【正文】 壁厚活塞桿的直徑按下式進(jìn)行校核： (228)式中：F——液壓缸的負(fù)載力；[σ]——活塞桿材料許用應(yīng)力；MPa45號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度=610MPa，由于d=，故滿足設(shè)計(jì)要求。液壓缸在不同的工作階段，應(yīng)根據(jù)液壓缸的具體工作情況來確定液壓缸負(fù)載大小。圖29液壓缸工況圖圖a為壓力圖，圖b為流量圖，圖c為功率圖。(1)本設(shè)計(jì)按照薄壁圓筒設(shè)計(jì)，其壁厚(m)按薄壁圓筒公式計(jì)算為： (243)式中：p——為液壓缸最高工作壓力(MPa)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；[σ]活塞桿材料許用應(yīng)力(MPa)； (244)45號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度=610MPa，n為安全系數(shù)n=5；由計(jì)算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。 缸筒底部厚度的校核 (263)由于=，故滿足設(shè)計(jì)要求。 啟動(dòng)時(shí) (270)加速時(shí) (271)前進(jìn)時(shí) (272)快退時(shí) (273) 選定工作壓力當(dāng)負(fù)載確定后，工作壓力就決定了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。對(duì)無活塞桿腔工作時(shí) (274)對(duì)有活塞桿腔工作時(shí) (275)式中：F——液壓缸的負(fù)載力；[σ]——活塞桿材料許用應(yīng)力；P——為液壓缸最高工作壓力；——液壓缸的機(jī)械效率為——往返速比，取=《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》表34按上述公式計(jì)算的缸筒內(nèi)徑中，取其中較大者并按照GB234880《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。(2) 缸筒外徑 (278)故，取缸筒外徑=141mm。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。圖a為壓力圖，圖b為流量圖，圖c為功率圖。(5)密封阻力負(fù)載Fm密封阻力負(fù)載Fm為液壓缸密封裝置所產(chǎn)生的摩擦阻力。故，缸筒長度H為 H=S+B+A+M+C=1000+80+60+30+60=1230mm (253)取缸筒長度H為1250mm. 缸筒底部厚度的確定當(dāng)缸底為平面有回油口時(shí)，缸底厚度h為： (254)故取=16mm。液壓缸的壁厚如圖所示為組合機(jī)床執(zhí)行元件工況圖。由于是水平放置故此時(shí)取=0N。由取 溝槽寬度b=。對(duì)于雙作用單活塞桿液壓缸，可按照活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速比來確定活塞桿的直徑： (212)式中：——往返速比；D——液壓缸內(nèi)徑；表26 根據(jù)速度比計(jì)算的d與D的關(guān)系速度比值2活塞桿直徑d按照GB234880《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)負(fù)載確定后，工作壓力就決定了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和合理性。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。有焊接要求時(shí)，選用焊接性能較好的35號(hào)鋼或ZG35。密封部位的設(shè)計(jì)是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對(duì)所選用的密封件，應(yīng)使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內(nèi)。4) 了解液壓缸運(yùn)動(dòng)形態(tài)及安裝約束條件包括了解液壓缸的最大行程、運(yùn)動(dòng)速度或時(shí)間、安裝空間所允許的外形尺寸及液壓缸的運(yùn)動(dòng)形式，例如液壓缸軸線固定或擺動(dòng)，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)，連續(xù)運(yùn)動(dòng)還是間歇周期運(yùn)動(dòng)，缸體運(yùn)動(dòng)或活塞桿運(yùn)動(dòng)。返回：返回時(shí)按下返回按鈕。(2) 3YA、4YA+，兩缸差動(dòng)快進(jìn)，大泵供油小泵保壓。最簡單的保壓回路是密封性能較好的液控單向閥的回路，但是，閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時(shí)間不能維持太久。 液壓系統(tǒng)原理圖1) 液壓缸控制回路發(fā)動(dòng)機(jī)液壓泵液壓控制及調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行組件液壓缸被驅(qū)動(dòng)件圖13 液壓缸控制回路2) 液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖電能機(jī)械能液壓能機(jī)械能圖14 液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖2) 液壓系統(tǒng)的確定按照液體流動(dòng)的循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可以分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)兩種。(3) 控制元件液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動(dòng)方向的元件，總稱為控制元件，通常稱為液壓控制閥，簡稱液壓閥，控制閥或閥。隨著近50年來的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，液壓技術(shù)已成為包括傳動(dòng)、控制和檢測在內(nèi)，對(duì)現(xiàn)代機(jī)械裝備的技術(shù)進(jìn)步有重要影響的基礎(chǔ)技術(shù)和基礎(chǔ)學(xué)科；隨著近20年來的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)不僅是一種傳動(dòng)方式，更多地是作為一種控制手段，作為連接微電子技術(shù)和大功率控制對(duì)象之間的橋梁，成為現(xiàn)代控制工程中重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)和手段。希望通過此次研究能在工業(yè)機(jī)器人在液壓傳動(dòng)型方面的研究更加深入，具體，并對(duì)于研究的成果能夠更好的對(duì)我國的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防事業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域具有指導(dǎo)意義，這對(duì)于把我從傳統(tǒng)的制造業(yè)大國變成制造業(yè)強(qiáng)國具有意義非凡的戰(zhàn)略意義。第1章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 研究方案的確定機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)，按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)三種基本類型。形成了一批具有較強(qiáng)機(jī)器人科研實(shí)力的公司和院校，如中科院沈陽自動(dòng)化研究所、沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北航等仿生機(jī)器人一直是我國機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對(duì)人的研究，國外側(cè)重于對(duì)人行走時(shí)的步態(tài)分析，通過對(duì)人腳形狀的分析，得出具有圓形截面的腳趾和腳后跟以及具有扁平截面的連接腳趾和腳后跟的中間部分具有最佳的動(dòng)力學(xué)性能。液壓傳動(dòng)型工業(yè)運(yùn)輸機(jī)器人經(jīng)過長期的發(fā)展，已從最初的小型運(yùn)輸工具發(fā)展到具有高強(qiáng)力、大運(yùn)量、大功率的現(xiàn)代化的大型運(yùn)輸設(shè)備，在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要的作用。飛機(jī)和導(dǎo)彈的姿態(tài)控制等裝置。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒有傳動(dòng)間隙，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 5）銷與螺釘：設(shè)計(jì)中所用的所有較重要的銷與螺釘都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。 2）軸的校核：設(shè)計(jì)中所用的所有較重要的軸都要經(jīng)過強(qiáng)度校核和剛度校核。 37 缸筒底部厚度的校核 38 液壓缸進(jìn)、出油口尺寸的確定 38第3章 液壓輔助元件的設(shè)計(jì) 39 液壓缸的密封設(shè)計(jì) 39 靜密封的設(shè)計(jì) 39 動(dòng)密封的設(shè)計(jì) 39 支承導(dǎo)向的設(shè)計(jì) 39 導(dǎo)向環(huán)的設(shè)計(jì) 40 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 40 防塵圈的設(shè)計(jì) 41 活塞桿導(dǎo)向套的設(shè)計(jì) 41 緩沖裝置 42 液壓泵的選擇 42 確定液壓泵的最高工作壓力 42 確定液壓泵的流量 43 確定額定壓力及流量 44 44 閥類元件的確定 44 44 閥類元件的選擇 44 油箱的選擇 46 油箱設(shè)計(jì)要點(diǎn) 46 油箱容量計(jì)算 46 濾油器的選擇 46 管路的選擇 46第4章 PRO/E概述 48 Pro/ENGINEER主要模塊 48 1工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)模塊 48 2 機(jī)械設(shè)計(jì)(CAD)模塊 48 功能仿真(CAE)模塊 48 制造(CAM)模塊 49 數(shù)據(jù)管理(PDM)模塊 49 數(shù)據(jù)交換(Geometry Translator)模塊 49 Pro/ENGINEER的特點(diǎn)及主要模塊介紹。(2)各種需要作用力大的推、擠、挖掘等作業(yè)裝置。運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展與液壓技術(shù)密不可分，二者相互促進(jìn)，一方面，液壓技術(shù)是現(xiàn)代運(yùn)輸機(jī)的技術(shù)基礎(chǔ)，另一方面，運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展又促進(jìn)了液壓技術(shù)的提高。研磨拋光和激光加工等復(fù)雜工業(yè)。其中，液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人的研究比重呈逐年增加的趨勢。工業(yè)機(jī)器人的研究趨勢隨著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，建筑、農(nóng)業(yè)、采礦、災(zāi)難救援等非制造業(yè)行業(yè)、國防軍事領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、日常生活領(lǐng)域等對(duì)機(jī)器人的需求越來越大。(3)針對(duì)此次液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的工作量大，工作難度大，時(shí)間緊，任務(wù)重的特點(diǎn)，擬采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)AutoCAD、UG等相關(guān)專業(yè)軟件來完成零件圖的繪制與三維模型以及運(yùn)動(dòng)仿真建立。 液壓概述 液壓技術(shù)的發(fā)展液壓技術(shù)源于古老的水力學(xué)，它的發(fā)展是與流體力學(xué)的研究成果、工程材料、液壓介質(zhì)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展緊密聯(lián)系的。它是與液壓泵作用相反的能量轉(zhuǎn)換裝置，是液壓缸和液壓馬達(dá)的總稱。根據(jù)液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人的這一特點(diǎn)，液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人的液壓缸可以設(shè)計(jì)成單活塞桿單雙作用式的。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調(diào)節(jié)所需的壓力，并保持恒定。即在活塞的終點(diǎn)安裝一個(gè)行程開關(guān)，只有在壓力繼電器和行程開關(guān)都發(fā)出信號(hào)時(shí)，才能是換向閥動(dòng)作。 系統(tǒng)工作循環(huán)分析根據(jù)液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)要求，液壓系統(tǒng)應(yīng)完成左右方向前進(jìn)，上下方向前進(jìn)，以及前后方向前進(jìn)和返回工作循環(huán)。像精密外(內(nèi))圓磨床用的液壓缸，工作環(huán)境比較清潔，負(fù)載穩(wěn)定并且較小，結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)就應(yīng)當(dāng)適應(yīng)它的工作條件。5)盡量避免液壓缸承受橫(側(cè))向負(fù)載和偏心負(fù)載，活塞桿工作時(shí)最好受拉力，以免產(chǎn)生縱向彎曲而引發(fā)穩(wěn)定問題。3)選擇缸筒材料，計(jì)算缸筒厚度或外徑。(1)結(jié)構(gòu)布局主視圖(2)結(jié)構(gòu)布局俯視圖圖22 液壓缸布局圖 負(fù)載與運(yùn)動(dòng)分析和計(jì)算按工作要求和執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)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(shí)間)曲線圖，即速度圖。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。液壓缸的內(nèi)徑系列見附錄5節(jié)。則： (217)故取H=100mm.圖25 液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A的確定：一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長度A在D80mm時(shí)，取A=(~)D在D80mm時(shí)，取A=(~)d。由于負(fù)載質(zhì)量為500kg，液壓缸1的質(zhì)量為1000kg， (231)故，工作負(fù)載=14700N。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Α?duì)d圓整,見附表13。參考《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》見表621及表623(P255)。液壓缸工況分析圖負(fù)載分析圖215 液壓缸三運(yùn)動(dòng)分析圖a)液壓缸工作循環(huán)圖 b)液壓缸速度圖(2)摩擦阻力負(fù)載摩擦阻力負(fù)載 是指運(yùn)動(dòng)部件與支承面間的摩擦力。執(zhí)行元件的工作壓力可根據(jù)總負(fù)載或主機(jī)設(shè)備類型選取 ，參考《液壓傳動(dòng)》表114見下表：故取工作壓力為P=4MPa。液壓缸的壁厚對(duì)于一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H(mm)應(yīng)滿足下式： (280)式中： L——液壓缸最大行程(mm)；D——缸筒內(nèi)徑(mm)由L=1000mm,D=100mm。參考《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊》見附表11及附表12，故取液壓缸的公稱壓力p=4MPa，內(nèi)徑D=100mm。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫Α?液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。(2) 缸筒外徑 (245)故，取缸筒外徑=150mm。按上述公式計(jì)算的缸筒內(nèi)徑中，取其中較大者并按照GB234880《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。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。如圖所示為液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析圖。一般計(jì)算時(shí)可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 確定液壓缸內(nèi)徑D液壓缸的選材為45號(hào)鋼無縫鋼管。(5)密封阻力負(fù)載Fm密封阻力負(fù)載Fm為液壓缸密封裝置所產(chǎn)生的摩擦阻力。6)必要時(shí)設(shè)計(jì)緩沖和排氣裝置。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(jì)資料，靈活地選擇設(shè)計(jì)程序和步驟，反復(fù)推敲和計(jì)算，直到獲得滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。1)保證液壓缸的輸出力推力、拉力(或轉(zhuǎn)矩)、行程和往返運(yùn)動(dòng)速度滿足要求。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(dòng)卸掉，其回程可在翻斗(車廂)的重力作用卜而完成。設(shè)計(jì)過程中，除了要滿足主機(jī)在動(dòng)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。圖16 三位四通(O型) (3) 壓力繼電器控制順序動(dòng)作回路在壓力控制的順序動(dòng)作回路中，壓力繼電器的調(diào)定壓力必須大于前一動(dòng)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(dòng)下會(huì)造成誤動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備故障和人身事故。壓力決定于外載荷。它結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。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(dòng)作的整體稱液壓系統(tǒng)?；钊麠U直徑是按受力情況決定的，可按表初步選取。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。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(shí)進(jìn)行自身定位與環(huán)境地規(guī)劃的改進(jìn)，有效提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的安全性 。主要表現(xiàn)為機(jī)器人作用對(duì)象的識(shí)別，路徑規(guī)劃，最后實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航完成任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思想、工作作風(fēng)及實(shí)際能力、提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。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(dòng)液壓缸和伸縮液壓缸。液壓傳動(dòng)是研究以有壓流體(液體)為傳動(dòng)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動(dòng)控制的學(xué)科。本論文首先對(duì)三自由度液壓傳動(dòng)型工業(yè)運(yùn)輸機(jī)器人進(jìn)行了說明，同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)需要對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的闡述，并設(shè)計(jì)液壓舉升機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料之二（1） 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì) 安徽工程大學(xué)機(jī)電學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 2012 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)學(xué)生姓名： 余 友 志 Ⅰ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目中文：液壓傳動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)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。因此，液壓升舉機(jī)構(gòu)是三自由度液壓傳動(dòng)型工業(yè)運(yùn)輸機(jī)器人的重要