【導讀】第三章機械手各部分的計算與分析.……………………腕部擺動油缸設計…手臂的設計計算……………………選擇液壓控制閥的原則………………具體選擇液壓原件……第六章機械手控制系統(tǒng)……美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。能，按照預定要求輸送工作或握持工具進行操作的自動化技術裝備?？臻g抓放物體，動作靈活多樣，適用于可變換生產品種的中小批量自動化生產。動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率和生產自動化水平。下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。是以油液的壓力來驅動執(zhí)行機構運動的機械手。公斤以上、傳動平穩(wěn)、結構緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄。露對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。點是運動準確可靠、動作頻率高，但結構較大，動作程序不可變。能控制其遠動軌跡。機械手的工作性能的優(yōu)劣，決定著它能否正常地應用于生產中。

　　

【正文】 4 / m i nQ b D d w L? ? ? ? (4)手臂回轉缸： 224 [ ( ) / 8 ] 1 2 9 . 6 / m i nQ b D d w L? ? ? ? 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 31 (5)手臂仰俯活塞缸： 225 5 6 . 3 1 5 6 2 / m in44Q V D l??? ? ? ? ? ? 4． 2 計算和選擇液壓元件 液壓泵的選取要求及其具體選取 （ 1） 計算液壓泵的工作壓力 泵的工作壓力是所有液壓缸中工作壓力最大者與管道壓力損失之和。即： maxSiP P P? ? ?? P?? — 管道和各類閥的全部壓力損失之和。 可先估計，一般?。?P?? =（ 5— 8） ? 510aP （ 2） 計算液壓泵的流量 maxpiQ Kq? ， 式中： K— 泄露折算系數，一般， K=— （ 3） 選擇液壓泵的規(guī)格 參照設計手冊或產品樣本，選 取其額定壓力比 SP 高 25%— 60%，其流量與上述計算一致的液壓泵。 （ 4） 計算功率，選用電動機 按工況圖，找出所有缸 Nt圖中最高功率點的 maxN 對應的 SP （計算值）和泵額定流量的乘積，然后除以泵的總效率 p? SppPQN ???電 () 確定液壓泵的流量壓力和選擇泵的規(guī)格，泵的工作壓力的確定?？紤]到正常工作中進油路有一定的壓力損失，所以，泵的工作壓力為： piP P P? ? ?? pP — 液壓泵的最高工作壓力； iP — 執(zhí)行元件的最高工作壓力 P?? — 進油管路中的壓力損失，初算時，簡單系統(tǒng)可取 — aMP ， P?? = aMP ， pP =+=5 aMP 上述計算所得的 pP 是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡，階段出現(xiàn)的動態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力。另外考慮到，一定的壓力儲備量并確保泵的壽命，因中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 32 此選泵的額定壓力 nP 應滿足 ( )npPP?? 1 .2 5 1 .2 5 5 6 .2 5n p aP P M P? ? ? ? 泵流量的確定。液壓泵的最大流量應為： max()plq K q? ? ， pq — 液壓泵的最大流量 max()q? — 同時工作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值。如果這時溢流閥正進行工作，尚需加溢流閥的最小溢流量 2～ 3L/min lK — 系統(tǒng)泄漏系數，一般取 lK =，現(xiàn)取 lK = pq 80 96 / m inL? ? ? 選擇液壓泵的規(guī)格。根據以上算得 pP 和 pq ，再查閱有關手冊，現(xiàn)選用 YB80BI雙聯(lián)葉片泵，該泵的基本參數為：每轉排量： 10— 194mL/r。泵 的額定壓力nP = aMP ；電動機轉速 150 0 / minBnr? ；容積效率 ? ? ；總效率 ?? 。 與液壓泵匹配的電動機的選定。首先分別計算出不同工況時的功率，取它們之間的最大值作為選取電動機規(guī)格的依據。由于在速度較小時，泵輸出的流量減小，泵的效率急劇下降，一般當流量在 — 1L/min 范圍內時，可取 =— 。同時，應注意到，為了使所選擇的電動機在經過泵的流量特性曲線最大功率點時，不致停車，需進行驗算，即 2np nppq pq?? ? () 泵的工作壓力： P= 2/Ncm () 1 .5 7 WcN Q H HN k kyy ????電 k — 余量系數，取 K= Q — 泵出油量 H — 油頭 H? — 主管損失油頭 y — 泵的功率 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 33 cy — 傳動效率直接傳遞為 1 選電機： 1 0 0 1 4 , 2 . 2k , 1 4 3 0Y L N W n r p m? ? ? 選擇液壓控制閥的原則 按控制閥的額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量原則 選擇液壓輔助元件的要求 (1)濾油器 按泵的最大流量選取流量略大些的濾油器，濾油精度在為 100m? 網式或線段式濾油器即可。 (2)油管和管接頭的通徑與閥一致 來選取。 (3)油箱容積 Q=50Qp 注意： Qp 單位若為 L/min 時， V的單位為 3()dm Qp 單位若為 3/minm 時， V 的單位為 3m 具體選擇液壓元件 （ 1） 換向回路 的選擇 緊缸換向選用二位三通閥，其他缸全部選用 B型的三位四通電磁換向閥。選用B型電磁閥便于微機控制，選中位為 O 型是使定位準確。 （ 2） 調速方案 的選擇 本系統(tǒng)是功率較小的，故選簡單的進油路節(jié)流閥調速。 （ 3） 緩沖回路 的選擇 選用二位三通閥加入油路，便于微機控制，提高自動化程度。 (4)系統(tǒng)的安全可靠性 的選擇 為防止伸縮缸在仰起一定角度后的自由下滑，都采用單向順序閥來平衡。 為保證夾緊缸夾持工件的可靠性選用液控單向閥保壓和鎖緊。 液壓元件的選擇 單向壓力補償調速閥 ： QI63B， QI130B， QI23B 單向閥 ： I25 減壓閥 ： I10 單向順序閥 ： XI160B 二位三通電磁閥 ： 23D10B， 23D50B， 23D100B 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 34 二位四通電磁閥 ： 24D25B， 34DY63B， 34S160B 線隙式濾油器 ： XUB32775 XU133750 壓力表 ： Y60 確定管道尺寸時本系統(tǒng)主油路流量 q=160L/min，壓油管的允許流速為 v=4m/s，則內徑 d= /qv= 160/4 =29mm 夾緊油路 d=11mm 手腕回轉油路 d=18mm 手腕擺動油路 d=18mm 手腕回轉油路 d=26mm 手腕仰俯油路 d=28mm 液壓油箱的設計： 液壓油箱的作用是儲存液壓油，分離液壓油中的雜質和空氣，同時起到分散的作用。 液壓油箱在不同的工作條件下，影響散熱的條件很多，通常按壓力范圍來考慮。液壓油箱的有效容量 v 可概略地確定為： 在中低壓系統(tǒng)中（ p aMP? ），可取 v=（ 5— 7） pq 。 式中： V— 液壓油 箱有效容量； pq — 液壓泵額定流量 V=3? pq =6? 96=576， 故 V=576L 應當注意：設備停止運轉后，設備中的那部分會因重力作用而流回液壓油箱。為了防止液壓油從油箱中溢出，油箱中液壓油位不能太高，一般不應超過液壓油箱高度的 液壓油箱的有效容積確定或，需設 計液壓油箱的外形尺寸，一般尺寸比（長：寬：高）為： 1： 1： 1— 1： 2： 3 為提高冷卻效率，在安裝位置不受限制時，可將液壓油箱的容量予以增大。 根據油箱有效容量可選 BEX— 630。 本章小結 本章介紹了機械手液壓系統(tǒng)的組成，工作原理及工作過程，液壓傳動有以下優(yōu)點： 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 35 ，可根據需要方便、靈活的來布置； 、體積小、運動慣性小、反應速度快、定位精度好； ，可實現(xiàn)大范圍的無級調速； ； 、性能優(yōu)越。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 36 第 5章 液壓缸的保養(yǎng)與維修 液壓元件的安裝 ，并要進行壓力和密封性實驗，合格后可安裝。 。 ，出口和旋轉方向一般在泵上均有標明，不得接反。 ，應注意進油口與回油口的方向。 ，連接處應保持密封良好。 ，螺釘不能擰的過緊，因為有時擰的過緊反而密封不良。 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護 箱中的液壓油應經常保持正常油面。 。 溫應適當，油箱的油溫一定不能超過 60oC ?；芈防镞M入空氣后，因為氣體的體積和壓力成反比，可以隨著負荷的變動，油缸的運動也要受到影響。為了防止回油管回油時帶入空氣，回油管必須插入油面以下。吸入管和泵軸的密封部分等各個低于大氣壓的地方應注意不要漏入空氣。 ，應向泵里灌滿油，檢查轉動方向是否正確，入口與出口是否接反。 ，應使溢流閥御荷。 。 保持電磁閥的電壓穩(wěn)定，否則可能會導致線圈的過熱。 ，如密封圈等，應經常有備品，以便及時更換。 一般技術安全事項 液壓系統(tǒng)的使用維護中，必須注意技術安全否則會引起傷亡事故。 用扳手去擰緊或調整的零件，避免放在當扳手松滑時容易把手弄傷的地方。 所有連接螺釘必須擰緊。法蘭上所有螺釘都必須裝上。 一切連鎖或鎖緊裝置校準。 檢查用的壓力計等儀表，必須放于便于觀察的地方。 當系統(tǒng)發(fā)生故障時，禁止在工作的條件下進行檢查和調整。 當打開放氣閥時，眼睛不要對著噴射的方向。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 37 第 6 章 機械手控制系統(tǒng) 本次 設計的機械手是以 PLC控制個液壓元件來實現(xiàn)機械手各關節(jié)的運動。至于機械手在 空間的運動和定位則由外部的電腦操作系統(tǒng)完成，它主要先進行機器手的運動學分析，動力學分析，軌跡規(guī)劃和編程。從而由上述系統(tǒng)完成整個機械手在空間的行走，定位和重復定位等操作。 圖 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 38 結 論 本篇設計的機械手綜合和運用了機械零件、理論力學、材料力學、機械原理、金屬工藝學、熱處理、技術測量、機械制圖等知識，它主要是應用在那些單調、頻繁的操作中用以代替人的勞動進行工作，它的主要優(yōu)點是： 1. 工作時間持久， 不會出現(xiàn)人的疲勞，可以重復不斷的勞動，維持流水線的正常工作。 2. 對環(huán)境適應性強，可以在多粉塵、易燃、易爆、放射性強 等惡劣環(huán)境中工作。 3. 運動精確、靈活、特別是在計算機的控制下，可以達到非常高的精度要求。 4. 通用性好，除了特定用途外，適當改變手部，便可以完成噴涂、焊接等。 5. 工作效率高，提高勞動生產率的同時也提高了成本。 本機械手可以根據需要加上行走機構，以便實現(xiàn)遠距離操作。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 39 參考 文獻 [1]濮良貴 .機械設計 .北京： 高等教育出版社 ， [2]張普禮 .機械工程手冊 .北京： 機械工業(yè)出版社 ， [3]鄧廣敏 .工業(yè)機械手手冊 .北京： 機械工業(yè)出版社 ， [4]何發(fā)昌， 邵遠 .多功能機械手的原理及應用 .北京： 高等教育出版社 ， [5]吳延本，劉世華 .機械設計標準手冊 .吉林： 吉林科技出版社 ， [6]劉躍南 .機械零件設計問題解析 .北京： 中國致公出版社 ， [7]徐福玲 .液壓與氣壓傳動 .北京：機械工業(yè) 出版社 ， 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 40 致 謝 緊張的畢業(yè)設計即將接近尾聲，我在這次設計中收獲了 很多。 但 由于 實際設計的經驗不足、相關 的專業(yè)知識缺 乏、設計水平也是有限的，在設計上還存在著許多的不足。在此感謝 張金亞 老師 給予的充分指導，并提出了許多的寶貴意見，及時地改正了許多設計中的錯誤，使我的設計更加的合理、完善。再次向老師表示深深的謝意 ！