畢業(yè)論文—氣動(dòng)通用機(jī)械手設(shè)計(jì)手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分

1、氣動(dòng)通用機(jī)械手設(shè)計(jì) - 手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分作 者 姓 名：周慶學(xué)指 導(dǎo) 教 師：張鐳單 位 名 稱：遼陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院專 業(yè) 名 稱：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用東北大學(xué)2009年4月畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 氣動(dòng)通用機(jī)械手設(shè)計(jì)-手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部 分基本內(nèi)容：1. 氣動(dòng)通用機(jī)械手設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)2. 氣動(dòng)通用機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分設(shè)計(jì)計(jì)算3. 氣動(dòng)通用機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分機(jī)械結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)4. 氣動(dòng)通用機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器部分機(jī)械結(jié)構(gòu)圖設(shè)5 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（12000字以上）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分:題目基本內(nèi)容：學(xué)生接受畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目日期第1周指導(dǎo)教師

2、簽字：年月日摘要機(jī)械手是模仿人的手部動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要 求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作的自動(dòng)裝置。它特別是 在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣 環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)， 因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測裝置三大部分組成，智能 機(jī)械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。本篇介紹的工業(yè) 機(jī)械手屬圓柱坐標(biāo)式、全液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。本篇根據(jù) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序，分四步詳細(xì)地介紹了工業(yè) 機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。AbstractManipulator imitate hand movement of people, accord in

3、g to give procedure , orbit , dema nd realize pick , carry a nd automatics that operate automatically definitely. It es pecially in such abo min able en vir onments as high tempe rature , high pressure , much dust , flammable , explosiv e , radioactivity ,etc., cumbersome , dull, freque nt operat io

4、n replace people's homework, so find exte nsive day by day applicati on. Man ipulator gen erally by executive bo dy, urge system , con trol system and measure device 3 m ajor part make up, the puma man ipulator still feels the s ystem and in tellige nee system . Page this in dustry manip ulator

5、of in troducti on bel ong to round cyli ndrical coordi n ates type, allhydraulic to urge the mani pulator. Page thi s accord ing to hydraulic pressure gen eral procedure that system desig n , divide into four in troduce in dustry mani pulator hydraulic pressure systematic desig n process in detail,

6、4th among them calculate and choose hydraulic p ressure comp onent focal point.key words Man ipulator Hydraulic Electric目錄摘要Abstract第一章緒論.41.1機(jī)械手簡介 41.2機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀.51.3機(jī)械手的分類 .121.4機(jī)械手的組成原理 .13第二章總體方案設(shè)計(jì).172.1 尺寸鏈 .172.2機(jī)械手的控制要求18第三章機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)223.1電機(jī)的選擇 233.2減速器的選擇 253.3螺栓的設(shè)計(jì)與校核 25第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).27.第五章電控系統(tǒng)設(shè)計(jì).3

7、95.1 PLC 簡介 .395.2 三菱 PLC .42第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 .46參考文獻(xiàn)47第一章緒論11機(jī)械手簡介機(jī)械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟(jì)提供裝備和為 人民生活提供耐用消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新 興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機(jī)械裝備，機(jī)械工業(yè)所提供裝 備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟(jì)各部門技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì) 效益有很大的和直接的影響。機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是 衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界 各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化 生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它 的特

8、點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和 性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適 應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力， 在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種 新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng) 生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速 發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展， 使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī) 械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工 作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力 大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多

9、部門的重視，并越來越 廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制 技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科 綜合技術(shù)。1. 2機(jī)械手發(fā)展現(xiàn)狀近20年來，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在 各種自動(dòng)化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)與 氣動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，使整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度更高，控制方式更 靈活，性能更加可靠；氣動(dòng)機(jī)械手、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的迅速 發(fā)展，對氣動(dòng)技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引 入，促進(jìn)了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制進(jìn)入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不 斷提高；由于氣動(dòng)脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污

10、染能力 強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。從各國的行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料來看，近30多年來，氣動(dòng)行業(yè)發(fā)展很快。20世紀(jì)70年代，液壓與氣動(dòng)元件的產(chǎn)值比約為 9:1 ,而30多年后的今天，在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的歐美、日本 等國家，該比例已達(dá)到 6:4，甚至接近5:5。我國的氣動(dòng)行 業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開始，氣動(dòng)元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá) 20%以上，高于中國機(jī)械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，氣動(dòng)技術(shù)已成 為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。2氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手的發(fā)展過程氣動(dòng)技術(shù)是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為

11、工作 介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞或信號傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生 產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。大約開始于1776 年，Johnwilkimson發(fā)明能產(chǎn)生1個(gè)大氣壓左右壓力的空氣壓縮機(jī)。1880年，人們第一次利用氣缸做成氣動(dòng)剎車裝置，將它成功地用到火車的制動(dòng)上。20世紀(jì)30年代初，氣動(dòng)技術(shù)成功地應(yīng)用于自動(dòng)門的開閉及 各種機(jī)械的輔助動(dòng)作上。至50年代初，大多數(shù)氣壓元件從液壓元件改造或演變過來，體積很大。60年代，開始構(gòu)成工業(yè)控制系統(tǒng)，自成體系，不再與風(fēng)動(dòng)技術(shù)相提并論。在70年代，由于氣動(dòng)技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，在自動(dòng)化控 制領(lǐng)域得到廣泛的推廣。80年代進(jìn)入氣動(dòng)集成化、微型化 的時(shí)代。90年代至今

12、，氣動(dòng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的死區(qū)，經(jīng)歷 著飛躍性的發(fā)展，人們克服了閥的物理尺寸局限，真空技術(shù) 日趨完美，高精度模塊化氣動(dòng)機(jī)械手問世，智能氣動(dòng)這一概 念產(chǎn)生，氣動(dòng)伺服定位技術(shù)使氣缸高速下實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)自動(dòng)定 位，智能閥島十分理想地解決了整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)線的分散與集 中控制問題。氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、 動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛 應(yīng)用。氣動(dòng)機(jī)械手強(qiáng)調(diào)模塊化的形式，現(xiàn)代傳輸技術(shù)的氣動(dòng)機(jī) 械手在控制方面采用了先進(jìn)的閥島技術(shù)（可重復(fù)編程等）， 氣動(dòng)伺服系統(tǒng)（町實(shí)現(xiàn)任意位置上的精確定位），在執(zhí)行機(jī) 構(gòu)上全部采用模塊化的拼裝結(jié)構(gòu)。90年代初，由布魯塞爾皇家軍事學(xué)院

13、YBando教授領(lǐng) 導(dǎo)的綜合技術(shù)部開發(fā)研制的電子氣動(dòng)機(jī)器人 “阿基里斯” 六腳勘探員，是氣動(dòng)技術(shù)、PLC控制技術(shù)和傳感技術(shù)完美結(jié) 合產(chǎn)生的六足動(dòng)物”。6個(gè)腳中的每一個(gè)腳都有 3個(gè)自由度，一個(gè)直線氣缸把 腳提起、放下，一個(gè)擺動(dòng)馬達(dá)控制腳伸展/退回運(yùn)動(dòng)，另一個(gè) 擺動(dòng)馬達(dá)則負(fù)責(zé)圍繞腳的軸心做旋轉(zhuǎn)之用。由漢諾威大學(xué)材料科學(xué)研究院設(shè)計(jì)的氣動(dòng)攀墻機(jī)器人，它集遙感技術(shù)和真空技術(shù)于一體，成功地解決了垂直攀緣等視 為危險(xiǎn)工作的操作問題。Tron-X 電子氣動(dòng)機(jī)器人，能與人親切地握手，它的頭部、 腰部、手能與人類一樣彎曲運(yùn)動(dòng)，并且有良好的柔韌性。在 幕后操縱人員的操作下（或通過自身的編程控制）能與人進(jìn) 行對話，或

14、作自我介紹等。Tron-X 電子氣動(dòng)機(jī)器人集電子技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)和人工智能為一體，它告訴我們，氣動(dòng)技術(shù) 能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人中最難解決的靈活的自由度，具有在足夠工 作空間的適應(yīng)性、高精度和快速靈敏的反應(yīng)能力。3氣動(dòng)機(jī)械手的應(yīng)用現(xiàn)狀由于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用安全、可靠，可以在高溫、震動(dòng)、 易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射等惡劣環(huán)境下工作”。而氣動(dòng)機(jī)械手作為機(jī)械手的一種，它具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、 動(dòng)作迅速、平穩(wěn)、可靠、節(jié)能和不污染環(huán)境、容易實(shí)現(xiàn)無級 調(diào)速、易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)。所以， 氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)、半導(dǎo)體及家電行業(yè)、 化肥和化工，食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等?，F(xiàn)代汽

15、車制造工廠的生產(chǎn)線，尤其是主要工藝的焊接生產(chǎn) 線，大多采用了氣動(dòng)機(jī)械手。車身在每個(gè)工序的移動(dòng)；車身 外殼被真空吸盤吸起和放下，在指定工位的夾緊和定位；點(diǎn) 焊機(jī)焊頭的快速接近、減速軟著陸后的變壓控制點(diǎn)焊，都采 用了各種特殊功能的氣動(dòng)機(jī)械手。高頻率的點(diǎn)焊、力控的準(zhǔn)確性及完成整個(gè)工序過程的高度自動(dòng)化，堪稱是最有代表性 的氣動(dòng)機(jī)械手應(yīng)用之一。在彩電、冰箱等家用電器產(chǎn)品的裝配生產(chǎn)線上，在半導(dǎo)體芯片、印刷電路等各種電子產(chǎn)品的裝配流水線上，不僅可以 看到各種大小不一、形狀不同的氣缸、氣爪，還可以看到許 多靈巧的真空吸盤將一般氣爪很難抓起的顯像管、紙箱等物 品輕輕地吸住，運(yùn)送到指定目標(biāo)位置。對加速度限制十分嚴(yán)

16、 格的芯片搬運(yùn)系統(tǒng)，采用了平穩(wěn)加速的SIN氣缸。氣動(dòng)機(jī)械手用于對食品行業(yè)的粉狀、粒狀、塊狀物料的自動(dòng) 計(jì)量包裝；用于煙草工業(yè)的自動(dòng)卷煙和自動(dòng)包裝等許多工 序。如酒、油漆灌裝氣動(dòng)機(jī)械手；自動(dòng)加蓋、安裝和擰緊氣 動(dòng)機(jī)械手，牛奶盒裝箱氣動(dòng)機(jī)械手等。此外，氣動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于制藥與醫(yī)療器 械上。如：氣動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)病床，Robodoc 機(jī)器人，da Vinei外科手術(shù)機(jī)器人等。4發(fā)展前景及方向4.1重復(fù)高精度精度是指機(jī)器人、機(jī)械手到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度，它與驅(qū)動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動(dòng)作重 復(fù)多次，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度 更重要，如果一個(gè)機(jī)器人定位不夠

17、精確，通常會(huì)顯示一個(gè)固 定的誤差，這個(gè)誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以 校正。重復(fù)精度限定的是一個(gè)隨機(jī)誤差的范圍，它通過一定 次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制 技術(shù)的發(fā)展，以及氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室和氣動(dòng)伺服定位 系統(tǒng)的成套化。氣動(dòng)機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng) 用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。4.2模塊化有的公司把帶有系列導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)機(jī)械手稱為簡 單的傳輸技術(shù)，而把模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手稱為現(xiàn)代傳輸 技術(shù)。模塊化拼裝的氣動(dòng)機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動(dòng)裝置更具靈 活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及氣管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝 置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)自如。由于模塊化氣動(dòng)機(jī)械手

18、的驅(qū)動(dòng)部件 采用了特殊設(shè)計(jì)的滾珠軸承，使它具有高剛性、高強(qiáng)度及精 確的導(dǎo)向精度。優(yōu)良的定位精度也是新一代氣動(dòng)機(jī)械手的一 個(gè)重要特點(diǎn)。模塊化氣動(dòng)機(jī)械手使同一機(jī)械手可能由于應(yīng)用 不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍， 是氣動(dòng)機(jī)械手的一個(gè)重要的發(fā)展方向。智能閥島的出現(xiàn)對提高模塊化氣動(dòng)機(jī)械手和氣動(dòng)機(jī)器人 的性能起到了十分重要的支持作用。因?yàn)橹悄荛y島本來就是模塊化的設(shè)備，特別是緊湊型CP閥島，它對分散上的集中控制起了十分重要的作用，特別對機(jī)械手中的移動(dòng)模塊。4.3無給油化為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器 等行業(yè)的無污染要求，不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問 世。隨著材料技

19、術(shù)的進(jìn)步， 新型材料（如燒結(jié)金屬石墨材料） 的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅 節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、 成本低、壽命長。4.4機(jī)電氣一體化由可編程序控制器-傳感器-氣動(dòng)元件”組成的典型的控 制系統(tǒng)仍然是自動(dòng)化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié) 合的自適應(yīng)控制氣動(dòng)元件，使氣動(dòng)技術(shù)從開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的反饋控制”省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配 線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。 氣動(dòng)機(jī)械手、 氣動(dòng)控制越來越離不開 PLC，而閥島技術(shù)

20、的發(fā)展， 又使PLC 在氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)控制中變得更加得心應(yīng)手。5結(jié)束語氣動(dòng)技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長的發(fā)展過程，隨著氣動(dòng)伺服技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室，氣動(dòng)技術(shù)及氣動(dòng)機(jī)械手迎來了嶄新的春天。目 前在世界上形成了以日本、美國和歐盟氣動(dòng)技術(shù)、氣動(dòng)機(jī)械 手三足鼎立的局面。我國對氣動(dòng)技術(shù)和氣動(dòng)機(jī)械手的研究與 應(yīng)用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自 主研制的許多氣動(dòng)機(jī)械手已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展 進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機(jī)械加 工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的 氣動(dòng)機(jī)械手奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。1. 3機(jī)械手的分類按規(guī)格（所搬運(yùn)的工件重量）分類a微型的搬運(yùn)重量

21、在1kg以下b小型的搬運(yùn)重量在10kg以下c中型的搬運(yùn)重量在50kg以下d大型的 搬運(yùn)重量在500kg以下按功能分類a簡易型工業(yè)機(jī)械手有固定程序和可變程序兩種。固定程序由凸輪轉(zhuǎn)鼓或擋 塊轉(zhuǎn)鼓控制，可變程序用插銷板或轉(zhuǎn)鼓控制來給定程序。b記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手不久的將來，氣動(dòng)機(jī)械手將 越來越廣泛地進(jìn)人工業(yè)、軍事、航空、醫(yī)療、生活等領(lǐng)域。 按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手;按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手機(jī)械手一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通 用機(jī)械手。它是一種獨(dú)立的不附屬于某一主機(jī)的裝置。它可 以根據(jù)任務(wù)的

22、需要編制程序，以完成各項(xiàng)規(guī)定的操作。它的 特點(diǎn)是具備普通機(jī)械的性能之外，還具備通用機(jī)械、記憶智 能的三元機(jī)械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機(jī)。它 起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機(jī)來完成特定的作業(yè)， 后來發(fā)展到用無線電訊號操作機(jī)來進(jìn)行探測月球等。工業(yè)中 采用的鍛造操作機(jī)也屬于這一范疇。第三類是用專用機(jī)械 手，主要附屬于自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)線上，用以解決機(jī)床上下料 和工件送。這種機(jī)械手在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動(dòng)；除少數(shù)以外，工作程序一般 是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機(jī)械手，國外稱為機(jī)器 人。本課題所做的機(jī)械手設(shè)計(jì)是屬于第三

23、類機(jī)械手。1.4機(jī)械手的組成原理機(jī)械手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可 代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有 害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、 重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托 持型和吸附型等。 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng) （擺動(dòng)）、 移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式， 稱為機(jī)械手的自由度。為

24、了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個(gè)自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵 參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣， 其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有23個(gè)自由度。機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、 電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和 通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和 連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要 由人直接操縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式 操作手也常稱為機(jī)械手。按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、

25、 氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手(1) 介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器：介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題(2) 阻力損失和泄漏較小， 在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動(dòng)控

26、制。(4) 能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突 然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。(5) 工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化影響傳動(dòng)及控制性 能。(6) 成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為：由于氣體具有可壓縮性， 因此，在氣動(dòng)伺服系統(tǒng) 中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難（尤其在高速情況下，似乎更難 想象）。此外氣源工作壓力較低， 抓舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù) 作為機(jī)器人中的驅(qū)動(dòng)功能已有部分被工業(yè)界所接

27、受，而且對 于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動(dòng)元件組成的控制系統(tǒng)己被接 受，但由于氣動(dòng)機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展 過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里， 對氣動(dòng)機(jī)械手、 氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。 機(jī)械手的是機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程 來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器 各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的 準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有 著廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變 動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完

28、成 在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制 技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科 綜合技術(shù)?？删幊炭刂破骷碢LC是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控 制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制 的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯 控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量是 輸入/輸出來控制設(shè)備或生產(chǎn)過程。機(jī)械手是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。 機(jī)械手可以完成許多工 作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。應(yīng)用 PLC控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn) 各種規(guī)定的工序動(dòng)作，可以簡化控制線路，節(jié)省成本，提高勞動(dòng)

29、生產(chǎn)率。第二章總體方案設(shè)計(jì)2 . 1尺寸鏈設(shè)計(jì)中我們?nèi)∽ナ肿ト【?T刀=0.1 mm，則分配給各組成環(huán)的公差為：T仁0.05/220，T2=0.03/130，T3=0.03/400，同時(shí)取夾緊缸下 端止口定位端面與止口外徑的垂直度為0.03mm，取止口定位外徑與工件止口內(nèi)徑的配合尺寸44A11 / g8，即：孔的尺寸為 44A11(+0.48+0.32)，外徑即相當(dāng)于軸的尺寸為 44g8(-0.009-0.048)則 可以計(jì)算出最大配合間隙為 0.528mm,最小配合間隙為0.329mm，均 能滿足抓取精度要求。機(jī)械手臂部復(fù)合液壓缸中配合精度的設(shè)計(jì)，全部參照液壓缸的設(shè)計(jì)要求確定。由于機(jī)械手固

30、定吊裝在橫移缸活塞桿的滑塊上，各機(jī)械手之間的設(shè)計(jì)精度取士 0.03 mm，橫移缸采用傳感器和機(jī)械擋塊作為定位系 統(tǒng)，機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度不高(<30 cm/s),所以重復(fù)定位精度可達(dá)士 0.02 mm,另外橫移液壓缸端部由于采用緩沖裝置，使機(jī)械手運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 也得到了可靠的保證。機(jī)械手的抓取能力可參照鉗爪式手部的有關(guān)公式，結(jié)合機(jī)械手 的幾何參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。由于殼體重量較輕（2 kg），夾緊缸內(nèi)徑d=40 mm,所以在液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中有足夠大的夾緊力。機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓方式，它具有在同等輸出功率下傳動(dòng) 裝置體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)態(tài)性能好等特點(diǎn)，13個(gè)機(jī)械手的左右橫移，上升和下降及夾緊和松

31、開等動(dòng)作及 4個(gè)自動(dòng)轉(zhuǎn)位夾具的 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，分別采用由方向閥和節(jié)流閥控制的18個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，全部執(zhí)行元件由一個(gè)4 kW的6級電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一個(gè)流量為24 l/min的單 級葉片泵供油，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)大幅度降低。2.2機(jī)械手的技術(shù)要求一、對手部設(shè)計(jì)的要求1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變 形小，且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件夾緊力大小 應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。2、有足夠的開閉范圍夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。 工作時(shí)，一個(gè)手指開閉 位置以最大變化量稱為開閉范圍。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可 用開閉角和手指

32、夾緊端長度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有 關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好，如圖2.1所示圖2.1機(jī)械手開閉示例簡圖3、力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和 體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。 因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度5、其它要求因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式 兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時(shí)，用單作用式液壓缸。 此種結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。二、拉緊裝置原理如圖2.2

33、所示【4】：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開工件。圖2.2油缸示意圖1、右腔推力為Fp=( n /4) D 2 P(2.1 )=(n/ 4)0.52 25 103=4908.7N2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為：Fi=(2b/a) (cos a') 2N(2.2 )其中N' =4 98N=392N帶入公式2.2得：Fi= (2b/a)(cos a')2 N=(2150/50)(cos30o) 2 392=1764N則實(shí)際加緊力為F1實(shí)際二PK1K2/ n(2.3)= 1764 1.5 1.1/0.85=3424N經(jīng)圓整Fi=3500

34、N3、計(jì)算手部活塞桿行程長L,即L=(D/2)tg®(2.4)=25x tg30 o=23.1mm經(jīng)圓整取l=25mm4、確定“ V”型鉗爪的L、B。取L/Rcp=3(2.5)式 中 ：Rcp=P/4=200/4=50(2.6)由公式(2.5 ) (2.6 )得:L=3X Rcp=150取“ V”型鉗口的夾角2 a =120o，則偏轉(zhuǎn)角B按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，查表得：B =220395、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍(速度)(1) 伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=50mm/s(2) 上升運(yùn)動(dòng) VmaX=500mm/sVmin =40mm/s(3) 下降 Vmax=800mm/sVmi n=8

35、0mm/s(4) 回轉(zhuǎn) Wmax=90/sWmin=30/s所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度V=60mm/s6、手部右腔流量Q=sv(2.7)=60 n r2=60X 3.14 X 252=1177.5mr3/s7、手部工作壓強(qiáng)P=3500/1962.5=Fi/S(2.8)第三章機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn) 或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成 機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力 情況就愈復(fù)雜，機(jī)身既可以是固定式的，也可以是行走式的，如圖4.1 所示。圖4.1機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械

36、手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的 完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī) 座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)， 獲得較大的升降行程。升降過程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合 導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。3.1電機(jī)的選擇機(jī)身部使用了兩個(gè)電機(jī)，其一是帶動(dòng)臂部的升降運(yùn)動(dòng)；其二是帶 動(dòng)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)臂部升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在肋板上， 帶動(dòng)機(jī) 身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。1、帶動(dòng)臂部升降的電機(jī)：10初選上升速度V=100mm

37、/sP=6KW所以 n二(100/6) X 60=1000轉(zhuǎn)/ 分選擇Y90S-4型電機(jī)，屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用 B級絕緣，外 殼防護(hù)等級為IP44，冷卻方式為I (014)即全封閉自扇冷卻，額定 電壓為380V,額定功率為50HZ如圖4.1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示：型號額定功率KW滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流Ar/min轉(zhuǎn)速效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-41.12.71400790.786.52.22.2圖4.1 Y90S-4電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)2、帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)：10初選轉(zhuǎn)速W=60o/sn=1/6轉(zhuǎn)/秒=10轉(zhuǎn)/分由于齒輪i=3減速器i=30所以 n=10

38、X 3X30=900 轉(zhuǎn)/ 分選擇Y90L-6型籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用B級絕緣。外殼防護(hù)等級為IP44，冷卻方式為1( 014)即全封閉自扇冷卻，額定電壓為 380V,額定功率為50HZ如圖4.2 Y90S-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示:型號額定功率K訓(xùn)滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩電流扎r/ndn奴率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90L-61. 13. 291073. 50. 726. 02.02. 0圖4.2 Y90L-6電動(dòng)機(jī)技術(shù)3.2減速器的選擇減速器的原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。用來降低轉(zhuǎn)速和增轉(zhuǎn)矩，以滿足工作需要。6初選WD80型圓柱蝸桿減速器。WD為蝸桿下置式一級傳動(dòng)

39、的阿基米德圓柱蝸桿減速器。蝸桿的材料為38siMnMo調(diào)質(zhì)蝸輪的材料為ZQA19-4中心矩a=8011Msxq=4.0x(4.1)傳動(dòng)比1=30傳動(dòng)慣量 0.265X 10 "3 kg m23.3螺柱的設(shè)計(jì)與校核螺桿是機(jī)械手的主支承件，并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。螺桿的材料選擇:陀從經(jīng)濟(jì)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距P=6mm梯形螺紋h=0.5P(4.2)=3mmb=0.65P=0.65 x 6=3.9mm(4.3)(T=(TS/3(4.4)= 150/3 5=30 50Mpa螺紋牙剪切t =40彎曲(T b=45 551、當(dāng)量應(yīng)力24Fdi22T0.2d；(4.5)式中T傳遞轉(zhuǎn)矩

40、Nmm螺桿材料的許用應(yīng)力所以代入公式(4.5)得：V(T = (4X 200X 9.8/ n di2) 2+3 (200X 9.8 X 0.6/0.2d i3)2=| (2495/ d i2)2 +3 (61.2/ d i3) 2< 3050X 10612=(2495/ d i2)2+3 (61.2/ d i3) 2< 9002500X 10=6225025/d 14+11236/d：W 9002500X 10126225025di+11236< 900d16X 10126225025X 0.029 2+11236< 900X 0.0296 X 1012即 16471p

41、av535340pa合格2、剪切強(qiáng)度6Z=H/P=160/6(旋合圈數(shù))(4.6)t=F/nd1bz(4.7)=200X 9.8/ nX 0.029 X 3.9 X ( 160/6 ) X10-3=206.8X 10=3 X 200 X 9.8 X 3/ n X 2.9 X 3.9 Xpa=0.206Mpav t =40Mpa3、彎曲強(qiáng)度62(T b=3Fh/ n d1b z（160/6）=0.48Mpav （T =45Mpa合格第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)更日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制理論、計(jì)算機(jī)、 電子器件和液壓流體學(xué)的發(fā)展，出

42、現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng)，并作為一門應(yīng) 用科學(xué)已經(jīng)發(fā)展成熟，形成自己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計(jì) 方法。好了，不多說了，現(xiàn)在我和大家來說說液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和 注意問題。舉個(gè)液壓系統(tǒng)在機(jī)床運(yùn)用的例子來和大家聊，并歡迎大家提出意見。設(shè)計(jì)機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的依據(jù)（1）機(jī)床的總體布局和工藝要求，包括采用液壓傳動(dòng)所完成的機(jī)床 運(yùn)動(dòng)種類、機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)提出可能用的液壓執(zhí)行元件的種類和型號、執(zhí) 行元件的位置及其空間的尺寸范圍、要求的自動(dòng)化程度等。（2） 機(jī)床的工作循環(huán)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)）， 以及完成的工作范圍。（3）液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度、調(diào)速范圍、工作行程、載荷性質(zhì)和 變化范圍。（4）機(jī)床各部

43、件的動(dòng)作順序和互鎖要求，以及各部件的工作環(huán)境與 占地面積等。（5）液壓系統(tǒng)的工作性能，如工作平穩(wěn)性、可靠性、換向精度、停留時(shí)間和沖出量等方面的要求。（6）其它要求，如污染、腐蝕性、易燃性以及液壓裝置的質(zhì)量、外 形尺寸和經(jīng)濟(jì)性等。設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的步驟1、明確對液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作要求，是設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的依據(jù)，由使用部門以技術(shù)任務(wù)書的形式提出。2、擬定液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖。（1）根據(jù)工作部件的運(yùn)動(dòng)形式，合理地選 擇液壓執(zhí)行元件；（2）根據(jù)工作部件的性能要求和動(dòng)作順序， 列出可 能實(shí)現(xiàn)的各種基本回路。此時(shí)應(yīng)注意選擇合適的調(diào)速方案、 速度換接 方案，確定安全措施和卸荷措施，保證自動(dòng)工作循環(huán)的完成和順序動(dòng)

44、作和可靠。液壓傳動(dòng)方案擬定后，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號繪制正式原理圖。圖中應(yīng)標(biāo)注出各液壓元件的型號規(guī)格， 還應(yīng)有執(zhí)行元件的動(dòng)作循 環(huán)圖和電氣元件的動(dòng)作循環(huán)表，同時(shí)要列出標(biāo)準(zhǔn)（或通用）元件及輔 助元件一覽表。3、 計(jì)算液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)和選擇液壓元件。 （1）計(jì)算液壓缸的主 要參數(shù)；（2）計(jì)算液壓缸所需的流量并選用液壓泵；（3）選用油管；（4）選取元件規(guī)格；（5）計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際工作壓力；（6）計(jì)算功率， 選用電動(dòng)機(jī)；（7 ）發(fā)熱和油箱容積計(jì)算；4、進(jìn)行必要的液壓系統(tǒng)驗(yàn)算。5、液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。6、繪制液壓系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件。設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意問題1、在組合基本回路時(shí)，要注意防止回路

45、間相互干擾，保證正常的工 作循環(huán)。2、提高系統(tǒng)的工作效率，防止系統(tǒng)過熱。例如功率小，可用節(jié)流調(diào) 速系統(tǒng)；功率大，最好用容積調(diào)速系統(tǒng)；經(jīng)常停車制動(dòng)，應(yīng)使泵能夠 及時(shí)地卸荷；在每一工作循環(huán)中耗油率差別很大的系統(tǒng)， 應(yīng)考慮用蓄 能器或壓力補(bǔ)償變量泵等效率高的回路。3、防止液壓沖擊，對于高壓大流量的系統(tǒng)，應(yīng)考慮用液壓換向閥代 替電磁換向閥，減慢換向速度；采用蓄能器或增設(shè)緩沖回路，消除液 壓沖擊。4、系統(tǒng)在滿足工作循環(huán)和生產(chǎn)率的前提下，應(yīng)力求簡單，系統(tǒng)越復(fù) 雜，產(chǎn)生故障的機(jī)會(huì)就越多。系統(tǒng)要安全可靠，對于做垂直運(yùn)動(dòng)提升 重物的執(zhí)行元件應(yīng)設(shè)有平衡回路；對有嚴(yán)格順序動(dòng)作要求的執(zhí)行元件 應(yīng)采用行程控制的順序動(dòng)作

46、回路。 此外，還應(yīng)具有互鎖裝置和一些安 全措施。5、盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)，減少專用件設(shè)計(jì)。使用液壓系統(tǒng)要注意的問題1）使用者應(yīng)明白液壓系統(tǒng)的工作原理，熟悉各種操作和調(diào)整手柄的位置及旋向等。2）開車前應(yīng)檢查系統(tǒng)上各調(diào)整手柄、手輪是否被無關(guān)人員動(dòng)過，電 氣開關(guān)和行程開關(guān)的位置是否正常，主機(jī)上工具的安裝是否正確和牢 固等，再對導(dǎo)軌和活塞桿的外露部分進(jìn)行擦拭，而后才可開車。3）開車時(shí)，首先啟動(dòng)控制油路的液壓泵，無專用的控制油路液壓泵時(shí)，可直接啟動(dòng)主液壓泵。4） 液壓油要定期檢查更換，對于新投入使用的液壓設(shè)備，使用 3個(gè) 月左右即應(yīng)清洗油箱，更換新油。以后每隔半年至 1年進(jìn)行清洗和 換油一次。5）

47、工作中應(yīng)隨時(shí)注意油液，正常工作時(shí)，油箱中油液溫度應(yīng)不超過60C。油溫過高應(yīng)設(shè)法冷卻，并使用粘度較高的液壓油。溫度過低時(shí)， 應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱，或在運(yùn)轉(zhuǎn)前進(jìn)行間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，使油溫逐步升高后，再進(jìn)入 正式工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。6）檢查油面，保證系統(tǒng)有足夠的油量。7）有排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行排氣，無排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)多 次，使之自然排出氣體。8）油箱應(yīng)加蓋密封，油箱上面的通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣過濾器，防止 污物和水分的侵入。加油時(shí)應(yīng)進(jìn)行過濾，使油液清潔。9）系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗、精過濾器，對過濾器應(yīng)經(jīng)常地檢查、 清洗和更換。10 ）對壓力控制元件的調(diào)整，一般首先調(diào)整系統(tǒng)壓力控制閥-溢流閥，從壓力為零時(shí)開調(diào)，逐步提高壓

48、力，使之達(dá)到規(guī)定壓力值；然后 依次調(diào)整各回路的壓力控制閥。主油路液壓泵的安全溢流閥的調(diào)整壓 力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的10%-25%。快速運(yùn)動(dòng)液壓泵的壓力閥，其調(diào)整壓力一般大于所需壓力10%-20%。如果用卸荷壓 力供給控制油路和潤滑油路時(shí)，壓力應(yīng)保持在 0.3-0.6MPa范圍內(nèi)。壓力繼電器的調(diào)整壓力一般應(yīng)低于供油壓力 0.3-0.5MPa。11）流量控制閥要從小流量調(diào)到大流量， 并且應(yīng)逐步調(diào)整。同步運(yùn)動(dòng) 執(zhí)行元件的流量控制閥應(yīng)同時(shí)調(diào)整，要保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性1）系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)；2）運(yùn)動(dòng)部件爬行；3）系統(tǒng)中壓力不足；4）運(yùn)動(dòng)部件速度不正常；5）油溫太高；6）換向或啟動(dòng)不正常；工作部件

49、產(chǎn)生爬行的原因及排除方法1）因?yàn)榭諝獾膲嚎s性較大，當(dāng)含有氣泡的液體到達(dá)高壓區(qū)而受到劇烈壓縮時(shí)，會(huì)使油液體積變小，使工作部件產(chǎn)生爬行。采取措施：在系統(tǒng)回路的高處部位設(shè)置排氣裝置，將空氣排除。2）由于相對運(yùn)動(dòng)部件間的磨擦阻力太大或磨擦阻力變化，致使工作 部件在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生爬行。采取措施：對液壓缸、活塞和活塞桿等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求；并應(yīng)保證液壓系統(tǒng)和液壓油的清潔， 以免臟物夾入相 對運(yùn)動(dòng)件的表面間，從而增大磨擦阻力。3）運(yùn)動(dòng)件表面間潤滑不良，形成干磨擦或半磨擦，也容易導(dǎo)致爬行。 采取措施：經(jīng)常檢查有相對運(yùn)動(dòng)零件的表面間潤滑情況， 使其保持良 好。4）若液壓缸的活塞和活塞桿的密封定心

50、不良，也會(huì)出現(xiàn)爬行。采取措施：應(yīng)卸除載荷，使液壓缸單獨(dú)動(dòng)作，測定出磨擦阻力后，校正定心。5）因液壓缸泄漏嚴(yán)重，導(dǎo)致爬行。采取措施：減少泄漏損失，或加大液壓泵容量。6）在工作過程中由于負(fù)載變化，引起系統(tǒng)供油波動(dòng)，導(dǎo)致工作部件 爬行。采取措施：注意選用小流量下保持性能穩(wěn)定的調(diào)速閥， 并且在液壓缸 和調(diào)速閥間盡量不用軟管聯(lián)接，否則會(huì)因軟管變形大，容易引起爬行 現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)油溫升高的原因、后果及解決措施液壓系統(tǒng)在工作中有能量損失，包括壓力損失、容積損失和機(jī)械損失 三方面，這些損失轉(zhuǎn)化為熱能，使液壓系統(tǒng)的油溫升高。一般液壓系 統(tǒng)的油溫應(yīng)控制在（30-60）C范圍內(nèi)，最高不超過（60-70 ）C。 油溫

51、升高會(huì)引起一系列不良后果：（1 ）使油液粘度下降，泄漏增加， 降低了容積效率，甚至影響工作機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)動(dòng)；（2）使油液變質(zhì),產(chǎn)生氧化物雜質(zhì)，堵塞液壓元件中的小孔或縫隙，使之不能正常工作；（3）引起熱膨脹系數(shù)不同的相對運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙變小，甚至卡死，無法運(yùn)動(dòng)；（4）引起機(jī)床或機(jī)械的熱變形，破壞原有的精度。保證液壓系統(tǒng)正常工作溫度的措施：1、當(dāng)壓力控制閥的調(diào)定值偏高時(shí)，應(yīng)降低工作壓力，以減少能量損耗；2、由于液壓泵及其連接處的泄漏造成容積損失而發(fā)熱時(shí)，應(yīng)緊固各連接處，加強(qiáng)密封；3、當(dāng)油箱容積小、散熱條件差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大油箱容積，必要時(shí)設(shè) 置冷卻器；4、由于油液粘度太高，使內(nèi)磨擦增大而發(fā)熱時(shí)，應(yīng)選

52、用粘度低的液 壓油；5、當(dāng)油管過于細(xì)長并彎曲，使油液的沿程阻力損失增大、油溫升高時(shí)，應(yīng)加大管徑，縮短管路，使油液通暢；6、由于周圍環(huán)境溫度過高使油溫升高時(shí)，要利用隔熱材料和反射板 等，使系統(tǒng)和外界隔絕；7、高壓油長時(shí)間不必要地從溢流閥回油箱，使油溫升高時(shí)，應(yīng)改進(jìn)回路設(shè)計(jì)，采用變量泵或卸荷措施空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果及解決措施空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果主要有：（1）使油液具有一定的壓縮 性，致使系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲、振動(dòng)和引起運(yùn)動(dòng)部件的爬行，破壞了工作的 平穩(wěn)性；（2）易使油液氧化變質(zhì)，降低油液的使用壽命。解決措施：1、空氣由油箱進(jìn)入系統(tǒng)的機(jī)會(huì)較多，如油箱的油量不足；液壓泵吸 油管侵入油中太短；吸

53、油管和回油管在油箱中距離太近或沒有用隔板 隔開；回油飛濺，攪成泡沫；液壓泵吸入空氣；回油管沒有插入油箱， 使回油沖出油面和箱壁，在油面上會(huì)產(chǎn)生大量氣泡，使空氣與油一起 吸入系統(tǒng)。因此，油箱的油面要經(jīng)常保持足夠的高度；吸油管和回油 管應(yīng)保證在最低油面以下，兩者要用隔板隔開；2、由于密封不嚴(yán)或管接頭處和液壓元件接合面處的螺釘擰得不緊， 外界空氣就會(huì)從這些地方侵入；系統(tǒng)中低于大氣壓部分，如液壓泵的 吸油腔、吸油管和壓油管中油流速度較高（壓力低）的局部區(qū)域；在系統(tǒng)停止工作，系統(tǒng)中回油腔的油液經(jīng)回油管返回油箱時(shí)， 也會(huì)形成 局部真空的區(qū)域，在這些區(qū)域空氣最容易侵入。因此，要盡量防止各 處的壓力低于大氣壓

54、力；各個(gè)密封部件均應(yīng)使用良好的密封裝置， 管 接頭和各接合面處的螺釘應(yīng)擰緊；經(jīng)常清洗液壓泵吸油口處的過濾 器，以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空氣游離出來進(jìn)入系統(tǒng)；3、對于主要的液壓設(shè)備，液壓缸上最好設(shè)有排氣裝置，以排除系統(tǒng) 中的空氣。系統(tǒng)中流量不足的原因及解決措施1、由于液壓泵流量不足，致使系統(tǒng)中流量不足時(shí)，應(yīng)檢查液壓泵零 件是否有損壞情況，及時(shí)地更換或修復(fù)損壞超差件；如果因泵內(nèi)吸入 空氣影響了液壓泵的流量，則要采取措施，防止空氣吸入，變量泵由于變量機(jī)構(gòu)工作不良影響泵的流量，應(yīng)對變量機(jī)構(gòu)拆卸、清洗或修理、 更換；2、壓力分配閥工作不良引起流量不足時(shí)，應(yīng)修理或更換；3、因油液粘度不合適而影響

55、流量時(shí)，要更換粘度適當(dāng)?shù)挠鸵?，并注意油溫對粘度的影響?、溢流閥工作不良影響流量時(shí)，應(yīng)采取措施，使其工作正常；5、由于液壓缸、閥等元件泄漏嚴(yán)重，造成流量不足時(shí)，應(yīng)針對不同情況采取相應(yīng)的措施；6、流量控制閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作不正常時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件損壞情況予以 修復(fù)或更新、或拆開清洗，使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活，工作正常。液壓系統(tǒng)中噪聲產(chǎn)生原因及解決措施1、空氣侵入液壓系統(tǒng)是產(chǎn)生噪聲的主要原因。因?yàn)橐簤合到y(tǒng)侵入空 氣時(shí)，在低壓區(qū)其體積較大，當(dāng)流到高壓區(qū)時(shí)受壓縮，體積突然縮小, 而當(dāng)它流入低壓區(qū)時(shí)，體積突然增大，這種氣泡體積的突然改變，產(chǎn) 生爆炸”現(xiàn)象，因而產(chǎn)生噪聲，此現(xiàn)象通常稱為 空穴”針對這個(gè)原 因，常常在液壓缸上設(shè)置排氣裝置，以便排氣。另外在開車后，使執(zhí) 行件以快速全行程往復(fù)幾次排氣，也是常用的方法； 液壓泵或液壓馬達(dá)質(zhì)量不好，通常是液壓傳動(dòng)中產(chǎn)生噪聲的主要部 分。液壓泵的制造質(zhì)量不好，精度不符合技術(shù)要求，壓力與流量波動(dòng) 大，困油現(xiàn)象未能很好消除，密封不好，以及軸承質(zhì)量差等都是造成 噪聲的主要原因。在使用中，由于液壓泵零件磨損，間隙過大，流量 不足，壓力易波動(dòng)，同樣也會(huì)引起噪聲。面對上述原因，一是選擇質(zhì) 量好的液壓泵或液壓馬達(dá)，二是加強(qiáng)維修和保養(yǎng)，例如若齒輪的齒形 精度低，則應(yīng)對研齒輪，滿足接觸面要求；若葉片泵有困油現(xiàn)象，則 應(yīng)修正配油盤的三角槽，消除困油；若液壓泵軸向間隙過大