【正文】 的結(jié)果表 4 中選擇標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。令空心桿內(nèi)徑 52d mm? ，空心桿外徑 39。d —— 空心桿外徑 ； tW—— 抗扭矩截面系數(shù)； 所以有 6 4 .7 7 1 .9 8d m m m m?? 空心桿壁厚 39。 油缸長度的確定 液壓缸的缸筒長度由最大工作行程決定，缸筒的長度一般最好不超過其內(nèi)徑 20 倍。 VdDV? （ 9） 因?yàn)?1212 ??，其中 21 4AD??， 222 4A D d???； 17 式中 1A—— 無桿腔活塞有效作用面積； 2A —— 有桿腔活塞有效作用面積； D—— 活塞直徑 （ m ）； d—— 活塞桿直徑 （ m ）； 由行程 L 初定換刀過程所用時(shí)間為 1 秒 ,則平均速度為 。 /V m s? . 故 30 39。M M M??封 封 封， 39。M驅(qū) ， 39。 回轉(zhuǎn)缸壁厚的計(jì)算 對(duì)于低壓系統(tǒng)或當(dāng) 16AL? ? ? 時(shí)，回轉(zhuǎn)缸的壁厚有： 2[ ]yP AL? ??? （ 15） yP —— 缸筒試壓力，當(dāng) 16nP? 時(shí)， ? ，當(dāng) 16nP? 時(shí)， ? [? ]—— 缸筒材料的許用應(yīng)力， 20 鋼， [? ]=100Mpa； 5039。螺釘數(shù)目 Z 由公式 39。 式中 39。 20 ( 1 )4sQ Q QF F F D Z P K?? ? ? ? （ 16） 式中 QF —— 工作載荷（ kg ）； Z—— 螺釘數(shù)目； ~?K P—— 油缸內(nèi)油液工作壓力（ 2/kg cm ）； 39。聯(lián)接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片與輸出軸的配合面緊密接觸 不留間隙。 本章小結(jié) 本 章主要是對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中的液壓系統(tǒng)主要由一個(gè)液壓缸和一個(gè)擺動(dòng)液壓缸（回轉(zhuǎn)液壓缸）兩部分組成。 對(duì)于受載較小或不太重要的軸，也可用 3A 、 5A 等普通碳素鋼。39。11[]bbMW????? （ 22） 式中 39。 又由于花鍵軸在徑向受到抗扭矩的作用且作用在花鍵最小截面上產(chǎn)生最大剪應(yīng)力，即 24 max []tTW???? 42( ) ( )32t d D d D d N BW D? ? ? ? ??， （ 24） 式中 N —— 螺釘數(shù)目； B —— 螺釘寬度； 則有： 4 2 3 633 . 1 4 0 . 0 1 8 (0 . 0 2 2 0 . 0 1 8 ) [0 . 0 2 2 0 . 0 1 8 ] 8 5 1 0 1 1 . 6 7 1 03 2 0 . 0 1 8tWm? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?? 所以 m a x 10tT M Pa M PaW?? ??? ? ? ? ?? 故設(shè)計(jì)合理 。參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1 . 0 ( 9 1 1 6 . 1 8 8 )P N M P a G B ?　 　 摘 自。對(duì)密封材料的要求一般是： （ 1） 材料致密性好，不易泄漏介質(zhì)； （ 2） 有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度； （ 3）壓縮性和回彈性好；本次設(shè)計(jì)中我選擇的密封元件是 （ 摘自 ）。 27 5 機(jī)械手液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)圖的擬定 首 先我們應(yīng)該確定換刀機(jī)械手的工作過程 ,選定液壓執(zhí)行元件、油源類型、調(diào)速方案和液壓基本回路確定之后，在增添一些必要的元件和配置一些輔助性油路，如控制回路、測(cè)壓回路等把它們有機(jī)結(jié)合在一起。完成一個(gè)工作循環(huán)！上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號(hào)控制相應(yīng)的電磁鐵，按順序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)作順序可以根據(jù)工藝要求而改變。電磁閥的通電或斷電由 PLC 編制的程序控制，從而使機(jī)械手動(dòng)作。其它的幾個(gè)動(dòng)作如手臂旋轉(zhuǎn)、手臂上升的控制都是由控制相應(yīng)電磁閥的通斷改變壓力油的方向?qū)崿F(xiàn)換刀動(dòng)作。其中最大流量必要時(shí)允許短期超過額定流量的 20％ ，否則會(huì)引起發(fā)熱、噪聲、壓力損失等增大和閥的性能的下降。m a x 5 0 .4 7 / m inQ Q Q L? ? ? m a x 1 . 2 5 0 . 4 7 6 0 . 5 6 4 / m inVPQ K Q L? ? ? ? (k的取值為 — ，這里取 )； 29 直動(dòng)式溢流閥的響應(yīng)快，一般宜作制動(dòng)閥、安全閥用；先導(dǎo)式溢流閥的啟閉特性好，宜作調(diào)壓閥、背壓閥等用。流量閥的進(jìn)出口需要有一定的壓差，高精度流量閥約需 1MPa 的壓差。在某些特殊場(chǎng)合，還要用安全防爆型、耐壓防爆型、無沖擊型以及節(jié)能型等電磁鐵。 本章小結(jié) 液 壓系統(tǒng)是由液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)組成的。 30 6 機(jī)械手電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電氣系 統(tǒng)工作原理 由于該設(shè)計(jì)要求機(jī)械手換刀時(shí)間為 3 秒，根據(jù)具體時(shí)間分配如下：手臂 順、 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 90176。電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，KM1 得電后動(dòng)斷觸電 KT1 處于閉合狀態(tài)，所以電磁鐵 YA1 得電，同時(shí)時(shí)間繼電器 KT1也得電。同一時(shí)間延時(shí)動(dòng)合觸點(diǎn) KT1 閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn) KT2 也是閉合的限位 SQ1 開關(guān)也是閉合的。實(shí)現(xiàn)手臂的逆轉(zhuǎn) 180176。實(shí)現(xiàn)手臂上升，完成裝刀動(dòng)作。 ，實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)位動(dòng)作。延時(shí) 后動(dòng)斷觸點(diǎn) KT6 斷開，時(shí)間繼電器 KT6 失電。行程開關(guān)就是該元件的一種，這種開關(guān)又叫做限位開關(guān)。 PLC 的結(jié)構(gòu)與工作原理 PLC 的基本結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)際上是一種工業(yè)控制微機(jī) ， 因而它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似 ，其主體由微處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器、輸入模塊、輸出模塊、電源以及編程器等組件構(gòu)成 。 PLC 的存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器（ ROM）和讀寫存儲(chǔ)器（ RAM），前者用來存放系統(tǒng)程序，它相當(dāng)于單片單板。 圖 13 PLC 系統(tǒng)構(gòu)成圖 電源單元將交流點(diǎn)轉(zhuǎn)換成 PLC內(nèi)部所需的直流電，電源組件具有高的抗干擾能力，適合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用，供電穩(wěn)定、安全可靠。主要用來控制生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向、 行程以及位置保護(hù)。 為了使該系統(tǒng)每一步動(dòng)作都準(zhǔn)確無誤，那么我 們就要解決位置檢測(cè)的問題。同一時(shí)間動(dòng)合觸點(diǎn) KT5 閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn) KT6 且閉合，所以時(shí)間繼電器 KT6 得電。同一時(shí)間動(dòng)合觸點(diǎn)KT4 閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn) KT5 是閉合的，所以 YA5 得電，時(shí)間繼電器 KT5 也得電。 31 延時(shí) 1s 后動(dòng)斷觸點(diǎn) KT3 斷開， YA3 失電。延時(shí) 后動(dòng)斷觸點(diǎn) KT2 和限位開關(guān) SQ1 斷開， YA2 失電。 實(shí)現(xiàn)抓刀 動(dòng)作。 ，檢查復(fù)位。因此傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法只需略作調(diào)整，伺服系統(tǒng)使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的有關(guān)裝置精確地、平穩(wěn)地按某種給定的規(guī)律變化，它和伺服系統(tǒng)一樣涉及的主要是系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)問題。外泄式液控單向閥與內(nèi)泄式相比，其控制壓力低，工作可靠，選用時(shí)可優(yōu)先考慮 。 70 以下時(shí)可用電磁換向閥，否則需用電液換向閥。溢流閥的流量應(yīng)按液壓泵的最大流量選取，并應(yīng)注意其允許的最小穩(wěn)定流量，一般來說，最小流量為額定流量的 15％以上。 液壓缸的流速 V=110m/s,所以有： 20 . 0 8 1 . 1 3 3 . 1 6 / m i n4QL?? ? ? ? 回轉(zhuǎn)缸的流速為 V： 9 0 / 2 1 .5 7 /s l s?? ??， 則 39。由于手臂升降缸為立式液壓缸，為了支承平衡手臂運(yùn)動(dòng)部件的自重，該系統(tǒng)在手臂升降中采用了單向順序閥 11 的平衡回路。該角度是由 PLC 的定時(shí)器所控制，在定時(shí)器時(shí)間到達(dá)后 4DT 自動(dòng)斷電，此時(shí)換向閥 7處于中位。液壓機(jī)械手一般采用單泵和雙泵供油，由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)械手動(dòng)作比較少，所以采用單泵且并聯(lián)供油，這樣可以有效的降低系統(tǒng)的供油壓力，此時(shí)為了保證多缸運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)不干涉，實(shí)現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動(dòng)，需要采用 “O” 型換向閥。 該系統(tǒng)的具有手臂升降，手臂回轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度。由于花鍵軸在執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)的 時(shí)候緊固性高，而且能帶動(dòng)的力比較大，所以花鍵比一般的平鍵更好。 升降缸中 (液壓缸及活塞桿工作 )密封元件 密封可分為靜密封和動(dòng)密封。 對(duì)于回轉(zhuǎn)缸的軸承選擇 因?yàn)榭傌?fù)載很小，工作壓力不高，回轉(zhuǎn)缸軸承選用 7206C 完全足夠，無需校核！ 法蘭連接的選擇 法蘭的種類分為灰鑄鐵管法蘭和鋼制管法蘭兩種，而鋼制管法蘭又分為平面整體鋼制管法蘭、凸面整體鋼制管法蘭、凹凸面整體鋼制管法蘭、環(huán)聯(lián)接整體鋼制管法蘭等。 2 21()M M T???驅(qū) （ 23） 式中 ?—— 根據(jù)該換轉(zhuǎn)缸性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)， 取 11[] 60 0 .2 7 2 7[ ] 2 2 0?? ? ??? ? ?； M驅(qū) —— 回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的扭矩； 則有 1 0 . 2 7 2 7 5 . 9 9 1 . 6 3 3 .T N m m? ? ? ? 3 3 47 . 8 7 5 7 . 8 7 5 ( 0 . 1 8 1 0 ) 0 . 4 5 9 1 1 0 ( . )M d N m m??? ? ? ? ? ? ?驅(qū) 因此 39。N 為鍵數(shù)） 對(duì)應(yīng)為 8 18 22 5? ? ? （ 39。根據(jù)設(shè)計(jì)要求由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 分冊(cè)軸的材料 ,如下表 5 和 6 所示 : 表 5 軸的材料 型號(hào) 熱處理 毛坯直徑 硬度 45 調(diào)質(zhì) ? 200 表 6 軸的性能 機(jī)械性能 許用彎曲應(yīng)力 b? 650 s? 360 1?? 270 1?? 155 [ 1?? ] 60 [ 1? ] 100 [ 1?? ] 220 軸徑的初步計(jì)算 由于液壓執(zhí)行元件的最大工作壓力 61 10P Pa?? 與管路上的損失因素 MPa?? 則 1 0 .8 5pP P M Pa? ? ? ?總 ,前面已經(jīng)計(jì)算出液流速度 39。 22 4 花鍵軸的設(shè)計(jì) 花鍵軸的計(jì)算 軸的材料選擇 軸的材料種類很多，設(shè)計(jì)時(shí)主要根據(jù)對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實(shí)現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時(shí)考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟(jì)合理 。 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： 22()4Q bpF D dZfd?? （ 18） 因?yàn)?54 mm cm??， 26P kg cm? ， 8Z? ， ? ， cm? ， 9D cm? 。sF kF? 因此，螺釘?shù)膹?qiáng)度條件有： 14[]QjFd ??? （ 17） 式中 QjF —— 計(jì)算載荷， ? ；這里只考慮靜載荷； []? —— 許用拉應(yīng)力， [] s n??? （ 2/kg cm ）； s? —— 螺釘材料的屈服極限（ 2/kgcm ）這里選 擇 45 鋼，所以s? =3600 2/kg cm ；（參考工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)，李允文編） n—— 安全系數(shù)，一般 ~?n ，取 2n? 。sQF 之和，即： 0 39。 39。 20mm? ? 。MM?驅(qū) 驅(qū) 22()8pb D dM ??驅(qū) 28MDdpb??驅(qū)