【正文】 液壓泵的規(guī)格為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大。 （2）液壓泵流量的確定： （）式中 K是系統(tǒng)泄漏系數(shù)，取K=； 是同時(shí)動作的執(zhí)行元件的最大總流量。 （1）確定液壓泵的最大工作壓力： （） 式中P1是液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力，最高壓力是液壓馬達(dá)的壓力，是液壓泵到執(zhí)行元件間的管路損失。 執(zhí)行元件名稱工況運(yùn)動速度結(jié)構(gòu)參數(shù)流量（ml/s）大臂升降缸上升A1=下降A(chǔ)2=小臂伸縮缸伸出A1=252縮回A2=夾緊缸夾緊A=擺動缸擺動q= ()式中F——液壓缸的實(shí)際工作載荷(KN)；P2——回路背壓力(MPa)；（1）升降液壓缸的實(shí)際工作壓力。 （2）液壓馬達(dá)的流量： （）式中 q——液壓馬達(dá)的排量(m3/r)； nm——液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速(r/s)。其理論排量200mL/r，額定壓力14MPa。 （1）手臂擺動液壓馬達(dá)的排量為: () 式中T——液壓馬達(dá)的載荷轉(zhuǎn)矩（）； ——液壓馬達(dá)的進(jìn)出口壓力差（Pa）。 結(jié)論：活塞桿的強(qiáng)度足夠?；钊麠U的強(qiáng)度校核：活塞桿的尺寸要滿足活塞(或液壓缸)運(yùn)動的要求和強(qiáng)度要求。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(): 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4》，選取液內(nèi)徑為:D=40mm活塞桿直徑d=40=20mm。（2）確定小臂伸縮液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d：液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的計(jì)算() 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無桿腔:F=P1A1P2A2，回油路中的壓力P2可忽略不記。 升降缸 將數(shù)據(jù)代入公式()有： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4》，選取液壓缸內(nèi)徑為：D=32 mm。 液壓缸工作壓力作用在活塞上的外力（N）液壓缸工作壓力（MPa）作用在活塞上的外力（N）液壓缸工作壓力（MPa）＜5000～120000～30000～5000～10000～230000～50000～10000～20000～3＞50000～ （1）確定升降液壓缸的內(nèi)徑D和活塞桿直徑d: 。 馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩： ()取 （4）外載荷受力分析 啟動加速時(shí)： 穩(wěn)態(tài)運(yùn)動時(shí)： 減速制動時(shí)： 機(jī)械手的液壓系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)，且本機(jī)械手設(shè)計(jì)為單步工作，載荷最大時(shí)為機(jī)械手夾取工件后大臂伸縮缸上升的工況。由于最大搬運(yùn)速度為5m/min，最大工作距離600mm，轉(zhuǎn)速n=,則啟動角速度ω=513rad/s。m2)；——角速度變化量(rad／s)；——起動或制動時(shí)間(s)； (）式中P——手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離(P=)；J0——回轉(zhuǎn)部件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 手臂回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩Tw, 應(yīng)該與手臂運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩Ta及各密封裝置處的摩擦阻力矩Tf相平衡。計(jì)算： 假設(shè)a=2b，；，求夾緊力FN和驅(qū)動力F。可近似按下式估計(jì)， 式中a為重力方向的最大上升加速度，g為重力加速度，g=。對于圓形導(dǎo)軌： u——摩擦系數(shù)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊起動時(shí)：u=；低速時(shí)：u=；高速時(shí)：u=；導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵u==，G總=27=，L=200mm=，將以上數(shù)據(jù)代人公式()得： （2）慣性載荷Fa 本設(shè)計(jì)要求手臂平動是V≤200mm/s，在計(jì)算慣性力的時(shí)候，起動或制動的時(shí)間差△t=，啟動速度△V=V=，將數(shù)據(jù)帶入公式()有： （3）液壓缸密封處的摩擦阻力，由Fm于各種缸的密封材質(zhì)和密封形成不同， 密封阻力難以精確計(jì)算，一般估算為：式中——液壓缸的機(jī)械效率，取=（） （4）工況分析 起動加速時(shí)： 穩(wěn)態(tài)時(shí)： 減速制動時(shí)：手指加在工件上的夾緊力，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。計(jì)算如下: m=m爪+m工件+m伸+m小臂=27Kg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。 上升時(shí)： 起動加速時(shí)： 穩(wěn)態(tài)時(shí)： 減速制動時(shí)： 伸縮缸伸出未夾工件時(shí)，受力相比夾取工件時(shí)較小，故不予討論，只計(jì)算伸縮缸夾取工件后的工況。一般機(jī)械t=，對于輕載低速運(yùn)動部件取小值,對重載高速部件取大值。這些力的方向如與活塞運(yùn)動方向相同為負(fù),相反為正。3 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 升降缸只需計(jì)算無桿腔進(jìn)油時(shí)(即上升)的工況，當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，整個(gè)手臂會產(chǎn)生負(fù)載荷,所以在此不予討論。根據(jù)工作要求，對搬運(yùn)用液壓機(jī)械手進(jìn)行自由度和運(yùn)動學(xué)研究，確定3個(gè)自由度的搬運(yùn)用液壓機(jī)械手為本文研究對象。在上述主要油路選好之后，參照一些其他機(jī)械手的液壓系統(tǒng)。液壓機(jī)械手一般采用單泵或雙泵供油，手臂伸縮、手臂升降和手臂旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)供油，這樣可有效降低系統(tǒng)的供油壓力，此時(shí)為了保證多缸運(yùn)動的系統(tǒng)互不干擾，實(shí)現(xiàn)同步或非同步運(yùn)動，換向閥需釆用中位“O”型換向閥。同時(shí)為防止夾緊缸受系統(tǒng)壓力波動的影響或壓力過高，導(dǎo)致夾緊力過大損壞工件或壓力過低無法夾緊工件，造成意外事故，故需要在油路上增加減壓閥保證夾緊缸的壓力恒定不變。為防止手指夾緊缸在夾緊工件的情況下意外斷電，應(yīng)加鎖緊保壓回路。通過控制二位二通電磁換向閥來調(diào)節(jié)伸縮缸的運(yùn)動速度。 平衡回路 減速緩沖回路 伸縮缸的行程為400mm，因此在伸縮回路中需要有緩沖。溢流閥在此作背壓閥，在回路中保持運(yùn)行平穩(wěn)。因此綜上所述。二位二通閥只需通過溢流閥控制油路中流出的油，從而可以選擇較小的閥，而且可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。卸荷時(shí)通過二位二通閥的流量應(yīng)等于液壓泵的輸出流量，不能小于液壓泵的輸出流量，如果二位二通閥不能將液壓泵的輸出流量全部流回油箱，勢必使二位二通閥起節(jié)流作用，不能完全卸荷，引起系統(tǒng)發(fā)熱。所以，液壓缸因節(jié)流閥的調(diào)節(jié)作用而平穩(wěn)的運(yùn)動，保證了液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性和可靠性。按回路中節(jié)流閥的位置不同，節(jié)流調(diào)速有進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路、出口節(jié)流調(diào)速回路、旁路節(jié)流調(diào)速回路三種形式。調(diào)速回路按其調(diào)速方式不同，有節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路、容積節(jié)流調(diào)速回路三類。90186。的回轉(zhuǎn)運(yùn)動；2位沿立柱作300mm的上下移動；3為沿水平方向作400mm的伸縮運(yùn)動；4為手指的夾緊、放松運(yùn)動。（）2 搬運(yùn)用機(jī)械手液壓系統(tǒng)方案擬定以三自由度液壓機(jī)械手為平臺，選擇相應(yīng)的液壓元件設(shè)計(jì)一套完整的液壓系統(tǒng)。另外，該系統(tǒng)可分別實(shí)現(xiàn)自動控制與手動控制，自動控制即上述動作的循環(huán)重復(fù)，手動控制即可分別控制各液壓缸的工作。延時(shí)20秒后返回出發(fā)點(diǎn)。本課題以液壓機(jī)械手為平臺，選擇相應(yīng)的液壓元件，設(shè)計(jì)一套完整的液壓控制系統(tǒng)。如今，PLC技術(shù)已非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程I/O和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使PLC向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，可編程序控制器能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 （4）過程控制世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。 （3）運(yùn)動控制PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D及D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 （2）模擬量控制如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （1）開關(guān)量的邏輯控制Controller，簡稱PLC)是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)。 PLC的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 可編程邏輯控制器(Programmable它不僅能最大限度滿足機(jī)電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能多樣化的必要條件，也是完成重大工程項(xiàng)目、重大技術(shù)裝備的基本保證，更是機(jī)電產(chǎn)品和重大工程項(xiàng)目和裝備可靠性的保證。如：天津市精研工程機(jī)械傳動有限公司的天然氣輸送管道生產(chǎn)線液壓設(shè)備是國家西氣東輸工程的配套設(shè)備；慈溪博格曼密封材料公司的高溫高壓W型纏繞墊片，現(xiàn)已成功地用于加氫裂化裝置上；大連液壓件廠和山西長治液壓件廠的轉(zhuǎn)向葉片泵，是中、重型汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，目前兩個(gè)廠的年產(chǎn)量已達(dá)10臺以上；青島基珀密封公司的新型組合雙向密封和大型防泥水油封是分別為一汽解放牌9噸車和一拖拖拉機(jī)配套的密封件；此外天津特精液壓股份有限公司的靜液壓傳動裝置和多路閥、湖州生力液壓件公司的多功能滑閥、威海氣動元件公司的組合調(diào)壓閥的空氣減壓閥、貴州楓陽液壓公司的液壓泵站和液壓換擋閥等，都深受用戶的好評。榆次液壓件有限公司的高性能組合齒輪泵，可廣泛用于工程、冶金、礦山機(jī)械等領(lǐng)域。北京華德液壓集團(tuán)公司的恒功率變量柱塞泵，填補(bǔ)了國內(nèi)大排量柱塞泵的空白，適用于冶金、鍛壓、礦山等大型成套設(shè)備的配套。 近年來，我國液壓元件制造行業(yè)堅(jiān)持技術(shù)進(jìn)步，涌現(xiàn)出一批各具特色的高新技術(shù)產(chǎn)品。如發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動線都采用了液壓傳動技術(shù)。液壓技術(shù)滲透到很多領(lǐng)域，不斷在民用工業(yè)、在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金機(jī)械、塑料機(jī)械、農(nóng)林機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)得到大幅度的應(yīng)用和發(fā)展，而且發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)。由于搬運(yùn)用機(jī)械手的應(yīng)用不得不向更廣的范圍延伸，這就要求搬運(yùn)用機(jī)械手有更好的通用性，更高的適應(yīng)能力，更加專業(yè)化，當(dāng)然在這個(gè)基礎(chǔ)上還有考慮到搬運(yùn)用機(jī)械手的經(jīng)濟(jì)性要求。 伴隨著人類社會的不斷發(fā)展，科學(xué)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類對資源的依賴也越來越大，最終將不可避免的要向陸地以外甚至是地球以外的地方擴(kuò)展，而在這些對人類來說惡劣的環(huán)境里，搬運(yùn)用機(jī)械手的發(fā)展就顯得尤為重要了。 機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動機(jī)床或自動生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒有獨(dú)立的控制裝置。 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。一般專用機(jī)械手有2～3個(gè)自由度。自由6個(gè)