【正文】 — 起動過程的時間 (s)。 0J —— 臂部回轉部件（包括工件）對回轉軸線的轉動慣量（ 2kgm? ）。 回轉部件（包括手部 工件 腕部 臂部）質量為 ? =210，則起動角速度 ? ? = ，起動時間設計為 。 ? ? ? ?2 2 2 2 20 1 1 2 2 145 0 . 4 0 . 4 1 . 3 2 1 . 3 2 8 5 . 633mJ l l l l N m s? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? (256) 00 3 . 6 6= 8 5 . 6 1 0 4 40 . 1M J J N mt?? ?? ? ? ? ??慣 (257) 密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下 M阻 = ，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計。 經過以上的計算 M驅 =1076 2Nms?? 設計回轉缸的靜片和動片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強為 2Mpa。 d 為輸出軸與動片連接處 的直徑，設 d=50mm,則回轉缸的內徑通過下列計算： 32810 MDd? ? ?驅bp（ mm） (258) 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 32 計算得 D=, 既設計液壓缸的內徑為 100mm,根據表 選擇液壓缸的基本外徑尺寸 135mm. 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 33 第七章 液壓傳動與控制系統(tǒng)設計 、各液壓缸的換向回路 因為機械手是用一位微機或可編程序順控器進行控制的 ，以及從工況圖可知壓力和流量都不高，因此一般都選取電磁換向閥的換向回路。 、調速方案 整個液壓系統(tǒng)一般只用單泵或雙泵工作，根據工況圖可知，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用泵的全流量工作是無法滿足設計的。盡管有的液壓缸是單一速度工作，但也需要進行節(jié)流調速。各缸可選擇進油路或回油路節(jié)流調速，由于一般機械手對速度穩(wěn)定性要求不高，一般適宜選擇節(jié)流閥。 、減速緩沖回路 通用機械手要求可變行程，它是由微機控制可在形成中任意點定位，故應在液壓系統(tǒng)中采用緩沖回路。 、系統(tǒng)安全可靠性 臂部俯仰缸（或臂部升降缸）在系統(tǒng)失壓情況下會自由下落，應在回路中增加平衡回路，方法可用單項順序閥（或平衡閥）。臂部伸縮缸若有俯仰狀態(tài)時亦應同樣考慮。夾緊缸在夾持工件時，為防止失電等意外情況，應加鎖緊保壓回路。為防止夾緊缸壓力過高，導致夾緊力過大損壞工件，可用減壓回路保證夾緊缸的壓力一定。 、液壓系統(tǒng)的合成與完善 在上述主要液壓回路選好后，再配上其他功能的輔助回路（如卸荷 測壓回路等），就可以進行合并完善為完整的液壓系統(tǒng)。 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 34 、液壓泵的工作壓力 P泵 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 m axP P P? ? ??泵 (259) 式中 maxP 為油缸或油馬達的最大工作油壓（ Mpa） P?? 為管道和各類閥的全部油壓損失（ Mpa） ,預估時，一般取 ~ M Pa??? 、液壓泵的流量 Q泵 泵的流量應根據系統(tǒng)各回路按設計要求在工作時實際所需的最大流量，并考慮系統(tǒng)的總瀉油量來確定，則 maxQ KQ?泵 （ L/min） (260) 式中 K為泄露折算系數(shù)，一般取 ~? ,大流量時取最小值，小流量時取最大值。 maxQ 為在系統(tǒng)中同時工作的各個并聯(lián)油缸及油馬達，以最大速度運動時所需的總流量（ L/min）。 、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 P泵 高 25~60%，其流量與上述計算一致的液壓泵。 、計算電機所需功率 N電 ，選用電動機 按工況圖找出所有剛 Nt圖中最高功率點的 maxN 對應的 P泵 （計算值）和泵的額定流量的乘積，然后除以泵的總效率 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 35 060PQN ??? 泵電（ kW） (261) 式中 P泵 為液壓泵的工作壓力（ Mpa） 0Q 為液壓泵的工作流量（ L/min） ? 為油泵總 效率，一般齒輪泵 ~ ?? ，葉片泵 ~ ? ? ，柱塞泵 ~ ?? 。 根據液壓系統(tǒng)原理圖，審查圖上各閥在各種工況下達到的最大工作壓力和最大流量，按液壓控制閥的額定壓力和額定流量大于系統(tǒng)最高工作壓力和通過該閥的最大流量的原則選擇。一般情況下，閥的實際壓力和流量應與額定值接近，但必要時允許實際流量超過額定流量 20%。 、過濾器 過濾器在液壓系統(tǒng)中可以清除液壓油中的污染物，保持油液清潔，確保系統(tǒng)元件工作可靠。過濾器根據泵的額定壓力和最大流量以及過濾精度選取，選取的過濾器的流量應比泵的最大流量略大些。 、油管和管接頭 油管和管接頭應滿足工作條件，按最大工作壓力來選取，其通徑與液壓閥一直。 、油箱容積 5VQ? 泵 （ L） (262) 式中 Q泵 為液壓泵的流量（ L/min） 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 36 、夾鉗式手部單作用彈簧復位的夾緊缸 1 1 1 2986 3 , 2 7 1452 ND m m d m m F N?? ? ? ?? ?? (263) /v m s? 、腕部回轉油缸 2 2 290 , 35 60D mm d mm b mm? ? ? 22 2 .6 60 .1 62 2 .3 4NmM N mNm?????????? tss t ss t s????? (264) /w rad s?? 、臂部與腕部連接處的回轉油缸 3 3 360 , 23 , 50D mm d mm b mm? ? ? 3NmM N mNm?????????? tss t ss t s????? (265) /w rad s?? 、臂部伸縮油缸 4490 , 66D m m d m m?? 4559154065221NFNN?????? tss t ss t s????? (266) /v m s? 、臂部俯仰油缸 5580 , 40D m m d m m?? 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 37 528631243377NFNN??????? tss t ss t s????? (267) /v m s? 、臂部回轉油缸 6 6 61 0 0 , 5 0 , 6 0D m m d m m b m m? ? ? 61076321044NmM N mNm?????????? tss t ss t s????? (268) /w rad s?? 、夾鉗式手部單作用彈簧復位的夾緊缸 2122 9 8 / 6 3 0 .0 9 541 4 5 2 / 6 3 0 .4 74M P apM P a??? ????? ?? ???? tsts?? (269) 261 6 3 0 . 0 2 1 0 3 . 7 2 / m in4QL? ?? ? ? ? ? (270) 1 2 9 8 0 .0 2 5 .9 61 4 5 2 0 .0 2 2 9 .0 4wN w???? ?? ?? (271) 圖 71 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 38 、腕部回轉油缸 ? ?? ?? ?322322232260 1022 .8 6 / 90 35 0. 43 9860 100. 16 / 90 35 0. 00 3860 1022 .3 4 / 90 35 0. 43 38M PaP M PaM Pa???? ?? ? ?????? ? ? ???? ?? ? ? ? ??? 2 2 6 6 tss t ss t s????? (272) ? ?3 2 2 62 6 0 1 0 9 0 3 5 1 0 0 . 4 2 4 . 0 8 / m in8QL ?? ??? ? ? ? ? ? (273) 222 .6 6 0. 42 29 .8 80. 16 0. 42 0. 2122 .3 4 0. 42 29 .4 6 (wNww???????? ? ???? ? ? ?? 無 意 義 ， 不 考 慮 ） tss t ss t s????? (274) 圖 72 、臂部與腕部連接處的回轉油缸 ? ?? ?? ?322322332250 10 / 60 23 850 10 / 60 23 850 10 / 60 23 8M PaP M PaM Pa???? ?? ? ?????? ? ? ???? ?? ? ? ? ??? 8 8 2 2 tss t ss t s????? (275) ? ?3 2 2 62 5 0 1 0 6 0 2 3 1 0 0 . 6 3 2 . 2 8 / m in8QL ?? ??? ? ? ? ? ? (276) 合肥工業(yè)大學畢業(yè)設計論文集 39 272 .8 0. 63 14 4. 017. 3 0. 63 14 .4 458 .2 0. 63 11 5. 13 (wNww???????? ? ???? ? ? ?? 無 意 義 ， 不 考 慮 ） tss t ss t s????? (277) 圖 73 臂部伸縮油缸 無桿腔進油時 22425591 / 90 45406 / 90 45221 / 90 4M PaP M PaM Pa???? ?????? ? ???? ???? 2 2 1 1 3tss t ss t s????? (278) 264 9 0 1 0 0 . 1 5 5 7 . 2 3 / m in4QL? ?? ? ? ? ? 45591 5406 5221 wNww????? ? ?????? tss t ss t s????? (279) 圖 74 基于 PLC 控制的球坐標機械手設計 40 無桿腔進油時 ? ?? ?? ?22224225 5 9 1 / 9 0 6 6 1 .9 0 245 4 0 6 / 9 0 6 6 1 .8 3 945 2 2 1