【正文】 則： (281)故取H=130mm. 一般導向套滑動面的長度A的確定：一般導向套滑動面的長度A在D80mm時，取A=(~)D在D80mm時，取A=(~)d。(2) 缸筒外徑 (278)故，取缸筒外徑=141mm。一般計算時可分為薄壁圓筒和厚壁圓筒。 缸筒壁厚及缸筒外徑的計算液壓缸的壁厚由液壓缸的強度條件來計算。 活塞桿直徑d的計算活塞桿的選材為45號鋼。對無活塞桿腔工作時 (274)對有活塞桿腔工作時 (275)式中：F——液壓缸的負載力；[σ]——活塞桿材料許用應(yīng)力；P——為液壓缸最高工作壓力；——液壓缸的機械效率為——往返速比，取=《液壓氣動系統(tǒng)設(shè)計手冊》表34按上述公式計算的缸筒內(nèi)徑中，取其中較大者并按照GB234880《液壓氣動系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標準值。圖a為壓力圖，圖b為流量圖，圖c為功率圖。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫?。?zhí)行元件的工作壓力可根據(jù)總負載或主機設(shè)備類型選取 ，參考《液壓傳動》表113見下表：按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力。 啟動時 (270)加速時 (271)前進時 (272)快退時 (273) 選定工作壓力當負載確定后，工作壓力就決定了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和合理性。(5)密封阻力負載Fm密封阻力負載Fm為液壓缸密封裝置所產(chǎn)生的摩擦阻力。由于負載質(zhì)量為500kg，液壓缸1的質(zhì)量為1000kg，液壓缸2的質(zhì)量為1000kg (265)故，工作負載=24500N。液壓缸的工作壓力按負載確定。 缸筒底部厚度的校核 (263)由于=，故滿足設(shè)計要求。故，缸筒長度H為 H=S+B+A+M+C=1000+80+60+30+60=1230mm (253)取缸筒長度H為1250mm. 缸筒底部厚度的確定當缸底為平面有回油口時，缸底厚度h為： (254)故取=16mm。則 A=(~)D=(~)125=75~125mm (249)取A=80mm 活塞寬度B的確定一般去活塞寬度 B=(~1)D=~)125=75~125mm (250)取活塞寬度B=80mm圖214 為液壓缸的導向長度 其他長度C的確定 C=H(A+B)/2=100(80+80)/2=20mm (251) 活塞的密封長度M的確定此處采用O形密封圈作用于活塞桿。 缸筒長度L的計算缸筒長度L由最大工作行程長度加上各種結(jié)構(gòu)需要來確定，即 S = L +B+A+M+C (246)式中： L——活塞的最大工作行程；B——活塞的寬度，一般為(~1)D；A——活塞桿導向長度，取(~)D； M——活塞桿密封長度，由密封方式?jīng)Q定；C——其他長度。(1)本設(shè)計按照薄壁圓筒設(shè)計，其壁厚(m)按薄壁圓筒公式計算為： (243)式中：p——為液壓缸最高工作壓力(MPa)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)；[σ]活塞桿材料許用應(yīng)力(MPa)； (244)45號鋼的抗拉強度=610MPa，n為安全系數(shù)n=5；由計算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。液壓缸的壁厚對于雙作用單活塞桿液壓缸，可按照活塞往復運動的速比來確定活塞桿的直徑： (242)式中：——往返速比；D——液壓缸內(nèi)徑；按照GB234880《液壓氣動系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標準值。圓整后，液壓缸的工作壓力應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。圖29液壓缸工況圖圖a為壓力圖，圖b為流量圖，圖c為功率圖。如圖所示為組合機床執(zhí)行元件工況圖。若壓力過高，則密封要求就高，元件的制造精度也高，成本也高。所以應(yīng)根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫?。液壓缸在不同的工作階段，應(yīng)根據(jù)液壓缸的具體工作情況來確定液壓缸負載大小。由于是水平放置故此時取=0N。負載由以下計算可知：當執(zhí)行元件為液壓缸時，在往復直線運動時所受負載包括工作負載、摩擦阻力負載、慣性負載Fa、重力負載、密封阻力負載Fm、背壓負載等，其總負載為所有負載之和，即 (230)液壓缸工況分析圖負載分析返回返回 (1)工作負載工作負載與設(shè)備的工作情況有關(guān)，對切削機床來說，工作負載為沿執(zhí)行機構(gòu)運動圖28 液壓缸二運動分析圖a)液壓缸工作循環(huán)圖 b)液壓缸速度圖方向上的切削分力，當切削力與運動方向相反時為正值，相同時為負值。 液壓缸要承受的負載包括有效工作負載、摩擦阻力和慣性力等?；钊麠U的直徑按下式進行校核： (228)式中：F——液壓缸的負載力；[σ]——活塞桿材料許用應(yīng)力；MPa45號鋼的抗拉強度=610MPa，由于d=，故滿足設(shè)計要求。由取 溝槽寬度b=。對于一般的液壓缸，最小導向長度H(mm)應(yīng)滿足下式： (216)式中： L——液壓缸最大行程(mm)；D——缸筒內(nèi)徑(mm)由L=1000mm,D=80mm。(1)本設(shè)計按照薄壁圓筒設(shè)計，其壁厚(m)按薄壁圓筒公式計算為： = (213)式中：p——為液壓缸最高工作壓力(MPa)；D——液壓缸內(nèi)徑(m)[σ]活塞桿材料許用應(yīng)力(MPa)； (214)45號鋼的抗拉強度=610MPa，n為安全系數(shù)n=5；由計算的公式所得的液壓缸的壁厚厚度很小，使缸體的剛度不夠，如在切削加工過程中的變形，安裝變形等引起液壓缸工作過程中卡死或漏油。液壓缸的壁厚對于雙作用單活塞桿液壓缸，可按照活塞往復運動的速比來確定活塞桿的直徑： (212)式中：——往返速比；D——液壓缸內(nèi)徑；表26 根據(jù)速度比計算的d與D的關(guān)系速度比值2活塞桿直徑d按照GB234880《液壓氣動系統(tǒng)及元件——缸徑及活塞桿外徑系列》圓整為標準值。圓整后，液壓缸的工作壓力應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。 根據(jù)總負載力F和工作壓力p可計算出液壓缸的內(nèi)徑D。執(zhí)行元件的工作壓力可根據(jù)總負載或主機設(shè)備類型選取，參考《液壓傳動》表114見下表：表21 各類液壓設(shè)備常用工作壓力設(shè)備類型粗加工機床半徑加工機廠粗加工或重型機床農(nóng)業(yè)機械,小型工程機械液壓壓力機,重型機械,大中型挖掘機,起重運輸機工作壓力p/MPa～～～～～表22 按負載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負載F/kN＜55～1010～2020～3030～50＞50工作壓力p/MPa＜～～～～～＞～故取工作壓力為P=2MPa。當負載確定后，工作壓力就決定了系統(tǒng)的經(jīng)濟性和合理性。工作壓力低，則執(zhí)行元件的尺寸和體積都較大，完成給定的速度所需流量也大。在未完成液壓系統(tǒng)設(shè)計之前，不知道密封裝置的參數(shù)，其值無法計算，一般通過液壓缸的機械效率加以考慮，常取液壓缸的機械效率為=～。由于負載質(zhì)量為500kg故工作負載=4900N(2)摩擦阻力負載摩擦阻力負載 是指運動部件與支承面間的摩擦力。液壓缸的工作壓力按負載確定。當根據(jù)選擇的液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d進行結(jié)構(gòu)的設(shè)計和校核，液壓缸設(shè)計的步驟也可簡單劃分為三個階段：基本性能參數(shù)的計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算和設(shè)計文件的編制。當液壓運動速度較高()或運動質(zhì)量較大時，為防止活塞在行程末端與缸蓋或缸底發(fā)生機械碰撞而引起沖擊或造成液壓缸及被驅(qū)動件的損壞，必須設(shè)計緩沖裝置。根據(jù)行程s、活塞寬度B等確定活塞的長度：。有焊接要求時，選用焊接性能較好的35號鋼或ZG35。D和d應(yīng)符合系列尺寸之規(guī)定，兩者是液壓缸設(shè)計的基本參數(shù)。一般設(shè)計工作可參考下列步驟進行。10)液壓缸應(yīng)做到成本低、制造容易、維修方便。密封部位的設(shè)計是保證液壓缸性能的重要一環(huán)，對所選用的密封件，應(yīng)使其壓縮量和壓縮率在合理范圍內(nèi)。4)在保證液壓缸性能的前提下，盡量減少零件數(shù)量，簡化結(jié)構(gòu)。液壓缸的工作壓力(輸出力的折算值)以液壓泵的額定工作壓力的70%為宜。6) 了解有關(guān)國家標準、技術(shù)規(guī)定和其它參考資料。4) 了解液壓缸運動形態(tài)及安裝約束條件包括了解液壓缸的最大行程、運動速度或時間、安裝空間所允許的外形尺寸及液壓缸的運動形式，例如液壓缸軸線固定或擺動，作往復直線運動或往復擺動，連續(xù)運動還是間歇周期運動，缸體運動或活塞桿運動。針對這種工作條件，設(shè)計時要考慮防塵措施：缸體和柱塞的強度和穩(wěn)定性要絕對可靠，安全系數(shù)就要取大些，密封性能要好。這種情況下的液壓缸可設(shè)計成單(活塞)桿單作用液壓缸，也可設(shè)計成柱塞缸。(2) 泄露油路(無背壓)：將多路閥的內(nèi)部漏油用油管集中起來，經(jīng)過濾油器引回油箱，以減少外泄露。返回：返回時按下返回按鈕。即在活塞的終點安裝一個行程開關(guān)，只有在壓力繼電器和行程開關(guān)都發(fā)出信號時，才能是換向閥動作。將選擇的回路綜合起來，構(gòu)成一個完整的液壓系統(tǒng)。例如機床液壓系統(tǒng)的調(diào)速和速度換接回路、液壓壓力機系統(tǒng)的調(diào)壓回路。(2) 3YA、4YA+，兩缸差動快進，大泵供油小泵保壓。為了提高順序動作的可靠性，可以采用壓力與行程控制相結(jié)合的方式。這種回路只適合于系統(tǒng)中執(zhí)行元件數(shù)目不多、負載變化不定的場合。因此，這一回路能自動地使液壓缸的補充壓力油，使其壓力能長期保持在一定范圍內(nèi)。最簡單的保壓回路是密封性能較好的液控單向閥的回路，但是，閥類元件處的泄漏使得這種回路的保壓時間不能維持太久。方向控制回路：本設(shè)計采用手控三位四通換向閥對油路進行方向控制。流量取決于液壓執(zhí)行元件的運動速度和結(jié)構(gòu)尺寸。但是其結(jié)構(gòu)復雜，散熱條件差，為補償油液泄露和進行油液更新及冷卻必須設(shè)置完整的補油系統(tǒng)，油液過濾精度要求也較高。 液壓系統(tǒng)原理圖1) 液壓缸控制回路發(fā)動機液壓泵液壓控制及調(diào)節(jié)裝置執(zhí)行組件液壓缸被驅(qū)動件圖13 液壓缸控制回路2) 液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖電能機械能液壓能機械能圖14 液壓回路能量轉(zhuǎn)換圖2) 液壓系統(tǒng)的確定按照液體流動的循環(huán)方式不同，液壓系統(tǒng)可以分為開式循環(huán)系統(tǒng)和閉式循環(huán)系統(tǒng)兩種。液壓傳動型工業(yè)機器人是依靠發(fā)動機動力驅(qū)動液壓舉升機構(gòu)，將貨箱從某一位置運送到指定位置從而達到自動運輸?shù)哪康?，并依靠雙作用液壓缸使其復位的一種重要專用運輸設(shè)備。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。(5) 工作介質(zhì)液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)為液體，通常是液壓油，它是能量的載體，也是液壓傳動系統(tǒng)最本質(zhì)的組成部分。(3) 控制元件液壓系統(tǒng)中控制液體壓力、流量和流動方向的元件，總稱為控制元件，通常稱為液壓控制閥，簡稱液壓閥，控制閥或閥。PQPQ輸出機械能輸入機械能動力元件工作介質(zhì)執(zhí)行機構(gòu)儲存文件控制元件圖11 液壓系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換及構(gòu)成元件示意圖(2) 執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置稱為執(zhí)行元件。如果液壓系統(tǒng)中含有伺服控制元件(如伺服閥和伺服變量泵)則稱液壓伺服(控制)系統(tǒng)。 液壓傳動1) 液壓傳動概述傳動的含義是能量(動力)形式的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。隨著近50年來的科學技術(shù)的進步與發(fā)展，液壓技術(shù)已成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)，對現(xiàn)代機械裝備的技術(shù)進步有重要影響的基礎(chǔ)技術(shù)和基礎(chǔ)學科；隨著近20年來的電子技術(shù)、計算機技術(shù)和信息技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)不僅是一種傳動方式，更多地是作為一種控制手段，作為連接微電子技術(shù)和大功率控制對象之間的橋梁，成為現(xiàn)代控制工程中重要的、不可缺少的環(huán)節(jié)和手段。同時滿足力和速度的要求后才可以確定下來。缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導向和密封所需長度等因素。盡管有一些標準件可供選用，但有時還必須根據(jù)實際需要自行設(shè)計。希望通過此次研究能在工業(yè)機器人在液壓傳動型方面的研究更加深入，具體，并對于研究的成果能夠更好的對我國的工業(yè)，農(nóng)業(yè)，國防事業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域具有指導意義，這對于把我從傳統(tǒng)的制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國具有意義非凡的戰(zhàn)略意義。明確這些基本回路的作用合理的選擇液壓系統(tǒng)控制回路。基于與其它兩種傳動相比，液壓傳動的優(yōu)點顯著，并且液壓傳動系統(tǒng)適用于承載能力大、慣量大而運動速度較低的機器人的特點，這對于液壓傳動型工業(yè)機器人在我國的的應(yīng)用范圍廣闊，商業(yè)利益潛力大，發(fā)展前景十分誘人，科研價值高，故而，選擇液壓傳動型工業(yè)機器人作為我的研究課題。(2)液壓缸可直接作為關(guān)節(jié)的一部分，故結(jié)構(gòu)緊湊，剛性好。第1章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 研究方案的確定機器人的傳動系統(tǒng)，按動力源分為液壓、氣動和電動三種基本類型。為打破國外對工業(yè)機器人的技術(shù)壟斷，我國必須從以下方面努力：以市場需求為導重點攻關(guān)一些具有核心競爭力的產(chǎn)品向，；國家應(yīng)對發(fā)展工業(yè)機器人專門立項，解決工業(yè)機器人中的具有核心競爭力的關(guān)鍵技術(shù)，加速我國機器人邁向產(chǎn)業(yè)化的步伐；國家應(yīng)該加大對工業(yè)機器人的宣傳力度，采取多種形式的優(yōu)惠政策鼓勵企業(yè)研發(fā)、采購、應(yīng)用、發(fā)展工業(yè)機器人，普及工業(yè)機器人在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用；以企業(yè)為主體，以產(chǎn)學研為重要的發(fā)展模式，密切關(guān)注社會對工業(yè)機器人的實際需求，快速推進工業(yè)機器人的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售人才的建設(shè)。伍明和牛長鋒等人對目標跟蹤方法進行了研究，分別提出了基于擴展卡爾曼濾波和基于SIFT特征和粒子濾波的方法，都適用于未知環(huán)境中動態(tài)目標的跟蹤問題。與其它輪式、履帶式、爬行式移動機器人相比，雙足機器人因能在復雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中能行走，因而具有更高的靈活性和適應(yīng)性。形成了一批具有較強機器人科研實力的公司和院校，如中科院沈陽自動化研究所、沈陽新松機器人自動化有限公司、清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北航等仿生機器人一直是我國