【正文】 (1)介質(zhì)提取和處理方便。外泄 漏不會像液壓傳動那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。氣動系統(tǒng)一般只需要 即可建立起所需的壓力和速度。 (4)能源可儲存。 (5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。 (6)成本低廉。傳 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為 :由于氣體具有可壓縮性，因此，在氣動伺服系統(tǒng)中要實(shí)現(xiàn)高精度定位比較困難 (尤其在高速情況下，似乎更難想象 )。雖然氣動技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)動功能已有部分被工業(yè)界所接受，而且對于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動元件組成的控制系統(tǒng)己被接受，但由于氣動機(jī)器人這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動化領(lǐng)域里，對氣動機(jī)械手、氣動機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮。機(jī)械手的是機(jī)器人的一個重要分支。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。 機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。它以微處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量是輸入 /輸出來控制設(shè)備或生產(chǎn)過程。機(jī)械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。 第二章 總體方案設(shè)計 2． 1 尺寸鏈 設(shè)計中我們?nèi)∽ナ肿ト【?T∑ = mm，則分配 給各組成環(huán)的公差為： T1=， T2=， T3=，同時取夾緊缸下端止口定位端面與止口外徑的垂直度為 ，取止口定位外徑與工 件 止 口 內(nèi) 徑 的 配 合 尺 寸 44A11 ／ g8 ，即： 孔的尺寸為44A11(++)，外徑即相當(dāng)于軸的尺寸為 44g8(）則可以計算出最大配合間隙為 ，最小配合間隙為 ，均能滿足抓取精度要求。 由于機(jī)械手固定吊裝在橫移缸活 塞桿的滑塊上，各機(jī)械手之間的設(shè)計精度取177。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 mm，另外橫移液壓缸端部由于采用緩沖裝置，使機(jī)械手運(yùn)動平穩(wěn)性也得到了可靠的保證。由于殼體重量較輕 (≤ 2 kg)，夾緊缸內(nèi)徑 d=40 mm，所以在液壓驅(qū)動系統(tǒng)中有足夠大的夾緊力。 機(jī)械手的技術(shù)要求 一、對手部設(shè)計的要求 有適當(dāng)?shù)膴A緊力 手部在工作時，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。 有足夠的開閉范圍 夾持類手部的手指都有張開和閉合裝置。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。 圖 機(jī)械手開閉示例簡圖 力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小 手部處于腕部的最前端，工作時運(yùn)動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn) 動速度等性能。 手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度 其它要求 因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。 二、拉緊裝置原理 如圖 所示 【 4】 ：油缸右腔停止進(jìn)油時，彈簧力夾緊工件，油缸 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 右腔進(jìn)油時松開工件。 P （ ） =（π／ 4） ? 178。 = 根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計算公式為： F1=（ 2b／ a） ?（ cosα′）178。 N′ =(2?150/50)?（ cos30186。 ?392 =1764N 則 實(shí) 際 加 緊 力 為 F1 實(shí)際 =PK1K2/ η （ ） 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 =1764?? 經(jīng)圓整 F1=3500N 計算手部活塞桿行程長 L,即 L= （ D/2 ） tg ψ （ ） =25 tg30186。 取 L/Rcp=3 （ ） 式中： Rcp=P/4=200/4=50 （ ） 由公式（ ）（ ）得： L=3 Rcp=150 取“ V”型鉗口的夾角 2α =120186。39′ 機(jī)械運(yùn)動范圍（速度） 【 1】 （ 1） 伸縮運(yùn)動 Vmax=500mm/s Vmin=50mm/s （ 2） 上升運(yùn)動 Vmax=500mm/s 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 Vmin=40mm/s （ 3）下降 Vmax=800mm/s Vmin=80mm/s （ 4）回轉(zhuǎn) Wmax=90186。/s 所以取手部驅(qū)動活塞速度 V=60mm/s 手部右腔流量 Q=sv （ ） =60π r178。 =179。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu) 圖 臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。升降過程由電動機(jī)帶動螺柱旋轉(zhuǎn)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動機(jī)帶動減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求。帶動臂部升降 運(yùn)動的電機(jī)安裝在肋板上，帶動機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。采用 B 級絕緣，外殼防護(hù)等級為 IP44，冷卻方式為 I（ 014）即全封閉自扇冷卻，額定電壓為 380V，額定功率為 50HZ。/s n=1/6 轉(zhuǎn) /秒 =10 轉(zhuǎn) /分 由于齒輪 i=3 減速器 i=30 所以 n=10 3 30=900 轉(zhuǎn) /分 選擇 Y90L6型籠型異步電動機(jī) 電動機(jī)采用 B 級絕緣。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 如圖 Y90S6 電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示： 圖 Y90L6 電動機(jī)技術(shù) 減速器的選擇 減速器的原動機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動裝置。 〖 6〗 初選 WD80 型圓柱蝸桿減速器。 蝸桿的材料為 38siMnMo 調(diào)質(zhì) 蝸輪的材料為 ZQA194 中心矩 a=80 Ms q= 11 （ ） 傳動比 I=30 傳動慣量 10ˉ179。 m178。 螺桿的材料選擇： 〖 6〗 從經(jīng)濟(jì)角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。 mm 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 [σ ]—— 螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（ ） 得： σ = （ 4 200 178。 +3（ 200 179。 = （ 2495/ d1178。 +3（ 179。≤ 30～ 50 106 =（ 2495/ d1178。 +3（ 179?！?900～ 2500 1012 =6225025/d14+11236/d16≤ 900～ 2500 1012 6225025d12+11236≤ 900d16 1012 6225025 +11236≤ 900 1012 即 16471pa＜ 535340pa 合格 剪切強(qiáng)度 〖 6〗 Z=H/P=160/6 （ 旋 合 圈 數(shù) ） （ ） τ =F/ π d1bz （ ） =200 （ 160/6）103 = 103pa =＜ [τ ]=40Mpa 彎曲強(qiáng)度 〖 6〗 σ b=3Fh/π d1b2z =3 200 3/π 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 （ 160/6） =＜ [σ ]=45Mpa 合格 第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計 液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已 經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)更日新月異。好了，不多說了，現(xiàn)在我和大家來說說液壓系統(tǒng)設(shè)計的方法和注意問題。 設(shè)計機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)的依據(jù) （ 1）機(jī)床的總體布局和工藝要求，包括采用液壓傳動所完成的機(jī)床運(yùn)動種類、機(jī)械設(shè)計時提出可能用的液壓執(zhí)行元件的種類和型號、執(zhí)行元件的位置及其空間 的尺寸范圍、要求的自動化程度等。 （ 3）液壓執(zhí)行元件的運(yùn)動速度、調(diào)速范圍、工作行程、載荷性質(zhì)和變化范圍。 （ 5）液壓系統(tǒng)的工作性能，如工作平穩(wěn)性、可靠性、換向精度、停 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 留時間和沖出量等方面的要求。 設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的步驟 明確對液壓傳動系統(tǒng)的工作要求，是設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的 依據(jù)，由使用部門以技術(shù)任務(wù)書的形式提出。（ 1）根據(jù)工作部件的運(yùn)動形式，合理地選擇液壓執(zhí)行元件；（ 2）根據(jù)工作部件的性能要求和動作順序，列出可能實(shí)現(xiàn)的各種基本回路。 液壓傳動方案擬定后，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖形符號繪制正式原理圖。 計算液壓系統(tǒng)的主 要參數(shù)和選擇液壓元件。 液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)時應(yīng)注意問題 在組合基本回路時，要注意防止回路間相互干擾，保證正常的工作循環(huán)。例如功率小，可用節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)；功率大，最好用容積調(diào)速系統(tǒng)；經(jīng)常停車制 動，應(yīng)使泵能夠及時地卸荷；在每一工作循環(huán)中耗油率差別很大的系統(tǒng)，應(yīng)考慮用蓄能器或壓力補(bǔ)償變量泵等效率高的回路。 系統(tǒng)在滿足工作循環(huán)和生產(chǎn)率的前提下，應(yīng)力求簡單，系統(tǒng)越復(fù)雜，產(chǎn)生故障的機(jī)會就越多。此外，還應(yīng)具有互鎖裝置和一些安全措施。 使用液壓系統(tǒng)要注意的問題 1）使用者應(yīng)明白液壓系統(tǒng)的工作原理，熟悉各種操作和調(diào)整手柄的位置及旋向等。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 3）開車時，首先啟動控制油路的液壓泵，無專用的控制油路液壓泵時，可直接啟動主液壓泵。以后每隔半年至 1 年進(jìn)行 清洗和換油一次。油溫過高應(yīng)設(shè)法冷卻，并使用粘度較高的液壓油。 6）檢查油面，保證系統(tǒng)有足夠的油量。 8）油箱應(yīng)加蓋密封，油箱上面的通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣過濾器，防止污物和水分的侵入。 9）系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗、精過濾器，對過濾器應(yīng)經(jīng)常地檢查 、清洗和更換。主油路液壓泵的安全溢流閥的調(diào)整壓力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的 10%25%。如果用卸荷壓力供給控制油路和潤滑油路時，壓力應(yīng)保持在 范圍內(nèi)。 11）流量控制閥要從小流量調(diào)到大流量，并且應(yīng) 逐步調(diào)整。 采取措施：在系統(tǒng)回路的高處部位設(shè)置排氣裝置，將空氣排除。 采取措施：對液壓缸、活 塞和活塞桿等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求；并應(yīng)保證液壓系統(tǒng)和液壓油的清潔，以免臟物夾入相對運(yùn)動件的表面間，從而增大磨擦阻力。 采取措施：經(jīng)常檢查有相對運(yùn)動零件的表面間潤滑情況，使其保持良好。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 采取措施：應(yīng)卸除載荷，使液壓缸單獨(dú)動作，測定出磨擦阻力后，校正定心。 采取措施：減少泄漏損失，或加大液壓泵容量。 采取措施：注意選用小流量下保持性能穩(wěn)定的調(diào)速閥，并且在液壓缸和調(diào)速閥間盡量不用軟管聯(lián)接，否則會因軟管變形大，容易引起爬行現(xiàn)象。一般液壓系統(tǒng)的油溫應(yīng)控制在（ 3060） ℃ 范圍內(nèi)，最高不超過（ 6070） ℃ 。 保證液壓系統(tǒng)正常工作溫度的措施： 當(dāng)壓力控制閥的調(diào)定值偏高時，應(yīng)降低工作壓力，以減少能量損耗； 由于液壓泵及其連接處的泄漏造成容積損失而發(fā)熱時，應(yīng)緊固各 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 連接處，加強(qiáng)密封； 當(dāng)油箱容積小、散熱條件差時，應(yīng)適當(dāng)加大油箱容積，必要時設(shè)置冷卻器； 由于油液粘度太高，使內(nèi)磨擦增大而發(fā)熱時，應(yīng)選用粘度低的液壓油； 當(dāng)油管 過于細(xì)長并彎曲，使油液的沿程阻力損失增大、油溫升高時，應(yīng)加大管徑，縮短管路，使油液通暢； 由于周圍環(huán)境溫度過高使油溫升高時，要利用隔熱材料和反射板等，使系統(tǒng)和外界隔絕； 高壓油長時間不必要地從溢流閥回油箱，使油溫升高時，應(yīng)改進(jìn)回路設(shè)計，采用變量泵或卸荷措施 空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果及解決措施 空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果主要有：（ 1）使油液具有一定的壓縮性，致使系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲、振動和引起運(yùn)動部件的爬行，破壞了工作的平穩(wěn)性；（ 2）易使油液氧化變質(zhì)，降低油液的使用壽命。因此，油箱的油