【正文】 產(chǎn)生的慣性力矩為： (336)式中：m ——質(zhì)量a ——加速度G——手臂運(yùn)動(dòng)件所受重力g ——重力加速度 ——起動(dòng)時(shí)或制動(dòng)時(shí)的速度差——起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的時(shí)間差手臂伸縮回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩為： (337)式中：——慣性力矩 ——角加速度——起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)的角速度差J——臂部零件對(duì)其回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量——臂部零件對(duì)其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量——臂部零件對(duì)作為重心位置的質(zhì)點(diǎn)對(duì)臂部回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （338）——回轉(zhuǎn)半徑其中，由于手臂運(yùn)動(dòng)從靜止開始，所以△V=V，摩擦系數(shù)料為ZL3，活塞材料設(shè)計(jì)液壓缸材45鋼，查有關(guān)手冊(cè)可知f=：手臂伸縮部分主要由手臂伸縮液壓缸、手臂回轉(zhuǎn)液壓缸、夾緊液壓缸、手臂伸縮用液壓緩沖器、手爪及相關(guān)的固定元件組成。活塞桿直徑的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此活塞桿為空心活塞桿，目的是桿內(nèi)將裝有4根伸縮輸油管。對(duì)于桿長l大于直徑d的15倍的活塞桿還必須有足夠的穩(wěn)定性該極限力與液壓缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。 表51 活塞桿直徑系列（JB82666） 活塞桿的穩(wěn)定性校核： 當(dāng)活塞桿l15d時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。可按材料學(xué)相關(guān)公式計(jì)算：=24桿的臨界力當(dāng)時(shí)，臨界力為：= （349）J——活塞桿的計(jì)算柔度——活塞桿的計(jì)算長度（m）,液壓缸支承情況和活塞桿端部支承情況不同，活塞桿計(jì)算長度則不同。μ——長度折算系數(shù)，見上表——特定的柔度值， 為比例極限。 圖52 液壓缸端蓋的聯(lián)接方式1）缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 下圖為缸蓋受力簡圖為保證聯(lián)接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，見表，然后決定螺釘?shù)臄?shù)目。半環(huán)的剪切強(qiáng)度條件 式中： P——工作壓力——半環(huán)配合處的液壓缸外徑。半環(huán)擠壓強(qiáng)度條件： （354）半環(huán)尺寸一般 取h=δ，l=h 式中 ： h——半環(huán)的徑向高度 ——材料的許用擠壓力，對(duì)于鋼材=（） ——材料的許用應(yīng)力，若半環(huán)與被聯(lián)接的材料不同，應(yīng)比較較弱者選 取。 手臂升降液壓缸的尺寸校核液壓缸運(yùn)行長度設(shè)計(jì)為=118mm,液壓缸內(nèi)徑為=110mm,半徑R=55mm,液壓運(yùn)行速度，加速度時(shí)間=,壓強(qiáng)p=,則驅(qū)動(dòng)力 (360) 尺寸校核測(cè)定手腕質(zhì)量為80kg,則重力 (361) 設(shè)計(jì)加速度，則慣性力 考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù)， (362) 總受力 所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。第四章 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一部完整的機(jī)器由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、控制部分和工作機(jī)構(gòu)等組成、傳動(dòng)部分是一個(gè)中間環(huán)節(jié)，它的作用是把原動(dòng)機(jī)的輸出功率傳送給工作機(jī)構(gòu)。按照其工作原理的不同，液體傳動(dòng)又可以分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)兩種形式。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖示41所示為一臺(tái)用半結(jié)構(gòu)式圖形繪出的驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是整機(jī)設(shè)計(jì)的一部分，它除了應(yīng)符合主機(jī)動(dòng)作循環(huán)和靜、動(dòng)態(tài)性能等方面的要求外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠、效率高、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、使用維護(hù)方便等條件。明確液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作和性能要求，考慮以下幾個(gè)方面：1）該設(shè)備中，哪些運(yùn)動(dòng)需要液壓傳動(dòng)完成，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式及動(dòng)作幅度；2）對(duì)液壓裝置的空間布置、安裝形式、重量、外形尺寸的限制等；3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)載荷形式和大?。?）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，速度變化范圍以及對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求；5）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，彼此之前的聯(lián)鎖關(guān)系，實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng)的操作或控制方式；6）自動(dòng)化程度、效率、溫升、安全保護(hù)、制造成本等方面的要求；7）工作環(huán)境方面的要求，如溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、防塵、防腐、抗燃性能等；對(duì)執(zhí)行無件工況分析，就是查明每個(gè)執(zhí)行元件在各自工作過程中的速度和負(fù)載的變化規(guī)律。在一般情況下，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中液壓缸隨的負(fù)載由六部分組成：即工作負(fù)載、導(dǎo)軌摩擦負(fù)載、功率、慣性負(fù)載、重力負(fù)載、密封負(fù)載，前五項(xiàng)構(gòu)成了液壓缸所要克服的機(jī)械總負(fù)載。工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對(duì)元件的強(qiáng)度、風(fēng)度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵，反之，如果工作壓力選得低，就會(huì)增大執(zhí)行元件及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大。執(zhí)行元件工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載的大小或主機(jī)設(shè)備類型選取，具體選擇，參才下表41和表42。第五章已進(jìn)行解釋了。 復(fù)算執(zhí)行元件的工作壓力 對(duì)于單桿液壓缸，其工作壓力為可按下列公式復(fù)算： 執(zhí)行元件的計(jì)算和選擇 動(dòng)力元件的選擇確定液壓泵的最高供油壓力 （43）式中：——執(zhí)行元件的最高工作壓力 ——從液壓泵出口到執(zhí)行元件入口之間的壓力損失。確定液壓泵的最大供油量 ——系統(tǒng)在整個(gè)周期第i階段內(nèi)的流量選擇驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵的電動(dòng)機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)功率和泵的轉(zhuǎn)速來選擇。在對(duì)進(jìn)、回油路分別算出后，將此驗(yàn)算值與前述設(shè)計(jì)過程 中初步選取的進(jìn)、回路壓力損失經(jīng)驗(yàn)值相比較。系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算假設(shè)功率損失全部變成熱量使油溫升高，單位時(shí)間的發(fā)熱量為： 若在一個(gè)工作循環(huán)中有幾個(gè)工作階段，則可根據(jù)各階段的發(fā)熱量求出系統(tǒng)的平均發(fā)熱量：即 （47）液壓系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生的熱量，經(jīng)過所有元件的表面散發(fā)到空氣中去，現(xiàn)假設(shè)全部熱量都是由油箱散發(fā)的。 節(jié)流閥的工作原理 根據(jù)公式△p (410)式中： C——由孔口的形狀、尺寸和液體性質(zhì)決定的系數(shù)，對(duì)于細(xì)長孔有：C=d；對(duì)于薄壁孔和短孔有：C=； ——孔口的過流斷面面積； ——孔口兩端壓力差； ——由孔口的長徑比決定的指數(shù)，薄壁孔=，細(xì)孔長=。節(jié)流閥的流量特性節(jié)流閥的輸出流量與節(jié)流口的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，實(shí)用的節(jié)流口都介于理想薄壁孔和細(xì)長孔之間，故其流量特性都可用小孔流量通用公式來描述。節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量與節(jié)流孔的形式有很大關(guān)系，目前軸向三角槽式節(jié)流口的最小穩(wěn)定流量為30—50mL/min，薄壁孔式節(jié)流口則可低達(dá)10—15Ml/min。當(dāng)液體從P口進(jìn)入時(shí)，閥心保持在調(diào)節(jié)桿所限定的位置上，流體只能經(jīng)過閥心上的三角形溝槽流向P，這時(shí)閥起節(jié)流作用；而當(dāng)從P口流進(jìn)時(shí)，閥心被壓下，流體流向P口，這時(shí)閥起單向閥作用。 圖43 單向節(jié)流閥擬定液壓系統(tǒng)換向回路 夾緊缸換向選 用二位二通電磁閥，其它缸全部選用o型 三位四通電磁換向閥。如圖44 圖44換向回路調(diào)速方案 從工況圖可知，本系統(tǒng)功率較小，故先簡單的進(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速。如圖57 圖45進(jìn)油節(jié)流調(diào)速方案緩沖回路 選擇如下圖方案便于微機(jī)控制，提高自動(dòng)化程度如圖46。如圖47圖47液壓缸防滑保護(hù)回路合并成完善液壓系統(tǒng) 壓力繼電器34在夾緊工件，讓微機(jī)控制其他缸開始動(dòng)作。如圖48 圖48通用工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖 在手臂伸縮和升降，均裝有位置檢測(cè)器，其結(jié)構(gòu)如圖49所示。 手臂的手腕位置的檢測(cè)用電位器，直接裝在手臂和手腕回轉(zhuǎn)油缸的主軸的一端，與油罐主軸 同步回轉(zhuǎn)，把角位移轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)輸出給電液壓控制系統(tǒng)。其方框圖如下圖410所示，電液壓控制原理圖如410所示?！３绦蚩刂坪臀恢每刂苾纱蟛糠值脑矸謩e簡述如下：1）程序控制部分 程序控制部分由控制單元、固定時(shí)標(biāo)脈沖發(fā)生器、五位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成的程序時(shí)間計(jì)算單元、五位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成的步進(jìn)單元以及程序步譯碼、矩陣等單元組成。程序進(jìn)行過程如下：當(dāng)程序起動(dòng)后，即由程序時(shí)間計(jì)算單元，按照在矩陣板上給定的各步不同的時(shí)間間隔、外部聯(lián)鎖及給定的位置要求，一步一步地向步進(jìn)計(jì)數(shù)單元送入步進(jìn)脈沖。 程序步的步序信號(hào)是以“0”電平的形式，按照上述步進(jìn)脈沖的節(jié)拍，在矩陣板的32縱線上向前依次跳進(jìn)。2）位置控制部分 本機(jī)械手需要實(shí)行位置控制的運(yùn)動(dòng)共有四種，即手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)。機(jī)械手的各種運(yùn)動(dòng)均有三個(gè)停留位置，并且這三個(gè)停留位置均可根據(jù)需要調(diào)整相應(yīng)的三個(gè)“給定位置”電位計(jì)。它大致可分為四個(gè)部分：即運(yùn)算放大器部分，正、負(fù)向放大部分，正、負(fù)向閥值部分，檢查電路。在這次設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許多困難，后來在趙老師的指導(dǎo)下，我找到了問題所在之處，并將之解決。在機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)過多次查找資料，才確定比較好的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，我又遇到了比較麻煩的事是最后的文檔編輯問題，通過努力的學(xué)習(xí)，觀察得到基本的解決。此次設(shè)計(jì)中，收獲最大的是那些分析和解決問題的思維方式和途徑。在今后的工作中，仍需要不斷地學(xué)習(xí)各種知識(shí)，提