PLC控制的通用翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)

1、1緒論51.1前言51.2工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用71.3機(jī)械手的組成81.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)81.3.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)91.3.3控制系統(tǒng)分類92總體布局設(shè)計(jì)方案92.1機(jī)械手確實(shí)定92.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇102.3機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表113機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算113.1手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題113.2典型的手部構(gòu)造113.3機(jī)械手手部構(gòu)造及驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算123.1選擇手部的類型及夾緊裝置123.3.2手指夾緊力及液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算液壓缸的選用123.4機(jī)械手手指部的設(shè)計(jì)計(jì)算143.4.1齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算143.4.2手指指部的設(shè)計(jì)計(jì)算183.4.3手指指部齒輪安裝銷的設(shè)計(jì)計(jì)算4機(jī)械手腕部的設(shè)

2、計(jì)計(jì)算181機(jī)械手腕部構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)分析184.2機(jī)械手腕部驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用185機(jī)械手臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算201臂部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題205.2手臂的典型構(gòu)造以及構(gòu)造的選擇205.3手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)的受力分析及其計(jì)算215.4手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)液壓缸構(gòu)造尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用236機(jī)身的設(shè)計(jì)241機(jī)身的概述242機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題247液壓元件及動(dòng)力機(jī)的設(shè)計(jì)選擇251液壓泵的選擇252動(dòng)力機(jī)選擇257.3油管的設(shè)計(jì)267.4油箱的設(shè)計(jì)267.5液壓元件的選擇266液壓油的選用288液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算291壓力損失的驗(yàn)算298.1.1回路壓力損失的驗(yàn)算298.1.2局部壓力損失驗(yàn)算298.

3、2計(jì)算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升309可編程控制器PLC31PLC簡介31PLC內(nèi)部原理333PLC工作元原理35PLC機(jī)型的選擇3810PLC工作控制過程簡述39完畢語40參考文獻(xiàn)41致謝42附錄42PLC控制的通用翻轉(zhuǎn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)學(xué)生：斌指導(dǎo)教師：周光永XX農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，410128摘要：機(jī)械手是機(jī)器人的操作機(jī)，是機(jī)器人完成各種任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文主要針對生產(chǎn)線上的自動(dòng)化設(shè)計(jì)了一個(gè)三個(gè)自由度的通用翻轉(zhuǎn)機(jī)械手。為實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作要求，該設(shè)計(jì)采用兩個(gè)活塞式液壓缸和一個(gè)擺動(dòng)液壓缸，活塞式液壓缸一個(gè)用來驅(qū)動(dòng)齒條式機(jī)械手的X合來抓住物體，一個(gè)用來實(shí)現(xiàn)物體的移動(dòng)；擺動(dòng)式液壓缸用來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)，并采用PL

4、C控制液壓電磁閥工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的自動(dòng)動(dòng)作。關(guān)鍵詞：PLC控制；液壓驅(qū)動(dòng)；翻轉(zhuǎn)；機(jī)械手TheDesignOfTurningManipulatorBasedOnPLCControlStudent:ChenBinTutor:ZhouGuangyong(CollegeofEngineering,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)Abstract:Robotmanipulatoristheoperatorwhodirectstherobotinpletingvarioustasks.Thisarticlefocusesontheautoma

5、tionoftheproductionlinedesignedgenericflipofathree-design-of-freedomrobot.Actionsrequirementsforachieveingthemanipulator.Thedesignusestwopistonhydrauliccylindersandarotaryactuator.Pistonhydrauliccylinderisusedtodrivearackrobotsheetstogethertograspobjects,oneforthemovementofobjiect.Theswininghydrauli

6、ccylinderusedtoachevetheroboticflip.AndhydraulicsolenoidvalveiscontrolledbyPLCautomaticactionoftherobot.KeywordsPLCcontrol；hydraulicdrive;flip;Manipulator1緒論1.1前言在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動(dòng)化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)水平和應(yīng)用程度在一定程度上反映了一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化的水平，目前，工業(yè)機(jī)器人主要承當(dāng)著焊接、噴涂、搬運(yùn)以及堆垛等

7、重復(fù)性并且勞動(dòng)強(qiáng)度極大的工作，工作方式一般采取示教再現(xiàn)的方式。20世紀(jì)50年代以后，機(jī)械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門，用于在高溫、污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料，也作為機(jī)床的輔助裝置在自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線和加工中心中應(yīng)用,完成上下料或從刀庫中取放刀具并按固定程序更換刀具等作。機(jī)械手主要由手部機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部機(jī)構(gòu)隨使用場合和作對象而不同，常見的有夾持、托持和吸附等類型。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般由液壓、氣動(dòng)、電氣裝置驅(qū)動(dòng)。機(jī)械手可獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)伸縮、旋轉(zhuǎn)和升降等運(yùn)動(dòng)，一般有23個(gè)自由度。機(jī)械手廣泛用于機(jī)械制造、冶金、輕工和原子能等部門。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)對象或作工具的自動(dòng)

8、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)境下作以保護(hù)人身平安，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。針對這一問題，本文將設(shè)計(jì)一臺(tái)四自由度的工業(yè)機(jī)器人，用于移置軸類零件。首先，本文將設(shè)計(jì)機(jī)器人的伸縮臂、機(jī)身、橫移液壓缸和機(jī)械手的構(gòu)造，然后選擇適宜的傳動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng)方式，搭建機(jī)器人的構(gòu)造平臺(tái)；在此根底上，本文還將設(shè)計(jì)該機(jī)器人的液壓控制系統(tǒng)。機(jī)器人工程是近二十多年來迅速開展起來的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)開展最活潑的領(lǐng)域之一，也是我國高科技跟蹤國際開展的重要方面。工業(yè)機(jī)

9、器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國家科技開展和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。目前，機(jī)器人的定義，世界各位尚未統(tǒng)一，分類也不近一樣。最近聯(lián)合國組織標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動(dòng)作程序來完成各種工作，主要應(yīng)用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國外的定義，綜合我國的習(xí)慣用語，對工業(yè)機(jī)器人做如下定義：工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主題，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可

10、以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高。它可以根據(jù)外補(bǔ)來的信號(hào)自動(dòng)進(jìn)展操作。工業(yè)機(jī)器人的開展，由簡單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)逐步完善，它的開展階段可分為三代：第一代機(jī)器人就是現(xiàn)在工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比擬簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存儲(chǔ)信息，工作是讀取這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。它具有尋力覺、嗅覺、視覺等進(jìn)展反應(yīng)能力。其控制方式較第一代要復(fù)雜的多，這種機(jī)器人從1980年開場進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段，不久將普及應(yīng)用。第三代機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了嗅覺、視覺等功能外，還能

11、夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身或周圍的環(huán)境，識(shí)別狀態(tài)的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)展操作，完成規(guī)定的任務(wù)，并且能跟蹤工作對象的變化具有使用工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于試驗(yàn)階段，尚未大量投入實(shí)用?；谝簤嚎刂频囊浦脵C(jī)械手的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)主要內(nèi)容：1）設(shè)計(jì)計(jì)算各非標(biāo)準(zhǔn)零部件及選用標(biāo)準(zhǔn)件2）測繪各零部件圖3）設(shè)計(jì)并繪制PLC和液壓系統(tǒng)控制圖4）編寫機(jī)械手的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1.2工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用機(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，如搬運(yùn)、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越

12、來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作?？稍跈C(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屆加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。目前在我國機(jī)械手常用丁完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用丁取料、送料；澆鑄行業(yè)中用丁提取高溫熔液等等。本文以能夠?qū)崿F(xiàn)這類工作的搬運(yùn)機(jī)械手為研究對象。下面具

13、體說明機(jī)械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。1.3機(jī)械手的組成要機(jī)械手像人一樣拿取東西，最簡單的根本條件是要有一套類似丁指、腕、臂、關(guān)節(jié)等局部組成的抓取和移動(dòng)機(jī)構(gòu)一一執(zhí)行機(jī)構(gòu)；像肌肉那樣使手臂運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動(dòng)作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)械手的性能。一般而言，機(jī)械手通常就是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三局部組成，如以下圖1：圖1機(jī)械手的組成Figure1:ThepictureofManipulator'sposition1.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)1手部既直接與工件接觸的局部，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型多為回轉(zhuǎn)型，因其構(gòu)造簡單。手部多為兩指也有多指；根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓

14、式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤主要用于吸冷的，光滑外表的零件或薄板零件和電磁吸盤。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜械杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。2腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作X圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡單的專用機(jī)械手，為了簡化構(gòu)造，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓氣缸，它的構(gòu)造緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小一般小

15、于27C0，并且要求嚴(yán)格密封，否那么就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系構(gòu)造。3臂部手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部包括工作或夾具，并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到空間運(yùn)動(dòng)X圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)方位，那么用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個(gè)自由度才能滿足根本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)如液壓缸或者氣缸和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的構(gòu)造、工作X圍

16、、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。1.3.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成局部。根據(jù)動(dòng)力源的不同，工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，構(gòu)造簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。1.3.3控制系統(tǒng)分類在機(jī)械手的控制上，有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式。大多數(shù)用插銷板進(jìn)展點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。2總體布局設(shè)計(jì)方案2.1機(jī)械手座標(biāo)形式確實(shí)定常用工業(yè)機(jī)械手按驅(qū)動(dòng)方式分：直角座標(biāo)式、圓柱座標(biāo)式、球座標(biāo)式、多關(guān)節(jié)式幾種類型，

17、如圖2.1所示。其中直角座標(biāo)式手臂可沿X、Y、Z座標(biāo)軸作直線移動(dòng)，即伸縮、升降和橫移。其特點(diǎn)是直觀性好，所占空間位置大。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)所需，特選定為直角座標(biāo)式。e直用坐標(biāo)型b,圓柱坐標(biāo)型匚球坐標(biāo)型&關(guān)節(jié)型圖2機(jī)械手座標(biāo)型式Figure2:ThepictureofManipulator'sCoordinatestype該機(jī)械手具有3個(gè)自由度，即：手指X合；手腕回轉(zhuǎn)；手臂升降3個(gè)主要運(yùn)動(dòng)該機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)可由3個(gè)液壓缸實(shí)現(xiàn)。1）手部采用一個(gè)直線液壓缸，預(yù)計(jì)通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手指的X合2腕部采用一個(gè)擺動(dòng)液壓缸來實(shí)現(xiàn)手部及工件的回轉(zhuǎn)。3）臂部采用直線液壓缸來實(shí)現(xiàn)手臂的升降。根據(jù)以上參數(shù)，圖

18、2.2是機(jī)械手整體構(gòu)造示意圖。Figure3:ThepictureoftheManipulator'swholedesign2.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成局部，工業(yè)機(jī)械手的性能價(jià)格比在很大程度上取決丁驅(qū)動(dòng)方案及其裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同，工業(yè)機(jī)械手大致可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，操作力大，體積小，動(dòng)作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。因此，此機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方式選擇液壓驅(qū)動(dòng)。2.3機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表表一機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)TablelThemaintechnicalparametersofManipulator主要數(shù)據(jù)參數(shù)手臂運(yùn)動(dòng)型式直角座標(biāo)式抓取重量5

19、0kg自由度數(shù)3個(gè)手臂升降行程500mm手臂升降時(shí)間5秒手腕回轉(zhuǎn)行程180度手腕回轉(zhuǎn)時(shí)間3秒手指X合角度30度手指X合時(shí)間2秒定位方式和定位精度機(jī)械擋塊，1mm控制方式PLC控制驅(qū)動(dòng)方式液壓驅(qū)動(dòng)3機(jī)械手手部的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1手部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題1應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)考慮到在一定的夾緊力下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。2手指應(yīng)具有一定的X開X圍，手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度手指從X開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度，以便丁抓取工件。3要求構(gòu)造緊湊、重量輕、效率高，在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使構(gòu)造緊湊、重量輕，以利丁減輕手臂的負(fù)載。4應(yīng)保證手抓的夾持精度。3.2典型的手部構(gòu)

20、造手部主要有以下幾類：手指式、吸盤式、磁吸式及其他形式。本設(shè)計(jì)抓取的零件為盤類零件，應(yīng)選擇二指式來實(shí)現(xiàn)對工件的抓放。手指式乂可分為：1平移式手指當(dāng)手指夾持的工件直徑變化時(shí)并不影響工件中心位置的改變，即定位誤差為零。但平移式手指構(gòu)造較復(fù)雜，體積大，要求加工精度高。顯然本設(shè)計(jì)機(jī)械手不適合使用此方案。2回轉(zhuǎn)式手指當(dāng)手指夾持不同直徑的工件時(shí)那么產(chǎn)生定位偏差。但回轉(zhuǎn)式手指構(gòu)造簡單。綜上，本機(jī)械手選擇二指回轉(zhuǎn)式手指。3.3機(jī)械手手部構(gòu)造及驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1選擇手部的類型及夾緊裝置本設(shè)計(jì)選擇二指式回轉(zhuǎn)型手部，在液壓缸的液壓推力作用下通過采用齒輪齒條傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手指X合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對工件的抓放。

21、3.3.2手指夾緊力及液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算液壓缸的選用手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。必須對大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)展分析計(jì)算。一般來說，需要克制工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。(1)手指對工件的夾緊力可按下式計(jì)算：NK1K2K3G式中Ki平安系數(shù)，通常取1.2-2,這里取1.5K2工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，可按K210.1a估算。a為機(jī)械手在搬運(yùn)工件過程中的加速度m/s2。取a0.1m/s2K3方位系數(shù)，經(jīng)查機(jī)械手冊選取K34G被抓取工件的重量，這里為50kg代入數(shù)據(jù)可解得NK1K2K3G1.51.014509.85

22、93.88N(1)2液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算手指X合采用齒輪齒條傳動(dòng)，構(gòu)造簡圖如圖4所示.p圖4機(jī)械手手部構(gòu)造Figure4:ThestructureoftheManipulator'shand取R=140mm,b=200mm,由手部的傳動(dòng)構(gòu)造形式，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知其驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為2b2200一F計(jì)算Mn00593.881696.8N(2)R140取機(jī)械效率0.90F計(jì)算1696.8F實(shí)際1885.33N(3)0.93確定手指X合驅(qū)動(dòng)液壓缸直徑D及活塞桿直徑d,液壓缸受力分析如圖3.2所示.,ArAe圖5液壓缸示意圖Figure5Schematicdiagramofhydrauliccyl

23、inder由以上計(jì)算知夾緊液壓缸最大工作負(fù)載約為1885.33N由參考文獻(xiàn)1中表9-1選取液壓缸工作壓力p=1Mpa。液壓缸選用單桿式，并在機(jī)械手手指X開過程中采用差動(dòng)連接，此時(shí)無桿腔工作面積為有桿腔工作面積的兩倍，即活塞桿直徑d與缸筒直徑的關(guān)系為d=0.707D。液壓缶工工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻(xiàn)中表93取p2=0.2Mpa由夾緊時(shí)所需推力計(jì)算液壓缸直徑2F實(shí)際FiF?D4d2Pi2一mDP2m4(4)1885.33一4D2d210.9-D20.20.94解得D=94.314mm那么d=0.70794.31466.680mm根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑系列查參考文獻(xiàn)3中表3.50選取液壓缸

24、內(nèi)徑為：D=100mm;查參考文獻(xiàn)3中表3.51選活塞桿直徑為：d=70mm。4確定液壓缶工行程L由預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)手指X合30度及齒輪齒條傳動(dòng)中確定的齒輪分度圓直徑d=140mm可計(jì)算LR=島14A36.63mm(5)查參考文獻(xiàn)3中表3.52選取液壓缸行程L=40mm。因采用差動(dòng)連接，手指X合速度相等，預(yù)設(shè)手指X合所需時(shí)間為2s且為勻速，那么,40,“，Lmm/s=20mm/s(6)2手指X開所需流量A1V=(D2d2)、，3.14(1002702)V=420mm3=0.08007dm3=0.08007L/s手指閉合所需流量q(A2A)V=衛(wèi)V443.1410023.14(1002702),&#

25、176;。320mm440.07693L/s5活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算校核設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故活塞桿的尺寸要滿足活塞或液壓缸運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：100120MPa，活塞直徑d=70mm,代入數(shù)據(jù)1885.330.4901MPa7024進(jìn)展校核:-ddUh4由此可見活塞桿的強(qiáng)度足夠。6液壓缸的選用由以上計(jì)算結(jié)果查參考文獻(xiàn)3選用HSGK100dE型液壓缸。3.4機(jī)械手手指部的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算此齒輪齒條傳動(dòng)按工作壽命為10年設(shè)每年工作300天，兩班制，工況平穩(wěn)來設(shè)計(jì)計(jì)算。1選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求選用圓柱齒輪齒條傳動(dòng)。運(yùn)輸機(jī)工

26、作載荷平穩(wěn)，速度不高，選用7級(jí)精度。選擇小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS選齒輪齒數(shù)Z=100。°2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)展試算，即d1t2.3232KtT(u1)Ze確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1、試選載荷系數(shù)Kt=1.3。2、計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。T2R電際21401885.33527892.4N?mm3、查參考文獻(xiàn)2中表107選取齒寬系數(shù)枷=0.5.4）、查參考文獻(xiàn)2中表106得知材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8MP£.5）、查手冊知齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限bHlim2=550MPa.6）、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。Ni60njLh6012128300105

27、.1841077、查參考文獻(xiàn)2中圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)Khni=1.238、計(jì)算接觸許用應(yīng)力。取失效概率為1%,平安系數(shù)S=1.4,由參考文獻(xiàn)2中得Hh¥牛483.2MPa(8)9代入數(shù)據(jù)計(jì)算齒輪分度圓直徑，代入h中的較小值,CM.1.3527892.42189.82d1t2.323138.28mm11483.2210、計(jì)算圓周速度。45180138.2821.71mm/s(10)11計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt.b=(ddit=69.14mmmtdt138.28匹1.3828mmz10012計(jì)算齒寬與齒高之比齒高h(yuǎn)=2.25mt=3.1113mm齒寬與齒局之比b/h=69.14/3

28、.113=22.210113計(jì)算載荷系數(shù)Ko查參考文獻(xiàn)2得使用系數(shù)Ka=1,動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1,Kh=1.313,KF=1.35,KHa=KFa=1。K=KaKvKhKhb=1111.3仟1.31314按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，即ddt3(1.313138.7394mm1.3(11)15計(jì)算模數(shù)mn.dmz堡套94mm1.387394mm100(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)2dZf(12)確定計(jì)算參數(shù)1、由設(shè)計(jì)手冊查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限bFE=380MPa。2、由設(shè)計(jì)手冊查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfn=1。3、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞平安系數(shù)B1.4,那么F2Kfn2FE

29、21380MPa271.4286MPaS1.44、計(jì)算載荷系數(shù)。KKAKvKFaKF1111.351.355查取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)。查參考文獻(xiàn)2中表105得YFa=2.18;YSa=1.1.796）計(jì)算大、小齒輪的連也并加以比擬。YFaYSaT7F2.181.1.790.014376503271.42867）設(shè)計(jì)計(jì)算Q21.35527892.40.014376503m321.60030.51002比照計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)小丁由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),取m=2,已同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度及齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=138.7394mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。

30、丁是有69.3697d138.7394zm2取z=70。4齒輪齒條其它尺寸參數(shù)的計(jì)算1）齒輪寬度Bdd0.514070mm2取齒條寬度b=60mm。3齒距pm3.1415926.28318mm4齒頂高系數(shù)5頂隙系數(shù)*cn0.256齒輪基圓直徑dbdcos140cos20131.557mm7變位系數(shù)Xn08齒厚sn(/22xntann)m(3.14159/220tan20)23.14159mm9齒頂高10齒根高h(yuǎn)f11齒頂圓直徑12齒根圓直徑(5)、齒輪構(gòu)造設(shè)計(jì)ham(han*Xn)2(10)2mmm(han*cnxn)2(10.250)2.5mmdad2ha14022144mmdfd2hf14

31、022.5135mm由以上計(jì)算知大齒輪的齒頂圓直徑小丁160mm,故做成實(shí)心構(gòu)造的齒輪。3.4.2手指指部的設(shè)計(jì)計(jì)算手指選用45#鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知其彎曲許用應(yīng)力=100Mpa,手指指腹采用長方形橫截面，寬度為齒輪寬度b=70mm，取平安系數(shù)為1.5,那么手指的彎曲強(qiáng)度條件為Mmax耍W式中Mmax最大彎曲力矩，其值為Mmax=N?L=593.88200N?mm=118776N?mmW抗彎截面系數(shù)h2.94mmbh2代入數(shù)據(jù)解得為保證一定的工作強(qiáng)度和使用壽命，取h=15mm。為保證對工作的定位夾緊，手指采用120度的V形指尖。具體尺寸數(shù)值詳見圖紙。1.5 3.4.3手指指部齒輪安裝銷的設(shè)計(jì)計(jì)

32、算傳動(dòng)齒輪采用銷軸安裝定位，選用=100Mpa，選取銷軸直徑d=30mm,0.5%算1245#鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知其彎曲許用應(yīng)力取平安系數(shù)1.5,其銷軸強(qiáng)度計(jì)算校核如下:0.51885.332=0.51003.14302故銷軸強(qiáng)度足夠。4機(jī)械手腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1機(jī)械手腕部構(gòu)造及運(yùn)動(dòng)分析腕部是連接手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用丁改變被火工件的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。本課題要求具有腕部回轉(zhuǎn)這一自由度，可用具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)液壓缸來實(shí)現(xiàn)所要求動(dòng)作。動(dòng)作參數(shù)要求如下：手腕回轉(zhuǎn)：土180度回轉(zhuǎn)時(shí)間：3秒4.2機(jī)械手腕部驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用1驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)手

33、冊知驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩可由下式計(jì)算出M驅(qū)動(dòng)(1.11.2)(Mm+Mp+Mg)(13)式中1.11.2液壓缸密封摩擦損失系數(shù)Mm一腕部轉(zhuǎn)動(dòng)支承處摩擦阻力矩MmJN1D1+N2D2)(14)2f軸承摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取f=0.02,滑動(dòng)軸承取f=0.1Di、D2軸承直徑Ni、N2軸承處支反力代入數(shù)據(jù)解得Mm-(N1D1+N2D2)=002(20090+10050)=230N?mm(15)22式中Mp克制工件重心偏置的力矩MmGeG手部重量e偏心矩代入數(shù)據(jù)解得MmGe=30010=3000N?mm(16)式中Mg一腕部起動(dòng)的慣性力矩MgJ-J-一手部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，將機(jī)械手手部及工件近似看作圓柱體，

34、其半徑R=120mm,保守估取手部及工件總質(zhì)量m=80kg,那么該局部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量12222JmR2=80101202=2160000N?mm2=2.16N?m2223一腕部回轉(zhuǎn)角速度,3=2.22rad/st啟動(dòng)所需時(shí)間，t=0.2s代入數(shù)據(jù)解得-2.22-MgJ=2.16=23.976N?mt0.2代入數(shù)據(jù)解得驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩M驅(qū)動(dòng)(1.11.2)(Mm+Mp+Mg)=1.2(0.230+斜23.97©N?m=32.6472N?m2擺動(dòng)液壓缸的選擇查參考文獻(xiàn)2中表3-87選用UBFZD40P03型擺動(dòng)液壓缸，其每度轉(zhuǎn)角用油0.00097L擺動(dòng)速度為48度每秒，由此可估算出所需流

35、量q0.0009748L/s=2.7936L/min以上數(shù)據(jù)留備后用。5機(jī)械手臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算臂部是支承手部和腕部的構(gòu)造，主要用來改變工件位置的部件。手部在空間的活動(dòng)X圍主要取決丁臂部的運(yùn)動(dòng)形式。5.1臂部設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題臂部的運(yùn)動(dòng)和構(gòu)造形式對機(jī)械手的工作性能有著較大的影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)剛度要好手臂的截面形狀選擇要合理，常用鋼管作手臂和導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板，以保證有足夠的剛度。(2漏重力矩要小所謂偏重力矩是指臂部的重量對其支承回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的力矩。(3)重量要輕，慣量要小由丁機(jī)械手在高速情況下經(jīng)常起停和換向，為了減少?zèng)_擊，必須有緩沖裝置。(4)導(dǎo)向性要好為了防止手

36、臂在直線移運(yùn)動(dòng)中沿運(yùn)動(dòng)軸線不發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手部的正確方向，必須有導(dǎo)向裝置。其構(gòu)造應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式、抓取重量和運(yùn)動(dòng)行程等因素來確定。5.2手臂的典型構(gòu)造以及構(gòu)造的選擇1手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種：1) 雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。2) 手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層液壓缸空心構(gòu)造。3) 雙活塞桿液壓崗構(gòu)造。4) 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。(2)手臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓缸選取單作用液壓缸5.3手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)的

37、受力分析及其計(jì)算1手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)受力分析先進(jìn)展粗略的估算，或類比同類構(gòu)造，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)展校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)，繪出最終的構(gòu)造。手臂垂直伸縮直線運(yùn)動(dòng)時(shí)需要克制摩擦力和慣性力及機(jī)械手手部總重力，其驅(qū)動(dòng)力可按下式計(jì)算：FFmFgG手部kgf(17)式中G手部一一機(jī)械手手部總重量Fm摩擦阻力包括導(dǎo)軌間的摩擦阻力；活塞與缸壁及密封處的摩擦阻力Fg起動(dòng)過程的慣性力；其大小按下式估算Fg岑kgf(18)gt式中G手部一一機(jī)械手升降運(yùn)動(dòng)局部總重量kgfg重力加速度m/s2v手臂運(yùn)動(dòng)速度m/st起動(dòng)時(shí)所需的時(shí)間s,一股可取t0.010.5s2手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)摩擦力的

38、分析計(jì)算1手臂摩擦力受力分析摩擦力的計(jì)算不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)展估算。圖5.1是機(jī)械手的手臂受力示意圖，本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮桿兩側(cè)。圖6手臂受力示意圖Figure6Schematicdiagramofthearmforces2手臂所受摩擦力的計(jì)算由丁導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算MA0GLaFbFbGLGFbFaFmFamFbmFaFbFmFm2LaGa0.2609.821.50.21881.6N0.2式中G手部一一參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力含工件Kg:;L手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的

39、距離ma導(dǎo)向支撐的長度m；'當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。對丁活塞與缸壁及密封處的摩擦阻力：不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用。型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小丁10Mpa液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：Fm'0.03F'''FmFmFm3手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)時(shí)V100mm/s,在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間Fgt0.12s,啟動(dòng)速度VV0.833/s,那么(20)LGv609.80.833Fg416.5Nggt9.80.124手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)所受合力計(jì)算此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說

40、明書和設(shè)計(jì)圖紙等.請聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過辯論5.4手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)液壓缸構(gòu)造尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用1液壓缸構(gòu)造尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算及選擇經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的最大驅(qū)動(dòng)力為F=2987.63N,根據(jù)參考文獻(xiàn)1中表9-1選擇液壓缸的工作壓力P1MPa,液壓缸內(nèi)徑及活塞桿的設(shè)計(jì)計(jì)算，如圖5.2所示Ptp2A】Ae圖5.2液壓缸示意圖Picture5.2Schematicdiagramofhydrauliccylinder液壓缸選用單桿式，并在機(jī)械手手指X開過程中采用差動(dòng)連接，此時(shí)無桿腔工作面積為有桿腔工作面積的兩倍，即活塞桿直徑d與缶工筒直徑的關(guān)系

41、為d=0.707D。液壓缸工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻(xiàn)中表9-3取p2=0.2Mpa由夾緊時(shí)所需推力計(jì)算液壓缸直徑22.2F實(shí)際F一F2=-DP2mDdP1m(21)44即2987.63D210.9D2d20.20.944解得D=68.547mm那么d=0.70768.54擊48.462mm根據(jù)以上所計(jì)算的液壓缶工的內(nèi)徑參數(shù)查參考文獻(xiàn)3中表3.50選取液壓缶工內(nèi)徑為：D=90mm；查參考文獻(xiàn)3中表3.51選活塞桿直徑為：d=50mm。因采用差動(dòng)連接，手指X合速度相等，預(yù)設(shè)手指X合所需時(shí)間為5s且為勻速，那么：,500，Lmm/s=100mm/s5手臂下降所需流量/22、,22、A1

42、V=100mm3=0.4396dm3=0.4396L/s手臂（D-d）3.14（9050）V=4上升所需流量q（A2-AV=三4（D2d2）3.149023.14（902-502）】”八3八“亡：，V100mm0.19625L/s442活塞桿的計(jì)算校核活塞桿的尺寸要滿足活塞或液壓缸運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算如下:(22)一d24設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故代入數(shù)據(jù)進(jìn)展校核：F100120MPa，活塞直徑d=50mm,L=500mm,d24由此可見活塞桿的強(qiáng)度足夠O2987.631.5224MPa-5024(23)由MFd可知，該升降液壓缸為機(jī)械手受彎矩力最大部件，對其進(jìn)展校核。機(jī)械

43、手整體受力載荷圖如下:SOON500NM3290030.75MPa3.140.5323手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)液壓缸的選用由以上計(jì)算結(jié)果查參考文獻(xiàn)3選用HSGK90dE型液壓缸6機(jī)身的設(shè)計(jì)6.1機(jī)身的概述機(jī)身是機(jī)械手的主體，它是支承手部、腕部本設(shè)計(jì)中沒有腕部和臂部的局部，并實(shí)現(xiàn)升降和回轉(zhuǎn)或俯仰和回轉(zhuǎn)的部件本設(shè)計(jì)即為機(jī)架。6.2機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題1要有足夠的剛度和穩(wěn)定度。2有運(yùn)動(dòng)部件的情況下，需保證動(dòng)作靈活，升降立柱的導(dǎo)套長度不宜過短，否那么可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象；一般要有導(dǎo)向裝置。3構(gòu)造布置要合理，便于裝配修理。本設(shè)計(jì)因無對所夾持工作的水平位移要求，故不作設(shè)計(jì)，只簡單選用一個(gè)支座底架并用螺栓連接固定即

44、可。7液壓元件及動(dòng)力機(jī)的設(shè)計(jì)選擇7.1液壓泵的選擇1系統(tǒng)壓力計(jì)算PPPP2式中P液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力P液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失P2壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力之值，取0.5MPaP的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算要待元件選定，并繪出管路時(shí)才能進(jìn)展，初算時(shí)可以按經(jīng)歷數(shù)據(jù)選取，管路簡單的可選P0.20.5MPa,管路復(fù)雜的，進(jìn)油口有調(diào)速閥的，取P0.51.5MR。PP1PP210.50.52MR2系統(tǒng)流量計(jì)算QpKQmaxL/min(24)式中K系統(tǒng)泄露系數(shù)，取K=1.1Qmax同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大流量。對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速閥的系統(tǒng)還必須加上溢流閥的最小流量，一

45、般取0.5104m3/s。機(jī)械手在工作過程中，各液壓缸動(dòng)作均為分步進(jìn)展，由之前計(jì)算知手臂下降時(shí)所需流時(shí)最大，此即為系所需最大流量Qmax0.4396L/s+3L/min=29.376L/minQpKQmax1.126.37629.014L/min查?W械設(shè)計(jì)手冊？，選取HY01-3525型齒輪泵，其根本參如下：壓力：P=2.5Mpa；流量：Q35L/min;轉(zhuǎn)速：n=1450r/min;驅(qū)動(dòng)功率：W=1.65kw7.2動(dòng)力機(jī)選擇因該機(jī)械手在室內(nèi)使用，固選用電動(dòng)機(jī)較為方便且電機(jī)構(gòu)造簡單，價(jià)格廉價(jià)。結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果，查參考文獻(xiàn)4中表121選取Y100L1-4型三相異步電機(jī)，其參數(shù)為：額定功率：2.

46、2kw轉(zhuǎn)速：1430r/min質(zhì)量：34kg7.3油管的設(shè)計(jì)各元件問管道的規(guī)格由元件接口處尺寸決定，液壓缸進(jìn)出油管那么按輸入、排出的最大流量計(jì)算。油管的內(nèi)徑按公式d4Q/V計(jì)算。根據(jù)表3數(shù)值當(dāng)油液在油管中流速取1m/s,算得液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為：火緊缸：d,4Q/V2.0.08007一106/1一103一10.14mm查?械設(shè)計(jì)手冊株208-2選用油管公稱通徑為12mm，外徑為18mm的無縫鋼管。回轉(zhuǎn)缸：d、4Q/V22.7936106/1103607.70mm查?械設(shè)計(jì)手冊株208-2選用油管公稱通徑為8mm，外徑為14mm的無縫鋼管。升降缸：d、4Q/V2,0.4396

47、106/1一103一23.66mm查?械設(shè)計(jì)手冊株208-2選用油管公稱通徑為25mm,外徑為34mm的無縫鋼管。7.4油箱的設(shè)計(jì)油箱的功用主要是儲(chǔ)存油液，此外還起著散發(fā)油液中熱量在周圍環(huán)境溫度較低的情況下那么是保持油液中熱量、釋放處混在油液中的氣體、沉淀在油液中污染物等作用。油箱的有效面積油面高度80%時(shí)的容積應(yīng)根據(jù)液壓系統(tǒng)發(fā)熱、散熱平衡的原那么來計(jì)算，這項(xiàng)計(jì)算在系統(tǒng)負(fù)載較大、長期連續(xù)工作時(shí)時(shí)必不可少的。但對丁一般情況而言，油箱的有效容積可按液壓泵的額定流量qPL/min估計(jì)出來?？砂聪率接?jì)算：VqP(25)式中V油箱的有效容積L與系統(tǒng)有關(guān)的經(jīng)歷數(shù)字；低壓系統(tǒng)24，中壓系統(tǒng)57,高壓系統(tǒng)10

48、12。此液壓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，取4,乂qP35L/min,那么：Vqp435140L根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)-T7938-1995選用200L的油箱。7.5液壓元件的選擇閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過閥的流量，選擇有定型產(chǎn)品的閥件。溢流閥按液壓泵最大流量選取，選擇調(diào)速閥時(shí)，必須保證最小穩(wěn)定流量能滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求?？刂崎y的流量一般要選得比實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)也允許有20%以內(nèi)的短時(shí)間過流量。選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量來確定，本系統(tǒng)工作壓力較小，流量也較小，所以選擇低壓低流量的閥。本液壓系統(tǒng)中，三個(gè)液壓缸選取三個(gè)三位四通電磁換向閥，使得機(jī)械手能順利完成所規(guī)定的動(dòng)作

49、，換向閥的開啟與關(guān)閉通過電氣開關(guān)或壓力繼電器來控制，運(yùn)動(dòng)速度由調(diào)速閥通過調(diào)節(jié)進(jìn)油路的流量來控制。局部油路采用單向閥來保持壓力，用溢流閥來保護(hù)液壓缶工。通過上面的計(jì)算和校核，初步?jīng)Q定使用以下液壓元件，在經(jīng)濟(jì)性和平安性方面都能滿足要求。選擇的液壓元件型號(hào)及規(guī)格如下表7.1:表二液壓元件型號(hào)及規(guī)格Table2ThetypeandspecificationsofHydrayticponents元件名稱估計(jì)流量型號(hào)規(guī)格調(diào)定壓力齒輪泵HY0135252.5Mpa；35L/min手臂液壓缸26.4L/minHSGK90dE擺動(dòng)液壓缶工2.8L/minUBFZD40P03火緊液壓缸2.7L/minHSGK10

50、0dE溢流閥35L/minDBDH6P5Mpa；50L/min2.5Mpa三位四通電磁換向閥26.4L/min22D-63B6.3Mpa；63L/min三位四通電磁換向閥2.8L/min25D-10B6.3Mpq10L/min三位四通電磁換向閥2.7L/min2510B6.3Mpa；10L/min單向調(diào)速閥26.4L/minQC11-63B(6.3Mpa；0.163L/min單向調(diào)速閥12L/minQC11-63B6.3Mpa；0.163L/min單向調(diào)速閥2.8L/minLCA6106.3Mpa；06L/min元件名稱估計(jì)流量型號(hào)規(guī)格調(diào)定壓力單向調(diào)速閥2.8L/minLCA6106.3Mpa

51、；06L/min單向調(diào)速閥2.8L/minLCA6106.3Mpa；06L/min單向調(diào)速閥4.8L/minLCA6106.3Mpa；06L/min單向調(diào)速閥4.6L/minLCA6106.3Mpa；06L/min壓力繼電器DP63B0.66.3Mpa1.5Mpa壓力繼電器DP63B0.66.3Mpa1.5Mpa液控單向閥26.4L/minIY636.3Mpa；63L/min液控單向閥4.8L/minIY256.3Mpa；25L/min單向閥35L/minI636.3Mpa；63L/min油箱200L過濾器WU63-18063L/min壓力表L71061206MPa7.6液壓油的選用正確而合理

52、的選擇液壓油，對液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種工作環(huán)境，延長液壓元件使用壽命，提高系統(tǒng)工作的可靠性有著重要的意義。選擇液壓油需考慮以下幾方面的因素:1系統(tǒng)工作環(huán)境方面1）是否抗燃閃點(diǎn)、燃點(diǎn)。2抑制噪音的能力空氣溶解度、消泡性。3蠹性和氣味。2系統(tǒng)工作條件方面1）壓力X圍潤滑性、承載能力。2溫度X圍。3轉(zhuǎn)速氣蝕、對支承而浸潤能力。3油液質(zhì)量方面1物理化學(xué)指標(biāo)。2）對金屆和密封件的相容性。3過濾性能、吸斥水性能、吸氣情況、抗水解能力、防銹防腐蝕能力。4化穩(wěn)定性f,剪切穩(wěn)定性。5電學(xué)特性耐電壓沖擊強(qiáng)度、介電強(qiáng)度導(dǎo)電率、磁場中極化程度。4經(jīng)濟(jì)性方面的考慮1價(jià)格及使用壽命。2維護(hù)、更換的難易程度。在眾多的考慮因素中，

53、最重要的因素是液壓的粘度。粘度太大，液流的壓力損失和發(fā)熱大，使系統(tǒng)效率下降；粘度太小，泄漏增大也影響系統(tǒng)效率。因此應(yīng)選擇使系統(tǒng)能正高效和可靠工作的油液粘度。在液壓系統(tǒng)中，液壓泵的工作條件最為嚴(yán)峻，不但壓力大、轉(zhuǎn)速高和溫度高，而且油液在被泵吸入和由泵壓出時(shí)要受到剪切作用，所以一般根據(jù)泵的要求來確定液壓油液的粘度。上面說過，油溫對粘度影響極大，因此，為了發(fā)揮江東液壓系統(tǒng)的最正確運(yùn)轉(zhuǎn)效率，應(yīng)依具體情況控制油溫，使泵和系統(tǒng)在油液的最正確粘度X圍內(nèi)工作。事實(shí)上，過高的油溫不僅大大改變了油液的粘度，而且會(huì)使常溫下平和、穩(wěn)定的油液變得帶腐蝕性，分解出不利丁使用的成分，或因過量汽化而使液壓泵吸空，無法正常工作

54、。我國在液壓系統(tǒng)中大量采用汽輪機(jī)油，其氧化要定性好，使用壽命長，與水混合后能迅速別離，純潔度高。根據(jù)液壓油的選擇要求及原那么，選用20#機(jī)械油即適合本設(shè)計(jì)計(jì)算要求，所以選擇此液壓油。8液壓系統(tǒng)的驗(yàn)算8.1壓力損失的驗(yàn)算實(shí)際油液是有粘性的，所以流動(dòng)時(shí)要損耗一局部熱量，這種熱量損失表現(xiàn)為壓力損失。能量的損耗轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?，使液壓系統(tǒng)的溫度升高。液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失包括兩局部，一局部是沿程壓力損失，另一局部是局部壓力損失。8.1.1回路壓力損失的驗(yàn)算因?yàn)槭直凵狄簤焊椎膭?dòng)作回路系統(tǒng)油路較多，管路損失較大，在此主要驗(yàn)算手臂升降液壓缸這一系統(tǒng)的管路壓力損失，管內(nèi)徑為25mm，流量為0.4396L/S,

55、即4.396104m3/s，設(shè)管長為4m，選用20#機(jī)械油，正常運(yùn)行向右的運(yùn)動(dòng)粘度V2.7105m2/s，油的密度918kg/m3。油在管中實(shí)際的流速為：_4(26)Q44.39610v220.896m/sd2/40.0252_5Revd/V0.8960.025/2.7105829.63查參考文獻(xiàn)1中表2-3判斷出油管中液流為層流狀態(tài)，其行程阻力系數(shù)為:64/Re64829.63=0.077Mpa回路壓力損失為:P64P1瓦0.077249180.89620.00454MPaa0.025(27)8.1.2局部壓力損失驗(yàn)算局部壓力損失包括通過管路和管接頭處的管路局部壓力損失P2,以及通過控制閥的局部壓力損失R,但由丁管