【正文】 = 0+ 182++ 600+0 = 821N 因為： P = 8 2 1 N P N? ? ????驅(qū) ，故該油缸的尺寸符合使用要求。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。 平衡裝置 在本設(shè)計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮油缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和 油缸的運行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 共 43 頁 使兩端盡量接近平衡。 尺寸校核 驅(qū)動力 P驅(qū) 為 ： P =P P P P P? ? ? ?驅(qū) 工 背 慣 摩 封 由經(jīng)驗公式可得： P G 900 N??工 總 P 0. 05 P 0. 05 90 0 45 N? ? ? ?工背 G 9 0 0 0 . 2 5P a 2 2 5 Ng 1 0 0 . 1? ? ? ?總慣 P 0 .1 G 0 .1 9 0 0 9 0 N? ? ? ?總摩 P 0. 06 G 0. 06 90 0 54 N? ? ? ?總封 故： P =P P P P P? ? ? ?驅(qū) 工 導(dǎo) 回封 慣 =900+ 45+225+ 80+54 =1304N 作用在活塞上的推力 P： 2DP= p4? 2 53 .1 4 0 .0 8= 5 0 1 04? ?? 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 43 頁 25120N? 因為 P =1 304 N P = 251 20 N?驅(qū) ， 所以伸縮油缸的尺寸符合要求。 52 手臂回轉(zhuǎn)運動時的運動狀態(tài) 尺寸設(shè)計 油缸內(nèi)徑為 mmD 1001 ? ,半徑 R=50mm,軸徑 mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,油缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? ? ，進(jìn)油壓力 52p=50 10 N / m? 尺寸校核 驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩 M驅(qū) ，應(yīng)該與手臂起動時所產(chǎn)生的慣性力矩 M慣 及各密封裝置處的摩擦阻力矩 M封 相平街。 由設(shè)計估算： ?? ， mmb 40? ， mmb 61 ? ， mmB 50? ， mm80?? ， mmR 50? ，mmr 20? ， 52G 1 0 0 k g p = 5 0 1 0 N / m??， 3 3 51M 0. 15 6 10 40 10 50 10 0. 05??? ? ? ? ? ? ? ?封 ? 333 5 3 35 0 1 0 2 0 1 0M 2 0 . 1 5 6 1 0 5 0 1 0 ( 5 0 1 0 2 0 1 0 )2??? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?封 2 19 .Nm? M = M + M封 封 1 封 2 9 19?? 28 .Nm? M慣 — 慣 性力矩，手臂在起動過程的慣性力矩可按下式計算： 00M = J = J t?? ??慣 式中 ?? — 回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在起動過程，其 ????。 由于參與回轉(zhuǎn)的零件形狀．尺寸和重量各不相同，所以計算 0J 比較復(fù)雜，為北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 共 43 頁 了簡化 計算，可將形狀復(fù)雜的零件簡化成幾個簡單形體，分別計算，然后將各值相加，即是復(fù) 雜零件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 共 43 頁 六、機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計 油缸的密封 有的液壓機(jī)械手由于油缸泄漏嚴(yán)重，壓力不能提高，工作性能不穩(wěn)定，以致影響機(jī)械手的正常使用。 目前機(jī)械手液壓系統(tǒng)使用的密封件，大多采用耐油橡膠制成的各種形式的密封圈。 密封圈在配合面間的密封作用，主要是借安裝時的預(yù)壓力和在工作時由于油液壓力的作用，使密封圈產(chǎn)生變形并壓緊密封表面來達(dá)到的。在液壓機(jī)械手上常用的密封固有： O 形 (圓形 )、 Y 形、 v 形和矩形等幾種。矩形密封圈主要用于回轉(zhuǎn)油缸的動片與缸壁間的密封，它是非標(biāo)準(zhǔn)的，要根據(jù)具體使用條件進(jìn)行設(shè)計與制造。因此，根據(jù)油缸的工作壓力．選擇密封可靠、磨損小、摩擦阻力小、維護(hù)簡單、成本低廉的密封轉(zhuǎn)置是很重要的。 O 形密封圈 O形密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性能良好，摩擦力小，裝置 O形圈的溝槽尺寸小并易于制造等優(yōu)點。 O形圈的形狀和它在溝槽中的情況如圖 6— 1所示，圖 (b)中尺寸 ? 為 O形圈轉(zhuǎn)配后的預(yù)壓縮量，這樣可以保證間 61 O 形密封圈及在溝槽中的情況 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 33 頁 共 43 頁 62 V 形密封圈 隙處密封嚴(yán)密。用于靜密封時，預(yù)壓縮量 2? 為 0d?（ ） ； ( 0d 為 O 形圈的橡膠圓條的直徑 )，用于往復(fù)運動密封時 ，預(yù)壓縮量 2? 為 0d?（ 8 4） ；用于回轉(zhuǎn)運動密封時，預(yù)壓縮量 2? 為0d?（ 3 5） 。使用 O 形圈密封的相對運動的配合表面，一般是尺寸精度為Ⅲ級，表面光潔度為 ? ??89，而溝槽內(nèi)部表面的光潔度為 ?6 。但是．當(dāng)壓力過高或溝槽尺寸選擇不當(dāng)時，密封圈很容易被擠出溝槽而造成劇烈磨損。 2． V形密封圈 V 形密封圈由夾布橡膠制 成。當(dāng)油缸的工作壓力小于 52100 10 N / m? 時，用一組 V 形圈就有足夠的密封性。 V形密封圈一般用于活塞與缸體、活塞桿與缸蓋間的密封。 由干 v形密封圈撥觸面較長。 Y 形密封圈 Y 形密封圈的形狀如圖 63(a)所示，圖中尺寸 d 和 D 是 Y北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 34 頁 共 43 頁 形密封圈的公稱內(nèi)徑和公稱外徑。 Y形密封圈摩擦力較小，在運動速度較高，工作壓力小于 52200 10 N / m? 的活塞油缸中常有應(yīng)用。支承環(huán)的主要尺寸如圖 6— 3(c)所示。油缸安裝端面對軸線或活塞安裝端面對活塞桿軸線的不垂直度．在直徑 100mm 上應(yīng)不大于 。由于動片和缸體、動片和輸出軸、動片端面和缸蓋 之間的間隙不易保證，易引起較大的泄漏，使油液壓力降低，減小了輸出扭矩，達(dá)不到設(shè)計要求，影響機(jī)械手的正常的回轉(zhuǎn)運動，為減少泄漏，除嚴(yán)格控制相對運動表面的配合間隙外，主要的還是采用密封裝置進(jìn)行密封。現(xiàn)將實踐中有關(guān)回轉(zhuǎn)油缸的密封經(jīng)驗，簡介幾例。其密封裝置采用圓形截面的密封圈，嵌在動片的四周槽內(nèi)進(jìn)行密封，它的外形是矩形的，以保證缸體轉(zhuǎn)角處密封可靠，裝入缸體后，密封圈的預(yù)壓縮量 2? 約為 ? mm。該回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力為 5240 10 N / m? ， 傳遞扭矩在 以上，密封效果較好。牛皮擋圈的作用是防止高壓油液將橡膠密封圈擠入配合間隙，以保證密封性并延長密封圈的使用壽命。動片在受到壓力油液作用時，其受力情況相當(dāng)于一受均布載荷的懸臂梁，頂端變形量最大，而且扁平的動片的抗彎剛度又差，很易變形，在使用中當(dāng)負(fù)荷增加時，動片變 形，出現(xiàn)運動不穩(wěn)定，甚至動片卡住在缸壁上的現(xiàn)象 (當(dāng)然，這一現(xiàn)象，還同油缸各運動件的配合間隙、相對位置精度和缸壁的幾何形狀精度有關(guān) )。另外，如采用雙動片回轉(zhuǎn)油缸，固有兩個動片同時承受油壓，在與單動片回轉(zhuǎn)油缸尺寸相同的條件下，可用較低的油壓，獲得較大的輸出扭矩，這有利于減少動北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 36 頁 共 43 頁 片的變形和減少泄漏。 確定油泵的工作壓力 P泵 和流量 Q泵 由于機(jī)械手的液壓系統(tǒng)在工作原理圖設(shè)計時，采用一個油泵向五個油缸（手抓夾緊油缸、手腕回轉(zhuǎn)油缸、手臂伸縮油缸、手臂回轉(zhuǎn)油缸、手臂升降油缸）供油，但因機(jī)械手的動作是依次進(jìn)行的，無重疊動作，就上述五個油缸而言，手臂升降油缸的負(fù)荷最大。 P = p+ p? ? ? ?? ??? 局泵 （ ） （ ） 從液壓系統(tǒng)原理圖知，在壓力油路中局部壓力損失 p?局 主要是通過換 向閥的壓力損失，取 52p 10 N m??? 局 =2 /， 因此，油泵工作壓力為 ： 55P 1 0 1 0? ? ?泵 = （ 5 0 + 2 ） 5210 N / m?=60 流量 Q: 2DQ4? ?? 其中 D為手臂升降油缸的內(nèi)徑， d=80mm； ? 為手臂升降速度， ? =250mm/s 23 .1 4 0 .8Q 2 .5 6 04?? ? ? 76L/ min? 取泄漏系數(shù) K=，故油泵的流量 Q泵 為： Q 76 92 L / m in??泵 = 根據(jù)和的數(shù)值，結(jié)合產(chǎn)品規(guī)格，選用 YBB113B 型葉片泵，其額定工作壓力為 7Mp ，額定流量為 115L/min，轉(zhuǎn)速為 1200r/min，驅(qū)動功率為 。 控制調(diào)節(jié)閥的選擇 方向 閥 根據(jù)通過閥的最大流量和最大工作壓力，以及所要求的滑閥機(jī)能狀況等因素，結(jié)合現(xiàn)有的產(chǎn)品規(guī)格，選擇其額定流量和額定壓力相近的產(chǎn)品。 壓力閥 如溢流閥、減壓閥、順序閥等，根據(jù)通過閥的最大流量及最大工作壓力等因素來選擇。對于減壓閥的壓力要特別注意其調(diào)整范圍，應(yīng)在 525 10 N/ m? 以上，到低于 溢流閥壓力 525 10 N/ m? 以下的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。一般流經(jīng)節(jié)流閥或調(diào)速閥的通流量要比系統(tǒng)的通流量小得多，特別要注意最小的穩(wěn)定流量。 輔助裝置的選擇 液壓系統(tǒng)中有一些輔助 裝置，如油管、管接頭、濾油器、蓄能器、油箱和冷卻裝置等。因此，在安排液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，或選擇這些輔助元件時，都要做細(xì)致的工作。一般可選用軟管或伸縮油管及回轉(zhuǎn)接頭頭進(jìn)行連接。根 據(jù)油液壓力的大小，裝配條件和工作部位的要求來選用。 2．管接頭 油管之間的連接或油管與各種液壓元件的連接，是液壓系統(tǒng)配管工作中最大量的工作。 在機(jī)械手上油管的連接方法應(yīng)用最多的是螺紋連接。管接頭和體部的連接常用的有 60? 圓錐螺紋 (Z)和普通細(xì)牙螺紋(M)。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 38 頁 共 43 頁 濾油器 在機(jī)械手液壓系統(tǒng)中，保持油的清潔很重要，油中的臟物會引起運動零件劃傷、磨損甚至卡死，堵塞節(jié)流閥和緩沖裝置的節(jié)流縫隙及小孔，影響液壓機(jī)械手的工作性能并造成故障。濾油器的主要類型有網(wǎng)式濾油器和金屬燒結(jié)式濾油器。如果系統(tǒng)中有精密液壓件 (如伺服閥等 )，為保證其正常工作，應(yīng)對油液進(jìn)行精過濾，可在精密液壓件前裝置精濾油器。 ② 過濾材料要有一定的機(jī)械強(qiáng)度，不致因受到壓力油液而破壞。 油箱 油箱用來存油，使油散熱和沉淀。如果不能散發(fā)從液壓系統(tǒng)中帶出的熱量，就會使油升溫，粘度降低，影響系統(tǒng)的繼續(xù)工作，使機(jī)械手液壓系統(tǒng) 產(chǎn)生熱變形，降低了機(jī)械手的工作性能和定位精度。吸油側(cè)和回油側(cè)要用隔板隔開，隔板高度為油箱 (或油池 )油面高度的 3／ 4，以利于油液冷卻和雜質(zhì)進(jìn)行沉淀． 2．為使油液流動暢通．吸油管離油箱 (或油池 )底部的距離應(yīng)不小于管徑的二倍。回油管的管門距油箱 (或油池 )的底面不小于管徑的二倍，管端切成角 45? 。 油冷卻器在液壓系統(tǒng)中安裝的位置，應(yīng)串連在回油路巾或住溢流閥的隘流管路中，因為這時的油液溫度較高，冷卻效果較好。 所謂定位精度，就是機(jī)械手重復(fù)地將 物件搬運到實際位置時與設(shè)定 (或給定 )位置所產(chǎn)生的誤差。若重復(fù)位置誤差小即定位精度高。如執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部件的重量及其剛性、機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合間隙．驅(qū)動源壓力的波動及輸出流量的脈動性、位置檢測系統(tǒng)的反饋機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的誤差，定位方式的誤差等等，都直接或間接地影響機(jī)械手的運動平穩(wěn)性和定位精度，而影響較大的還是機(jī)械手的工作速度和速度變化規(guī)律。 北京科技大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 39 頁 共 43 頁 油缸的緩沖裝置 活塞油缸和回轉(zhuǎn)油缸是實現(xiàn)手臂直線運動和回轉(zhuǎn)運動的動力部件，它們 一般是用來帶動重量較大的部件運動，有時運動速度較快，因此具有很大的動能。 1. 活塞油缸的緩沖裝置 活塞油缸的緩沖裝置可以由活塞端部的柱塞和缸蓋的凹槽構(gòu)成。柱塞和凹槽的型式如圖 65 所示。 3. (二 )緩沖裝置的設(shè)計原則 設(shè)計油缸端部緩沖裝置時應(yīng)注意以下三點， ① 使緩沖油腔內(nèi)的油液，能夠吸收運動部件的全部機(jī)械能； ② 使緩沖油腔內(nèi)的緩沖壓力峰值 (即沖擊壓力 )不應(yīng)當(dāng)超過油缸的容許壓力； ③ 使緩沖制動過程中運動部件的減速度應(yīng)當(dāng)合乎設(shè)計要