【文章內(nèi)容簡介】 F S 腕部受力簡圖油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2〖4〗F=5kg S=10cmM2=FS=5 =（NM） 擺動缸的摩擦力矩M摩〖4〗F摩=300（N）（估算值）S=20mm （估算值）M摩=F摩S=6（NM）擺動缸的總摩擦力矩MM=M1+M2+M摩 （）=（NM） T=Pb（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）106/8 （）其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；ΦA(chǔ)1—擺動缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；Φmm—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。所以代入（）公式P=8T/b（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）106=8（178。178。）106=又因為W=8Q/（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）b所以 Q=W（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）b/8 =（π/4）（178。178。） =104m179。/s =27ml/s手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運(yùn)動。臂部運(yùn)動的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動范圍內(nèi)的任意點上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運(yùn)動又較多，故受力較復(fù)雜。 機(jī)器人抓取的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。手臂的伸縮速度為400m/s行程L=1200mm（1）、手臂右腔流量，公式（）得：Q=vs. =100π40178。 =1004800mm179。/s =178。m179。/s =24000ml/s（2）、手臂右腔工作壓力，公式（） 得： P=F/S （）式中：F——取工件重和手臂活動部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。所以代入公式（）得： P=（F+ F摩）/S =（30+1000）/π40178。 =（3）：（4）由初步計算選液壓泵所需液壓最高壓力 P=所需液壓最大流量 Q=100ml/s選取CBD型液壓泵（齒輪泵）此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。（5）、驗算腕部擺動缸：T=PD（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）ηm106/8 （）W=8θηv/（ΦA(chǔ)1178。Φmm178。）b （）式中：Ηm—機(jī)械效率取： ～Ηv—容積效率?。? ～所以代入公式（）得：T=（178。178。）106/8 =（NM）TM=（NM）代入公式（）得：W=（827106）（178。178。） =Wπ/4≈因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s圓整其他缸的數(shù)值：手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa 流量QⅠ=120ml/s小臂伸縮缸工作壓力PⅠ= 流量QⅠ=24000ml/s（1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無極調(diào)速；（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換；（4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制；（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運(yùn)動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；（6）操縱控制簡便，自動化程度高；（7）容易實現(xiàn)過載保護(hù)。液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等；行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等；鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置等等；船舶用的甲板起重機(jī)械、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；特殊技術(shù)用的控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；軍事工業(yè)用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。（1） 液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等):液壓傳動易泄漏，不僅污染工作場地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動平穩(wěn)性及正確性。(2)工作時受溫度變化影響較大。油溫變化時，液體粘度變化，引起運(yùn)動特性變化。(3)因液壓脈動和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。(4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價格較高。且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。液壓傳動的基本原理是在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞動力的。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機(jī)械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 液壓傳動是利用帕斯卡原理，帕斯卡原理是大概就是：在密閉環(huán)境中，向液體施加一個力，這個液體會向各個方向傳遞這個力，力的大小不變。 液壓傳動就是利用這個物理性質(zhì)，向一個物體施加一個力，利用帕斯卡原理使這個力變大，從而起到舉起重物的效果。液壓傳動在閥門行業(yè)也得到很大的應(yīng)用，如閥門的機(jī)床制造加工設(shè)備、閥門液壓試驗設(shè)備、閥門的液壓傳動裝置等。 (1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器:介質(zhì)清潔，管道不易堵存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問題.(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過程中，阻力損失較小(一般不卜澆塞僅為油路的千分之一)，空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。(3)動作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動系統(tǒng)也能實現(xiàn)過載保護(hù)，便于自動控制。(4)能源可儲存。壓縮空氣可存貯在儲氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。因空氣的粘度很?。s為液壓油動力粘度的萬分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會像液壓傳動那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。(5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會因溫度變化影響傳動及控制性能。(6)成本低廉。成本低，過載能自動保護(hù)。由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動元、輔件的材質(zhì)和加工精度要求，制造容易，成本較低。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為:由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實現(xiàn)高精度定位比較困難(尤其在高速情況下，似乎更難想象)。此外氣源工作壓力較低，抓舉力較小。雖然氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機(jī)械手、氣動機(jī)器人的實用性和前景存在不少疑慮。（1）由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動裝置會得到較滿意的效果。（2）因工作壓力低（），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，總輸出力不宜大于10～40kN。（3）噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。（4）氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動控制系統(tǒng)不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。綜合上面氣壓傳動和液壓傳動的分析和比較，根據(jù)磚廠的生產(chǎn)環(huán)境，和在制造過程中的成本上考慮，液壓傳動的成本較高，而且在使用過程中的維護(hù)很困難，危險性高，而氣壓傳動的原件便宜，并且對環(huán)境沒有危害，因為磚窯卸垛機(jī)器人的傳動選用氣壓傳動。（氣壓缸元件）考慮到卸垛機(jī)器人的使用情況，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。按照抓取工件的要求，卸垛機(jī)器人的手臂有三個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和降(或俯仰)運(yùn)動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動由氣缸來實現(xiàn)。大部分卸垛機(jī)器人設(shè)計成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該卸垛機(jī)器人手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為1000mm。手臂升降行程定為。定位精度也是基本參數(shù)之一。該卸垛機(jī)器人的定位精度為?？紤]到被抓取的磚塊是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨(dú)立的自由度，以使卸垛機(jī)器人適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。手腕自由度的選用與卸垛機(jī)器人加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。由于卸垛機(jī)器人抓取的工件是水平放置，同時考慮到用于抓取磚，因此給手腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)油(氣)缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于，并且要求嚴(yán)格的密封。手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、。圖41手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算: 式中: 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩()。 慣性力矩()。 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動片)對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩().,。 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩()。（1）手腕加速運(yùn)動時所產(chǎn)生的慣性力矩M悅?cè)羰滞笃饎舆^程按等加速運(yùn)動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為，起動過程所用的時間為，則: 式中: 參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。 工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量`。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量