【正文】 油泵的總效率可取=算得N=（三）選擇驅(qū)動電機(jī)根據(jù)驅(qū)動油泵的功率N=：電動機(jī)型號為Y100L2—4，此電動機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)為額定功率為3kW,轉(zhuǎn)速為1420r/min。各種元件的局部損失，列表如下：閥的名稱局部壓力損失，公斤/厘米單向閥1~行程閥~2換向閥2~3節(jié)流閥~3調(diào)速閥3~5背壓閥2~3因此，油泵的工作壓力P可簡單估算如下： P=（p+） 公斤/厘米 =2．確定油泵的流量=KQ 升/分K——考慮系統(tǒng)油液泄漏的系數(shù)，一般取K=~算的：Q=（一）選擇液壓泵由于各部分缸體對驅(qū)動泵的流量以及工作壓力各不相同，查手冊選擇YBX—16，此葉片泵的基本技術(shù)參數(shù)為：排量調(diào)節(jié)范圍為0~16（mL/r）~7Mpa額定轉(zhuǎn)速1450 r/min轉(zhuǎn)速范圍為600~1800r/min。 當(dāng)壓力油液進(jìn)入無桿腔的時候，活塞以速度運(yùn)動，此時所需輸入油缸的流量Q為： Q==當(dāng)壓力油液進(jìn)入有桿腔的時候，活塞以速度運(yùn)動，此時所需輸入油缸的流量Q為：Q=式中d——活塞桿直徑（厘米）；Q——輸入有桿腔的流量（升/分）；——活塞的移動速度（米/分）。=3米/分算的Q=（二）驅(qū)動油缸的油泵的壓力和流量要求1．確定油泵的工作壓力Pp+ 公斤/厘米式中 P——油缸的最大工作壓力 （公斤/厘米） ——壓力油路（即進(jìn)油路）各部分壓力損失之和，其中包括各種元件的局部損失和管道的沿程損失，即 = （公斤/厘米） 一般液壓機(jī)械手的管路都不很長，壓力損失主要是通過各元件的局部壓力損失。（一）油缸的流量的計(jì)算因?yàn)榛钊麅啥说挠行Чぷ髅娣e不相等，所以兩邊的流量和速度、驅(qū)動力之間的關(guān)系式不一樣。（4）手腕回轉(zhuǎn)油缸 根據(jù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩選擇單葉片式擺動液壓缸` 。（2）大臂伸縮油缸 由前面計(jì)算選擇雙作用單活塞桿活塞式液壓缸，額定壓力是25Mpa，活塞桿外徑是60mm，缸筒內(nèi)徑為80mm，行程是500 mm。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向尺寸小，重量輕，安裝方便，便于整機(jī)布局，機(jī)械效率高。在停機(jī)時，單向閥把系統(tǒng)和油泵隔離，防止系統(tǒng)的油液通過油泵流回油箱，避免空氣混入，以保證啟動的平穩(wěn)性。在油泵出油口處加設(shè)單向閥后，隔斷系統(tǒng)中高壓油液和油泵之間的聯(lián)系，從而起到保護(hù)油泵的作用。油泵向系統(tǒng)提供高壓油液，以驅(qū)動油缸運(yùn)動而做功。此外，電磁閥由于受到電磁吸力較小的限制，它的流量一般是在63升/分以下。直流電磁鐵換向沖擊小，壽命長，允許換向頻率高，不會因過載而燒壞，工作可靠，但是啟動動力小，換向時間長，需要整流設(shè)備，費(fèi)用大。這種同步方法十分簡單，但是它的同步精度受到油溫變化、調(diào)速閥的精度、系統(tǒng)中的泄漏等影響。為了使油缸盡可能近于同步，除了提高油缸尺寸的精度外，還可采用并聯(lián)調(diào)速同步回路。（3）同步控制回路這個機(jī)械手，要求以同樣的速度或同樣的位置進(jìn)行動作，即實(shí)現(xiàn)同步動作。而且采用節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)速了，負(fù)荷的變化會引起油缸速度的變化，使速度穩(wěn)定性差。采用節(jié)流調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是：簡單可靠，調(diào)速范圍較大，價格便宜。（2）速度控制回路液壓機(jī)械手隔閡總運(yùn)動速度的控制，主要是改變進(jìn)入油缸或油馬達(dá)的流量Q。如圖所示： 1. 油缸 采用了單向順序閥做平衡閥實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的回路。 在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，為了防止垂直機(jī)構(gòu)因?yàn)樽灾睾凸ぜ闹亓慷我庀陆?，可采用平衡回路將垂直機(jī)構(gòu)的輜重給以平衡。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，機(jī)械手的動作全部由電氣來控制。當(dāng)油缸停止運(yùn)動時，二位四通電磁閥PT相連，使油泵輸出油液經(jīng)二位四通閥流回油箱，油泵卸荷。因它還能在液壓系統(tǒng)過載時被打開，使油液排回油箱，以保證系統(tǒng)的安全，其回路如圖所示： 在機(jī)械手各 油缸不工作的時候，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)省動力，降低系統(tǒng)的發(fā)熱，使油泵在低負(fù)荷下工作，可采用卸荷回路。本人設(shè)計(jì)的機(jī)械手，在空間的運(yùn)動位置是不定的，則在橫向伸縮的導(dǎo)桿中加入一個伸縮油缸，用來精確控制工件被夾取后在空間中的運(yùn)動位置。所以，我們設(shè)計(jì)的是將伸縮油缸和液壓站用支撐板固定在遠(yuǎn)離工件的立柱的另側(cè)，這樣，當(dāng)機(jī)械手回轉(zhuǎn)時，回轉(zhuǎn)中心將比較靠近回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)中心，這樣，即減少了支撐軸的彎曲應(yīng)力，又可以使的機(jī)械手在裝配和設(shè)置油管路線時更加方便。平衡臂機(jī)械手工作時要一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)且不需移動，所以該地基設(shè)計(jì)為嵌入水泥地里，這樣的平衡性和穩(wěn)定性好。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)動作是在每一步動作完成后，使行程開關(guān)的觸點(diǎn)閉合或依據(jù)每一步動作的預(yù)設(shè)停留時間，使時間繼電器動作而發(fā)信，使步進(jìn)器順序“跳步”控制電磁閥的電磁鐵線圈斷通電，使電磁鐵按程序動作實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的自動控制。另外在高溫田間下工作時，必須注意油液著火等危險。工作要求越高，對密封裝置和配合件制造精度的要求就越高。若采用電液伺服系統(tǒng)控制，不僅定位精度高，而且可連續(xù)任意定位，適用于高速、重負(fù)荷的通用機(jī)械手。 輸出力和運(yùn)動速度在一定的油缸結(jié)構(gòu)尺寸下，主要決定于油液的壓力和流量，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的壓力和流量控制閥，能比較方便地控制輸出功率。2. 液壓傳動滯后現(xiàn)象小，反應(yīng)較靈敏，傳動平穩(wěn) 與空氣相比，油液的壓縮性極小，所以傳動的滯后現(xiàn)象小，傳動平穩(wěn)。因此，在活塞面積相同的條件下，液壓機(jī)械手可比氣動機(jī)械手負(fù)荷大得多。 4． 輔助裝置 如油箱、濾油器、蓄能器、管路和管接頭以及壓力表等。 如單向閥、溢流閥、換向閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥、減壓閥、順序閥等。2. 液動機(jī) 壓力油驅(qū)動運(yùn)動部分對外工作的部分。 本次設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械手，相當(dāng)于一臺專用液壓自動機(jī)械，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)、電氣控制三大部分組成。手臂做各種運(yùn)動的速度決定于流入密封油缸中的油掖的容積的多少。壓力油經(jīng)過管道及一些控制調(diào)節(jié)裝置等進(jìn)入油缸，推動活塞桿運(yùn)動，從而使手臂作伸縮、升降等運(yùn)動，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。此機(jī)械手的液壓傳動是以有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)。其工作高度即離地面高度為H=2458mm，其支撐點(diǎn)b離地面的高度H2=1708mm，其B點(diǎn)的高度為H3=1925mm。則Ae長度等于250=125mm，bf長度也為125mm，bC長度等于BC=250=125mm，cc產(chǎn)度等于bcbC=250125=125mm，Bb長度等于BC=250=216mm，所以確定Aa等于Ae+bf+Bb=125+125+216=466mm。由圖一計(jì)算其他尺寸：圖中虛線所示位置就是當(dāng)機(jī)械手將工件舉到最高時候的位置，實(shí)線所示的位置就是機(jī)械手在地面高度抓取工件的位置。為一個七桿二自由度機(jī)械手。它與指教坐標(biāo)式相比較，占地面積大而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較為簡單，并能達(dá)到較高的定位精度，因此得到廣泛的應(yīng)用。如一圖所示的機(jī)械手，其手臂的運(yùn)動由兩個直線運(yùn)動和一個回轉(zhuǎn)所組成，即沿X軸的伸縮，沿Z軸的升降和繞Z軸的回轉(zhuǎn)。自由度少，通用性越差，但是技術(shù)上容易達(dá)到，結(jié)構(gòu)簡單，使用和維修方便。得知我們改造的機(jī)械手包括了大臂的回轉(zhuǎn)和升降兩個運(yùn)動，而將要設(shè)計(jì)的手腕的自由度僅僅是為了配合手臂完成工件的預(yù)定裝卸方位要求加以增設(shè)的，故只算成兩個自由度。手腕和手指的運(yùn)動成為輔助運(yùn)動，因?yàn)槭滞蟮倪\(yùn)動只能改變被抓取工件的方位，而手指的夾放運(yùn)動不能改變工件的位置和方位，故它不計(jì)為自由度數(shù)，其他運(yùn)動都算作自由度數(shù)。下面按機(jī)械手所具有的主運(yùn)動和輔助運(yùn)動來分析其自由度。第 二 章 平衡臂機(jī)械手機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械手要像人的手一樣完成各種動作是比較困難的。整體要整齊美觀。而手腕部分是我們所重點(diǎn)要求的，對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴(yán)格的要求，因?yàn)榻吹臋C(jī)械手是有人力動作部分的，而且沒有手腕，取而代之的是一個吊鉤，為了將其改造成為可自動抓取的機(jī)械手，每個零件的配合都要很考究。在外型上，我們要解決的問題主要是我們設(shè)計(jì)出來的實(shí)體要和實(shí)物相同或相近。本次設(shè)計(jì)的對象是湖南省湘潭江麓機(jī)械有限公司所設(shè)計(jì)制造的七桿機(jī)械手，主要是對此機(jī)械手進(jìn)行實(shí)體改造。 工作量要求：〈1〉整套機(jī)械手圖紙（含外構(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件匯總）（含電器圖、PLC圖） 〈2〉使用說明書 〈3〉設(shè)計(jì)說明書 〈4〉英文翻譯成漢文（5000字）： 機(jī)械、機(jī)構(gòu)、機(jī)電一體化功能零部件；機(jī)械手、機(jī)械夾持、運(yùn)動傳遞和動力傳送。 最大抓取重量 40kg 抓取規(guī)格 棒料φ120mm，盤類φ300mm動力：盡可能采用機(jī)械傳動、電磁力或氣動。最大活動半徑 2m 最大活動高度 2m 回轉(zhuǎn)活動范圍 0176?？刂品绞椒譃殚_關(guān)式和伺服式兩種。這種機(jī)械手的運(yùn)動軌跡是空間的任意連續(xù)曲線，它能在三維空間中作極其復(fù)雜的動作。它基本能滿足于各種要求，結(jié)構(gòu)簡單。二、按控制型式分類 點(diǎn)位控制型機(jī)械手的運(yùn)動詭計(jì)是空間二個點(diǎn)之間的連接。它的動作程序可以按照工作需要來改變，大概是采用順序控制系統(tǒng)。它能對不同物件完成多種動作，具有相當(dāng)?shù)耐ㄓ眯?。它的工作程序是固定的，也可根?jù)需要編制程序控制，以獲得多種工作程序，適應(yīng)多種作業(yè)的需要。它一般只能完成一、二種特定的作業(yè)。更復(fù)雜的機(jī)械手（機(jī)械人）則采用數(shù)字控制系統(tǒng)、小型計(jì)算器或微處理機(jī)控制的系統(tǒng)。程序的存儲方式分為分離存儲和集中存儲兩種?？刂葡到y(tǒng)可根據(jù)動作的要求，設(shè)計(jì)采用數(shù)字順序控制。三、控 制 系 統(tǒng)機(jī)械手控制的要素，包括工作順序、到達(dá)位置、動作時間、運(yùn)動速度和加減速度等。一般用凸輪連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作。電氣驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是動力源簡單；維護(hù)、使用方便。為了減少停機(jī)時產(chǎn)生的沖擊，氣壓系統(tǒng)的裝有速度控制機(jī)構(gòu)或緩沖減震機(jī)構(gòu)。缺點(diǎn)是出力小，體積大。氣動驅(qū)動所采用的元件為氣壓缸、氣馬達(dá)、氣閥等。它的優(yōu)點(diǎn)是壓力高、體積小，出力大，動作平緩，可無級變速，自鎖方便，并能在中間位置停止。其中以液壓、氣動用的最多，占90%以上；電動、機(jī)械驅(qū)動用的較少。（3）軀干軀干是安裝手臂、動力源和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的支架。手臂的作用是引導(dǎo)手指準(zhǔn)確得抓住工件，并運(yùn)送到所需要的位置上。（2）手臂 手臂有無關(guān)節(jié)臂和有關(guān)節(jié)臂之分。 機(jī)械手手部的構(gòu)造系模仿人的手指，分為無關(guān)節(jié)、固定關(guān)節(jié)和自由關(guān)節(jié)三種。機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄鍛，熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。其中最為突出的是水下機(jī)器人技術(shù)居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種:在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化