【正文】 1 換向閥 緩沖 閥 單向閥 圖 45 緩沖回路 Figure 45 buffer 。這種緩沖回路的補(bǔ)油量很少，背壓低，工作效率高。 圖 45（ B）是高、低壓油路之間并聯(lián)有緩沖閥，每一緩沖閥的高壓油口與另一緩沖閥的低壓油口相通。緩沖（限壓）閥的調(diào)定壓力取決于所需要的制動(dòng)力矩，通常低于系統(tǒng)最高工作壓力。 圖 45 (A)中回轉(zhuǎn)馬達(dá)兩個(gè)油路上各裝有動(dòng)作靈敏的小型直動(dòng)式緩沖（限壓）閥 3，正常情況下兩閥關(guān)閉。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的緩沖回路就是利用緩沖閥等使液壓馬達(dá)高壓腔的油液超過(guò)一定壓力時(shí)獲得出路。 圖 44 限壓回路 Figure 44 pressure limiting Loop 1 換向閥 2 限壓閥 3 油缸 緩沖回路 滿載回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過(guò)程中遇到障礙突然停車。 液壓執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油路上常成對(duì)地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓缸、液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過(guò)此壓力時(shí)限壓閥打開、卸載保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖 44）實(shí)際上起了卸荷閥的作用。 限壓回路 限壓回路用來(lái)限制壓力，使其不 超過(guò)某一調(diào)定值。 液壓系統(tǒng)的基本回路分析 基本回路是由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。 放置 結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺(tái)反向回轉(zhuǎn)，同時(shí)動(dòng)臂缸和 伸縮缸 相互配合動(dòng)作，把 機(jī)械爪 放到 抓取工作位置?；?轉(zhuǎn)至 輪胎硫化機(jī) 位置時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)制動(dòng)， 在動(dòng)臂液壓缸與伸縮液壓缸配合下將輪胎放置與工作位置。 抓取 結(jié)束后，動(dòng)臂缸將動(dòng)臂頂起，同時(shí)回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)使轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)向 輪胎硫化機(jī) ，此時(shí)主要是動(dòng)臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動(dòng)作。在 抓取 過(guò)程中主要是 舉升液壓缸與伸縮液壓缸的 復(fù)合動(dòng)作。行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮直線行駛問(wèn)題，不能發(fā)生行走偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪與導(dǎo)軌發(fā)生不必要的摩擦?；剞D(zhuǎn)系統(tǒng)工作時(shí)必須滿足如下條件：回轉(zhuǎn)迅速、起動(dòng)和制動(dòng)無(wú)沖擊、振動(dòng)和搖擺，與其它機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作時(shí)，能合理地分配去各機(jī)構(gòu)的流量。 圖 42液壓系統(tǒng)組成圖 Figure 42 Figure hydraulic system ponents 工作裝置主要由動(dòng)臂、固定臂、機(jī)械爪及相應(yīng)的液壓缸組成。 （ 5）工作介質(zhì)：液壓油。 （ 4）輔助元件：油箱、管路、壓力表等。 （ 3）控制元件：壓力、方向、流量控制的元件。 （ 2） 執(zhí)行元件：液壓缸 —— 直線運(yùn)動(dòng)，輸出力、位移；液壓馬達(dá) —— 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速。 4 液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)的基本組成及其基本要求 液壓系統(tǒng)三維效果圖如圖 41 所示 圖 41液壓系統(tǒng)三維效果圖 Figure 41 3D map hydraulic system 按照工作裝置和各個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)要求，把各種液壓元件用管路有機(jī)地連接起來(lái)就組成一個(gè)液壓系統(tǒng)。 B=140mm b=120mm H=160mm h=140mm，查機(jī)械手冊(cè)可得 ? ? 55Mpa? ? 、? ? 80Mpa? ? C 點(diǎn)為機(jī)械臂配重 100kg 、 D 點(diǎn)為機(jī)械臂自重 100kg 作用在機(jī)械臂重心、 E 點(diǎn)為工作負(fù)載 100kg 。所以說(shuō)當(dāng)機(jī)械爪處于抓取狀態(tài)時(shí)，即使停電或者擺動(dòng)馬達(dá)出現(xiàn)故障停止工作，輪胎 也不會(huì)落下，安全性能得以提高。 4擺動(dòng)馬達(dá)最終將液壓能轉(zhuǎn)化為扭矩通過(guò) 7圓盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而轉(zhuǎn)化為了 10滑塊的水平直線運(yùn)動(dòng)。 圖 316機(jī)械爪三維立體圖 Figure 316claw threedimensional map 6聯(lián)軸器； 7圓盤； 8連接塊； 9卡盤； 10滑塊； 11螺栓 1； 12水平槽； 13螺栓 2 4擺動(dòng)馬達(dá)是一個(gè) 擺動(dòng)角度恒定為 90176。 圖 315機(jī)械爪三維立體圖 Figure 315 claw threedimensional map 1吊環(huán)； 2螺栓； 3連接盤； 4擺動(dòng)馬達(dá)； 5馬達(dá)支架； 6聯(lián)軸器； 7圓盤； 8連接塊； 9卡盤； 10L 型滑塊 1吊環(huán)與伸縮臂連接，由于伸縮臂上下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候機(jī)械爪并不是嚴(yán)格的沿著Z 軸方向移動(dòng)，而是會(huì)有一個(gè)有弧度的軌跡，所以如果機(jī)械爪與伸縮臂之間是硬性連接，工作狀態(tài)中機(jī)械爪的軸向方向會(huì)與 Z 軸方向有一個(gè)角度，這樣在吊環(huán)與伸縮臂連接處會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不必要的彎矩，如果為了讓機(jī)械爪軸向方向保 持豎直而增加一個(gè)穩(wěn)定裝置即會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，也會(huì)增加成本，考慮到工作狀態(tài)中機(jī)械爪的自重加上輪胎的總重量會(huì)達(dá)到一個(gè)不小的數(shù)值，所以最好的方法就是在 吊環(huán)與伸縮臂連接處加裝軸承減小摩擦力，利用機(jī)械爪與輪胎的重力讓自身時(shí)刻保持豎直狀態(tài)。如果說(shuō) 7圓盤為 10滑塊提供的動(dòng)力，那么 8連接塊、 9卡盤為 10滑塊提供的就是方向。 5馬達(dá)架主要左右是用來(lái)固定擺動(dòng)馬達(dá)，為擺動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)提供一個(gè)反作用力。 機(jī)械爪整體結(jié)構(gòu)： 機(jī)械爪的整體結(jié)構(gòu)如圖 315 所示。數(shù)個(gè)滑塊組成滑塊圈，當(dāng)滑塊圈處于 處于收縮狀態(tài)時(shí)機(jī)械爪運(yùn)動(dòng)至輪胎中心位置，通過(guò) 此種機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)化由 L 型滑塊 組成的滑塊圈迅速擴(kuò)張，最終 卡住輪胎的內(nèi)圈， 而 L 型結(jié)構(gòu)可以將滑塊的一部分伸入輪胎內(nèi)部， 在輪胎搬運(yùn)機(jī)器人的其他系統(tǒng)的協(xié)同作用下移動(dòng)輪胎的位置。本設(shè) 計(jì)中由于是為硫化機(jī)加裝輪胎，所以只能采用中心夾持式。在外圍式夾持方式中機(jī)械爪在輪胎四周，通過(guò)機(jī)械爪從外圍向中間的收縮夾緊輪胎外圈而固定好輪胎。 伸縮臂形式的缺點(diǎn)也是很明顯的，那就是靈活度比關(guān)節(jié)式機(jī)械臂小得多，而本設(shè)計(jì)中機(jī)械臂所要做的僅僅是抬升，對(duì)靈活度要求并不高，所以機(jī)械臂采用伸縮臂式的結(jié)構(gòu)式非常合適的。 圖 313關(guān)節(jié)機(jī)器人 Figure313 joint robot 機(jī)械臂此種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)： 為了調(diào)節(jié)機(jī)械臂的長(zhǎng)度執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以采用 腕、臂、關(guān)節(jié) 的方式如圖 313，通過(guò)關(guān)節(jié)的伸直與彎曲可以改變相鄰兩臂的角度，進(jìn)而可以改變機(jī)械臂的水平長(zhǎng)度。 2伸縮臂液壓缸一端固定在 4動(dòng)臂上，一端固定在 1伸縮臂上，在 2伸縮臂液壓缸的控制下機(jī)械臂可以帶動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)完成 Y 軸方向的移動(dòng)。 4動(dòng)臂通過(guò) 6軸與 7軸承固定在工作臺(tái)上。繞 R 軸方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由回轉(zhuǎn)裝置完成， Z 軸方向的運(yùn)動(dòng)在液壓缸 2 的作用下完成， Y 軸方向伸縮臂的運(yùn)動(dòng)在液壓缸 1 作用下完成，機(jī)械爪的作用是通過(guò)卡盤上的機(jī)械結(jié)構(gòu)抓取與放置輪胎。 所以無(wú)論上部工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)什么角度，液壓油都可以經(jīng)由中央回轉(zhuǎn)接頭到達(dá)底盤，為行走馬達(dá)供油。從而完成從上部工作臺(tái)到底盤的動(dòng)力傳動(dòng)。當(dāng)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí) 2外殼體與 7中心軸會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 3入油口位于工作臺(tái)上，液壓油經(jīng)過(guò)控制閥在此進(jìn)入中央回轉(zhuǎn)接頭。 中央回轉(zhuǎn)接頭 中央回轉(zhuǎn)接頭是聯(lián)接回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底盤油路的液壓元件，它保證回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)任意角度后，還能正常給行走馬達(dá)供油。 5潤(rùn)滑油杯的作用是在 3行星齒輪減速器上的小齒輪與 4回轉(zhuǎn)齒圈之間保持一定量的潤(rùn)滑油，減少輪齒之間的摩擦。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的殼體固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上， 3行星齒輪減速器上的小齒輪與回轉(zhuǎn)支承圈上的 4回轉(zhuǎn)齒圈相嚙合。在液壓馬達(dá)與行星齒輪減速器的帶動(dòng)下小齒輪既可繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，又可繞轉(zhuǎn)臺(tái)中心線公轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)就相對(duì)底架進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 回轉(zhuǎn)裝置由轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成，回轉(zhuǎn)支承的外座圈用螺栓與轉(zhuǎn)臺(tái)連接，帶齒的內(nèi)座圈與底架用螺栓連接，內(nèi)、外座圈之間設(shè)有滾動(dòng)體。它結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的傳動(dòng) 比，且齒輪的受力情況較好，但必須設(shè)制動(dòng)器，以便吸收較大的回轉(zhuǎn)慣性力矩。 2）間接傳動(dòng)。 1）直接傳動(dòng)。所以在兩座圈之間設(shè)有調(diào)整墊片裝配和修理時(shí)可以調(diào)整間隙。為保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活防止受熱膨脹后產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)留有一定的軸向間隙。 3滾動(dòng)體 2 中滾動(dòng)體軸線方向與回轉(zhuǎn)支承裝置軸向方向平行，其承受的是回轉(zhuǎn)支承裝置工作時(shí) 1上座圈、 6下座圈與 4內(nèi)齒圈之間的軸向力。不帶齒的座圈為回轉(zhuǎn)圈，用螺栓與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)連接。 圖 39 回轉(zhuǎn)支承三維立體分解圖 Figure 39 slewing Chengsan Wei exploded view 1上座圈； 2滾動(dòng)體 1； 3滾動(dòng)體 2； 4內(nèi)齒圈； 5滾動(dòng)體 1； 6下座圈 內(nèi)座圈或外座圈可加工成內(nèi)齒圈或外齒圈。它與傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承相比，具有尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，回轉(zhuǎn)摩擦阻力小，滾動(dòng)體與軌 道之間的間隙小，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)三化等特點(diǎn)一系列優(yōu)點(diǎn)，它與普通滾動(dòng)軸承相比，又有其特點(diǎn)：普通的滾動(dòng)軸承的內(nèi)外座圈之間的剛度依靠軸與軸承座之間的裝配來(lái)保證，而它則有轉(zhuǎn)臺(tái)和底架來(lái)保證；回轉(zhuǎn)支撐的轉(zhuǎn)速低，通常承受軸向載荷，因此軌道上的接觸點(diǎn)的循環(huán)次數(shù)較少。滾動(dòng)體可以是滾珠或滾柱。所以在兩座圈之間設(shè)有調(diào)整墊片 2，裝配和修理時(shí)可以調(diào)整間隙。為保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活防止受熱膨脹后產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，回轉(zhuǎn)支承應(yīng)留有一定的軸向間隙。不帶齒的座圈為回轉(zhuǎn)圈，用螺栓與轉(zhuǎn)臺(tái)連接。內(nèi)座圈或外座圈可加工成內(nèi)齒圈或外齒圈。所以，這種軸承的剛度較差，工作中要靠支承連接結(jié) 構(gòu)來(lái)保證。它與普通軸承的最大區(qū)別是它的轉(zhuǎn)速很慢。工作裝置鉸接在回轉(zhuǎn)體上，與回轉(zhuǎn)體一起回轉(zhuǎn)。外殼固定在機(jī)架 5 上的擺動(dòng)液壓缸輸出軸插入下支承軸 6 內(nèi)，驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)體相 對(duì)于機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承座用螺栓固定在機(jī)架 5 上。一般情況下，回轉(zhuǎn)支承自身帶有安裝孔、潤(rùn)滑孔和密封裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝與維護(hù)容易等特點(diǎn)，可以滿足各種機(jī)械回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)不同回轉(zhuǎn)工況的要求。 圖 36回轉(zhuǎn)支承裝置 Figure 36 slewing device 1．轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承 擺動(dòng)式液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)柱式支承如圖 37 所示。不能傾翻倒，并應(yīng)使回轉(zhuǎn)輕便靈活。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的殼體固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，用小齒輪與回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)座圈上的齒圈相嚙合 .小齒輪可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，又可繞轉(zhuǎn)臺(tái)中心線公轉(zhuǎn)，當(dāng)回傳機(jī)構(gòu)工作時(shí)就像對(duì)底架進(jìn)行回轉(zhuǎn)。 為了配合雙作用葉片式液壓馬達(dá)，選擇傳動(dòng)比 i=10 的行星齒輪減速器。相對(duì)其他 減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度 (單級(jí)可做到 1 分以內(nèi) )、高傳動(dòng)效率 (單級(jí)在 97%98%)、高的扭矩 /體積比、終 身免維護(hù)等特點(diǎn)。 行星齒輪減速器 行星齒輪減速機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽(yáng)輪，外齒圈。 類液壓馬達(dá)的適用工況與應(yīng)用范圍 圖 34類液壓馬達(dá)的適用工況與應(yīng)用范圍 Figure 34 class hydraulic motor and application of the applicable range of operating conditions 液壓馬達(dá)的選?。? 粗略估計(jì)本設(shè)計(jì)中的機(jī)器人總重在一噸左右，行走系統(tǒng)單次運(yùn)動(dòng)的距離不超過(guò) 2M，在行走距離精度上有較高要求，行走速度 較低，結(jié)合工作環(huán)境、成本、總效率等綜合考慮選擇雙作用葉片式液壓馬達(dá)。斜盤傾角越大，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。若改變馬達(dá)壓力油輸入方向，則馬達(dá)軸按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 Q 與柱塞上液壓力相平衡，而 Q 則使柱塞對(duì)缸體中心產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)馬達(dá)軸逆 時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。軸向柱塞馬達(dá)的工作原理 為，配油盤和斜盤固定不動(dòng)，馬達(dá)軸與缸體相連接一起旋轉(zhuǎn)。缸體再通過(guò)端面連接的傳動(dòng)軸向外輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。力可分解為和兩個(gè)分力。 (2)徑向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理，當(dāng)壓力油經(jīng)固定的配油軸 4 的窗口進(jìn)入缸體內(nèi)柱塞的底部時(shí)，柱塞向外伸出，緊緊頂住定子的內(nèi)壁，由于定子與缸體存在一偏心距。 葉片式液壓馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)作靈敏、可適用于換向頻率較高的場(chǎng)合；但泄漏量較大、低速工作時(shí)不穩(wěn)定。由于液壓馬達(dá)一般都要求能正反轉(zhuǎn)，所以葉片式液壓馬達(dá)的葉片要徑向放置。 圖 33 液壓馬達(dá)三維立體圖 Figure 33 hydraulic motor threedimensional map 液壓馬達(dá)工作原理 （ 1）葉片式液壓馬達(dá)由于壓力有作用，受力不平衡使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 分類： （ 1）達(dá)按其結(jié)構(gòu)分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其他型式。 1液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過(guò) 2減速器降低轉(zhuǎn)速將動(dòng)力傳輸?shù)津?qū)動(dòng)輪上，最終將液壓能轉(zhuǎn)換為輪胎搬運(yùn)機(jī)器人沿軌道 X 軸方向的移動(dòng)。 行走機(jī)構(gòu)由 1液壓馬達(dá)、 2減速器、 13驅(qū)動(dòng)輪組成。 14車架總成為整體焊接件 。 圖 32底盤機(jī)械結(jié)構(gòu)三維立體圖 Figure 32 Chassis mechanical structure of threedimensional map 1液壓馬達(dá)； 2減速器； 6中央回轉(zhuǎn)接頭； 13驅(qū)動(dòng)輪； 14車架； 20回轉(zhuǎn)支承裝置 底盤 包括 車架 和行走機(jī)構(gòu) , 主要由 14車架 、 1液壓 馬達(dá)及其管路 2減速器 、13驅(qū)動(dòng)輪組成。 回轉(zhuǎn)裝置：回轉(zhuǎn)裝置由 20回轉(zhuǎn)支承裝置和 8回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置組成。 工作臺(tái)以下部分：包括行走裝置和回轉(zhuǎn)裝置。 11機(jī)械爪與 10伸縮 臂通過(guò)軸連接，工作狀態(tài)中通過(guò)機(jī)械爪與輪胎的自重使自身保持豎直。 5動(dòng)臂液壓缸的作用是 在工作狀態(tài)中舉升機(jī)械臂，為機(jī)械臂 Z 軸方向的