【正文】 如下： 5 2 0 0 .42 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 1 36D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =80mm。 故 由 216 式計算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 0QF —— 工作載荷（ N）且 0QF = F—— 液壓缸驅(qū)動力 將驅(qū)動力 1038F? N 帶入上式求得 1 4 1 .3 1 0 3 8 2 .5 3 .04 1 2 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M5 螺釘 液壓搬運機(jī)械手小臂伸縮缸 設(shè)計及計算 臂部運動的目的是把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。因而，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小 和定 位精度等直接影響機(jī)械手的工作性能。 液壓搬運機(jī)械手的 小臂伸縮 液壓缸可以等效為如下簡圖進(jìn)行計算： 圖 機(jī)械手小臂伸縮液壓缸受力等效簡圖 小臂伸縮液壓缸驅(qū)動力計算 液壓搬運機(jī)械手的小臂伸縮液壓缸可以等效為做垂直伸縮直線運動的液壓缸進(jìn)行設(shè)計計算。 液壓缸 活塞驅(qū)動力計算 + F + F + FF F G??回摩 密 慣 (223) 式中 F摩 —— 摩擦阻力 ,。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力 F密 —— 密封裝置處的摩擦阻力 F回 —— 液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力 F慣 —— 啟動或者制動時， 活塞桿所受的平均慣性 G —— 零部件及工件所受總重力 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 （ 1） F摩的計算 由 摩擦阻力 F摩的計算公式進(jìn)行計算 4 aF F f??摩 (224) 其中 f —— 摩擦系數(shù)，取 f = aF —— 如圖 ，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套筒間的摩擦阻力。取 aF =500 N 根據(jù) 224 式， 計算的 F摩 為 = 4 50 0 0. 16 32 0F ? ? ?摩 N （ 2） F密 的計算 小臂伸縮液壓缸 采用“ o”型密封圈進(jìn)行密封，且工作壓力 5 10p?? MPa， d=，由圖 知液壓缸密封處總的摩擦力為 =F F F F??密 封 1 封 2 封 3 (225) 又 2+F = 1 封 其中 F—— 驅(qū)動力 =F p d l?? ? ?封 3 式中 p —— 工作壓力，取 5 610? MPa ? —— 摩擦阻力 ， 3? ? （取 ?? ） d —— 伸縮油管直徑（ m） l —— 密封有效長度（ m） 根據(jù)設(shè)計要求，取 d=， l = ? 6= 5 1 0 0 .0 3 0 .0 4 0 .0 0 2 6 5 = 1 5 .9 1 6F ? ? ? ? ?封 3 N 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 （ 3） F回 的計算 一般背壓阻力較小，可按 F回 = （ 4） F慣的計算 =GvF gt????慣 (226) 其中 G—— 參與運動的零部件所受的總重力（包括工件重量） g—— 重力加速度，取 v? —— 由靜止加速 到常速的變化量 ,取 v? = m/s t? —— 起動過程時間。代入已求得的 驅(qū)動力F=4400 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264400 45 10D ??? ?? ? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=40 mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ，取螺栓或螺釘個數(shù) Z=4，[ ] 240? ? MPa。代入已求得的 驅(qū)動力F=38250 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264 382505 10D ??? ?? 98D? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=100 mm。 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 23 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ，取螺栓或螺釘個數(shù) Z=6，[ ] 240? ? MPa。代入已求得的 驅(qū)動力F=30328 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264 303285 10D ??? ?? 88D? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=90 mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ，取螺栓或螺釘個數(shù) Z=6，[ ] 240? ? MPa?？紤]到液壓系統(tǒng)以上的一些特點，故液壓搬運機(jī)械手的驅(qū)動采用液壓系統(tǒng)。 在只有簡單搬運作業(yè)功能的 液壓 機(jī)械手中，常常采用簡易的邏輯控制裝置或編程控制 ， 對 液壓 機(jī)械手實現(xiàn)有限位的 控制。 液壓系統(tǒng)在 液壓搬運 機(jī)械手中所起的作用是通過電－液轉(zhuǎn)換元件把控制信號進(jìn)行功率放大，對液壓動力機(jī)構(gòu)進(jìn)行方向，位置和速度的控制，進(jìn)而控制機(jī)械 手 的手臂 、手腕和仰俯缸 按給定 的運動規(guī)律動作。 液壓驅(qū)動系統(tǒng)傳動方案的確 定 根據(jù)液壓搬運 機(jī)械手 的工作狀況和設(shè)計要求可知，系統(tǒng)的壓力和流量不高，選用電磁換向閥回路，并且采用 可編程序控制器進(jìn)行控制，以獲得較好的自動化程度和經(jīng)濟(jì)效益。為了防止多缸運動的系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，換向閥因此要采用中位“ O”型換向閥。 液壓搬運 機(jī)械手 的手臂伸縮和手臂俯仰或升降缸采用兩個單向節(jié)流閥來 實現(xiàn)。 此外，手指夾緊缸在夾緊工件時，為防止 失電等意外情況，應(yīng)加鎖緊保壓回路。 根據(jù)以上所述，擬定的液壓搬運機(jī)械手的液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理圖如下所示： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 28 圖 液壓搬運機(jī)械手液壓原理圖 計算和選擇液壓元件 在上述圖 ，已經(jīng)擬定了液壓搬運機(jī)械手液壓系統(tǒng)的主要回路，為了將原理圖完善為完整的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，還需要對液壓元件進(jìn)行計算和選型。 液壓泵及電動機(jī)的選擇 （ 1） 液壓泵的選用 根據(jù)設(shè)計要求知，小臂最大回轉(zhuǎn)速度 /rad s ，小臂俯仰缸距離回轉(zhuǎn)點為 ，則小臂俯仰缸最大伸縮速度 m a x w l? ? ? ? ? /ms 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 29 活塞腔無桿腔面積 A為 220 .0 5 0 .0 0 244AD??? ? ? ? ? 2m 小臂俯仰缸最大流量 maxQ 為 3m a x m a x 0. 00 2 0. 3 60 0. 03 6 / m in 36 / m inQ A v m L? ? ? ? ? ? ? 根據(jù)以上計算結(jié)果，選用外嚙合齒輪泵 CB32，其技術(shù)參數(shù)為額定流量 32q? ml/r,額定壓力 10NP? MPa，轉(zhuǎn)速 n=1450 r/min，容積效率 ? ? 液壓泵的流量校核： 32 145 0 q n ?? ? ? ? ? ? ? L/min 可滿足要求?？紤]冷卻散熱后，從熱平衡角度計算出油箱容量，一般 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 30 VQ??? (32) 式中 Q —— 液壓泵額定流量 ? —— 與系統(tǒng)壓力有關(guān)的經(jīng)驗數(shù)字，中壓系統(tǒng)（ ? MPa）可取 ? =5 7 V —— 液壓油箱有效容積 故取 ? =5， 5VQ?? = 35 32 10 1450 5 220?? ? ? ? ? ? L 液壓元件的選定 根據(jù)圖 ， 液壓搬運機(jī)械手的液壓驅(qū)動系統(tǒng)所用液壓元件采用德國力士樂系列高壓液壓閥，具體液壓元件如下表所示： 表 液壓搬運機(jī)械手 所用液壓元件一覽表 序號 元件名稱 型號 規(guī)格 1 油箱 自制 400? X600? 800 2 空氣濾清器 EF232 3 吸油濾油器 WU25? 80J 5MPa 4 液位計 YWZ200T 5 電動機(jī) Y112M2 4KW 1450rad/min 6 齒式彈性聯(lián)軸器 NL3 YA28? 60 7 外嚙合齒輪泵 8 壓力表 Y6340 25MPa 9 溢流閥 DB10 5MPa ? 10mm 10 電磁換向閥 WE66X ? 6mm 11 電磁換向閥 WE66X ? 6mm 12 電磁換向 閥 WE66X ? 6mm 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 13 電磁換向閥 WE66X ? 6mm 14 電磁換向閥 WE66X ? 6mm 15 單向 閥 RVP6 ? 6mm 16 疊加式雙單向節(jié)流 閥 Z2FS6 35MPa ? 6mm 17 疊加式雙單向節(jié)流 閥 Z2FS6 35MPa ? 6mm 18 疊加式液控單向閥 Z2S6 360L/Min 19 疊加式液控單向閥 Z2S6 360L/Min 20 疊加式液控單向閥 Z2S6 360L/Min 注：上表中的序號指圖 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 32 4 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 液壓搬運 機(jī)械手的電氣控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，它指揮機(jī)械手的 上、下料 動作，同時 協(xié)調(diào) 上、下料 機(jī)械手與生產(chǎn)系統(tǒng)之間的關(guān)系。 大多數(shù)的 機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)，多著眼于自身運動的控制，而 液壓搬運 機(jī)械手的控制系統(tǒng)更注意本部與操作對象的關(guān)系。 機(jī)械手的 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)兩種．閉環(huán)控制系統(tǒng)也叫 作 反饋控制系 統(tǒng)，是一種不斷把給定 量 值和各控制量 值 進(jìn)行比較， 并使其偏差為零的控制系統(tǒng)。 然而 機(jī)械手的閉環(huán) 控制 系統(tǒng) 要 受 到 各種因素的影響，如外部負(fù)荷力，活動部 件的內(nèi)部摩擦，伺服閥的漂移、 滯后 以及 伺服放大器的漂移，隨動系統(tǒng)的粘滯性摩擦的影響等 都會 導(dǎo)致閉環(huán)控制系統(tǒng)產(chǎn)生靜態(tài)誤差。因此要提高 液壓搬運 機(jī)械手的性能，應(yīng)不局限于開環(huán)或閉環(huán)的系統(tǒng)而吸收兩者之長。點位控制方式就是由點到點的控制方式，只對 液壓搬運 機(jī)械手 的 運動部件（手腕、 手臂 ）所應(yīng)到達(dá)空間點的定位進(jìn)行控制，而對兩個定位點之間的運動軌跡則不加控制。點位控制又分為兩點控制和多點控制兩種。 液壓搬運機(jī)械手 主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 液壓 驅(qū)動系統(tǒng)、 電氣 控制系統(tǒng)以及位移檢測裝置組成。 通過電氣控制系統(tǒng)來控制 如圖 中的 液壓系統(tǒng) 的電磁換向閥，使液壓搬運機(jī)械手按以下順序動作：原始位置 —— 卸料動作 —— 裝料動作。 根據(jù)圖 中的液壓驅(qū)動系統(tǒng)原理圖，結(jié)合液壓搬運機(jī)械手的動作順序（液壓搬運機(jī)械手的動作執(zhí)行元件是液壓驅(qū)動系統(tǒng)的電磁換向閥 1 1 13 和 14） ，液壓搬運機(jī)械手動作時液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件的動作見下表。表中 動作及所需時間項目欄的括號內(nèi)的時間，指液壓驅(qū)動系統(tǒng)完成機(jī)械手某一動作所需的時間。本文是對 深孔鏜床的上下料機(jī)械手 的設(shè)計， 為了 完成設(shè)計需要了解 上下料 機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)，運動過程，需對 手指 夾緊，手臂伸縮，手臂回轉(zhuǎn) 以及 手臂俯仰等動作進(jìn)行分析 、計算，最終確定其尺寸。 液壓 搬運機(jī)械手的設(shè)計是機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計和機(jī)械電子工程等專業(yè)的一次綜合設(shè)計，此次設(shè)計重點在于液壓搬運機(jī)械手的整機(jī)和零部件的設(shè)計，通過本次對 液壓搬運機(jī)械手的設(shè)計可 總結(jié) 出以下幾點 ： （ 1） 通過 液壓搬運機(jī)械手的設(shè)計，可以把 在過去的學(xué)習(xí)中 獲得的理論知識在實際中綜合的加以運用， 使 這些知識得到鞏固和發(fā)展，并使理論知識和生產(chǎn) 密切的結(jié)合起來。 （ 2） 通過本次設(shè)計，培養(yǎng) 了 自己獨立的機(jī)械整機(jī)設(shè)計的能力，樹立 了 正確的設(shè)計思想，掌握 了 機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)方法和步驟，為今 后的設(shè)計工作打下良好的基礎(chǔ)。 在設(shè)計初期，遇到了很多的困難，比如對 上 下料機(jī)械手的 結(jié)構(gòu)不熟悉，運動過程不了解，也有 對以前所學(xué)知識的部分遺忘，因此不知道從哪里開始設(shè)計，后來通過查閱參考文獻(xiàn) 并且在 老師、同學(xué)的幫助 下 ，逐步熟悉了 上 下 料 液壓搬運 機(jī)械手的原理，對其結(jié)構(gòu) 、 運動過程 也 有了 更深 的認(rèn)識，因此能夠基本完成本次設(shè)計。同時通過這次設(shè)計，也 發(fā)現(xiàn) 了 自身的知識理論體系還需要提高，對已學(xué)的知識遺忘較多，在今后的學(xué)習(xí)工作中我將會更好的完善自己的知識 體系 ， 爭取成為 一名合格的設(shè)計人員 。在這里尤其要感謝楊可森老師對我的悉心指導(dǎo)和耐心幫助，畢 業(yè)設(shè)計中的每一點一滴都傾注了 您 的心血。 楊 老師高度的責(zé)任感， 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，科學(xué)的研究方法，敏銳的思維方式，都是我們學(xué)習(xí)的楷模。這不僅使我對設(shè)計的過程和步驟有了深刻的理解，也幫助我找到 了一些 科學(xué)的設(shè)計方法，最重要的是，我學(xué)習(xí)到 楊 老師科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和認(rèn)真鉆研的精 神。 在整個設(shè)計過程中 楊老師 都認(rèn)真地幫助我 審核圖紙、論證方案、設(shè)計說明，不僅教會我要擁有一個科學(xué)的設(shè)計態(tài)度、鉆研的設(shè)計精神，還教會我 如何解決實際設(shè)計中的困難，是 他 的無私付出才使得我們的設(shè)計豐富、完整。大家團(tuán)結(jié)互助，才能夠使得我們的畢業(yè)實習(xí)收獲巨大的理論資料；大家互相指 正，才能夠使得我們的 圖 紙 精益求精；大家彼此討論，才能夠使得我們的設(shè)計難題迎