工業(yè)機(jī)械手液壓及plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 16:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）液壓缸內(nèi)徑40 5063809010011012514015016018020020鋼P(yáng)5060769510812113316814618019421924545鋼50607695108121133168146180194219245 5 臂部的設(shè)計(jì)及有關(guān)計(jì)算 臂部設(shè)計(jì)的基本要求一、 臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕(1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。(2) 提高支撐剛度和合理選擇支撐點(diǎn)的距離。(3) 合理布置作用力的位置和方向。(4) 注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。(5) 提高配合精度。二、 臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要小(1)臂部運(yùn)動(dòng)的平均移動(dòng)速度為1000mm/s。(2) 平均回轉(zhuǎn)角速度為90176。/s。減少慣量具體有4個(gè)途徑：(1) 手臂采用鋁合金材料。(2) 減少臂部運(yùn)動(dòng)件的輪廓尺寸。(3) 減少回轉(zhuǎn)半徑。(4) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)緩沖裝置。三、手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活(1) 用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。(2) 手臂運(yùn)動(dòng)盡可能平衡。(3)防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死現(xiàn)象。 手臂的典型機(jī)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇 手臂的典型運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。(2) 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 本論文用雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu) 手臂運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇(1) 雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。(2) 雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)。 本論文用雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) 手臂驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算(1) 首先確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸(2) 再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)(3) 通過(guò)反復(fù)計(jì)算，繪出最終的結(jié)構(gòu)液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式為：(51) 手臂摩擦力的分析與計(jì)算分析：摩擦力的計(jì)算 。圖 機(jī)械手臂部受力示意本設(shè)計(jì)的導(dǎo)向桿對(duì)稱配置在伸縮桿的兩側(cè)。 計(jì)算如下：由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩桿受力相等，所以只需要計(jì)算一個(gè)導(dǎo)向桿的受力情況。得 得 (52)運(yùn)動(dòng)零部件所受的總重力（N）；L——導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）；a——導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（m）；——當(dāng)量摩擦系數(shù)，與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。對(duì)于圓柱面：——摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取鋼對(duì)鑄鐵：取計(jì)算：導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 ，L==,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算 手臂慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)的手臂移動(dòng)速度是100mm/s啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度V=V=(53) 密封裝置的摩擦阻力密封裝置的摩擦阻力因?yàn)槊芊馊Φ貌煌煌菊撐牟捎肙型密封圈，需要滿足以下兩個(gè)條件：(1) 液壓缸工作壓力小于10Mpa(2) 密封處的總摩擦阻力可為：。最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定由上述可知液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=(1) 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算， 雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔，當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中， 液壓缸的有效面積：故有 （無(wú)桿腔） (54) （有桿腔） (55)F=，=，選擇機(jī)械效率將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：根據(jù)表41，選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列及機(jī)械的工作范圍冗余設(shè)計(jì)，選擇D=40mm.(2) 液壓缸外徑的設(shè)計(jì)選擇液壓缸的外徑為54mm.(3) 活塞桿的計(jì)算校核對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算： (56)設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故，校驗(yàn)結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 液壓缸的尺寸參數(shù)的確定根據(jù)夾緊力和驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算，初步確定了液壓缸的內(nèi)徑為16mm，行程為34mm；還需要知道液壓缸的缸筒長(zhǎng)度L。液壓缸的缸筒長(zhǎng)度L是由最大工作行程長(zhǎng)度l和活塞的寬度B及活塞導(dǎo)向長(zhǎng)度A等確定的，即：L=l+B+A+M+C式中：l為活塞的最大工作行程； B為活塞寬度，取B=； A為活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度，取A=1D；M為活塞桿密封長(zhǎng)度 取M=； C為其他長(zhǎng)度，C=60mm。因?yàn)楦淄驳拈L(zhǎng)度不超過(guò)內(nèi)徑的20倍，L=500++D++C=668mm液壓缸為平行缸底，所以其中 h為缸底厚度；為液壓缸內(nèi)徑；為實(shí)驗(yàn)壓力；為缸底材料的許用應(yīng)力，取。，所以選取厚度h=8mm。 6 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)（1）元件可以靈活地來(lái)布置。（2）運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快。（3）可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速。（4）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（5）使用壽命長(zhǎng)。（6）容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。（7）容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化。（1）效率較低，容易污染環(huán)境。（2）不宜在惡劣環(huán)境中工作。（3）元件的制造精度又高又貴。（4）得不到嚴(yán)格的傳動(dòng)比。由于液壓技術(shù)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，所以在國(guó)防工業(yè)中、機(jī)床工業(yè)中、冶金工業(yè)中、工程機(jī)械中、汽車(chē)工業(yè)中等都有廣泛的應(yīng)用。例如飛機(jī)、坦克、磨床、銑床、刨床、挖掘機(jī)、汽車(chē)起重機(jī)、液壓越野車(chē)等均采用了液壓技木。近幾年，又在太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)及緊急剎車(chē)裝置等沒(méi)備中，也采用了液壓技術(shù)。 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的分析與計(jì)算按工作介質(zhì)是油還是水，可以將液壓機(jī)分為油壓機(jī)和水壓機(jī)兩種。液壓機(jī)械手主要?jiǎng)幼魇牵菏紫扔蒔LC控制液壓系統(tǒng)使其大臂下降700mm，停留2秒，再夾緊工件，夾緊時(shí)間2秒，再手腕上翻90176。，然后大臂上升700mm，上升之后停留2秒，然后大臂回轉(zhuǎn)90176。，手臂延伸900mm放松工件，最后手臂收縮900mm，大臂回轉(zhuǎn)90176。，大臂下降700mm。完成上述的工作，需要用到兩個(gè)回轉(zhuǎn)液壓缸和三個(gè)活塞式液壓缸。 雙作用單桿活塞式液壓缸 雙作用單桿活塞式液壓簡(jiǎn)圖(1) 流量、驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 當(dāng)壓力油輸入無(wú)桿腔，油缸的流量Q1為：Q1 = DV1手臂伸縮液壓缸手指夾緊液壓缸大臂升降液壓缸Q1=Q1= cm/sQ1= cm/s此時(shí)油缸的驅(qū)動(dòng)力為P1： P1 = Dp1手臂伸縮液壓缸手指夾緊液壓缸大臂升降液壓缸p1=196Np1=126Np1=320N當(dāng)壓力油輸入有桿腔，油缸的流量Q2為： Q2 = （Dd）V2手臂伸縮液壓缸手指夾緊液壓缸大臂升降液壓缸Q1=Q1= cm/sQ1= cm/s 此時(shí)油缸的驅(qū)動(dòng)力為P2： P2 = （Dd）p1手臂伸縮液壓缸手指夾緊液壓缸大臂升降液壓缸p1=172Np1=108Np1=305N(2) 活塞上的總機(jī)械載荷的計(jì)算 機(jī)械手手臂移動(dòng)時(shí)P為： P = P工 + P導(dǎo) + P封 + P慣 + P回 其中 P工 為工作阻力P導(dǎo) 導(dǎo)向裝置處的摩擦阻力P封 密封裝置處的摩擦阻力 P慣 慣性阻力 P回 背壓阻力 P = 83+125+66+80+208=562(N)(3) 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 油缸工作時(shí)有： P = P1（無(wú)桿腔） =
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