【正文】 向環(huán)，用以對(duì)活塞桿導(dǎo)向。目前采用多的插件式兩類(lèi)。 對(duì)外泄露要求特別嚴(yán)的場(chǎng)合，在密 封圈之間可配泄露回油口，防止泄露油外流。材料可選用灰鑄鐵，球墨鑄鐵等。 五、緩沖機(jī)構(gòu) 因機(jī)械手要求移動(dòng)速度慢，缸內(nèi)機(jī)構(gòu)可以吸收全部動(dòng)能，故不用考慮緩沖液壓缸，工作壓力 10Mpa,活塞速度 ，應(yīng)該采用緩沖裝置或其他緩沖辦法。 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 28 七、液壓缸剖視圖 缸底 2 彈簧擋圈 3 套環(huán) 4 卡環(huán) 5 活塞 6 O形密封 圈 7 支承環(huán)8 擋圈 9 Y 形密封圈10 缸筒 1 1 管接 口 1 2 導(dǎo)向套 1 3 缸蓋 14 密封圈 1 5 防塵圈 1 6 活塞桿 17 定位螺 釘 18 耳環(huán)圖4 1 單 活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu) 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 29 167。 擺動(dòng)液壓馬達(dá)突出的優(yōu)點(diǎn)是能使負(fù)載直接獲得往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，無(wú)需任何變速機(jī)構(gòu)。 二、液壓馬達(dá)的選擇原理： 在設(shè)計(jì)或選用擺動(dòng)液壓馬達(dá)時(shí)，首先要知道被 驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的轉(zhuǎn)角、鈕矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，可按以下原則選擇其機(jī)構(gòu)形式或產(chǎn)品型號(hào)： （ 1）所需轉(zhuǎn)角在 0310 以上時(shí)，目前只能選用活塞式。若把葉片或串聯(lián)使用，也能得到更大的轉(zhuǎn)角。 （ 2）應(yīng)注意擺動(dòng)液壓馬達(dá)的輸出鈕矩要略大于驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的鈕矩及讓負(fù)載獲得最大角速度所需要鈕矩之和。 （ 3）安裝空間小，所需鈕矩又大，可把工作壓力選的高一些。、 （ 4）若系統(tǒng)可供的流量較少，所虛鈕矩又較大時(shí)，可考慮采用泄露很少的活塞式擺動(dòng)馬達(dá)。 三、擺動(dòng)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)概要 設(shè)計(jì)擺動(dòng)液壓馬達(dá)時(shí)，兩個(gè)最主要的參數(shù)是是 輸出鈕矩和輸入流量。 葉片式擺動(dòng)液壓馬達(dá)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 用鈕矩公式確定主要結(jié)構(gòu)尺寸輸出鈕矩 T= )(108 ))(( 42122 mNppdDzbm ???? ? 輸出鈕矩只要克服驅(qū)動(dòng)負(fù)載所必需的鈕矩使負(fù)載獲得必要的角速度所需要的鈕矩。 I— 包括括輸出軸（葉片軸）本身慣量在內(nèi)的轉(zhuǎn)化到輸出軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ kg 2m? ） ? — 負(fù)載的叫速度（ rad/s） . 求出為了達(dá)到負(fù)載角速度所需要輸入流量 q=vdDzb ? ?4 )(3 22 ? min)/(104 L? = ?? ??? =450L/min 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 31 主要零件的強(qiáng)度和剛度的計(jì)算 （ 1）缸蓋和缸體都受內(nèi)力均布連續(xù)載荷時(shí)，其強(qiáng)度和剛度可根據(jù)具體的幾何形狀參照彈性薄板或薄殼的有關(guān)公式計(jì)算。 （ 2）對(duì)于葉狀結(jié)構(gòu)的葉片，其危險(xiǎn)截面在根部。 2p — 進(jìn)口壓力（ Mpa） 。 s? — 葉片材料的屈服極限（ Mpa）。 35 立柱伸縮部分 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 32 一、缸 筒 主要技術(shù)要求 （ 1） 有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 （ 3） 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能夠長(zhǎng)期工作而磨損少，有較高的幾何精度，足一保證活塞密封性。 缸筒的機(jī)構(gòu) 夾緊缸缸筒與端蓋的連接型式為外螺紋連接，如 紋連接部分強(qiáng)度計(jì)算，缸筒與端部 用螺紋連接時(shí)，缸筒螺紋外的強(qiáng)度計(jì)算如下： 螺紋處的拉應(yīng)力： M P aDdkf 622622110])()[( )(4?? ????????? ?? 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 33 F— 缸筒端部承受的最大推力（ N）； D— 缸筒內(nèi)徑（ m） 。 k— 擰緊螺紋的系數(shù)， k=~。 D=)()( 4 21 2221 pppdPP Rm ??? ?? = )( 1 9 1 04 26 ???? ? d? = 所以 D 取 40mm。 缸筒的計(jì)算 （ 1）直徑 D=212221 )(4 PP PdPP Rm ??? ?? = 118694 6 ??? ?? ? D 取 80mm 1P — 系統(tǒng)的工作壓力； 2P — 回油腔的壓力； m? — 機(jī)械效率，（一般取 m? =） d— 活塞桿直徑。 (4)外徑 0D 及長(zhǎng)度 L 的確定 0D =D+2? =80+16=96mm L=250mm 液壓缸工作流量為 q=AV= m in/ 2 LD ??? 缸筒結(jié)構(gòu) （ 1） 主要技術(shù)要求 （ 2） 有足夠的強(qiáng)度，能長(zhǎng)期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)試驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久變形。 （ 4） 內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能夠長(zhǎng)期工作而磨損少，有較高的幾何精度，足一保證活塞密封性。 缸筒的機(jī)構(gòu) 夾緊缸缸筒與端蓋的連接型式為外螺紋連接，如圖： 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 35 螺紋連接部分強(qiáng)度計(jì)算，缸筒與端部用螺紋連接時(shí)，缸筒螺紋外的強(qiáng)度計(jì)算如下： 螺紋處的拉應(yīng)力： M P aDdkf 622622110])()[( )(4?? ????????? ??=14MPa F— 缸筒端部承受的最大推力（ N）； D— 缸筒內(nèi)徑（ m） 。 k— 擰緊螺紋的系數(shù)， k=~。 缸筒螺紋連接部分強(qiáng)度的計(jì)算。整體活塞可以采用活塞環(huán)，“ O”形密封圈?；钊叽?d=10mm. 1活塞桿 （ 1）桿體 采用實(shí)心桿，制造工藝較簡(jiǎn)單。如圖： （ 3）桿內(nèi)端 活塞桿內(nèi)端與活塞連接有多種型式，采用卡環(huán)連接，并要有鎖緊措施，以防在工作時(shí)由于往復(fù) 運(yùn)動(dòng)而松開(kāi)，同時(shí)還須安裝與活塞桿之間的靜密封。 sn — 屈服安全系數(shù)，一般 sn =2~4。 1導(dǎo)向環(huán) 導(dǎo)向環(huán)安裝在活塞外圓的溝槽內(nèi)或活塞桿導(dǎo)向套內(nèi)圈的溝槽內(nèi)，以保證活塞與缸筒或活塞桿與其導(dǎo)向套同軸度。 導(dǎo)向環(huán)的主要優(yōu)點(diǎn)： （ 1）低泄露。 （ 2）導(dǎo)向環(huán)可采用耐磨損材料，磨損后更換比較方便。 （ 5）有良好的承受能力。 導(dǎo)向環(huán)厚度可為 1mm，寬可為 2mm. 1導(dǎo)向套 活塞桿導(dǎo)向套在液壓裝在液壓缸有桿側(cè)端蓋內(nèi)，用以對(duì)活塞桿進(jìn)行導(dǎo)向，內(nèi)裝有密封裝置以保證缸筒有桿側(cè)腔的密封性，外側(cè)裝有防 空網(wǎng)以防止活塞桿在內(nèi)縮時(shí)把雜質(zhì)、灰塵及水分帶到密封裝置區(qū)，以致?lián)p壞密封裝置。 典型結(jié)構(gòu)型式有端蓋式和插件式兩類(lèi)。目前采用較多的插件式導(dǎo)向套是用耐磨材料制成的，也有用鋼制并內(nèi)裝耐磨套或?qū)颦h(huán)，其優(yōu)點(diǎn)是裝拆方便，拆卸時(shí)不用拆端蓋。對(duì)要求摩擦力特別小的場(chǎng)合，不用密封圈而用靜壓軸承，利用供液壓缸的壓力油，把 活塞桿托起。 1液壓缸進(jìn)出油口可布置在端蓋或缸筒上，此夾緊缸布置在缸筒上。 167。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置，叫液壓泵，液壓的輸出參量為機(jī)械參量，輸出為液壓參量。 二、計(jì)算液壓泵的流量： ?? max)( QkQp = )( ???? =式中 PQ — 液壓泵的流量； k— 考慮系統(tǒng)泄露的修正系統(tǒng)，一般取 k=~。 對(duì)于節(jié)流 調(diào)速系統(tǒng)，如果最大流量點(diǎn)處于調(diào)速狀態(tài)，則泵的供油量中還需要增加溢流閥的最小溢流量（ 3L/min）。 選取 CT6 — 072,額定壓力 7Mpa,流量 125L/min, 電磁換向閥：電磁換向閥以電磁鐵的推力去推動(dòng)閥心換向，實(shí)現(xiàn)油路的通斷或切換。 41 液壓系統(tǒng)分析 本機(jī)械手的送放機(jī)構(gòu)的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由一些液壓基本回路組成，主要有以下一些回路。如圖： 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 40 當(dāng)電磁閥 1 和 2 的電磁鐵通電時(shí)手臂快速伸縮，此時(shí)回油缸回油；當(dāng)手臂伸縮或立柱伸縮接近設(shè)備位置時(shí)，電氣定位系統(tǒng)輸出信號(hào)為 0，電磁閥 2 的電磁鐵斷電，回油經(jīng)可調(diào)節(jié)流閥 3 回到油箱，實(shí)現(xiàn)節(jié)流減速緩沖，同時(shí)電磁閥 1 的電磁鐵斷點(diǎn)，處于 O 型滑閥機(jī)能的狀態(tài)，手臂即停止運(yùn)動(dòng)定位。 換向回路 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 41 本機(jī)械手的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用三位四通閥實(shí)現(xiàn)換向功能。由于液壓缸內(nèi)充滿(mǎn)液壓油，故從靜止到啟動(dòng)較平穩(wěn)，換向沖擊小，換向復(fù)位位置較準(zhǔn)確。當(dāng)因停電等原因油泵停止供油時(shí)蓄能器通過(guò) 11DT 給油缸供油，使工件給因停電等原因而脫落。 42 工業(yè)機(jī)械手整體液壓原理圖 . 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 43 第五章 PC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 167。 機(jī)械手的下降、上升、伸縮等動(dòng)作的轉(zhuǎn)換，是由相應(yīng)的限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制，而夾緊、放松動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間來(lái)控制的。例如，當(dāng)下降電磁通電時(shí)，機(jī)械手下降；下降電磁閥斷電時(shí)，機(jī)械手停止下降；只有當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手才上升。 二、確定輸入輸出點(diǎn)位并選擇 PC 型號(hào)。 自動(dòng)工作需起動(dòng)按鈕、停止按鈕和復(fù)位按鈕。 輸出信號(hào) PC 的輸出信號(hào)用來(lái)控制機(jī)械手的下降、上升、右移、左移、手腕、手臂左轉(zhuǎn)、手腕、手臂右轉(zhuǎn)和夾緊等 9 個(gè)電磁閥線圈。 由于給定的機(jī)械手純屬開(kāi)關(guān)量控制， 功能上沒(méi)有提出特殊要求，因此任何型號(hào)的小型 PC 均可滿(mǎn)足要求，根據(jù)所需的 I/O 總點(diǎn)數(shù)并有一定的備用量，可選三菱公司的 F1— 30MR 型的 PC，其輸入 16 點(diǎn)，輸出 14 點(diǎn)，繼電器輸出類(lèi)型，可滿(mǎn)足要求。 52 PC 控制系統(tǒng)程序 三、 PC 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 手動(dòng)程序 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 45 手動(dòng)操作不需要按工作順序動(dòng)作，所以可按普通繼電器程序來(lái)設(shè)計(jì)，手動(dòng)操作梯形圖如圖所示。為了保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，設(shè)置了一些必要連鎖。 自動(dòng)化過(guò)程 步進(jìn)指令的執(zhí)行過(guò)程：當(dāng)進(jìn)入某一狀態(tài)（例 S601）， S601 的 STL 觸點(diǎn)接通，工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 46 輸出 Y431 也接通，執(zhí)行操作處理；如果轉(zhuǎn)移條件 ? 401 接通，滿(mǎn)足轉(zhuǎn)換條件，下一步的狀態(tài)寄存器 S602 被置位，轉(zhuǎn)入下一狀態(tài)，同時(shí)自動(dòng)化 S601 復(fù)位斷開(kāi)。按起動(dòng)按鈕， X400 閉合， S600 置位，開(kāi)始第一工步，進(jìn)入“左移”狀態(tài)， Y430 輸出，機(jī)械手左移。 Y431 輸出，執(zhí)行夾緊動(dòng)作， T450 同時(shí)開(kāi)始記時(shí)，經(jīng) 3S 延時(shí)保證夾緊后， T450 發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)移信號(hào)，使 S602 置位，轉(zhuǎn)入第三步，進(jìn)入“上升 ”狀態(tài)，并自動(dòng)將 S602 復(fù)位，如此一步一步地順序執(zhí)行下去，直到第十步， Y438 輸出，執(zhí)行右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位，X408 閉合，機(jī)械手回到原點(diǎn)，完成一個(gè)循環(huán)的動(dòng)作。 61 電磁鐵順序 和 167。 控制電路 1)主電機(jī)控制電路 主電機(jī) M 由接觸器 KM 控制，在接觸點(diǎn)電源開(kāi)關(guān) QS 后，按下啟動(dòng)按鈕 SB2，按接觸器 KM 線圈通電并自鎖， KM 接觸點(diǎn)接通，使主電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)泵供油，當(dāng)按下停止按鈕 SB1 時(shí)，切斷了 KM 的線圈電源， M 電機(jī)停轉(zhuǎn)。 手臂伸縮到位，觸點(diǎn) KA1 閉合，時(shí)間繼電器和電磁閥同時(shí)通電，時(shí)間繼電器延時(shí) 2 秒，確定工件夾緊，加緊完畢，進(jìn)行液壓馬達(dá)擺動(dòng)，擺動(dòng)到極限位置（由限位開(kāi)關(guān)控制），此時(shí)，手爪持續(xù)夾緊，在所需位置，繼電器斷電，液壓缸回油，電磁閥斷電， 手抓放松。 K1 斷開(kāi)，電磁閥線圈 YV2 失電，立柱縮回，立柱外伸時(shí)， YV1 得電，同時(shí) KA1 是閉合。工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)的順利完成，我是站在巨人的肩上，翻閱了不少資料，但是由于個(gè)人知識(shí)面有限，設(shè)計(jì)之中難免缺少錯(cuò)誤與漏洞，望老師和同學(xué)指正，不甚感激。在設(shè)計(jì)中遇到不少困難，開(kāi)始設(shè)計(jì)液壓缸的時(shí)候出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的理論問(wèn)題，造成整個(gè)設(shè)計(jì)的無(wú)法進(jìn)行，所以又從新開(kāi)始，因?yàn)樵O(shè)計(jì)本來(lái)就是一個(gè)失敗了再來(lái)，再失敗，再繼續(xù)的循壞過(guò)程。然而，以我對(duì)科學(xué)技術(shù)的追求，對(duì)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)濃厚的興趣，對(duì)任務(wù)的責(zé)任心，以及自己滿(mǎn)懷的自信心，終于完成了自己的創(chuàng)作，感受到了成功的喜悅。工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)，內(nèi)容面積特別廣，這也是我選擇該題目的原因之一。通過(guò)翻閱資料， 也完善了自己的知識(shí)，拓寬了自身的知識(shí)面。 新疆工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)械工程系 55 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，我的收獲很多，在我的人生道路中將是一筆不小的財(cái)富，因?yàn)橥ㄟ^(guò)本次設(shè)計(jì)我也學(xué)領(lǐng)悟到了許多道理，而這些道理通過(guò)課本知識(shí)和課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)是不能實(shí)現(xiàn)的，只有自己親身感受，親自體會(huì)，才能真正理解。本次設(shè)計(jì)，我們兩個(gè)人一個(gè)小組，兩個(gè)人要各盡所能，分工合作，就想在實(shí)際工作中一樣，不處理好這一點(diǎn)，很難實(shí)現(xiàn)一次成功的合作，更不能圓滿(mǎn)完成自己的任務(wù)。 其次，用心去做每一件事情。用心去做每一件事情，這是成功的基礎(chǔ)。有許多人是這樣的，看到別人取得成果，感覺(jué)自己就是鞭長(zhǎng)莫及，認(rèn)為自己是無(wú)法做到的，就是對(duì)自己缺乏信心的具體表現(xiàn)，從而導(dǎo)致失去了許多成功的機(jī)會(huì)。 三年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在以后的工作崗位上，我將繼續(xù)發(fā)揚(yáng)這種精神，把自己所學(xué)知識(shí)與實(shí)際工作緊密集合起來(lái)，真正做到理論和實(shí)