【正文】 3. (二 )緩沖裝置的設(shè)計原則 設(shè)計油缸端部緩沖裝置時應(yīng)注意以下三點， ① 使緩沖油腔內(nèi)的油液，能夠吸收運(yùn)動部件的全部機(jī)械能； ② 使緩沖油腔內(nèi)的緩沖壓力峰值 (即沖擊壓力 )不應(yīng)當(dāng)超過油缸的容許壓力； ③ 使緩沖制動過程中運(yùn)動部件的減速度應(yīng)當(dāng)合乎設(shè)計要求。 1. 活塞油缸的緩沖裝置 活塞油缸的緩沖裝置可以由活塞端部的柱塞和缸蓋的凹槽構(gòu)成。如執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部件的重量及其剛性、機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合間隙．驅(qū)動源壓力的波動及輸出流量的脈動性、位置檢測系統(tǒng)的反饋機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的誤差，定位方式的誤差等等，都直接或間接地影響機(jī)械手的運(yùn)動平穩(wěn)性和定位精度，而影響較大的還是機(jī)械手的工作速度和速度變化規(guī)律。 所謂定位精度，就是機(jī)械手重復(fù)地將 物件搬運(yùn)到實際位置時與設(shè)定 (或給定 )位置所產(chǎn)生的誤差?；赜凸艿墓荛T距油箱 (或油池 )的底面不小于管徑的二倍，管端切成角 45? 。如果不能散發(fā)從液壓系統(tǒng)中帶出的熱量，就會使油升溫，粘度降低，影響系統(tǒng)的繼續(xù)工作，使機(jī)械手液壓系統(tǒng) 產(chǎn)生熱變形，降低了機(jī)械手的工作性能和定位精度。 ② 過濾材料要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不致因受到壓力油液而破壞。濾油器的主要類型有網(wǎng)式濾油器和金屬燒結(jié)式濾油器。管接頭和體部的連接常用的有 60? 圓錐螺紋 (Z)和普通細(xì)牙螺紋(M)。 2．管接頭 油管之間的連接或油管與各種液壓元件的連接，是液壓系統(tǒng)配管工作中最大量的工作。一般可選用軟管或伸縮油管及回轉(zhuǎn)接頭頭進(jìn)行連接。 輔助裝置的選擇 液壓系統(tǒng)中有一些輔助 裝置，如油管、管接頭、濾油器、蓄能器、油箱和冷卻裝置等。對于減壓閥的壓力要特別注意其調(diào)整范圍，應(yīng)在 525 10 N/ m? 以上，到低于 溢流閥壓力 525 10 N/ m? 以下的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 控制調(diào)節(jié)閥的選擇 方向 閥 根據(jù)通過閥的最大流量和最大工作壓力，以及所要求的滑閥機(jī)能狀況等因素，結(jié)合現(xiàn)有的產(chǎn)品規(guī)格，選擇其額定流量和額定壓力相近的產(chǎn)品。 確定油泵的工作壓力 P泵 和流量 Q泵 由于機(jī)械手的液壓系統(tǒng)在工作原理圖設(shè)計時，采用一個油泵向五個油缸（手抓夾緊油缸、手腕回轉(zhuǎn)油缸、手臂伸縮油缸、手臂回轉(zhuǎn)油缸、手臂升降油缸）供油，但因機(jī)械手的動作是依次進(jìn)行的，無重疊動作，就上述五個油缸而言，手臂升降油缸的負(fù)荷最大。動片在受到壓力油液作用時，其受力情況相當(dāng)于一受均布載荷的懸臂梁，頂端變形量最大，而且扁平的動片的抗彎剛度又差，很易變形，在使用中當(dāng)負(fù)荷增加時，動片變 形，出現(xiàn)運(yùn)動不穩(wěn)定，甚至動片卡住在缸壁上的現(xiàn)象 (當(dāng)然，這一現(xiàn)象，還同油缸各運(yùn)動件的配合間隙、相對位置精度和缸壁的幾何形狀精度有關(guān) )。該回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力為 5240 10 N / m? ， 傳遞扭矩在 以上，密封效果較好?，F(xiàn)將實踐中有關(guān)回轉(zhuǎn)油缸的密封經(jīng)驗，簡介幾例。油缸安裝端面對軸線或活塞安裝端面對活塞桿軸線的不垂直度．在直徑 100mm 上應(yīng)不大于 。 Y形密封圈摩擦力較小，在運(yùn)動速度較高，工作壓力小于 52200 10 N / m? 的活塞油缸中常有應(yīng)用。 由干 v形密封圈撥觸面較長。當(dāng)油缸的工作壓力小于 52100 10 N / m? 時，用一組 V 形圈就有足夠的密封性。但是．當(dāng)壓力過高或溝槽尺寸選擇不當(dāng)時，密封圈很容易被擠出溝槽而造成劇烈磨損。用于靜密封時，預(yù)壓縮量 2? 為 0d?（ ） ； ( 0d 為 O 形圈的橡膠圓條的直徑 )，用于往復(fù)運(yùn)動密封時 ，預(yù)壓縮量 2? 為 0d?（ 8 4） ；用于回轉(zhuǎn)運(yùn)動密封時，預(yù)壓縮量 2? 為0d?（ 3 5） 。 O 形密封圈 O形密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性能良好，摩擦力小，裝置 O形圈的溝槽尺寸小并易于制造等優(yōu)點。矩形密封圈主要用于回轉(zhuǎn)油缸的動片與缸壁間的密封，它是非標(biāo)準(zhǔn)的，要根據(jù)具體使用條件進(jìn)行設(shè)計與制造。 密封圈在配合面間的密封作用，主要是借安裝時的預(yù)壓力和在工作時由于油液壓力的作用，使密封圈產(chǎn)生變形并壓緊密封表面來達(dá)到的。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 共 43 頁 六、機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計 油缸的密封 有的液壓機(jī)械手由于油缸泄漏嚴(yán)重，壓力不能提高，工作性能不穩(wěn)定，以致影響機(jī)械手的正常使用。 由設(shè)計估算： ?? ， mmb 40? ， mmb 61 ? ， mmB 50? ， mm80?? ， mmR 50? ，mmr 20? ， 52G 1 0 0 k g p = 5 0 1 0 N / m??， 3 3 51M 0. 15 6 10 40 10 50 10 0. 05??? ? ? ? ? ? ? ?封 ? 333 5 3 35 0 1 0 2 0 1 0M 2 0 . 1 5 6 1 0 5 0 1 0 ( 5 0 1 0 2 0 1 0 )2??? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?封 2 19 .Nm? M = M + M封 封 1 封 2 9 19?? 28 .Nm? M慣 — 慣 性力矩，手臂在起動過程的慣性力矩可按下式計算： 00M = J = J t?? ??慣 式中 ?? — 回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在起動過程，其 ????。 尺寸校核 驅(qū)動力 P驅(qū) 為 ： P =P P P P P? ? ? ?驅(qū) 工 背 慣 摩 封 由經(jīng)驗公式可得： P G 900 N??工 總 P 0. 05 P 0. 05 90 0 45 N? ? ? ?工背 G 9 0 0 0 . 2 5P a 2 2 5 Ng 1 0 0 . 1? ? ? ?總慣 P 0 .1 G 0 .1 9 0 0 9 0 N? ? ? ?總摩 P 0. 06 G 0. 06 90 0 54 N? ? ? ?總封 故： P =P P P P P? ? ? ?驅(qū) 工 導(dǎo) 回封 慣 =900+ 45+225+ 80+54 =1304N 作用在活塞上的推力 P： 2DP= p4? 2 53 .1 4 0 .0 8= 5 0 1 04? ?? 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 43 頁 25120N? 因為 P =1 304 N P = 251 20 N?驅(qū) ， 所以伸縮油缸的尺寸符合要求。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。一般被壓阻力較小，可按P ? 工回 計算。 當(dāng)油缸的工作壓力不大于 52100 10 N / m? 時，活塞桿直徑為油缸直徑的一半，活塞和活塞桿處走采用 O型密封圈時，油缸密封處的總摩擦力為： P + P P封 1 封 2 = = 1256? = 伸縮油管處的摩擦阻力 P封 3 為： P p dl???封 3 式中 ? — 密封圈與配合面的摩擦系數(shù)，主要與密封圈形式、材料與 配合接觸的零件材料和油液壓力有關(guān)。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 共 43 頁 本設(shè)計如圖 51所示的是雙向桿導(dǎo)向，其導(dǎo)向桿截面形狀是圓柱面。 計算作用在活塞上的總機(jī)械載荷 機(jī)械手手臂移動油缸的受力簡圖如圖 51所示。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 43 頁 五、手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 手臂伸縮油缸的尺寸設(shè)計 手臂伸縮油缸運(yùn)行長度設(shè)計為 l =500mm,油缸內(nèi)徑為 1D =40mm,半徑 R=20mm。單葉片回轉(zhuǎn)油缸的壓力 P和驅(qū)動力矩 M的關(guān)系為 : 22bpM D d8? （ ）, 或 )dD( M8 22 ?? bp 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 設(shè)計油缸內(nèi)徑為 1D =90mm,半徑 mmR 45? ,軸徑 mmD 202 ? ,半徑 mmR 13? ,油缸運(yùn)行角速度 ? = s/360? ，加速度時間 t? =，回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力為5280 10 N/m? ， 動片寬度為 50mm。 手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩 擦阻力矩 封M ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d ， 2d 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑 (cm)； f 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 ?f ； AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解， 根據(jù) 0?? ）（ FMA ,得 : 33lGlRB ? ? lGlG 122 ? 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 43 頁 BR ? l lGlGlG 332211 ?? 同理，根據(jù) BM? (F) 0? ,得 : l llGllGllGR A )()()( 332211 ?????? 式中 : 2G 手部的重量 (N) 321 , llll ,— 如圖 42所示的長度尺寸 (cm). 回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。 偏M 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 ( cmN? )., 封M 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 ( cmN? )。 /s，并且要求嚴(yán)格的密封。 手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、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)。 手腕的自由度 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，因而它具有獨立的自由度，以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。若被抓取工件的最大加速度取 a ? 時，則 : 2k gg?? 1 ? ? ? 所以 1 .5 1 .5P 1 5 3 20 .9???實 際 ? 3830N 所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為 3830N。對于工件表面質(zhì)量要求高的，抓取時盡 量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片 (如橡皮．抱沫塑料．石棉襯墊等 )，以防夾持 時損壞工件。 (五 )應(yīng)考慮被抓取對象 的要求 1．抓取形狀 手指形狀應(yīng)根據(jù)工件形狀而設(shè)計。對于移動型手指只有開閉幅度的要求。移動型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。 手指的形狀和分類 夾持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型 (或稱直進(jìn)型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。由于采用單向作用油缸，故靠彈簧 3復(fù)位，使手指張開。手爪是機(jī)械手直接用下抓取和握緊 (或吸附 )工件夾持專用工具(如噴槍。 ~220186。 機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 手臂力可達(dá) 50N 自由度數(shù) 4 坐標(biāo)形式 圓柱坐標(biāo) 手臂伸縮速度 750 mm /s，手臂升降速度 250mm/s，手臂回轉(zhuǎn)速度 110186。定位精度取決于位置控制方式及機(jī)器人本體部件的結(jié)構(gòu)剛度與精度，與抓取質(zhì)量、運(yùn)動速度、定位方式等也有密切關(guān)系。 ／ s，手腕回轉(zhuǎn)速度 360186。它反映了機(jī)器人的作業(yè)水平，運(yùn)動速度的快慢與它的驅(qū)動方式、定位方式、抓去質(zhì)量大小和行程距離有關(guān)，作業(yè)機(jī)器人手臂的運(yùn)動速度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性和定位精度等要求來確定。 。在工作空間內(nèi)要考慮桿件自身的干涉，防止與作業(yè)環(huán)境發(fā)生碰撞。分別為大臂回轉(zhuǎn)、大臂升降、小臂回轉(zhuǎn)和小臂伸縮。 自由度的選擇也與生產(chǎn)要求有關(guān)，若批量大，操作可靠性要求高，運(yùn)行速度快，周圍設(shè)備構(gòu)成比較復(fù)雜，工件質(zhì)量輕時，機(jī)械手 的自由度數(shù)可少；如果要便于產(chǎn)品更換，增加柔性，則機(jī)械手的自由度要多一些。物體所能進(jìn)行的運(yùn)動有沿著坐標(biāo)軸的三個平移自由度和繞坐標(biāo)軸的三個旋轉(zhuǎn)自由度。這類工業(yè)機(jī)械手一般采用小型計算機(jī)進(jìn)行控制。 (三 )按控制方式分 點位控制 它的運(yùn)動為空間點到點之間的移動，只能控制運(yùn)動過程中幾個點的位置，不能控制其運(yùn)動軌跡。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高