三自由度全液壓機械手結構設計,三自由度全液壓機械手結構設計,自由度,液壓,機械手,結構設計 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1102班 學生：張鐸 畢業(yè)設計（論文）題目： 三自由度全液壓機械手結構設計 畢業(yè)設計（論文）內容： 1.設計說明書一份 2.CAD圖紙一套（包括總裝圖、零件圖 ） 3.文獻綜述（不少于3000字） 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 三自由度全液壓機械手結構 起止時間： 2015年3月6日至 2015年6月5日 指導教師： 簽字 2015年 3 月 6 日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科生畢業(yè)設計成績考核評價表 畢業(yè)設計 名 稱 三自由度全液壓機械手結構設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 張鐸 評價人 權重 評價點 得分 指導教師 10 圖紙完備、整潔，設計說明書的撰寫質量 5 分析、計算、論證的綜合能力 5 能綜合運用所學知識和專業(yè)知識，獨立工作能力強 5 畢業(yè)實習表現(xiàn)、進度表書寫情況 評閱人 10 設計的有重大改進或獨特見解，有一定應用價值 5 設計的難度和工作量，結合本專業(yè)情況 5 計算、圖紙、公式、符號、單位是否符合工程設計規(guī)范 5 說明書的條理性、語言、書寫、圖表水平 答辯小組 10 設計規(guī)格符合要求及答辯規(guī)范程度 10 答辯掛圖準備情況 10 答辯中思維敏捷，知識面寬厚程度 10 回答問題的正確性，有無錯誤 10 是否有創(chuàng)新意識，設計是否有新意 教師、評閱人和答辯小組按以上各條的相應評價點給出得分，合計總分數(shù)。 在總成績分數(shù)中，90-100分為優(yōu)秀，80-89分為良好，70-79為中等，60-69為及格，不足60分為不及格，列入本表右側成績欄中。 注意：有嚴重抄襲現(xiàn)象的學生成績應定為不及格，有抄襲現(xiàn)象但不嚴重的學生成績應降檔處理。指導教師、評閱人及答辯小組對此應切實注意，如有不可解決的分歧，可交于院系答辯委員會裁定。 合計分數(shù) 成績 答辯小組： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 張鐸 題目 三自由度全液壓機械手結構設計 指 導 教 師 評 語 張鐸同學在畢業(yè)設計中，設計題目為三自由度全液壓機械手結構設計，經檢查得出以下結論： 1．完成圖紙和設計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設計的工作量。 2．設計計算書參數(shù)選取及計算正確，應用基礎理論知識的能力較強，文中插圖較合理。 3．結構設計較好， 視圖表達較為清晰，能用計算機進行繪圖。 4．具有良好的專業(yè)知識基礎，能夠結合題目進行分析運算，基礎概念清楚。 5．能夠結合題目查閱技術文獻，參考文獻較多。 可以參加答辯。 簽字： 2015年 5月 25日 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 三自由度全液壓機械手結構設計 班級：機制1102 姓名：張鐸 指導老師：趙艷春 1.?國內外研究現(xiàn)狀? 機械手起源于20世紀50年代，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式，能適應產品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化設備，也是典型機電一體化產品。其中，通用機械手具有獨立的控制系統(tǒng)，程序多變，動作靈活多變等特點，在中小批量的自動化生產中得到大量應用。 在國外，像日本，美國，德國等國家，以微型內置伺服電機作為控制系統(tǒng)主動力的精密機械手，則是世界自動化領域中更深高次的發(fā)展。相對一般的工業(yè)領域機械手，這種精密型的機械手具有動作精度高，體積相對小巧，高度智能化的特點，被廣泛應用于水下精密作業(yè)，人體內部手術作業(yè)，農業(yè)果實采摘等領域。由于這種類型的機械手更突出的要求是精密型，故其整體結構為多關節(jié)、多驅動型，每個關節(jié)都有獨立伺服電機作為驅動源，這些伺服電機則由軀干內部的PLC等核心處理器做統(tǒng)一控制管理，以達到靈活多變的控制要求。 現(xiàn)今使用的機械手主要可分為極坐標型機械手和關節(jié)型機械手，這兩種機械手可以提供較大的工作空間，恰好可以滿足一般的機械手在工作空間上的要求。韓國最早開發(fā)的用于果實采摘的極坐標機械手臂，旋轉關節(jié)可以自由移動，絲杠關節(jié)可以上下移動，從而使作業(yè)空間達到3m。日本東都大學也在20世紀80年代研制出了5自由度關節(jié)型機械手。實驗表明這種機械手在運動空間上雖然沒有極坐標機械手到位，且末端執(zhí)行器的可操作能力較低，但結構相對簡單，工作更加靈活，在不需要較復雜操作的工作環(huán)境下，體現(xiàn)出一定優(yōu)勢。京都大學在此基礎上又開發(fā)出了7個自由度的機械手，解決了其相對極坐標機械手在工作空間上不足的缺點，在關節(jié)型機械手領域達到了一個更高的高度。? 機械手可以模仿人手的某些動作和功能，用固定的程序和軌跡完成抓取、搬運物件等操作。特別是在當前勞工緊缺，勞動力成本日益提高的社會背景下，機械手的使用可以替代人的繁重勞動，實現(xiàn)工業(yè)自動化的同時也大大減少了企業(yè)的生產成本，提高企業(yè)效益。同時，由于它可在高溫、高壓、多粉塵、易燃易爆、放射性等惡劣或危險環(huán)境下，替代人類作業(yè)保護工人的人身安全，因而被廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能工業(yè)等部門。 2．研究方向? 機械手的工作環(huán)境是非結構的開放系統(tǒng)，涉及到多門學科知識，不同的工作場合和不同的工作對象給機械手的研制特別是末端執(zhí)行機構的研制帶來了無限的空間和全新的挑戰(zhàn)。機械手在某種程度和場合上代替了人類的大量工作，但是它的使用卻并沒有達到廣泛普及的程度，這主要是由于存在2個關鍵的問題：一方面，機械手的智能化程度沒有達到工業(yè)生產的要求。工業(yè)生產的特點需要機械手具有相當高的智能和柔性作業(yè)的能力以適應復雜的非結構環(huán)境；另一方面，購買和研制機械手成本高，會加重企業(yè)的生產成本，而且其工作范圍較局限，機械手的使用效率并不高。? 現(xiàn)今機械手使用效率低的原因是其工作通用性不強，在使用上不夠靈活，更換工作場合甚至更換工作對象都需要對機械手的結構和控制系統(tǒng)做出較大的改進，加大了研發(fā)技術人員的工作量，也加大了研發(fā)成本。當機械手的操作動作比較復雜的時候，由于機器人的自由度較多，雖然運動靈活，但是對其的控制也愈困難，增加了研發(fā)的難度，對技術人員的要求較高。? 因此機械手必須具有以下的特征：一方面要能夠準確的定位和并抓牢物件，另一方面要能夠使機械手特別是手臂部分移動自如而不和物件或其他設備碰撞，使其結構緊湊，容易轉彎；再者，其通用性要強，可以使其應用于不同場合和不同工作對象。? 2.1機械手的驅動方式 驅動裝置是帶動機械手達到指定位置的動力源。目前使用的主要有4種驅動方式：液壓驅動，氣壓驅動，直流電機驅動和步進電機驅動?？紤]到提高效率的需要，機械手的動作一般都需要快速、精確且平穩(wěn)，因此液壓或氣壓傳動在這之中的應用比較廣。相對而言，氣壓傳動可避免油液泄露和減小壓力損失，節(jié)能，高效且對環(huán)境污染小，故選用氣壓傳動的方式最為常見。? 2.1機械手手臂結構? 目前，應用最多的機械手的手臂結構總體可分為三大類，滑塊連桿機構的關節(jié)型機械手臂結構，氣動式積木機械手臂結構和純關節(jié)型機械手臂結構。? 機械手整機可分為機身、大臂、小臂(含手腕)3部分。機身與大臂、大臂與小臂、小臂與手腕有3個旋轉關節(jié)，以保證達到工作空間的任意位置，手腕中又有3個旋轉關節(jié)：腕轉、腕曲、腕擺，以實現(xiàn)末端操作器的任意空間姿態(tài)。手腕的端部為一個法蘭，以連接末端操作器，這是一個通用性接口，以供用戶配置多個手部裝置或工具。這種手臂結構和滑塊連桿機構的關節(jié)型手臂類似，但缺少了連桿，動作直接由內部的步進電機控制，機動性和靈活性更強，但內部控制結構相對復雜。 2.3機械手機座結構? 機座除了對機械手起到固定和支撐作用外，還要確保其腰部的回轉運動。目前應用最多的幾座分為固定式機座和移動式機座兩種。固定式機座通常作為關節(jié)型機械手臂等空間自由度較多且動作相對靈活的機械手底座，通常只提供一個腰部的旋轉自由度。移動式機座則通常作為積木式機械手臂等要求結構簡化且不需要太多自由度的機械手的底座，通常需要提供水平面上的兩個移動自由度和繞的腰部旋轉一個自由度，這種結構可以將本該設置在機械手臂上的結構轉移到機座中，有效簡化機械手的整體設計結構，使控制和設計都更加簡單。 2.4?機械手末端執(zhí)行機構? 機械手的末端執(zhí)行機構是機械手能否完成抓取或其他作業(yè)動作的關鍵部分，控制最為復雜，結構也最為精細緊湊，其基本機構取決于工作對象的特性及工作方式。選用或設計末端執(zhí)行器之前都需要預先考慮和分析操作對象的生物特性，機械特性或者理化特性，到目前為止，末端執(zhí)行器都是專用的，以避免碰傷或損壞操作對象。目前使用最多的末端執(zhí)行器結構有卡盤式結構和仿真型手指式結構。 此類末端執(zhí)行機構適合于抓取環(huán)類或帶內孔的工件，主要靠氣壓推動滑塊活塞向下運動，滑塊的斜面和楔形快的楔形面接觸，并使楔形塊向兩邊運動，發(fā)生脹緊，從而抓起工件。放料時氣缸退回，為防止活塞和楔形快卡死，在活塞底部采用一個復位彈簧，使活塞在放氣后能自行退回。此類機構的功能主要由腕臂末端的滑塊活塞和楔形塊完成，其設計可以和手臂部分的設計保持相對獨立，這樣就可以針對不同的工作對象設計不同的末端執(zhí)行機構，增強了機械手的通用性。 ３．結束語?? 機械手充分利用結構優(yōu)化設計和自動化技術，結構愈加簡單，功能更加強大，可根據(jù)實際應用要求選擇相應功能、參數(shù)和機構模塊，像搭積木一樣進行組合，靈活多變。這是一種先進的設計思想，反應了自動化技術在工業(yè)生產中的一個發(fā)展方向。另外，氣動技術在自動化技術中的廣泛應用，也將逐漸貫徹于機械手的開發(fā)及應用中。實踐證明，隨著自動化水平的日益提高和普及，機械手在現(xiàn)代工業(yè)大生產的使用已經逐漸占據(jù)舉足輕重的地位。但就目前而言，機械手的應用主要停留在粗放型作業(yè)的環(huán)境中，這主要是由于世界各國對機械手精密操作這種高科技領域的研究與開發(fā)還很不成熟，在機械手的具體機構設計，各部位的驅動，控制系統(tǒng)，甚至更高要求的傳感器選擇方面有待更深層次的研究。 參考文獻 [1]江鵬.無人車間的發(fā)展趨勢[D].山西.山西電子科技大學,2007. [2]李飛，王方建.先進制造技術的研究[D].天津.南開大學濱海學院,?2003. [3]陸鑫盛.?氣動自動化系統(tǒng)的優(yōu)化設計[M].上海:上?？茖W技術出版社,2000.? [4]張建民.工業(yè)機器人[M].北京:北京理工大學出版社,1996.? [5]李洪劍.西方機器人技術[D].哈爾濱.哈爾濱工業(yè)大學,2008.? [6]何存興.液壓傳動與氣壓傳動[M].武漢:華中科技大學出版社,2000.? [7]李壽剛.關節(jié)型機械手[M].北京:北京理工大學出版社,2002.? [8]左鍵民.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業(yè)出版社,1996.? [9]朱春波.氣動關節(jié)型機械手[J]液壓氣動與密封,1999. [10]何廣平.連桿型機械臂的線性分析[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.? [11]SMC(中國)有限公司.現(xiàn)代實用氣動技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.? [12]劉雙全.基于飛利浦P8XC591的CAN總線節(jié)點擴展[J].電子設計應用,2003. 沈陽化工大學科亞學院 畢業(yè)設計（論文）答辯成績評定 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)設計（論文）答辯委員會于 年 月 日 審查了 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 張鐸 的畢業(yè)設計（論文）。 設計（論文）題目： 三自由度全液壓機械手結構設計 設計（論文）專題部分： 三自由度全液壓機械手結構設計 設計（論文）共 41 頁，設計圖紙 4 張 指導教師： 趙艷春 評 閱 人： 于玲 畢業(yè)設計（論文）答辯委員會意見： 成績： 學院答辯委員會 主任委員（簽章） 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)答辯記錄 專業(yè)班級: 機械設計制造及其自動化 學 號： 311202321 姓 名: 張鐸 答辯內容記錄: 記錄人： 畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1102 姓名 張鐸 題目 三自由度全液壓機械手結構設計 評 閱 人 評 語 張鐸同學在畢業(yè)設計中，設計題目為三自由度全液壓機械手結構設計，經檢查得出以下結論： 1．完成圖紙和設計計算說明書的規(guī)定畢業(yè)設計的工作量。 2．設計計算書參數(shù)選取及計算正確，應用基礎理論知識的能力較強，文中插圖較合理。 3．結構設計較好， 視圖表達較為清晰，能用計算機進行繪圖。 4．具有良好的專業(yè)知識基礎，能夠結合題目進行分析運算，基礎概念清楚。 5．能夠結合題目查閱技術文獻，參考文獻較多。 可以參加答辯。 簽字： 2015年 5月 25日 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科畢業(yè)論文 題 目： 三自由度全液壓機械手結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制1102 學生姓名： 張鐸 指導教師： 趙艷春 論文提交日期： 2015年 6月 1日 論文答辯日期： 2015年 6月 5日 摘要 機械手是能復制相對于人的手臂的動作來取得固定的程序，或者自動操作物體設備的操作。為了人們的生產需要，機械手需要許多的工作設置，褚如手動和自動（包括單周期，單步驟，連續(xù)和自動返回到初始狀態(tài)）的工作。在運動控制中，PLC可以用于控制一個線性運動或圓周性運動。所以，在使用PLC程序控制的，可以完成機械手應用程序的控制。這里的規(guī)模方案是指電磁閥動作的操作，每一個極限開關位置，周期的連續(xù)運轉和精確性。關于液壓驅動系統(tǒng)，為了避免過度使用三相異步電動機，而且它更可以提供過載保護?？傮w來說機械手，PLC，是一個集高效，安全，經濟，實用的特點于一身的液壓系統(tǒng)。 到目前為止，我主要介紹了設計進程開始具體工作： 本設計內容包括：機械手的夾持機構設計，液壓系統(tǒng)設計，PLC的軟件設計，PLC的硬件設計。 機械結構是由機械手油缸，螺絲，導致管組成的液壓執(zhí)行器等機械裝備，可以任意伸縮的伸縮缸機械手，用旋轉圓筒轉動手腕，用缸架轉動柱，用升降油缸動作的機械手，在貨架上立柱可以用PLC控制電路中使用橫向移動油缸，用于FX2N PLC的類型，當連續(xù)按下啟動鍵后，PLC程序中指定的控制電磁閥的開關來控制機機械手的各個動作循環(huán)，當你反復按下停止按鈕時，機械手操作的幾個周期結束之后會停止運動。 關鍵詞：液壓機械手，液壓控制回路，PLC Abstract Handling robot can mimic some of the actions and arm function to obtain a fixed program, or equipment operation means moving object automatic operation. In order to meet production needs, the robot needs a variety of work settings, such as manual and automatic (including continuous, single-cycle, single step and automatically returns to its initial state) work. In the motion control, PLC can be used to control a circular motion or linear motion. Therefore, the use of PLC program control can be achieved robot control applications. Scale program to make the operation of the solenoid valve operation, each of the limit switch position, cycle-accurate and continuous operation. Hydraulic drive systems for vehicles, in order to avoid the use of three-phase asynchronous motors, it has the advantage of preventing overload. Overall, robot, PLC, by an efficient, safe, economical and practical features hydraulic system. The design includes:Clamping mechanism designed robot, hydraulic system design, software design of PLC, PLC hardware design. Mechanical structure robot tanks, screws, causing the hydraulic actuator tubes, machinery and equipment, retractable telescopic cylinders of the robot arm, wrist rotation with a rotating cylinder with cylinder rotary-column, with the lift cylinder operation of the robot, the column on the shelf PLC The control circuit traversing cylinders used for FX2N PLC type, press the start when continuous control solenoid valve switch PLC program to control various actions specified loop robot, when you repeatedly press the stop button, the robot operation Stop motion after the end of a cycle. Keywords: robot, hydraulic control circuit, PLC  目 錄 引言 1 第一章 手部的結構設計 3 1.1 手爪的結構選定 3 1.2 液壓缸的選用 4 1.2.1 液壓缸內徑的確定 4 1.2.2 液壓缸外徑的確定 4 1.2.3 鋼筒壁厚校核 5 1.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 5 1.2.5 活塞的最大行程 6 1.2.6 鋼筒底部厚度的確定 6 1.2.7 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?6 1.2.8 缸筒頭部法蘭厚度的確定 7 1.2.9 液壓缸其他元件的確定 8 第二章 小臂的結構設計 9 2.1 小臂的結構初定 9 2.2 小臂受力分析 9 2.3 小臂液壓缸的選定 10 2.3.1 小臂液壓缸內徑的確定 10 2.3.2 液壓缸內徑的確定 11 2.3.3 液壓缸外徑的確定 11 2.3.4 缸筒壁厚校核 12 2.3.5 液壓缸活塞桿的確定及校核 12 2.3.6 活塞的最大行程 12 2.3.7 缸筒底部厚度的確定 13 2.3.8 液壓缸流量的確定 13 2.3.9 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?14 2.3.10缸筒頭部法蘭厚度的確定 14 2.3.11 液壓缸其它元件的確定 15 第三章 手臂支座的設計 16 3.1 支座材料的選定 16 3.2 支座結構的設計 16 第四章 手臂上下擺動的設計 17 4.1 手臂和手部的受力分析 17 4.2 手臂上下擺動液壓缸的確定 17 4.2.1 液壓缸內徑的確定 18 4.2.2 液壓缸外徑的確定 18 4.2.3 缸筒壁厚的校核 19 4.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 19 4.2.5 活塞桿的最大允許行程 20 4.2.6 缸筒底部厚度的確定 20 4.2.7 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?20 4.2.8 缸蓋頭部法蘭厚度的確定 21 4.2.9 缸筒與端部焊接 22 4.2.10液壓缸其它元件的確定 22 第五章 手臂回轉的設計 23 5.1 回轉缸的確定 23 5.2 葉片螺釘?shù)倪x擇 24 5.3 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?25 5.4 液壓缸其它元件的確定 25 第六章 底座的設計 26 6.1 底座材料和尺寸的確定 26 6.2 底板螺釘?shù)拇_定 26 6.2.1 受翻轉力矩的螺栓組聯(lián)接 27 6.2.2 缸蓋螺釘?shù)挠嬎?27 第七章 液壓系統(tǒng)傳動方案的確定 28 7.1 各液壓缸的換向回路 28 7.2 調速方案 29 7.3 系統(tǒng)的安全可靠性 29 7.4 液壓系統(tǒng)的合成和完善 29 第八章 計算和選用液壓元件 29 8.1 閥的種類和功用 29 8.2 擬定液壓系統(tǒng) 30 8.3 油泵的選擇 31 8.4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 32 第九章 液壓系統(tǒng)原理圖 33 總 結 35 參考文獻 36 致 謝 37 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 引言 37 引言 工業(yè)機械手是可以自動捕獲，操作的裝置，用于自動生產線，自動填充切割，數(shù)控自動換刀設備中，機械手通常的系統(tǒng)包括驅動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和人工該系統(tǒng)的智能組件，主要是完成過渡，旋轉等活動。 ? 通常的液壓與氣動技術，為驅動機械手。 液壓技術已經滲透到許多領域，現(xiàn)在世界各國注重產品開發(fā)基地。在最近幾年，由于廣泛使用高科技成果的外國液壓技術，所以在基本產品，品種和擴大應用領域的水平方面有很大的提高和發(fā)展，目前的技術液壓能實現(xiàn)高速，高功率，高功率，低噪音，穩(wěn)定，高度集成等方面的要求已在提高控制的比例有著顯著的進步，并且在輔助控制數(shù)字化技術有很多新的成就。此外，液壓元件和液壓系統(tǒng)，計算機仿真和優(yōu)化，以及計算機控制等開發(fā)工作的計算機輔助設計，有著更重要的結果。 液壓流體具有許多優(yōu)點，因此被廣泛用作一般工業(yè)用的塑料加工機械，壓力機械，機床等。移動機械在工程機械，建筑機械，農業(yè)機械，鋼鐵冶金工業(yè)機械設備，起重輥調節(jié)等。閥門和水壩與土建及水力設備，起重設備，橋梁和其他控制機制，在國家中心，核電站的汽輪機控制系統(tǒng)。船舶機械起重橋（絞車），船頭用巨型天線的控制單元，測量浮標，艙壁閥，船尾推進器，特殊技術。 我們液壓技術出現(xiàn)在20世紀50年代，最初其產品和鍛壓機械設備，后來在他們的拖拉機和工程機械中應用。 1964年，從國外引進液壓組件生產技術，并設計液壓產品為我們的液壓產生嚴重急性壓力的組件，并在各種機制中廣泛使用。上世紀80年代更先進的西方技術，加快產品液壓首要地位，在技術上，液壓經濟效益培訓研發(fā)在世界水平的各個方面涉及和吸收國產化工作為我們一切工作的產品質量提供保證。 從20世紀到70年代中期液壓技術開始與微電子行業(yè)進行通信，并相互結合。在迄今為止的30年里，結合水平的增加，從一個簡單的拼裝，分散并混合融合到整體，多種單獨的產品，如數(shù)字泵，數(shù)字閥，數(shù)字缸和其它統(tǒng)計信息的出現(xiàn)。這開發(fā)了芯片和液壓控制，是液壓致動器或部件的一種高級形式，以獲得一個反饋裝置，一個數(shù)字模擬轉換器件和集成電路。這種液壓控制，作為一個微處理器或計算機接收發(fā)送的信息，你就可以提前完成任務。事實上，這出現(xiàn)了一個完整的智能單元。 液壓智能化技術雖然才剛剛開始，但是從的傳統(tǒng)的成功案例來看，結果還是非常有吸引力的。例如，折臂式小汽車裝卸器可以掛斷車上，拖入容器中，根據(jù)鄰近所述堆積的位置上，直到8個液壓缸。加載和結算內置系統(tǒng)，他們操縱的預訂程序有八個液壓缸，帶傳感器，一個完整的傳感器的幫助系統(tǒng)鏈接操作。卸車時的操作按相反的順序進行。在另一個例子中，模擬器間帶電腦控制的，6個液壓缸協(xié)調行動，以航空噴氣飛行員培訓的聲能，你可以看到六個自由度的振動快速（每秒20次）顛簸，座椅震動，登陸與其他運動，從而可以使處理的模擬駕駛操作。 綜上所述，可以看出液壓行業(yè)在國民經濟較大時，它經常被用來作為工業(yè)國家的重要標志的水平的量度。相較于世界上最偉大的工業(yè)強國，中國的液壓行業(yè)還很落后，標準化工作依然要繼續(xù)準備，智能的工作才剛剛起步，未來，通過行業(yè)的共同努力下，中國液壓行業(yè)將能夠進入一個新的天地。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章手部的結構設計 第一章 手部的結構設計 1.1 手爪的結構選定 依據(jù)工作位置和工作環(huán)境的要求，決定采用如下圖所示的手部。 圖1-1 手抓機架擬定材料為 HT200，圖中有關參數(shù)，初步選定如下: 其中a = 60° （手指的抓取半角 a =45～70） ; f=0.2 (手爪與手指接觸處的摩擦系數(shù) f=0.1～0.5)； h =0.9 (手部的機械效率 h =0.85～0.9)； =1.3 (安全系數(shù)=1.1～1.5); =2.0 (工作情況系數(shù)=1.1～2.5); l =66mm; L =274mm ; b =30° ; 整個手爪部分長度選擇 350mm. 夾緊時由力學公式： 夾緊時活塞桿的力由公式： 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章手部的結構設計 初步估算手抓的重量約為 120N。 1.2 液壓缸的選用 1.2.1 液壓缸內徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計算： j：負載率，一般取 0.5～0.7 ； 由表 19-6-3[3]查得液壓缸的工作壓力初選為 P=1.6MPa. 由公式： 由表 19-6-3[3]可選用標準液壓缸內徑 D=63mm。 1.2.2 液壓缸外徑的確定 按壁厚有關公式確定： =(1.2～1.3)； =1.5p=2.4Mpa ； =1.252.4=3Mpa； D:液壓缸內徑（mm）； 缸筒的材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，初選 45 號鋼； 查表 19-6-11[3]可知 =600 Mpa [s ]：缸體材料的需用拉應力（ MPa）； n ：沖擊系數(shù)，由表 2-3-6 可查得 n =12； 由壁厚公式： 可求得： δ 3 1.62mm 初選壁厚 d =8 mm 綜上所述，從表 19-6-13 中選擇標準液壓缸外徑 76mm。 1.2.3 鋼筒壁厚校核 額定壓力 其中:=360Mpa (鋼筒材料屈服強度。由表 17-6-7 查得) 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因為￡（ 0.35～0.42）=（ 0.35～0.42） x67.5=（ 23.6～28.4）Mpa 故選擇=25MPa 即工作壓力小于 25MPa。 本液壓缸最大工作壓力為 2.4MPa，所以設計選擇的壁厚可滿足壓力的要求 1.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 設計中根據(jù)工作壓力的大小，選用速度比是由表 17-6-16 查得j =1.33， 根據(jù)表 17-6-16[3]取標準值 d=32mm 由于活塞桿在穩(wěn)定的狀況下，只受軸向推力或拉力，所以可以近似的用直桿承受拉壓載荷的簡單強度計算公式進行計算： 所以滿足工作時的強度需要。 1.2.5 活塞的最大行程 ：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力3 ； F ：活塞桿縱向壓縮力； ：安全系數(shù)； 通常 =3.5～6； E ：材料的彈性模量； 鋼材的 E=2.1′ N/ I ：活塞桿橫截面慣性矩: 由表 17-6-2 取液壓缸標準行程 280mm。 1.2.6 鋼筒底部厚度的確定 鋼筒底部為平面，其厚度可以按照四周嵌進的圓盤強度公式進行計算： 其中:P：筒內最大工作壓力 （ P= =2.4Mpa）； ：筒底材料許用應力 （前面求得=[s]=50Mpa）； ：計算厚度外直徑 取=60mm 所以，綜合上述條件，鋼筒底部厚度選擇 8mm。 1.2.7 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 由表 2-1-8 可知活塞 =0.5m/s 則取=0.0133m/s，活塞桿伸出速度， =0.01m/s 活塞桿退回速度。由公式： 其中n ：活塞桿的運動速度（m/s） Q：流入液壓缸的流量 （ / s ）； A：活塞的有效面積（）； 由公式=Q+ 其中 Q：工作載荷（N） P：缸蓋所受的負載液壓力（ N）； Z：螺釘數(shù)目 ：剩余縮緊力對于要求緊密的聯(lián)接，=KQ， K=1.5～1.8，=0.19 Q=0.11+0.19=0.3Mpa 螺釘?shù)膹姸葪l件: [s ] :材料的許用應力。 n：安全系數(shù)， n=3； 查表得=360MPa； 選擇標準的開槽沉頭螺釘 M624。 1.2.8 缸筒頭部法蘭厚度的確定 由公式可得 其中 F：法蘭在缸筒最大內壓下所承受的軸向壓力； ：法蘭外圓直徑； ：螺栓直徑，=8mm； ：法蘭材料的許用應力； b：缸筒外徑到螺栓中線的距離； 取法蘭厚度為 8mm。 為了防止油液的泄漏，兩端蓋內部需裝入 0 型密封圈，所以端蓋向內凹處厚度選擇8mm，即整個端蓋厚度為 16mm。 1.2.9 液壓缸其他元件的確定 a. 缸蓋的材料 缸蓋本身又是活塞桿的導向套時，缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200。 b. 活塞的材料 無導向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵，灰鑄鐵（ HT300， HT350），球墨鑄鐵，初步擬定為HT300。 c.密封圈的選擇 密封件大多采用 0 型密封圈，參考手冊表 10-4-4[3]可知，查得 0 型密封圈標準值，即截面直徑 d=3.55mm，故端蓋厚度符合要求。 d. 管接頭的確定 由公式： Q：液體流量， L/min； n ：按推薦值選定，一般n =3m/s. 求得 d 3 3.68mm，取標準值 d = 4mm。 所以整個液壓缸的長度為 280+（ 7.5+7.5）32=310mm 大體估算整個液壓缸加上油液的重量約為 30N。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章小臂的結構設計 第二章 小臂的結構設計 2.1 小臂的結構初定 擬定驅動大臂的液壓缸和驅動小臂的液壓缸安裝在手臂的同側。 2.2 小臂受力分析 小臂和大臂之間為鉸鏈接，且推動小臂的液壓缸也和小臂鉸連接。擬定兩鉸鏈接 觸之間的距離 L=500mm，初步估算重量為 40N， 小臂受力示意圖 3-1 如下： 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 小彼得結構設計 圖 2-1 由? = 0得 所以 由? = 0得 所以 最大危險截面為 A 處 2.3 小臂液壓缸的選定 2.3.1 小臂液壓缸內徑的確定 初步擬定手臂的俯仰角為-30°～30°， 所以手臂的運動范圍也在-30°～ 30°。 如下圖所示： 圖 2-2 手臂伸縮示意圖 由上圖可以分析得： 液壓缸在位置 1 活塞桿退回時和位置 2 活塞桿前進時所需的力大小相等， 且此時最大。 又因為有活塞有桿端的面積比無桿端的面積小，所以在位置 1活塞退回時來計算油缸內徑。 活塞桿所需力： μ=O型密封圈的摩擦系數(shù)，m=0.003; a：活塞桿的傾斜角度， a=30°。 2.3.2 液壓缸內徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計算： ：活塞桿的實際作用力（N） ； j ：負載率，一般取 0.5～0.7 ； ：液壓缸的總效率，一般取 0.9～0.95 ； 由表 19-6-3[3]查得液壓缸的工作壓力初選為 P=0.63MPa. 由公式： 由表 19-6-3[3]可選用標準液壓缸內徑 D=63mm。 2.3.3 液壓缸外徑的確定 按壁厚筒有關公式確定： =1.5p=2.4Mpa ； D ： 液壓缸內徑（ mm）； 鋼筒的材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，初選 45 號鋼； 查表 17-6-7[3]可知=600 Mpa [s]：缸體材料的需用拉應力（ MPa）； n ：沖擊系數(shù)，由表 2-3-6 可查得 n =12； 初選壁厚 d =6 mm 則d /D=0.09?（ 0.08～0.3） 初選成立 綜上所述，從表 19-6-3[3]中選擇標準液壓缸外徑 76mm，所以液壓缸壁厚為 d = （76-63） /2=6.5mm。 2.3.4 缸筒壁厚校核 額定壓力 其中:=360Mpa (鋼筒材料屈服強度。由表 17-6-7 查得) 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因為￡（ 0.35～0.42）=（ 0.35～0.42） x67.5=（ 23.6～28.4）Mpa 故選擇=25MPa 即工作壓力小于 25MPa。 本液壓缸最大工作壓力為 2.4MPa，所以設計選擇的壁厚可滿足壓力的要求。 2.3.5 液壓缸活塞桿的確定及校核 設計中根據(jù)工作壓力的大小，選用速度比是由表 17-6-16 查得j =1.33， 根據(jù)表 17-6-16[3]取標準值 d=32mm 由于活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力，所以可以近似的用直桿承受拉壓載 荷的簡單強度計算公式進行計算： 所以滿足工作時的強度需要。 2.3.6 活塞的最大行程 ：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力3 ； F ：活塞桿縱向壓縮力； ：安全系數(shù)； 通常 =3.5～6； E ：材料的彈性模量； 鋼材的 E=2.1′ N/ I ：活塞桿橫截面慣性矩: 由表 17-6-2 取液壓缸標準行程 220mm。 2.3.7 缸筒底部厚度的確定 鋼筒底部為平面，其厚度可以按照四周嵌進的圓盤強度公式進行計算： 其中P：筒內最大工作壓力 （ P= =2.25Mpa）； ：筒底材料許用應力 （前面求得=[s]=50Mpa）； ：計算厚度外直徑 取=45mm 所以，綜合上述條件，鋼筒底部厚度選擇 6.5mm。 2.3.8 液壓缸流量的確定 設計中根據(jù)速度比公式得 由表 19-6-4 可知活塞 0.5m/ s，則取活塞桿伸出速度= 0.01m/ s ，活塞桿退回速度 0.0146m/s 由公式 其中v:活塞桿的運動速度（m/s） ; Q:流入液壓缸的流量（/ s)； A：活塞的有效面積（A：活塞的有效面積（）； 根據(jù)工作位置和工作環(huán)境要求， 大體估計整個液壓缸加油液的重約為 150N。 2.3.9 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 由公式=Q+ 其中Q：工作載荷（N） P：缸蓋所受的負載液壓力（ N）； Z：螺釘數(shù)目 ：剩余縮緊力對于要求緊密的聯(lián)接，=KQ， K=1.5～1.8，=0.19 螺釘?shù)膹姸葪l件: [s ] :材料的許用應力。 n：安全系數(shù)， n=3； 查表得=360MPa； 選擇標準的開槽沉頭螺釘 M624。 2.3.10缸筒頭部法蘭厚度的確定 由公式可得 其中 F：法蘭在缸筒最大內壓下所承受的軸向壓力； ：法蘭外圓直徑； ：螺栓直徑，=8mm； ：法蘭材料的許用應力； b ：缸筒外徑到螺栓中線的距離； 取法蘭厚度為 7.5mm。 為了防止油液的泄漏，兩端蓋內部需裝入 0 型密封圈，所以端蓋向內凹處厚度選7.5mm，即整個端蓋厚度為 15mm。 2.3.11 液壓缸其它元件的確定 a. 缸蓋的材料 缸蓋本身又是活塞桿的導向套時，缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200。 b. 活塞的材料 無導向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵，灰鑄鐵（ HT300， HT350），球墨鑄鐵，初步擬定為HT300。 c. 密封圈的選擇 密封件大多采用 0 型密封圈，參考手冊表 10-4-4[3]可知，查得 0 型密封圈標準值，即截面直徑 d=3.55mm，故端蓋厚度符合要求。 d. 管接頭的確定 由公式： Q： 液體流量， L/min； n ： 按推薦值選定，一般n =3m/s. 求得 d 3 3.68mm，取標準值 d = 4mm。 第三章 手臂支座的設計 3.1 支座材料的選定 依據(jù)工作需求，選用鑄鐵為手臂支座的材料。初步估算手臂重量為 500N。 3.2 支座結構的設計 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 手臂上下擺動的設計 制作作為手臂的一個組成部分，其作用是用來支撐并固定手臂液壓缸，同時考慮 到結構的合理性和經濟性。如為手臂有更好的防塵作用和更好的外型設計，可加 一個手臂蓋。 圖 3-1 支座結構 初步估算手臂重量為 120N。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 手臂上下擺動的設計 第四章 手臂上下擺動的設計 圖 4-1 手臂受力分析 4.1 手臂和手部的受力分析 由?= 0，即： 由 Y=0,即： + = 250 + 200 + 50 + 30 +100 + 200(N) 解得： 4.2 手臂上下擺動液壓缸的確定 根據(jù)工作需要，初步擬定手臂俯仰角度為 30° —30° 。如圖所示： 圖 4—2 伸縮缸行程示意圖 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計算： ：活塞桿的實際作用力（N） ； j ：負載率，一般取 0.5～0.7 ； ：液壓缸的總效率，一般取 0.9～0.95 ； 由表 19-6-3[3]查得液壓缸的工作壓力初選為 P=1.6MPa. 由公式： 由表 19-6-3[3]可選用標準液壓缸內徑 D=63mm。 4.2.1 液壓缸內徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計算： ：活塞桿的實際作用力（N） ； j ：負載率，一般取 0.5～0.7 ； ：液壓缸的總效率，一般取 0.9～0.95 ； 由表 19-6-3[3]查得液壓缸的工作壓力初選為 P=1.6MPa. 由公式： 由表 19-6-3[3]可選用標準液壓缸內徑 D=63mm。 4.2.2 液壓缸外徑的確定 按壁厚筒有關公式確定： =1.5p=2.4Mpa ； D ： 液壓缸內徑（ mm）； 鋼筒的材料一般要求有足夠的強度和沖擊韌性，初選 45 號鋼； 查表 17-6-7[3]可知=600 Mpa [s ]：缸體材料的需用拉應力（ MPa）； n ：沖擊系數(shù)，由表 2-3-6 可查得 n =12； 初選壁厚 d =8 mm 綜上所述，從表 19-6-3[3]中選擇標準液壓缸外徑 76mm。 4.2.3 缸筒壁厚的校核 額定壓力 其中=360Mpa (鋼筒材料屈服強度。由表 17-6-7 查得) 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因為￡（ 0.35～0.42）=（ 0.35～0.42） x67.5=（ 195.44～23.453）Mpa 本液壓缸最大工作壓力為 3MPa，所以設計選擇的壁厚可滿足壓力的要求。 4.2.4 液壓缸活塞桿的確定及校核 設計中根據(jù)工作壓力的大小，選用速度比是由表 17-6-16 查得j =1.33， 根據(jù)表 17-6-16[3]取標準值 d=63mm 由于活塞桿在穩(wěn)定工況下，只受軸向推力或拉力，所以可以近似的用直桿承受拉壓載 荷的簡單強度計算公式進行計算： 所以滿足工作時的強度需要。 4.2.5 活塞桿的最大允許行程 由公式 ：活塞桿彎曲失穩(wěn)臨界壓縮力3 ； F ：活塞桿縱向壓縮力； ：安全系數(shù)； 通常 =3.5～6；取 E ：材料的彈性模量； 鋼材的 E=2.1′ N/ I ：活塞桿橫截面慣性矩: 圓截面 擬訂大臂與小臂鉸接時的角度為 135° 液壓缸安裝時鉸鏈焊接處為小臂 200 mm，與大臂焊接處為 300 mm； 根據(jù)余弦定理可得，最大行程為 350 mm。 4.2.6 缸筒底部厚度的確定 鋼筒底部為平面，其厚度可以按照四周嵌進的圓盤強度公式進行計算： 其中P：筒內最大工作壓力 （ P= =3Mpa）； ：筒底材料許用應力 （前面求得=[s]=50.83Mpa）； ：計算厚度外直徑 取=90mm 所以，綜合上述條件，鋼筒底部厚度選擇 12mm。 4.2.7 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 由表 2-1-8 可知活塞 =0.5m/s 則取=0.0133m/s，活塞桿伸出速度， =0.01m/s 活塞桿退回速度。由公式： 期中n ：活塞桿的運動速度（m/s） Q：流入液壓缸的流量 （ / s ）； A：活塞的有效面積（）； 由公式=Q+ 其中Q：工作載荷（N） P：缸蓋所受的負載液壓力（ N）； Z：螺釘數(shù)目 ：剩余縮緊力對于要求緊密的聯(lián)接，=KQ， K=1.5～1.8，=0.19 Q=0.11+0.19=0.3Mpa 螺釘?shù)膹姸葪l件: [s ] :材料的許用應力。 n：安全系數(shù)， n=3； 查表得=360MPa； 選擇標準的開槽沉頭螺釘 M832。 4.2.8 缸蓋頭部法蘭厚度的確定 由公式可得 其中 F：法蘭在缸筒最大內壓下所承受的軸向壓力； ：法蘭外圓直徑； ：螺栓直徑，=8mm； ：法蘭材料的許用應力； b ：缸筒外徑到螺栓中線的距離； 取法蘭厚度為 12mm。 4.2.9 缸筒與端部焊接 焊縫應力計算有公式： F ： 缸筒最大推力； (N) ：缸筒外徑； (mm) ：焊縫底徑； (mm) ：焊縫材料的抗拉強度； (MPa) n ：安全系數(shù)； n = 12 h ：焊接效率； h =0.7 取焊縫底徑為 50mm。 4.2.10液壓缸其它元件的確定 a．缸蓋的材料 缸蓋本身又是活塞桿的導向套時，缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200。 b. 活塞的材料 無導向環(huán)的活塞可用耐磨鑄鐵，灰鑄鐵（ HT300， HT350），球墨鑄鐵，初步擬定為HT300。 c. 密封圈的選擇 密封件大多采用 0 型密封圈，參考手冊表 10-4-4[3]可知，查得 0 型密封圈標準值，即截面直徑 d=3.55mm，故端蓋厚度符合要求。 d. 管接頭的確定 由公式： 其中Q： 液體流量， L/min； n ： 按推薦值選定，一般n =3m/s. 求得 d 3 3.68mm，取標準值 d = 4mm。 所以整個液壓缸的長度為 280+（7.5+7.5）=310mm 大體估算整個液壓缸加上油液的重量約為 30N。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 手臂回轉的設計 第五章 手臂回轉的設計 5.1 回轉缸的確定 手臂回轉運動的常用機構是單葉片回轉油缸，簡稱回轉油缸。初步擬定會轉缸的 旋轉 w = 10°/ s,Vt = 0.1s（啟動時間）需要輸入回轉油缸的流量 Q 為： 其中Z:葉片數(shù) Z=1； D:回轉油缸的內徑（m） ; d:輸出軸與動片連接處的直徑（m） ; b:葉片寬度(m)； w:輸出軸的角速度(弧度/s)。 有轉矩公式： 式中： :負載轉矩（N · m） I:包括輸出軸本身慣量在內的轉化到輸出軸上的總轉動慣量（Kg ·）； 由輸出轉矩公式： h：回轉缸的機械效率， h = 0.8 ~ 0.9； P : 回轉缸的工作壓力為 1MPa。 T = 317 (N × M ) d =60.7 mm，取 d =80 mm， D =200 mm， b =120 mm 初步擬定回轉缸的外徑 D外 = 240mm 估算回轉缸及油液重量約為 450 (N )。 5.2 葉片螺釘?shù)倪x擇 葉片輸出軸聯(lián)結螺釘?shù)挠嬎阋苿悠芰氐钠胶鈼l件： 式中： Q:每個螺釘?shù)念A加預緊力（N） ; b:葉片的寬度（m）; P:回轉油缸的工作壓力（MPa）； D:葉片的外徑，即回轉油缸的內徑（m）; d:葉片與輸出軸配合處的直徑（m）; Z:螺釘數(shù)目 Z=4; F:被聯(lián)結件配合面間的摩擦系數(shù) f=0.15; 螺釘?shù)膹姸葪l件為： ：材料的許用應力； n : 安全系數(shù)， n=3; ； 3 7.3mm 取標準內六角螺栓 M824。 5.3 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 由公式 其中Q：工作載荷（ N）； P：缸蓋所受的負載液壓力（ N）； Z：螺釘數(shù)目; ：剩余縮緊力對于要求緊密的聯(lián)接， =KQ， K=1.5～1.8， =0.19 Q =0.11+0.19=0.3Mpa 螺釘?shù)膹姸葪l件: n：安全系數(shù)， n=3； 查表得=360MPa； =1.3=1.30.3=0.39Mpa 選擇標準的開槽沉頭螺釘 M824。 5.4 液壓缸其它元件的確定 a.葉片和輸出軸聯(lián)結螺釘通常為偶數(shù)， 并用兩個銷釘定位。連接螺釘?shù)淖饔檬牵菏箘悠敵鲚S配合緊密接觸不留間隙，當油腔通高壓油液時，動片受油壓作用，產生一個合成液壓力矩，克服輸出軸上所受的外載力矩， 由于螺釘?shù)穆?lián)結作用，使聯(lián)結的表面不能產生相對滑動。 b.葉片與缸壁之間定子有輸出軸均采用矩形密封圈進行密封，軸與缸蓋處的密封采用 O 型密封圈進行密封， O 型密封圈溝槽尺寸應根據(jù) O 型密封圈的伸長率 y%預壓縮率 k%,壓縮率 x%， O 型密封圈截面縮小，融漲等因素進行設計。 c.輸出軸的確定輸出軸和動片均采用 45 號鋼。安裝矩估算軸徑只承受轉矩作用 或主要承受轉矩作用的傳動軸，其強度條件為： :軸的扭剪應力 MPa; T:軸轉動的轉矩 N · mm; :軸的抗扭截面模量； :軸材料的許用扭剪應力 MPa，=30 ~ 40MPa 。 軸的強度條件符合 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章 底座的設計 第六章 底座的設計 6.1 底座材料和尺寸的確定 初步擬定底座上底板和臂座以及聯(lián)結板均采用 HT200，底板長度為 700mm 寬 500mm 厚 50mm 的矩形鑄鐵。估算底座重量約為 100(N)。 6.2 底板螺釘?shù)拇_定 受扭轉和翻轉力矩的螺釘組聯(lián)結初步擬定底板用 6 個螺釘，螺釘離翻轉軸的距 離為 340mm受扭轉力矩的螺釘在翻轉力矩作用下，底板有繞中心 O 并與接合面垂直的軸線回轉的趨勢，使每個螺釘聯(lián)結都受橫向力。 T:扭轉 (T · M )； ：防滑系數(shù),=1.2； f ：摩擦系數(shù)， f =0.2； ,‥‥‥，各螺釘中心至底板旋轉中心的距離； 6.2.1 受翻轉力矩的螺栓組聯(lián)接 由公式 :螺釘所受的最大工作載荷 N; :對稱軸線左側幾個螺釘軸線到對稱軸線的距離 mm； ：中最大值m; M ：各個運動工件的偏重力矩； 6.2.2 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 由公式 其中Q：工作載荷（ N）； P：缸蓋所受的負載液壓力（ N）； Z：螺釘數(shù)目; ：剩余縮緊力對于要求緊密的聯(lián)接， =KQ， K=1.5～1.8， =0.19 Q =0.11+0.19=0.3Mpa 螺釘?shù)膹姸葪l件: n：安全系數(shù)， n=3； 查表得=360MPa；、 =1.3=1.30.3=0.39Mpa 選擇標準的開槽沉頭螺釘 M824。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第七章 液壓系統(tǒng)傳動方案的確定 第七章 液壓系統(tǒng)傳動方案的確定 7.1 各液壓缸的換向回路 液壓機械手通常使用一個泵或雙泵油路，旋轉手臂，手臂和胳膊伸展和其他機構之前并聯(lián)油，可有效降低系統(tǒng)的供應壓力，這一次，以確保系統(tǒng)的多缸運動不互相干擾,實現(xiàn)同步或異步運動，需要使用中間閥“O”型閥門。 7.2 調速方案 機械臂使用雙向流量控制閥來實現(xiàn)，然后進入油路達到最大允許速度當沒有調整桿油室，速度小于最大允許速度，但仍然滿足設計要求。在正常情況下各部分的操作我們可以選擇單泵供油系統(tǒng)，你可以選擇雙泵供油系統(tǒng)。 7.3 系統(tǒng)的安全可靠性 在夾緊工件夾具,以防止停電和其他不可預見的情況下，應該添加到鎖壓回路。防止壓縮汽缸壓力的影響的系統(tǒng)壓力波動或過高，導致?lián)p壞工件夾緊力太大,或過低不能夾工件由意外事故引起的，需要增加石油的道路上，以確保夾緊缸閥壓力是恒定的。節(jié)臂油缸系統(tǒng)中壓力損失將自由落體或超速的情況下，它應該增加循環(huán)中的平衡回路，該方法可用于單向順序閥平衡閥。 7.4 液壓系統(tǒng)的合成和完善 在選擇上述主要液壓回路，與其他功能的輔助電路(如負荷、壓力等油路)，它可以組合，完美的完成液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)操作的準備周期和電磁鐵動作順序表。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第八章 計算和選用液壓元件 第八章 計算和選用液壓元件 8.1 閥的種類和功用 壓力控制閥（簡稱壓力閥） 它的主要功能是控制油壓系統(tǒng)中用于實現(xiàn)所需的機械手執(zhí)行輸出功率(或轉矩)。這種閥包括溢流閥，減壓閥，安全閥，壓力存儲設備。 減壓閥:它的主要功能是使閥出口壓力低于進口壓力，和壓力低于一個穩(wěn)定的液壓系統(tǒng)泵壓力的一部分。 溢流閥：它的主要功能是維護液壓系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，它可以使用作為一個安全閥，以防止液壓系統(tǒng)壓力過載，但也可以用于卸荷閥，減少液壓系統(tǒng)的功率損耗和發(fā)熱。 流量（速度）控制閥（流量閥） 它的主要作用是控制液壓系統(tǒng)的油流量的大小，用來實現(xiàn)機器人執(zhí)行器所需的速度,如節(jié)流閥、調速閥。 節(jié)流法亦稱簡式節(jié)流閥：它的主要作用是改變的流動形式進行節(jié)流，是執(zhí)行機構獲得不同的速度。它還可以用作背壓閥和截止閥。 調速閥亦稱復式節(jié)流閥；它是一系列由節(jié)流閥，節(jié)流閥出口壓力，以確保穩(wěn)定，不受外部復合的變化調節(jié)時間的流動。 方向控制閥（方向閥） 它的主要功能是控制方向的油液壓系統(tǒng)用于實現(xiàn)機械手執(zhí)行機構的運動方向，如電磁換向閥等，是利用其電磁線圈軸由一個電磁鐵驅動完成換向工作。根據(jù)不同的電源、分為直流和交流兩類，而按閥芯位置數(shù)和油口通路數(shù)又可分為二位二通，二位三通，二位四通等。選擇閥芯選擇線軸根據(jù)產品流經閥門的組合元素，所需工作壓力和其他規(guī)范通道模型。 8.2 擬定液壓系統(tǒng) 換向回路：所有換向閥選用 O 型三位四通換向閥?？刂崎y選擇簡單的手動控制，選擇O型定位。 調速方案：本系統(tǒng)功率較小。所以選擇一個簡單的節(jié)流控制，通過使用一個油泵出于同樣的原因，并努力獲得更好的經濟。 系統(tǒng)的安全性：為了防止俯仰缸因由于看著自由落體的下降在一定的角度來看,是用來平衡液控單向閥。以保證工作的可靠性選擇液控單向閥保壓和鎖定。 壓力蓄電池在發(fā)出信后夾緊工件后，讓計算機來控制其他只是開始。二位二通電磁換向閥用于系統(tǒng)卸荷。 8.3 油泵的選擇 確定油泵的工作壓力 P:油缸的最大工作油壓(MPa)； :管道和各閥的全部壓力損失之和， 計算液壓泵的流量 油泵的流量應根據(jù)系統(tǒng)各回路按設計要求，在工作時實際所需的最大流量，并考慮系統(tǒng)的總泄漏量來確定，即： ：是在系統(tǒng)中同時工作的各個并聯(lián)油缸，以最大速度運動時所需要的總量/ s ; K:考慮系統(tǒng)油液泄漏的稀疏，一般取 K =1.10 ~ 1.25;但不宜過大，以免浪費動力和引 起油溫升高。 根據(jù)手冊選標準的定量單片葉泵YB， n=1000r/min, =16L/min， =3MPa 式中N：油泵所需要的電動機功率； ：所需油泵的工作壓力（ MPa） ：油泵的額定流量（/s） h ：油泵的總效率，一般葉片泵取h =0.8 選電動機 Y801-4， N=1.0kw, n=1390r/min 8.4 液壓系統(tǒng)中的輔助裝置 油管有塑料管、銅管、尼龍管和水管，油管應基于壓力、流量、裝配條件和不同的工作地點選擇了銅彎曲更方便,容易組裝，在壓力下65 ~ 100公斤/厘米的機械手仍然足夠通用。 橡膠軟管用于更方便和相對較高的移動部件的壓力。 尼龍和橡膠油管已逐漸廣泛使用。尼龍管可用于低或中壓系統(tǒng),和塑料管材可用于返回油系統(tǒng)。 管接頭 在管路中應選用管接頭進行連接，它可以拆換，安裝方便。 在機械手上用管子和管接頭進行連接回路時，必須注意緊湊、美觀、整齊。在手 部，腕部所用的油缸， 如果在外面有很多較長的軟管輸油，就有可能會影響機械手的運動，甚至損壞油管。因此，常將從液壓操作板來的油管在遠離手部處集中輸入，然后根據(jù)結構的特點在油缸臂或活塞桿、導向桿等內部鉆孔輸油，采用回轉接頭或伸縮油管將油液輸往手部或手腕部動作的油缸內。 管接頭 在管道管件應該用于連接管接頭，它可以取代他們，便于安裝。 當機械手與管道和管件連接循環(huán)，它必須注意緊湊,美觀整潔。手部上，手腕油缸的使用，如果有許多長輸油軟管外，它可能會影響機械手的運動，甚至損害油管。因此，經常從液壓油管板離手中的集中輸入，然后手臂的結構的特點或油缸活塞桿，指導棒和其他內部鉆探石油和使用旋轉接頭或彈性管道運輸石油的油箱手或碗部運動。 油箱 它的主要作用是保持油冷卻和沉淀的雜質，所以體積不是太小了。最小體積應該能夠存儲整個液壓系統(tǒng)充滿了石油還略有盈余。目前液壓驅動液壓機械手超過一半的中壓(2 ~ 6.5 mpa)范圍內的3到4倍比一般多用泵每分鐘油管體積流量。 濾油器 其主要作用是濾油，為了確保清潔油，以防止系統(tǒng)液壓泵和其他組件的劃痕，咬死或空氣節(jié)流閥和管道小阻塞影響機械手的工作。常用的油過濾器有密集式的，金屬式的和燒結式的。石油凈過濾器結構簡單，方便，通用性好。但更大的過濾強度，良好的耐腐蝕性能，制造相對簡單，過濾精度高，但一旦粒子本身，它將影響過濾精度，但當它不清潔堵塞。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第九章 液壓系統(tǒng)原理圖 第九章 液壓系統(tǒng)原理圖 圖 9-1 機械手液壓系統(tǒng)由一組多路換向閥控制四個回路來實現(xiàn)并聯(lián)換向閥門，各種閥門的特點是壓力油供應壓力同時多個閥控制，工作機構液壓泵的出口壓力，幾個閥門也可以獨立運作，同時也可以做復雜的運動。我所選用的多路換向閥全為彈簧復位機能,有利于小運動。這組多選擇1.6 mpa的多路換向閥壓力。因為選擇壓力根據(jù)設備負載的大小和類型來定，但也考慮到空間傳動裝置的局限性,經濟條件和組件的可用性等。在一定載荷的情況下，低工作壓力必然會增加驅動器的大??；相反，壓力過高，泵、缸、閥和其他組件的材料，密封，制造精度要求高，必然會提高設備成本,綜合考慮，所以我選擇了到1.6 mpa。 為了保證機械手在工作中位置不動,我分別在手爪抓緊、手臂收縮缸、手臂升降缸三個回路上加上液壓鎖，形成液壓單向閥液壓鎖緊回路，與兩個液控單向閥實現(xiàn)雙向鎖緊。當二回路的換向閥出于中間位置時(閥O型函數(shù))，每個液控單向閥關閉，活塞鎖住不動活塞桿可以鎖定在任何位置運動。 為了確保手部的運動時手抓松開，想要控制手臂的液壓缸和回轉缸的總油路和手爪缸需要接一個一位三通的電磁閥。確保對象的手臂運動被夾在手爪里的東西不會松開。為了防止液壓缸活塞移動位置，因此，安裝行程開關需要在最大位置處。當活塞桿移動到最大位置,接觸到限位開關,就能自動切斷汽缸油,它可以節(jié)流,因此可以防止推力桿推力過大至頂起缸蓋。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 總結 總 結 本次設計是在趙艷春老師的指導下，經過了四個多月的不懈學習和努力而完成的。在這次設計中，我將大學四年所學的基礎知識和專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的復習和鞏固，對以前所學的知識有了新的認識，弄清楚了許多以前不是很懂的地方，擴展了我的知識面，也使我的水平得到了顯著的提高。在趙老師的耐心指導下，我在圖書館中查閱了大量的文獻，復習大學所學的有關知識，終于在畢業(yè)設計中畫上了圓滿的句點。 本次設計對我而言，我們在現(xiàn)在所掌握的一些知識的基礎上，又增加了對液壓缸的設計的了解，使我們加深了對液壓系統(tǒng)的更深刻的認識，也對液壓傳動技術的發(fā)展有了相當?shù)牧私?，讓自己所學的液壓方面的知識和實際聯(lián)系起來，了解到液壓技術在工業(yè)中所起到的決定性作用。最可貴的是，在這次畢業(yè)設計中，我學會了關于一些液壓設計的分析和解決問題的方法。是我的視野變得更加寬闊，使我的知識面更加廣闊，同時也培養(yǎng)了我獨立思考的能力。 在這次設計中，也存在著一些不可避免的一些問題。主要是因為缺少經驗，對許多的細節(jié)問題考慮不全面，希望老師給予批評和指導，我會在今后的學習和 設計工作中不斷的完善自己，快速的提高自己的專業(yè)素質。 通過這幾個月的設計，使我終身受益。我會牢牢記住我這幾個月所學到的東西，將來運用到我的實際生活中去。決不會辜負老師對我的栽培以及學校對我的信任。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 ［1］董林福 趙艷春, 液壓與氣壓傳動[M]. 化學工業(yè)出版社? ［2］章宏甲 黃誼, 液壓傳動[M]. 機械工業(yè)出版社 ［3］成大先, 機械設計手冊[M]. 化學工業(yè)出版社 ［4］孫志禮 冷興聚 魏延剛 曾海泉, 機械設計[M]. 東北大學出版社 ［5］鞏云鵬 田萬祿 張祖立 黃秋波, 機械設計課程設計[M]. 東北大學出版社 ［6］王承義, 機械手及其應用[M]. 機械工業(yè)出版社 ［7］加藤一