【正文】 的出發(fā)點也是不同的。例如液壓翻斗自卸汽車，液壓缸的外負載是翻斗(車廂)和所裝的貨物，翻斗(車廂)上升傾斜時，液壓缸的軸線發(fā)生擺動，這就要求活塞桿頭部與翻斗(車廂)的連接采用耳環(huán)式或銷軸式，液壓缸底座與車身的安裝形式也要采用耳環(huán)式或耳軸式。像精密外(內)圓磨床用的液壓缸，工作環(huán)境比較清潔，負載穩(wěn)定并且較小，結構和設計參數(shù)就應當適應它的工作條件。比如用于采煤工作而液壓支架上的立(支)柱缸，工作條件惡劣，粉塵大，支護(工作)壓力變化大(負載變化大)，要求立(支)柱液壓缸絕對安全可靠，不允許有泄漏。再如汽車起重機的吊臂液壓缸，為適應不同的起吊高度要求和工作場地的轉換，其吊臂液壓缸必須采用伸縮式多級液壓缸，其體結構形式可以是單作用的柱塞式多級液壓缸，或活塞式多縮液壓缸，或末級活塞式的多級液壓缸。比如，液壓翻斗自卸汽車的液壓缸的作用是將翻斗(車廂)舉升成傾斜狀態(tài)，使所載的物料自動卸掉，其回程可在翻斗(車廂)的重力作用卜而完成。圖110 系統(tǒng)工作循環(huán)圖第2章 液壓缸結構設計、原則和步驟 設計的依據(jù)液壓缸與機器及機器上的機構直接相聯(lián)系，對于不同的機構，液壓缸的具體用途和土作性能也不同，因此設計之前，要進行全而地分析和研究，收集必要的原始資料并加以整理作為設計的依據(jù)。表11 系統(tǒng)工作循環(huán)狀態(tài)電磁鐵電磁鐵狀態(tài) 液壓缸狀態(tài)1YA+液壓缸1前進2YA+液壓缸2前進3YA+液壓缸3前進4YA+液壓缸3后退5YA+液壓缸2后退6YA+液壓缸1后退 液壓系統(tǒng)中幾種低壓回路的作用(1) 背壓油路：由系統(tǒng)回路上的背閥所產生的低壓油(~1MPa)在制動或出現(xiàn)超速吸空時通過雙向補油閥26向液壓馬達的低油腔補油，以保證滾輪始終貼緊一浮軌表面，使馬達上作平穩(wěn)井有可靠的制動性能。1YA、3YA、4YA斷電，5YA通電，液壓缸3活塞先返回到后端點，回路壓力升高，壓力繼電器4K動作，使4YA通電，液壓缸2活塞返回到左端點，回路中壓力升高，壓力繼電器3K動作，使2YA通電，液壓缸1活塞返回到復位處。前進：按下啟動按鈕，電磁鐵1YA通電，液壓缸1活塞前進到前端后，回路壓力升高，壓力繼電器1K動作，使電磁鐵3YA通電，液壓缸2活塞前進到前端點后，回路壓力升高，壓力繼電器2動作，使4YA通電，液壓缸3活塞前進到前端。 系統(tǒng)工作循環(huán)分析根據(jù)液壓傳動型工業(yè)機器人的作業(yè)要求，液壓系統(tǒng)應完成左右方向前進，上下方向前進，以及前后方向前進和返回工作循環(huán)。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合的方式。在綜合基本回路時，在滿足工作機構運動要求及生產率的前提下，應力求系統(tǒng)簡單，工作安全可靠，動作平穩(wěn)、效率高，調整和維護保養(yǎng)方便。設計過程中，除了要滿足主機在動作和性能等方面的要求外，還必須滿足體積小、重量輕、成本低、效率高、結構簡單、工作可靠、使用和維修方便等要求。然后再考慮其它輔助回路，例如有垂直運動部件的系統(tǒng)要考慮平衡回路，有多個執(zhí)行元件的系統(tǒng)要考慮順序動作、同步或互不干擾回路，有空載運行要求的系統(tǒng)要考慮卸荷回路等。圖18互不干擾回路在擬定液壓系統(tǒng)原理圖確定回路的類型時，應根據(jù)各類主機的工作特點和性能要求，首先確定對主機主要性能起決定性影響的主要回路。(3) A缸先完成快進，行程開關使1YA+、2YA，A缸工進，B缸快進，互不干擾，若兩缸均工進，全由小泵供油。工作原理：(1) 圖示，各缸原位停止。即在活塞的終點安裝一個行程開關，只有在壓力繼電器和行程開關都發(fā)出信號時，才能是換向閥動作。圖17 壓力繼電器控制順序動作回路為防止壓力繼電器誤動作，~1MPa，~1MPa。動作順序：先將工件夾緊,然后動力滑臺進行切削加工，加工完畢，退刀、松開。圖16 三位四通(O型) (3) 壓力繼電器控制順序動作回路在壓力控制的順序動作回路中，壓力繼電器的調定壓力必須大于前一動作液壓缸的最高工作壓力，~1MPa；否則，在管路中的壓力沖擊或被動下會造成誤動作，導致設備故障和人身事故。圖15 自動補油保壓回路(2) 啟?；芈?執(zhí)行元件需頻繁啟動或停止的液壓系統(tǒng)中，一般不采用啟動和停止電機的方法。當壓力達到上限值時，上觸點又發(fā)出信號，使1YA失電。如圖13 所示的回路，為采用液控單向閥和電接觸式壓力表的自動補油式保壓回路，其工作原理為：當1YA得電，換向閥右位接入回路，液壓缸上腔的壓力上升至電接觸式壓力表的上限值時，上觸點接電，使電磁鐵1YA失電，換向閥處于中位，液壓泵卸荷，液壓缸由液控單向閥保壓。(1) 保壓回路在液壓系統(tǒng)中，常要求液壓執(zhí)行機構在一定的行程位置上停止運動或在有微小的位移下穩(wěn)定地維持住一定的壓力，這就要采用保壓回路。節(jié)流調速系統(tǒng)中，通常由定量泵供油，用溢流閥調節(jié)所需的壓力，并保持恒定。根據(jù)工作特點和性能要求確定液壓基本回路如下：調速回路：系統(tǒng)分析采用節(jié)流調速，循環(huán)形式為開式。因此，經系統(tǒng)分析本文采用開式回路。壓力決定于外載荷。開式循環(huán)系統(tǒng)結構簡單，又可以很好的再油缸中進行冷卻和沉淀雜質，散熱條件好。閉式循環(huán)系統(tǒng)結構緊湊，油路封閉，運動平穩(wěn)。一般有較大空間可以存放油箱的系統(tǒng)，都采用開式回路；相反，可采用閉式回路。圖11的液壓缸額定土作較高,可達25MPa。根據(jù)液壓傳動型工業(yè)機器人的這一特點，液壓傳動型工業(yè)機器人的液壓缸可以設計成單活塞桿單雙作用式的。緩沖裝置與排氣裝置視具體應用場合而定，其他裝置則必不可少。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比液。它結構簡單，工作可靠。液壓系統(tǒng)沒有工作介質也就不能構成液壓傳動系統(tǒng)，其重要性不言而喻。它們的功能是多方而的，各不相同。(4) 輔助元件 輔助元件包括油箱、管道、管接頭、濾油器、蓄能器、加熱器、冷卻器等。擺動液壓馬達(習慣稱擺動液壓缸)不可連續(xù)回轉，只能往復擺動(擺動角小于)。它是與液壓泵作用相反的能量轉換裝置，是液壓缸和液壓馬達的總稱。(1) 動力元件動力元件又稱液壓泵，其作用是利用密封的容積變化，將原動機(如內燃機，電動機)的輸入機械能轉變?yōu)楣ぷ饕后w的壓力能(即液壓能)，是液壓系統(tǒng)的能源(動力)裝置。如果不使用或明確說明使用了伺服控制元件，則稱液壓傳動系統(tǒng)。2) 液壓系統(tǒng)的組成部分及作用由若干液壓元件和管路組成以完成一定動作的整體稱液壓系統(tǒng)。液壓傳動是以密閉在管路中的受壓液體(主要形式為液壓油)為土作介質，進行能量的轉換、傳遞、分配和控制的技術，稱之液壓傳動或液壓技術。新材料和新介質方向的研究也為液壓技術的發(fā)展和完善提供了新的動力。因而采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志，世界上各先進國家都對液壓技術的發(fā)展給予了高度重視。目前，它已成為比較成熟的基礎學科。 液壓概述 液壓技術的發(fā)展液壓技術源于古老的水力學，它的發(fā)展是與流體力學的研究成果、工程材料、液壓介質等相關學科的發(fā)展緊密聯(lián)系的。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求進行驗證。通常情況L≤(20~30)d。活塞桿直徑是按受力情況決定的，可按表初步選取。液壓缸的主要尺寸包括缸筒內徑D、活塞桿直徑d和缸筒長度L。液壓缸的設計液壓缸的設計計算：由于液壓執(zhí)行元件與主機結構有著直接關系因此所需要的液壓缸和在結構上千變萬化。同時，為后來者在液壓傳動型工業(yè)機器人的研究提供經驗。通過自己的努力學習，認真研究，對此次畢業(yè)設計根據(jù)工作計劃按部就班的進行。(3)針對此次液壓傳動型工業(yè)機器人設計的工作量大，工作難度大，時間緊，任務重的特點，擬采用計算機輔助設計AutoCAD、UG等相關專業(yè)軟件來完成零件圖的繪制與三維模型以及運動仿真建立。(2)機器人的液壓系統(tǒng)是根據(jù)機器人自由度的多少以及運動要求，由一些基本回路組成的，如調速回路、壓力控制回路、方向控制回路。液壓系統(tǒng)在機器人中所起的作用是通過電—液轉換元件把控制信號功率放大后，對液壓動力機構進行方向、位置和速度的控制，從而使機器人手臂按照給定的運動規(guī)律動作。由于采用油液作為工作介質，系統(tǒng)可自行潤滑，使用壽命長。(3)由于油液的不可壓縮性，系統(tǒng)的固有頻率高，快速響應好，可實現(xiàn)頻繁平穩(wěn)的變速和換向。 液壓傳動與其它兩種傳動方式相比，其優(yōu)點是：(1)功率重量比大，即以較小的驅動器輸出較大的驅動力或力矩。而液壓傳動型系統(tǒng)在機器人中的應用很廣泛。對機器人的研究趨勢如下：1)機械電子結構的標準化、模塊化、微型化及具有可重構性；2)新型傳感器和多傳感器融合技術；3)伺服驅動技術的數(shù)字化、集成化及分散化；4)新型智能技術，如虛擬技術；5)控制技術的開放化、網絡化及PC化。工業(yè)機器人的研究趨勢隨著工業(yè)機器人的應用范圍的擴大，建筑、農業(yè)、采礦、災難救援等非制造業(yè)行業(yè)、國防軍事領域、醫(yī)療領域、日常生活領域等對機器人的需求越來越大。 主要表現(xiàn)在：基礎零部件制造能力差；缺少自己的工業(yè)機器人品牌；認識還不夠到位，鼓勵工業(yè)機器人產業(yè)化發(fā)展的政策少。經過30多年的發(fā)展，我國工業(yè)機器人數(shù)量也達到了一定的規(guī)模，機器人的研究在一些方面也已經達到了世界先進水平，但與發(fā)達國家相比仍然有很大差距。具有代表性的是梁志偉等人采用基于分布式傳感器感知的方法 ，周武等人采用遺傳快速SLAM 算法，張文玲等人采用自適應 SLAM 算法同時進行自身定位與環(huán)境地規(guī)劃的改進，有效提高了機器人運動的安全性 。清華大學設計了動態(tài)步行雙足機器人 THBIPII，哈爾濱工程大學設計了雙足機器人 HEUBR_1，但仿生程度都還有待提高。國防科技大學采用胸鰭推進驅動實現(xiàn)機器魚的設計；哈爾濱工業(yè)大學采用形狀記憶合金驅動對仿生魚進行了設計，但是，機器魚很難實現(xiàn)柔性的仿生運動。對機器人魚的研究集中在它的驅動單元上，因機器魚有較高的液體推進性能，其推進方法可以是尾鰭或者胸鰭推進。國內研究的綜述我國對工業(yè)機器人的研究始于20世紀70年代,通過“””七五”的起步，“八五”、“ 九五”的 科技攻關，已經基本掌握了工業(yè)機器人的設計制造技術、控制系統(tǒng)和驅動系統(tǒng)的設計技術和機器人軟件和編程等關鍵技術。其中，液壓傳動型工業(yè)機器人的研究比重呈逐年增加的趨勢。這些機器人自動化成套裝備的使用，大大推動了其行業(yè)的快速發(fā)展，提升了其行業(yè)的制造技術水平。國外汽車行業(yè)、電子器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已大量使用工業(yè)機器人自動化生產線，以保證產品質量和生產高效率。主要表現(xiàn)為機器人作用對象的識別，路徑規(guī)劃，最后實現(xiàn)自主導航完成任務。機器人的定位可分為相對定位和絕對定位兩種。由室內到室外，由結構環(huán)境到非結構的復雜環(huán)境，使機器人創(chuàng)建環(huán)境地圖的同時進行自主定位和導航成為當今機器人研究領域的一大熱點問題。(2)機器人的定位與環(huán)境地圖的創(chuàng)建。其發(fā)展重點領域有以下幾點：(1)仿生機器人與新型機構。研磨拋光和激光加工等復雜工業(yè)。目前，國際上的工業(yè)機器人公司主要分為日系和歐系。研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢國外有關研究的綜述在國外，關于機器人的研究起點早，基礎牢固，技術先進，研究領域廣闊且深入。畢業(yè)設計環(huán)節(jié)是教學計劃中綜合性最強的實踐教學環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學生的思想、工作作風及實際能力、提高畢業(yè)生全面素質具有很重要的意義。并通過自己的努力研究為機器人的研究事業(yè)奉獻出自己的一份貢獻，為機器人事業(yè)在我國的工業(yè)發(fā)展中做出卓越的貢獻而努力，使我國的工業(yè)、國防事業(yè)得到快速發(fā)展，為實現(xiàn)社會主義共同富裕的共同理想邁出堅實的一步，為實現(xiàn)中華民族的偉大復興添加新型動力。(1)理論意義：通過對機器人的研究了解國內外機器人的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀和趨勢以及對現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的影響。今天，液壓傳動型工業(yè)運輸機器人已成為我國工業(yè)發(fā)展中的主要運輸設備之一，它不僅具有將液壓能轉變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動(或擺動運動)的液壓執(zhí)行元件。近年來，有關運輸機液壓系統(tǒng)方面的文獻并不少見，但文獻的內容大多針對某一專題進行研究，系統(tǒng)地論述現(xiàn)代液壓運輸機液壓系統(tǒng)的論文卻較少，因此研究運輸機液壓系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。運輸機的發(fā)展與液壓技術密不可分，二者相互促進，一方面，液壓技術是現(xiàn)代運輸機的技術基礎，另一方面，運輸機的發(fā)展又促進了液壓技術的提高。緒 論本課題研究的意義隨著國民經濟的快速發(fā)展，液壓運輸機在。組合液壓缸包括：彈簧復位式、齒條式、串聯(lián)式和增壓式四種。其中，單作用液壓缸分為：單活塞桿液壓缸、雙活塞桿液壓缸、柱塞式液壓缸、差動液壓缸和伸縮液壓缸。液壓缸的類型及結構形式：液壓缸有多種類型。(5)特殊工作場合。(4)多種工作程序組合的自動操作與控制。(3)高響應、高精度的控制。(2)各種需要作用力大的推、擠、挖掘等作業(yè)裝置。尤其在行走機械和較大驅動功率的場合，液壓傳動已經成為一種主要方式。目前，液壓技術已廣泛應用于各個工業(yè)領域的技術裝備上，例如機械制造、工程、建筑、礦山、冶金、船舶等機械，上至航空、航天工業(yè)，下至地礦、海洋開發(fā)工程，幾乎無處不見液壓技術的蹤跡。液壓傳動是研究以有壓流體(液體)為傳動介質來實現(xiàn)各種機械的傳動控制的學科。而此說明書是針對液壓缸的工作環(huán)境和工作要求來確定液壓缸的工作壓力和承載能力，來確定其缸筒內徑、壁厚和活塞桿的直徑。根據(jù)能量轉換的形式，執(zhí)行元件可分為兩類三種：液壓馬達、液壓缸、和擺動液壓馬達，后者也可稱擺動液壓缸。將液壓缸提供的液壓能重新轉換成機械能的裝置稱為執(zhí)行元件。它結構簡單、工作可靠。 37 缸筒底部厚度的校核 38 液壓缸進、出油口尺寸的確定 38第3章 液壓輔助元件的設計 39 液壓缸的密封設計 39 靜密封的設計 39 動密封的設計 39 支承導向的設計 39 導向環(huán)的設計 40 導軌的設計 40 防塵圈的設計 41 活塞桿導向套的設計 41 緩沖裝置 42 液壓泵的選擇 42 確定液壓泵的最高工作壓力 42 確定液壓泵的流量 43 確定額定壓力及流量 44 44 閥類元件的確定 44