：</p><p><b>　　（5.2）</b></p><p>　　式中： ——

112、液壓泵每分鐘排除壓力油的容積（）；</p><p>　　——經(jīng)驗系數(shù)，見下表5-2。</p><p>　　表5-2 經(jīng)驗系數(shù)a[20]</p><p><b>　　計算可得油箱容量：</b></p><p><b>　　選用規(guī)格為的油箱。</b></p><p>　　5.4

113、.2 外形尺寸的確定</p><p>　　油箱的有效容積確定后，液壓油箱外形尺寸長、寬、高的比值一般為：1:1:1～1:2:3。為了提高冷卻效率，安裝位置不受影響時，可適當(dāng)增大油箱的容積。綜合考慮選擇液壓箱的型號為BEX—160，外形尺寸為：長×寬×高=800×600×660(mm)。</p><p>　　5.4.3 油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p>

114、;<p>　　液壓油箱材料一般選用Q235A鋼板，通過焊接的方式連接。油箱的結(jié)構(gòu)組成一般包括隔板、吸油管、回油管、頂蓋、清洗孔、油面指示、吊鉤、加熱與冷卻裝置等。</p><p><b>　　一．隔板</b></p><p>　　作用 是為了增加液壓油的流動循環(huán)時間，除去沉淀的雜質(zhì)，分離、清除水和空氣，調(diào)節(jié)溫度，吸收液壓油壓力波動及防止液面的波動。&l

115、t;/p><p>　　安裝型式 隔板的安裝型式有很多種，可以設(shè)計成高出液壓油面，使得液壓油從隔板側(cè)面流過；還可以把隔板設(shè)計成低于油面，其高度為最低油面的2/3，使得液壓油從隔板上方流過。</p><p><b>　　過濾網(wǎng)的配置 </b></p><p>　　過濾網(wǎng)可以設(shè)計成將液壓油箱內(nèi)部一分為二，使油吸管與回油管隔開，這樣液壓油可以經(jīng)過一次

116、過濾。過濾網(wǎng)通常使用50-100目左右的金屬網(wǎng)。</p><p><b>　　吸油管與回油管</b></p><p>　　二．回油管出口 </p><p>　　回油管出口型式有直口、斜口、彎管直口、帶擴散的出口等幾種型式，斜口應(yīng)用得較多，一般為斜口。為了防止液面波動，可以在回油管出口裝擴散器。回油管必須放置在液面以下，一般距液壓油箱地面的距

117、離大于,出口絕對不予許放在液面以上。</p><p><b>　　2）回油集管 </b></p><p>　　單獨設(shè)置回油管當(dāng)然是理想的，但不得已時則應(yīng)使用回油集管。對溢流閥、順序閥等，應(yīng)注意合理設(shè)計回油集管，不要人為地施以背壓。</p><p><b>　　3）吸油管 </b></p><p&