【正文】 此系統(tǒng)四個(gè)主壓力油路的壓力測(cè)量，是通過(guò)轉(zhuǎn)換壓力表開(kāi)關(guān)（ K3B）的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，被測(cè)量的四個(gè)主油路的壓力值，分別從壓力表（ Y60）上表示出來(lái)。 在手臂 回轉(zhuǎn)后的定位所用的定位油缸支路要比系統(tǒng)壓力低，為此在定位油缸支路前串有減壓閥（ J10），使定位油缸獲得適應(yīng)壓力為 15—18*105 帕 ，同時(shí)還給電液動(dòng)滑閥（或稱(chēng)電液換向閥， 34DY63B）來(lái)實(shí)現(xiàn)，空載卸荷不致使油溫升高。 手指夾緊油缸支路裝有液控單向閥（ IY25B），使手指夾緊工件時(shí)不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，保證保證手指夾持工件牢靠。工作時(shí)油泵輸出的壓力油進(jìn)入升降油缸上腔，作用在順序閥的壓力增加使之接通，活塞便向下運(yùn)動(dòng)。 手臂伸縮、手臂升降、手臂回轉(zhuǎn)、手臂橫向移動(dòng)和手腕回轉(zhuǎn)油路采用單向調(diào)速閥（ QI63B、 QI25B、 QI10B）回程節(jié)流，因而速度可調(diào)，工作平穩(wěn)。該系統(tǒng)選用功率 N = 千瓦的電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)雙聯(lián)葉片泵 YB35/18 ，其公稱(chēng)壓力為 60*10 5 帕，流量為 35 升 /分 +18 升 /分 =53 升 /分，系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)為 30*10 5 帕，油箱容積選為 250 升。該電控系統(tǒng)的步進(jìn)控制環(huán)節(jié)采用步進(jìn)選線器，其步進(jìn)動(dòng)作是在每一步動(dòng)作完成后，使行程開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動(dòng)作的預(yù)設(shè)停留時(shí)間，使時(shí)間繼電器動(dòng)作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序 “跳步 ”控制電磁閥的電磁鐵線圈通斷電，使電磁鐵按程序動(dòng)作（見(jiàn)電磁鐵動(dòng)作程序表）實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 → 插定位銷(xiāo) → 手臂前伸 → 手臂中停 （此時(shí)立式精鍛機(jī)的卡頭下降 → 卡頭夾料，大泵卸荷） → 手指松開(kāi)（此時(shí)精鍛機(jī)的卡頭夾著料上升） → 手指閉合 → 手臂縮回 → 手臂下降 → 手腕反轉(zhuǎn) （手腕復(fù)位） → 拔定位銷(xiāo) → 手臂反轉(zhuǎn)（上料機(jī)械手復(fù)位） → 立柱回移（回到起始位置） → 待料（一個(gè)循環(huán)結(jié)束）卸荷。手指閉合，待夾料立放） → 插定位銷(xiāo) → 手臂前伸 → 手指張開(kāi) → 手指夾料 → 手臂上升 → 手臂縮回 → 立柱橫移 → 手腕回轉(zhuǎn) 115176。 上料機(jī)械手的動(dòng)作順序 本液壓傳動(dòng)上料機(jī)械手主要是從一個(gè)地方拿到工件后，橫移一定的距離后把工件給立式精鍛機(jī)進(jìn)行加工。它通常由一些典型的壓力控制、 流量控制、方向控制回路加上一些專(zhuān)用回路所組成。 機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)圖的繪制是設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手的主要內(nèi)容之一。這里采用交流電磁閥。 目前在液 壓系統(tǒng)中使用的電磁閥，按其電源的不同，可分為交流電磁閥（ D 型）和直流電磁閥（ E 型）兩種。 調(diào)速閥能夠隨負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)整和穩(wěn)定所通過(guò)的流量，使油缸的運(yùn)動(dòng)速度不受負(fù)荷變化的影響，對(duì)速度的平穩(wěn)性要求高的場(chǎng)合，宜用調(diào)速閥實(shí)現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。其原因是負(fù)荷變化會(huì)引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。其缺點(diǎn)是：有壓力和流量損耗，在低速負(fù)荷傳動(dòng)時(shí)效率低，發(fā)熱大。 根據(jù)各油泵的運(yùn)動(dòng)速度要求，可分別采用 LI 型單向節(jié)流閥、 LCI 型單向節(jié)流閥或 QI 型單向調(diào)速閥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。其控制方法有兩類(lèi)：一類(lèi)是采用定量泵，即利用調(diào)節(jié)節(jié)流閥的通流截面 來(lái)改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量；另一類(lèi)是采用變量泵，改變油泵的供油量。在停機(jī)時(shí)，單向閥把系統(tǒng)能夠和油泵隔斷，防止系統(tǒng)的油液通過(guò)油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵時(shí)間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油缸的作用。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，油泵向系統(tǒng)供應(yīng)高壓油液，以驅(qū)動(dòng)油缸 運(yùn)動(dòng)而做功。 ⑤ 油泵出口處接單向閥 在油泵出口處接單向閥。 為了使機(jī)械手手臂在移動(dòng)過(guò)程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而發(fā)生位移，可采用鎖緊回路，即將油缸的回油路關(guān)閉，使活塞停止運(yùn)動(dòng)并鎖緊。 ③ 減壓回路 為了是機(jī)械手的液壓系統(tǒng)局部壓力降低或穩(wěn)定，在要求減壓的支路前串聯(lián)一個(gè)減壓閥，以獲得比系統(tǒng)壓力更低的壓力。 ② 卸荷回路 在機(jī)械手各油缸不工作時(shí)，油泵電機(jī)又不停止工作的情況下，為減少油泵的功率損耗，節(jié)省動(dòng)力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，所以采用卸荷回路。這些基本控制回路具有各種功能，如工作壓力的調(diào)整、油泵的卸荷、運(yùn)動(dòng)的換向、工作速度的調(diào)節(jié)以及同步運(yùn)動(dòng)等。 ③ 控制調(diào)節(jié)裝置 各種閥類(lèi)，如單向閥、溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等，各 起一定作用，使機(jī)械手的手臂、手腕、手指等能夠完成所要求的運(yùn)動(dòng)。也有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液動(dòng)機(jī)一般叫作油馬達(dá)，回轉(zhuǎn)角小于 360176。 ② 液動(dòng)機(jī) 壓力油驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)外工作部分。這種借助于運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來(lái)傳遞動(dòng)力的液壓傳動(dòng)稱(chēng)為容積式液壓傳動(dòng)，機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都屬于容積式液壓傳動(dòng)。手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所能克服的摩擦阻力大小，以及夾持式手部夾緊工件時(shí)所需保持的握力大小，均與油液的壓力和活塞的有效工作面積有關(guān)。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵輸出壓力油，是 將電動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能。按中等壁厚進(jìn)行計(jì)算 (16D/δ )： ? ?( 2 .3 )PD CP? ?????計(jì) 計(jì) 式中 ? 強(qiáng)度系數(shù) (當(dāng)為無(wú)縫 鋼管時(shí)取值為 1，本案為鑄造式，取值 ) C計(jì)入管壁公差及侵蝕的附加厚度 ??? 油缸材料的許用應(yīng)力 (MPa)； ? ? bn?? ? ，其中 b? 為油缸材料的抗拉強(qiáng)度， n為安全系數(shù)，一般 n=3～ 5 一般常用缸體材料的許用應(yīng)力 ??? 為： 鍛鋼 ??? =110～ 120MPa 鑄鋼 ??? =60MPa 無(wú)縫管 ??? =100～ 110MPa 代入數(shù)據(jù)： ? ? 1 . 3 1 1 0 0 2 3 . 3 6( 2 . 3 ) ( 2 . 3 6 0 1 . 3 1 ) 0 . 7PD C m mP? ?? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ?計(jì) 計(jì) 圓整為 5mm，即缸體外徑 110mm。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 19 3 3 3 43 7 0 . 52 2 1 0 . 9 6PD m mp? ? ?? ? ? ??? 根據(jù)表 32油缸內(nèi)徑系列（ GB/T234893），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑， D=100mm. 活塞桿直徑 d=50/3=，圓整為 d=40mm。 )/=3334N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)， F=(490+1372140179。G總 近似估算為 140Kg。 （ 1） F慣的計(jì)算 GvF gt?? ?總慣 設(shè)定速度為 ? V=。 ?工 件 =1000mm ?手 和 腕 =1000mm ?臂 =300mm 29 G G GG? ? ?? ??? 手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 () 767G G G mmG? ? ?? ????手 腕 手 腕工 件 工 件 臂 臂總 所以，回轉(zhuǎn)半徑 ?? 767mm (3) 計(jì)算偏重力矩 MG?? 總偏 MG?? 總偏 105 789K g m N m? ? ? ? ? 升降不自鎖條件分析計(jì)算 參考圖 ，手臂在 G總 的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套有防止這種趨勢(shì)。 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計(jì)算 手臂偏重力矩的計(jì)算 （ 1） 零件重量 G工 件 、 G爪 、 G腕 、 G臂 等。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。 圖 回轉(zhuǎn)缸的截面圖 （ 3） 動(dòng)片和 輸出軸間的連接螺釘 動(dòng)片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖 。 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，需要螺釘來(lái)連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖 所示，內(nèi)徑為 160mm，外徑為 180mm，輸出軸徑為 64mm， 6 0 176。 危險(xiǎn)截面 222 2 21 6 0 6 4 1 6 8 8 9 . 24S R r m m? ? ? ?? ? ? ? 所以，工作載荷： Q? 2815PS NZ ? 剩余預(yù)緊力： 39。 則回轉(zhuǎn)軸徑 d=160/=64mm 動(dòng)片寬 b=D=160mm （ 2） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 根據(jù)表 41所示，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為 1Mpa,所以螺釘間距 t小于 150mm, 27 根據(jù)初步估算，選取螺釘中心線 D=200mm, 150 628L D mm?? ? ? ?，39。 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算 M驅(qū) =? （ 1） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的靜片和動(dòng)片寬 b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為 1Mpa。 ? ?2 2 2 2 23 1 2 4 0 ( 0 .8 3 0 .0 4 ) / 1 2 2 .1 5cJ m l R Nm? ? ? ? ? ? ? 2 2 21 0 0 0 .7 3 9 .2G Nmg ? ? ? ? 起動(dòng)角速度 ? ? = ，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為 。 ? 回轉(zhuǎn)件的重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。 由于參與回轉(zhuǎn)的零件形狀、尺寸和重量各不相同，所以計(jì)算 0J 比較復(fù)雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，可將形狀復(fù)雜的形體簡(jiǎn)化成幾個(gè)簡(jiǎn)單形體，分別計(jì)算，然后將各值相加，即是復(fù)雜零件對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 M M M M? ? ?驅(qū) 回慣 封 慣性力矩的計(jì)算 00M J J t?? ??? ?慣 式中 ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量（ rads ），在起動(dòng)過(guò)程中 ? ? =? ； ? t—— 起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間 (s)?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來(lái)決定，對(duì)于本設(shè)計(jì)就是考慮兩個(gè)葉片之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，為滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中動(dòng)片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)2100。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。這樣就固定了花鍵軸，也就通過(guò)花鍵軸固定了活塞桿?；钊麠U采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導(dǎo)向。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體連接，由缸體帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒條齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運(yùn)動(dòng)部件較大。 （ 2） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。 機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂 2100的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。 合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化一班 24 第五章 機(jī)身的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。穩(wěn)定性條件可表示為 。 22 3 1001844P Mpa MPad? ??? ? ? ?? 結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 （ 3） 活塞桿的計(jì)算校核 ①?gòu)?qiáng)度校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。 （ 2） 液壓缸外 徑的設(shè)計(jì) 本案液壓缸考慮鑄造結(jié)構(gòu)，考慮到鑄造的最小壁厚要求，故最小不小于 3mm，而驅(qū)動(dòng)壓力又較低，故厚度不超過(guò) 10mm。 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力： 0 .0 3 + 0 .0 5 P= 1 1 1 7 .2 NP P P P? ? ?摩 慣 合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化一班 21 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 P=，根據(jù)表 選擇液壓缸的工作壓力 P=1MPa （ 1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖 所示 圖 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔， 2114DP P p ????? 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔 中， ? ?22 21 1 1 249Dd DP P P P? ?? ? ??? ? ? 液壓缸的有效面積： 1PF p? 故有 114 1 .1 3PPD pp? ? ??? （無(wú)桿腔） 192 PD p??? （有桿腔） 式中 P活塞的驅(qū)動(dòng)力 (N) P1油缸的工作壓力 (MPa) d活塞桿直徑 (mm),本案初設(shè) d=D/3 合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化一班 22 D油缸內(nèi)徑 (mm) η 油缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中用耐油橡膠可取η =