【正文】 率，應(yīng)依具體情況控制油溫，使泵和系統(tǒng)在油液的最佳粘度范圍內(nèi)工作。因此應(yīng)選擇使系統(tǒng)能正高效和可靠工作的油液粘度。 在眾多的考慮因素中，最重要的因素是液壓的粘度。（4）經(jīng)濟(jì)性方面的考慮 1）價(jià)格及使用壽命。4）化穩(wěn)定性 f, 剪切穩(wěn)定性。2)對金屬和密封件的相容性。3）轉(zhuǎn)速（氣蝕、對支承而浸潤能力）。（2）系統(tǒng)工作條件方面1)壓力范圍（潤滑性、承載能力）。2）抑制噪音的能力（空氣溶解度、消泡性）。：表二 液壓元件型號及規(guī)格Table2 The type and specifications of Hydraytic ponents元件名稱 估計(jì)流量 型號 規(guī)格 調(diào)定壓力齒輪泵 HY01－35 25 ；35L/min 手臂液壓缸 －90dE 擺動(dòng)液壓缸 －P03 夾緊液壓缸 －100dE 溢流閥 35L/min DBD－H6P 5Mpa；50L/min 三位四通電磁換向閥 －63B ；63L/min三位四通電磁換向閥 －10B ；10L/min三位四通電磁換向閥 －10B ；10L/min單向調(diào)速閥 －63B ；～63L/min單向調(diào)速閥 12L/min QC11－63B ；～63L/min單向調(diào)速閥 －10 ；0～6L/min單向調(diào)速閥 －10 ；0～6L/min單向調(diào)速閥 －10 ；0～6L/min單向調(diào)速閥 －10 ；0～6L/min單向調(diào)速閥 －10 ；0～6L/min壓力繼電器 DP－63B ～ 壓力繼電器 DP－63B ～ 液控單向閥 ；63L/min液控單向閥 ；25L/min單向閥 35L/min I63 ；63L/min油箱 200L過濾器 WU63－180 63L/min壓力表 L710612 0～6MPa 液壓油的選用正確而合理的選擇液壓油，對液壓系統(tǒng)適應(yīng)各種工作環(huán)境，延長液壓元件使用壽命，提高系統(tǒng)工作的可靠性有著重要的意義。部分油路采用單向閥來保持壓力，用溢流閥來保護(hù)液壓缸。選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量來確定，本系統(tǒng)工作壓力較小，流量也較小，所以選擇低壓低流量的閥。溢流閥按液壓泵最大流量選取，選擇調(diào)速閥時(shí)，必須保證最小穩(wěn)定流量能滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)最低穩(wěn)定速度的要求。此液壓系統(tǒng)為低壓系統(tǒng)，取，又已知，則：根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)JBT79381995選用200L的油箱。但對于一般情況而言，油箱的有效容積可按液壓泵的額定流量估計(jì)出來。 油箱的設(shè)計(jì)油箱的功用主要是儲存油液，此外還起著散發(fā)油液中熱量（在周圍環(huán)境溫度較低的情況下則是保持油液中熱量）、釋放處混在油液中的氣體、沉淀在油液中污染物等作用?；剞D(zhuǎn)缸： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表20－8－2選用油管公稱通徑為，外徑為的無縫鋼管。油管的內(nèi)徑按公式計(jì)算。 因該機(jī)械手在室內(nèi)使用，固選用電動(dòng)機(jī)較為方便且電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。對于在工作過程中用節(jié)流調(diào)速閥的系統(tǒng)還必須加上溢流閥的最小流量，一般取。7 液壓元件及動(dòng)力機(jī)的設(shè)計(jì)選擇 液壓泵的選擇（1）系統(tǒng)壓力計(jì)算 式中——液壓缸或液壓馬達(dá)的最大工作壓力 ——液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失 ——壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大壓力之值，取的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算要待元件選定，并繪出管路時(shí)才能進(jìn)行，初算時(shí)可以按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取，管路簡單的可選，管路復(fù)雜的，進(jìn)油口有調(diào)速閥的，取。（3）結(jié)構(gòu)布置要合理，便于裝配修理。 機(jī)身設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題（1）要有足夠的剛度和穩(wěn)定度。機(jī)械手整體受力載荷圖如下： （3）手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)液壓缸的選用由以上計(jì)算結(jié)果查參考文獻(xiàn)［3］選用HSGK－90dE型液壓缸。按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算如下： (22)設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故，活塞直徑d=50mm,L=500mm,代入數(shù)據(jù)進(jìn)行校核： (23)由此可見活塞桿的強(qiáng)度足夠。根據(jù)以上所計(jì)算的液壓缸的內(nèi)徑參數(shù)查參考文獻(xiàn)［3］：D＝90mm；查參考文獻(xiàn)［3］:d＝50mm。液壓缸工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻(xiàn)中表9－3取p2＝。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：（3）手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)時(shí),在計(jì)算慣性力的時(shí)候,設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間，啟動(dòng)速度,則 (20)（4）手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)所受合力計(jì)算 此處省略 ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。圖6 手臂受力示意圖Figure 6 Schematic diagram of the arm forces2）手臂所受摩擦力的計(jì)算由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。手臂垂直伸縮直線運(yùn)動(dòng)時(shí)需要克服摩擦力和慣性力及機(jī)械手手部總重力，其驅(qū)動(dòng)力可按下式計(jì)算： (17)式中——機(jī)械手手部總重量——摩擦阻力包括導(dǎo)軌間的摩擦阻力；活塞與缸壁及密封處的摩擦阻力——起動(dòng)過程的慣性力；其大小按下式估算 (18)式中 ——機(jī)械手升降運(yùn)動(dòng)部分總重量 ——重力加速度 ——手臂運(yùn)動(dòng)速度 ——起動(dòng)時(shí)所需的時(shí)間 ， 一般可?。?）手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)摩擦力的分析計(jì)算1）手臂摩擦力受力分析摩擦力的計(jì)算 不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力是不同的，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。 手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)的受力分析及其計(jì)算（1）手臂Z方向升降運(yùn)動(dòng)受力分析先進(jìn)行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。4) 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。2) 手臂的典型運(yùn)動(dòng)形式有：直線運(yùn)動(dòng)，如手臂的伸縮，升降和橫向移動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如手臂的左右擺動(dòng)，上下擺動(dòng)；符合運(yùn)動(dòng)，如直線運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)組合，兩直線運(yùn)動(dòng)的雙層液壓缸空心結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式、抓取重量和運(yùn)動(dòng)行程等因素來確定。(3)重量要輕，慣量要小 由于機(jī)械手在高速情況下經(jīng)常起停和換向，為了減少沖擊，必須有緩沖裝置。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：(1)剛度要好 手臂的截面形狀選擇要合理，常用鋼管作手臂和導(dǎo)向桿，用工字鋼和槽鋼作支承板，以保證有足夠的剛度。手部在空間的活動(dòng)范圍主要取決于臂部的運(yùn)動(dòng)形式。180度 回轉(zhuǎn)時(shí)間：3秒 機(jī)械手腕部驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及選用 （1）驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩可由下式計(jì)算出 (13)～——液壓缸密封摩擦損失系數(shù)Mm——腕部轉(zhuǎn)動(dòng)支承處摩擦阻力矩 (14)f——軸承摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取f＝，滑動(dòng)軸承取f＝、軸承直徑、軸承處支反力代入數(shù)據(jù)解得 (15)式中Mp——克服工件重心偏置的力矩 G——手部重量e——偏心矩代入數(shù)據(jù)解得 (16)式中Mg——腕部起動(dòng)的慣性力矩J——手部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，將機(jī)械手手部及工件近似看作圓柱體，其半徑R＝120mm，保守估取手部及工件總質(zhì)量m＝80kg，則該部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ω——腕部回轉(zhuǎn)角速度，ω＝t——啟動(dòng)所需時(shí)間，t＝代入數(shù)據(jù)解得 代入數(shù)據(jù)解得驅(qū)動(dòng)腕部回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力矩 （2）擺動(dòng)液壓缸的選擇查參考文獻(xiàn)［2］中表3－87選用UBFZD40－P03型擺動(dòng)液壓缸，擺動(dòng)速度為48度每秒，由此可估算出所需流量以上數(shù)據(jù)留備后用。本課題要求具有腕部回轉(zhuǎn)這一自由度，可用具有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度的擺動(dòng)回轉(zhuǎn)液壓缸來實(shí)現(xiàn)所要求動(dòng)作。傳動(dòng)齒輪采用銷軸安裝定位，選用45﹟鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知其彎曲許用應(yīng)力，選取銷軸直徑d＝30mm，其銷軸強(qiáng)度計(jì)算校核如下： 故銷軸強(qiáng)度足夠。為保證對工作的定位夾緊，手指采用120度的V形指尖。 3）齒距 4）齒頂高系數(shù) 5）頂隙系數(shù) 6）齒輪基圓直徑 7）變位系數(shù) 8）齒厚 9）齒頂高 10）齒根高 11）齒頂圓直徑 12）齒根圓直徑 (5)、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由以上計(jì)算知大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm，故做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。于是有 取z＝70。7)設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)小于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，取m=2,已同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度及齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。查參考文獻(xiàn)［2］中表10－5得YFa=。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝，則 4）、計(jì)算載荷系數(shù)。 2）、由設(shè)計(jì)手冊查得齒輪的彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN＝1。 查參考文獻(xiàn)［2］得使用系數(shù)KA＝1，動(dòng)載荷系數(shù)Kv＝1，KHβ=，KFβ=,KHα=KFα =1。 (9) 10）、計(jì)算圓周速度。 8）、計(jì)算接觸許用應(yīng)力。. 5)、查手冊知齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2＝550MPa. 6)、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 2）、計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。選齒輪齒數(shù)Z＝100。運(yùn)輸機(jī)工作載荷平穩(wěn)，速度不高，選用7級精度。 機(jī)械手手指部的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算此齒輪齒條傳動(dòng)按工作壽命為10年（設(shè)每年工作300天），兩班制，工況平穩(wěn)來設(shè)計(jì)計(jì)算。因采用差動(dòng)連接，手指張合速度相等，預(yù)設(shè)手指張合所需時(shí)間為2s且為勻速，則 (6)手指張開所需流量手指閉合所需流量 （5）活塞桿的強(qiáng)度計(jì)算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，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：設(shè)計(jì)中活塞桿取材料為碳剛，故，活塞直徑d=70mm,代入數(shù)據(jù)進(jìn)行校核：由此可見活塞桿的強(qiáng)度足夠。 查參考文獻(xiàn)［3］:d＝70mm。液壓缸工作過程中必須具有一定背壓，參考參考文獻(xiàn)中表9－3取p2＝。取 ——方位系數(shù)，經(jīng)查機(jī)械手冊選取 G——被抓取工件的重量，這里為50kg代入數(shù)據(jù)可解得 (1)（2）液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算手指張合采用齒輪齒條傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡圖如圖4所示.圖4 機(jī)械手手部結(jié)構(gòu)Figure 4: The structure of the Manipulator`s hand取R=140mm,b=200mm,由手部的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊知其驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為 (2)取機(jī)械效率 (3) （3）確定手指張合驅(qū)動(dòng)液壓缸直徑D及活塞桿直徑d，.圖5 液壓缸示意圖Figure 5 Schematic diagram of hydrauli