【正文】 最小導(dǎo)向長度H的計算導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性。般指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度。液壓缸的內(nèi)徑系列見附錄5節(jié)。 繪制液壓執(zhí)行元件工況圖液壓執(zhí)行元件的工況圖指的是壓力圖、流量圖和功率圖。若壓力過高，則密封要求就高，元件的制造精度也高，成本也高。參考《液壓機械手冊》表21 取f=對于平導(dǎo)軌 (266)d對于V形導(dǎo)軌 (267)此處采用平導(dǎo)軌 故： (268)(3)慣性負載Fa慣性負載Fa是由運動部件的速度變化所引起的，可根據(jù)牛頓第二定律確定，即 (269)一般機械=~(4)重力負載重力負載為垂直放置的移動部件本身的重力，當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)向上運動時重力負載為正值，向下則為負值，移動部件水平放置時重力負載為零。如圖所示為液壓傳動型工業(yè)機器人的運動分析圖。由取 溝槽寬度b=。故，取缸筒壁厚=12mm。取d=70mm?！邓俦龋?《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》表34。執(zhí)行元件的工作壓力可根據(jù)總負載或主機設(shè)備類型選取 ，參考《液壓傳動》表114見下表：故取工作壓力為P=5MPa。工作壓力低，則執(zhí)行元件的尺寸和體積都較大，完成給定的速度所需流量也大。(2)摩擦阻力負載摩擦阻力負載 是指運動部件與支承面間的摩擦力。 液壓缸二結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 負載與運動分析和計算按工作要求和執(zhí)行元件的運動規(guī)律，繪制出執(zhí)行元件的工作循環(huán)圖和速度－位移(或時間)曲線圖，即速度圖。則 A=(~)D=(~)80=48~ 80mm (218) 取A=60mm 活塞寬度B的確定一般去活塞寬度 B=(~1)D=~)80=48~80mm (219) 取 B=60mm 其他長度C的確定 C=H(A+B)/2=100(60+60)/2=40mm (220)圖26 為液壓缸的導(dǎo)向長度 活塞的密封長度M的確定此處采用O形密封圈作用于活塞桿。從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布材料規(guī)律因壁厚的不同而各異。參考《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》見附表11及附表12，表24 液壓缸內(nèi)徑尺寸810121620253240506380(90)100110125140160(180)200(220)250280320360400450500注釋括號尺寸為非優(yōu)選系列表25 液壓缸的公稱壓力故取液壓缸的公稱壓力p=，內(nèi)徑D=80mm。如圖所示為組合機床執(zhí)行元件工況圖。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫ΑＳ捎谑撬椒胖霉蚀藭r取=0N。如圖所示為液壓傳動型工業(yè)機器人的運動分析圖。僅承受拉負載的液壓缸可不作上述校核。缸筒外徑要符合系列尺寸之規(guī)定。由于液壓缸各參數(shù)之間往往具有內(nèi)在聯(lián)系，所以液壓缸的設(shè)計沒有硬性規(guī)定或統(tǒng)一的格式。6)液壓缸的安裝形式、活塞桿頭部與外負載的連接形式要合理，盡量減小活塞桿伸出后的有效安裝長度，避免產(chǎn)生“憋勁”現(xiàn)象，增加液壓缸的穩(wěn)定性。 設(shè)計的一般原則液壓缸設(shè)計時應(yīng)注意如下問題。3) 了解外部負載情況主要指外部負載的質(zhì)量、幾何形狀、空間體積大小、運動軌跡、摩擦阻力及連接部位的連接形式等。1) 了解和掌握液壓缸在機器上的用途和工作要求滿足機構(gòu)的動作要求和用途是設(shè)計液壓缸的主要目的。上述工作循環(huán)由系統(tǒng)中的一般工作回路實現(xiàn)。 液壓傳動型工業(yè)機器人液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓傳動型工業(yè)機器人的液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)的設(shè)計是整機設(shè)計的一部分。(3) 互不干擾回路功能：在多缸系統(tǒng)中，防止其壓力、速度互相干擾。采用中位為O，Y，M型的三位四通換向閥來實現(xiàn)。油泵輸出的油液在換向閥內(nèi)部卸荷，本設(shè)計用三位四通換向閥的中位進行卸荷。適用于多個液動機進行并聯(lián)的情況，也適用與定量油泵、節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)是壓力和流量，它們是設(shè)計液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件的主要依據(jù)。前端蓋為法蘭的雙作用型液壓缸如圖11所示，這也是機械工程上常用的液壓缸，可以作為液壓傳動型工業(yè)機器人液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計的參考圖。 液壓傳動型工業(yè)機器人液壓系統(tǒng)概述 液壓缸概述液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動(或擺動運動)的液壓執(zhí)行元件。前者是將液壓能轉(zhuǎn)成往復(fù)直線運動的執(zhí)行元件，它輸出力和速度；后者是將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行元件，它輸出扭矩和轉(zhuǎn)速。在這種傳動方式中，由于能量形式的轉(zhuǎn)換和動力傳遞是依靠密閉管中受壓液體容積變化完成的，又稱之容積式液壓傳動或靜壓傳動。液壓技術(shù)的迅速發(fā)展是在20世紀中葉前后。根據(jù)負載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積再根據(jù)液壓缸的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑。收集相關(guān)文獻、期刊論文來加以輔助設(shè)計；針對自身理論方面的不足，將更多地向指導(dǎo)老師請教學(xué)習(xí)。(4)液壓系統(tǒng)易于實現(xiàn)過載保護。因此，適合應(yīng)用的更為智能的機器人技術(shù)必將成為未來的研究熱點。我國對機器人SLAM 研究取得了可喜的成果。這基于與氣壓傳動型和電傳動型相比，液壓傳動型工業(yè)機器人的優(yōu)點顯著，并且液壓傳動系統(tǒng)工業(yè)機器人適用于承載能力大、慣量大而運動速度較低的機器人的特點，這對于液壓傳動型工業(yè)機器人在我國的的應(yīng)用范圍廣闊，商業(yè)利益潛力大，發(fā)展前景十分誘人，科研價值高，成為各國在工業(yè)機器人領(lǐng)域發(fā)展的重要內(nèi)容。(3)機器人環(huán)境交互. 隨著民用、應(yīng)急響應(yīng)、災(zāi)難控制、環(huán)境監(jiān) 測等場合對機器人的需求不斷增大，機器人與環(huán)境的交互成為機器人領(lǐng)域的又一研究熱點。國際上工業(yè)機器人技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用越來越廣闊，其標(biāo)準化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的程度也越來越高，功能越來越強，正向著成套技術(shù)和裝備的方向發(fā)展。(2)現(xiàn)實意義：通過對機器人腕部設(shè)計，希望學(xué)生熟悉機械系統(tǒng)的設(shè)計過程，以及掌握利用AutoCAD或UG來繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實體的能力。運輸機的液壓系統(tǒng)復(fù)雜，其性能的優(yōu)劣決定著運輸工作性能的高低，可以說目前液壓傳動的許多先進技術(shù)都體現(xiàn)在運輸機上。按作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種；按結(jié)構(gòu)形式可分為活塞式、柱塞式、組合式和擺動式四大類。例如，各種液壓機、塑料注射成型機等。再根據(jù)液壓缸的零部件的工作要求確定零件的工藝，根據(jù)零件的精度要求確定零件的加工方法，并生成工藝卡片，完成零件的加工。 49 49 常用模塊介紹 50 PROE運動仿真 50結(jié)論與展望 53致謝辭 54參考文獻 55附錄 56附錄A附加圖 56附錄B引用的外文文獻及其譯文 57附錄C 主要參考文獻的題錄及摘要或參考文獻原文 83插圖清單圖11 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖 6圖12 雙作用液壓缸 7圖13 液壓缸控制回路 8圖14 液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖 8圖15 自動補油保壓回路 9圖16 三位四通(O型) 9圖17 壓力繼電器控制順序動作回路 10圖18互不干擾回路 11圖19液壓傳動型工業(yè)機器人的液壓系統(tǒng)原理圖 12圖110 系統(tǒng)工作循環(huán)圖 13圖21常見液壓缸 15圖22 液壓缸布局圖 16圖23 液壓缸運動分析圖 17圖24 液壓缸執(zhí)行元件工況圖 19圖25 液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu) 21圖26 為液壓缸的導(dǎo)向長度 22圖27 幾種缸底結(jié)構(gòu) 23圖28 液壓缸二運動分析圖 24圖29液壓缸工況圖 26圖210 活塞桿 27圖211 后缸蓋三位圖 28圖212活塞與活塞桿的組裝 28圖213 后蓋蓋二位圖 29圖214 為液壓缸的導(dǎo)向長度 29圖215 液壓缸三運動分析圖 32圖216 工況圖 33圖217 缸筒 36圖31 密封設(shè)計 39圖32 導(dǎo)軌三維圖 40圖33 燕尾槽導(dǎo)軌和三角形導(dǎo)軌 41圖34 前端蓋導(dǎo)向套組件 41圖35 緩沖裝置 42圖36 液壓泵的選擇 43圖37 排氣閥 45圖38 油口 46表格清單表11 系統(tǒng)工作循環(huán)狀態(tài) 12表21 各類液壓設(shè)備常用工作壓力 19表22 按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力 19表23 速比系列 20表24 液壓缸內(nèi)徑尺寸 20表25 液壓缸的公稱壓力 20表26 根據(jù)速度比計算的d與D的關(guān)系 20表31進油路壓力損失經(jīng)驗值 43表32 液壓泵的總效率 44引 言液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動(或擺動運動)的液壓執(zhí)行元件。因此，液壓升舉機構(gòu)是三自由度液壓傳動型工業(yè)運輸機器人的重要工作系統(tǒng)之一，其結(jié)構(gòu)形式，性能好壞直接影響其使用性能和安全性能。 3）齒輪選用：設(shè)計中所用的所有齒輪都要經(jīng)過強度校核。畢業(yè)設(shè)計（論文）材料之二（1） 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 液壓傳動型工業(yè)機器人設(shè)計 安徽工程大學(xué)機電學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 2012 屆 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)學(xué)生姓名： 余 友 志 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目中文：液壓傳動型工業(yè)機器人設(shè)計英文：Hydraulic drive industrial robot designⅡ 原始資料1. 技術(shù)要求一份；2. Pro/e軟件一套；3. 相關(guān)資料若干。 4）鍵及花鍵：設(shè)計中所用的所有較重要的鍵及花鍵都要經(jīng)過強度校核。本論文首先對三自由度液壓傳動型工業(yè)運輸機器人進行了說明，同時根據(jù)設(shè)計需要對液壓系統(tǒng)進行了簡要的闡述，并設(shè)計液壓舉升機構(gòu)及液壓系統(tǒng)。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。液壓傳動是研究以有壓流體(液體)為傳動介質(zhì)來實現(xiàn)各種機械的傳動控制的學(xué)科。(3)高響應(yīng)、高精度的控制。其中，單作用液壓缸分為：單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、柱塞式液壓缸、差動液壓缸和伸縮液壓缸。近年來，有關(guān)運輸機液壓系統(tǒng)方面的文獻并不少見，但文獻的內(nèi)容大多針對某一專題進行研究，系統(tǒng)地論述現(xiàn)代液壓運輸機液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究運輸機液壓系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)是教學(xué)計劃中綜合性最強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。其發(fā)展重點領(lǐng)域有以下幾點：(1)仿生機器人與新型機構(gòu)。主要表現(xiàn)為機器人作用對象的識別，路徑規(guī)劃，最后實現(xiàn)自主導(dǎo)航完成任務(wù)。國內(nèi)研究的綜述我國對工業(yè)機器人的研究始于20世紀70年代,通過“””七五”的起步，“八五”、“ 九五”的 科技攻關(guān)，已經(jīng)基本掌握了工業(yè)機器人的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)和機器人軟件和編程等關(guān)鍵技術(shù)。具有代表性的是梁志偉等人采用基于分布式傳感器感知的方法 ，周武等人采用遺傳快速SLAM 算法，張文玲等人采用自適應(yīng) SLAM 算法同時進行自身定位與環(huán)境地規(guī)劃的改進，有效提高了機器人運動的安全性 。對機器人的研究趨勢如下：1)機械電子結(jié)構(gòu)的標(biāo)準化、模塊化、微型化及具有可重構(gòu)性；2)新型傳感器和多傳感器融合技術(shù)；3)伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化、集成化及分散化；4)新型智能技術(shù)，如虛擬技術(shù)；5)控制技術(shù)的開放化、網(wǎng)絡(luò)化及PC化。由于采用油液作為工作介質(zhì)，系統(tǒng)可自行潤滑，使用壽命長。通過自己的努力學(xué)習(xí)，認真研究，對此次畢業(yè)設(shè)計根據(jù)工作計劃按部就班的進行?；钊麠U直徑是按受力情況決定的，可按表初步選取。目前，它已成為比較成熟的基礎(chǔ)學(xué)科。2) 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用由若干液壓元件和管路組成以完成一定動作的整體稱液壓系統(tǒng)。擺動液壓馬達(習(xí)慣稱擺動液壓缸)不可連續(xù)回轉(zhuǎn)，只能往復(fù)擺動(擺動角小于)。它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。圖11的液壓缸額定土作較高,可達25MPa。壓力決定于外載荷。(1) 保壓回路在液壓系統(tǒng)中，常要求液壓執(zhí)行機構(gòu)在一定的行程位置上停止運動或在有微小的位移下穩(wěn)定地維持住一定的壓力，這就要采用保壓回路。圖16 三位四通(O型) (3) 壓力繼電器控制順序動作回路在壓力控制的順序動作回路中，壓力繼電器的調(diào)定壓力必須大于前一動作液壓缸的最高工作壓力，~1MPa；否則，在管路中的壓力沖擊或被動下會造成誤動作，導(dǎo)致設(shè)備故障和人身事故。工作原理：(1) 圖示，各缸原位停止。設(shè)計過程中，除了要滿足主機在動作和性能等方面的要求外，還必須滿足體積小、重量輕、成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用和維修方便等要求。前進：按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，液壓缸1活塞前進到前端后，回路壓力升高，壓力繼電器1K動作，使電磁鐵3YA通電，液壓缸2活塞前進到前端點后，回路壓力升高，壓力繼電器2動作，使4YA通電，液壓缸3活塞前進到前端。比如，液壓翻斗自卸汽車的液壓缸的作用是將翻斗(車廂)舉升成傾斜狀態(tài)，使所載的物料自動卸掉，其回程可在翻斗(車廂)的重力作用卜而完成。例如液壓翻斗自卸汽車，液壓缸的外負載是翻斗(車廂)和所裝的貨物，翻斗(車廂)上升傾斜時，液壓缸的軸線發(fā)生擺動，這就要求活塞桿頭部與翻斗(車廂)的連接采用耳環(huán)式或銷軸式，液壓缸底座與車身的安裝形式也要采用耳環(huán)式或耳軸式。1)保證液壓缸的輸出力推力、拉力(或轉(zhuǎn)矩)、行程和往返運動速度滿足要求。7)密封部位的設(shè)計和密封件的選用要合理，保證性能可靠、泄漏量少、摩擦力小、壽命長、更換方便。一般情況下，應(yīng)根據(jù)已確定的工作條件和掌握的設(shè)計資料，靈活地選擇設(shè)計程序和步驟，反復(fù)推敲和計算，直到獲得滿意的設(shè)計結(jié)果。缸筒通常選擇冷撥或熱軋無縫鋼管，以節(jié)省加工費用，特殊要求時選用鍛件或鑄件。6)必要時設(shè)計緩沖和排氣裝置。 液壓缸工況分析圖負載分析返回返回圖23 液壓缸運動分析圖a)