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沈 陽(yáng) 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 三自由度全液壓機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)制 1102 學(xué)生姓名 張鐸 指導(dǎo)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(jī)械手是能復(fù)制相對(duì)于人的手臂的動(dòng)作來(lái)取得固定的程序 或者自 動(dòng)操作物體設(shè)備的操作 為了人們的生產(chǎn)需要 機(jī)械手需要許多的工作 設(shè)置 褚如手動(dòng)和自動(dòng) 包括單周期 單步驟 連續(xù)和自動(dòng)返回到初始 狀態(tài) 的工作 在運(yùn)動(dòng)控制中 PLC 可以用于控制一個(gè)線性運(yùn)動(dòng)或圓周 性運(yùn)動(dòng) 所以 在使用 PLC 程序控制的 可以完成機(jī)械手應(yīng)用程序的控 制 這里的規(guī)模方案是指電磁閥動(dòng)作的操作 每一個(gè)極限開(kāi)關(guān)位置 周 期的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和精確性 關(guān)于液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 為了避免過(guò)度使用三相異 步電動(dòng)機(jī) 而且它更可以提供過(guò)載保護(hù) 總體來(lái)說(shuō)機(jī)械手 PLC 是一 個(gè)集高效 安全 經(jīng)濟(jì) 實(shí)用的特點(diǎn)于一身的液壓系統(tǒng) 到目前為止 我主要介紹了設(shè)計(jì)進(jìn)程開(kāi)始具體工作 本設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 機(jī)械手的夾持機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 的 軟件設(shè)計(jì) PLC 的硬件設(shè)計(jì) 機(jī)械結(jié)構(gòu)是由機(jī)械手油缸 螺絲 導(dǎo)致管組成的液壓執(zhí)行器等機(jī)械 裝備 可以任意伸縮的伸縮缸機(jī)械手 用旋轉(zhuǎn)圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)手腕 用缸架轉(zhuǎn) 動(dòng)柱 用升降油缸動(dòng)作的機(jī)械手 在貨架上立柱可以用 PLC 控制電路中 使用橫向移動(dòng)油缸 用于 FX2N PLC 的類型 當(dāng)連續(xù)按下啟動(dòng)鍵后 PLC 程序中指定的控制電磁閥的開(kāi)關(guān)來(lái)控制機(jī)機(jī)械手的各個(gè)動(dòng)作循環(huán) 當(dāng)你 反復(fù)按下停止按鈕時(shí) 機(jī)械手操作的幾個(gè)周期結(jié)束之后會(huì)停止運(yùn)動(dòng) 關(guān)鍵詞 液壓機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 1 手爪的結(jié)構(gòu)選定 3 1 2 液壓缸的選用 4 1 2 1 液壓缸內(nèi)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?jì)算 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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 2 1 小臂的結(jié)構(gòu)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(nèi)徑的確定 10 2 3 2 液壓缸內(nèi)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?jì)算 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(shè)計(jì) 16 3 1 支座材料的選定 16 3 2 支座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 17 4 1 手臂和手部的受力分析 17 4 2 手臂上下擺動(dòng)液壓缸的確定 17 4 2 1 液壓缸內(nèi)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?jì)算 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(zhuǎn)的設(shè)計(jì) 23 5 1 回轉(zhuǎn)缸的確定 23 5 2 葉片螺釘?shù)倪x擇 24 5 3 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 25 5 4 液壓缸其它元件的確定 25 第六章 底座的設(shè)計(jì) 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(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接 27 6 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 27 第七章 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方案的確定 28 7 1 各液壓缸的換向回路 28 7 2 調(diào)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(jì)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(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 1 引言 工業(yè)機(jī)械手是可以自動(dòng)捕獲 操作的裝置 用于自動(dòng)生產(chǎn)線 自動(dòng)填充切割 數(shù)控自動(dòng)換刀設(shè)備中 機(jī)械手通常的系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)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(guò)渡 旋轉(zhuǎn)等活動(dòng) 通常的液壓與氣動(dòng)技術(shù) 為驅(qū)動(dòng)機(jī)械手 液壓技術(shù)已經(jīng)滲透到許多領(lǐng)域 現(xiàn)在世界各國(guó)注重產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基地 在最近幾年 由于廣泛使用高科技成果的外國(guó)液壓技術(shù) 所以在基本產(chǎn)品 品種和擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域 的水平方面有很大的提高和發(fā)展 目前的技術(shù)液壓能實(shí)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(jìn)步 并且 在輔助控制數(shù)字化技術(shù)有很多新的成就 此外 液壓元件和液壓系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)仿真 和優(yōu)化 以及計(jì)算機(jī)控制等開(kāi)發(fā)工作的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 有著更重要的結(jié)果 液壓流體具有許多優(yōu)點(diǎn) 因此被廣泛用作一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械 壓力機(jī) 械 機(jī)床等 移動(dòng)機(jī)械在工程機(jī)械 建筑機(jī)械 農(nóng)業(yè)機(jī)械 鋼鐵冶金工業(yè)機(jī)械設(shè)備 起重輥調(diào)節(jié)等 閥門和水壩與土建及水力設(shè)備 起重設(shè)備 橋梁和其他控制機(jī)制 在國(guó)家中心 核電站的汽輪機(jī)控制系統(tǒng) 船舶機(jī)械起重橋 絞車 船頭用巨型天線 的控制單元 測(cè)量浮標(biāo) 艙壁閥 船尾推進(jìn)器 特殊技術(shù) 我們液壓技術(shù)出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 50 年代 最初其產(chǎn)品和鍛壓機(jī)械設(shè)備 后來(lái)在他 們的拖拉機(jī)和工程機(jī)械中應(yīng)用 1964 年 從國(guó)外引進(jìn)液壓組件生產(chǎn)技術(shù) 并設(shè)計(jì) 液壓產(chǎn)品為我們的液壓產(chǎn)生嚴(yán)重急性壓力的組件 并在各種機(jī)制中廣泛使用 上世 紀(jì) 80 年代更先進(jìn)的西方技術(shù) 加快產(chǎn)品液壓首要地位 在技術(shù)上 液壓經(jīng)濟(jì)效益培 訓(xùn)研發(fā)在世界水平的各個(gè)方面涉及和吸收國(guó)產(chǎn)化工作為我們一切工作的產(chǎn)品質(zhì)量提 供保證 從 20 世紀(jì)到 70 年代中期液壓技術(shù)開(kāi)始與微電子行業(yè)進(jìn)行通信 并相互結(jié)合 在迄今為止的 30 年里 結(jié)合水平的增加 從一個(gè)簡(jiǎn)單的拼裝 分散并混合融合到整 體 多種單獨(dú)的產(chǎn)品 如數(shù)字泵 數(shù)字閥 數(shù)字缸和其它統(tǒng)計(jì)信息的出現(xiàn) 這開(kāi)發(fā) 了芯片和液壓控制 是液壓致動(dòng)器或部件的一種高級(jí)形式 以獲得一個(gè)反饋裝置 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引言 2 一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器件和集成電路 這種液壓控制 作為一個(gè)微處理器或計(jì)算機(jī)接 收發(fā)送的信息 你就可以提前完成任務(wù) 事實(shí)上 這出現(xiàn)了一個(gè)完整的智能單元 液壓智能化技術(shù)雖然才剛剛開(kāi)始 但是從的傳統(tǒng)的成功案例來(lái)看 結(jié)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(gè)液壓缸 加載和結(jié)算內(nèi)置系統(tǒng) 他們操縱的預(yù)訂程序 有八個(gè)液壓缸 帶傳感器 一個(gè)完整的傳感器的幫助系統(tǒng)鏈接操作 卸車時(shí)的操作 按相反的順序進(jìn)行 在另一個(gè)例子中 模擬器間帶電腦控制的 6 個(gè)液壓缸協(xié)調(diào)行 動(dòng) 以航空噴氣飛行員培訓(xùn)的聲能 你可以看到六個(gè)自由度的振動(dòng)快速 每秒 20 次 顛簸 座椅震動(dòng) 登陸與其他運(yùn)動(dòng) 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(guó)民經(jīng)濟(jì)較大時(shí) 它經(jīng)常被用來(lái)作為工業(yè)國(guó)家 的重要標(biāo)志的水平的量度 相較于世界上最偉大的工業(yè)強(qiáng)國(guó) 中國(guó)的液壓行業(yè)還很 落后 標(biāo)準(zhǔn)化工作依然要繼續(xù)準(zhǔn)備 智能的工作才剛剛起步 未來(lái) 通過(guò)行業(yè)的共 同努力下 中國(guó)液壓行業(yè)將能夠進(jìn)入一個(gè)新的天地 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 第一章 手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 1 手爪的結(jié)構(gòu)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(jī)架擬定材料為 HT200 圖中有關(guān)參數(shù) 初步選定如下 其中 60 手指的抓取半角 45 70 f 0 2 手爪與手指接觸處的摩擦系數(shù) f 0 1 0 5 0 9 手部的機(jī)械效率 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 30 整個(gè)手爪部分長(zhǎng)度選擇 350mm 夾緊時(shí)由力學(xué)公式 夾緊時(shí)活塞桿的力由公式 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 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(nèi)徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計(jì)算 負(fù)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(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑 D 63mm 1 2 2 液壓缸外徑的確定 按壁厚有關(guān)公式確定 1 2 1 3 1 5p 2 4Mpa 1 252 4 3Mpa D 液壓缸內(nèi)徑 mm 缸筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性 初選 45 號(hào)鋼 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 查表 19 6 11 3 可知 600 Mpa 缸體材料的需用拉應(yīng)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 1 62mm 初選壁厚 8 mm 綜上所述 從表 19 6 13 中選擇標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度 由表 17 6 7 查得 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因?yàn)?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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中根據(jù)工作壓力的大小 選用速度比是由表 17 6 16 查得 1 33 根據(jù)表 17 6 16 3 取標(biāo)準(zhǔn)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 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 受拉壓載荷的簡(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)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 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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算 其中 P 筒內(nèi)最大工作壓力 P 2 4Mpa 筒底材料許用應(yīng)力 前面求得 50Mpa 計(jì)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?jì)算 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 活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 m s 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 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(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 剩余縮緊力對(duì)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?qiáng)度條件 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) n 3 查表得 360MPa 選擇標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)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(nèi)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(yīng)力 b 缸筒外徑到螺栓中線的距離 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 取法蘭厚度為 8mm 為了防止油液的泄漏 兩端蓋內(nèi)部需裝入 0 型密封圈 所以端蓋向內(nèi)凹處厚度 選擇 8mm 即整個(gè)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(dǎo)向套時(shí) 缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200 b 活塞的材料 無(wú)導(dǎo)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(cè)表 10 4 4 3 可知 查得 0 型密封圈標(biāo) 準(zhǔn)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 按推薦值選定 一般 3m s 求得 d 3 68mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d 4mm 所以整個(gè)液壓缸的長(zhǎng)度為 280 7 5 7 5 2 310mm 大體估算整個(gè)液壓缸加上油液的重量約為 30N 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章手部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 第二章 小臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 1 小臂的結(jié)構(gòu)初定 擬定驅(qū)動(dòng)大臂的液壓缸和驅(qū)動(dòng)小臂的液壓缸安裝在手臂的同側(cè) 2 2 小臂受力分析 小臂和大臂之間為鉸鏈接 且推動(dòng)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 圖 2 1 由 0 得 所以 由 0 得 所以 最大危險(xiǎn)截面為 A 處 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 2 3 小臂液壓缸的選定 2 3 1 小臂液壓缸內(nèi)徑的確定 初步擬定手臂的俯仰角為 30 30 所以手臂的運(yùn)動(dòng)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(shí)和位置 2 活塞桿前進(jìn)時(shí)所需的力大小相等 且此時(shí)最大 又因?yàn)橛谢钊袟U端的面積比無(wú)桿端的面積小 所以在位置 1 活塞 退回時(shí)來(lái)計(jì)算油缸內(nèi)徑 活塞桿所需力 O 型密封圈的摩擦系數(shù) 0 003 活塞桿的傾斜角度 30 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 2 3 2 液壓缸內(nèi)徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計(jì)算 活塞桿的實(shí)際作用力 N 負(fù)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(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑 D 63mm 2 3 3 液壓缸外徑的確定 按壁厚筒有關(guān)公式確定 1 5p 2 4Mpa D 液壓缸內(nèi)徑 mm 鋼筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性 初選 45 號(hào)鋼 查表 17 6 7 3 可知 600 Mpa 缸體材料的需用拉應(yīng)力 MPa n 沖擊系數(shù) 由表 2 3 6 可查得 n 12 初選壁厚 6 mm 則 D 0 09 0 08 0 3 初選成立 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 綜上所述 從表 19 6 3 3 中選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 76mm 所以液壓缸壁厚為 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(qiáng)度 由表 17 6 7 查得 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因?yàn)?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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中根據(jù)工作壓力的大小 選用速度比是由表 17 6 16 查得 1 33 根據(jù)表 17 6 16 3 取標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)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 F 活塞桿縱向壓縮力 安全系數(shù) 通常 3 5 6 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算 其中 P 筒內(nèi)最大工作壓力 P 2 25Mpa 筒底材料許用應(yīng)力 前面求得 50Mpa 計(jì)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(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)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(jì)整個(gè)液壓缸加油液的重約為 150N 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 2 3 9 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 由公式 Q 其中 Q 工作載荷 N P 缸蓋所受的負(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 剩余縮緊力對(duì)于要求緊密的聯(lián)接 KQ K 1 5 1 8 0 19 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) n 3 查表得 360MPa 選擇標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)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(nèi)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(yīng)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(nèi)部需裝入 0 型密封圈 所以端蓋向內(nèi)凹處厚度 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 選 7 5mm 即整個(gè)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(dǎo)向套時(shí) 缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200 b 活塞的材料 無(wú)導(dǎo)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(cè)表 10 4 4 3 可知 查得 0 型密封圈標(biāo) 準(zhǔn)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 按推薦值選定 一般 3m s 求得 d 3 68mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d 4mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 小彼得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 第三章 手臂支座的設(shè)計(jì) 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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 制作作為手臂的一個(gè)組成部分 其作用是用來(lái)支撐并固定手臂液壓缸 同時(shí)考 慮 到結(jié)構(gòu)的合理性和經(jīng)濟(jì)性 如為手臂有更好的防塵作用和更好的外型設(shè)計(jì) 可 加 一個(gè)手臂蓋 圖 3 1 支座結(jié)構(gòu) 初步估算手臂重量為 120N 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 17 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 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(dòng)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 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 18 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計(jì)算 活塞桿的實(shí)際作用力 N 負(fù)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(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑 D 63mm 4 2 1 液壓缸內(nèi)徑的確定 液壓缸的理論輸出 F 可按下式計(jì)算 活塞桿的實(shí)際作用力 N 負(fù)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(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑 D 63mm 4 2 2 液壓缸外徑的確定 按壁厚筒有關(guān)公式確定 1 5p 2 4Mpa D 液壓缸內(nèi)徑 mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 19 鋼筒的材料一般要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性 初選 45 號(hào)鋼 查表 17 6 7 3 可知 600 Mpa 缸體材料的需用拉應(yīng)力 MPa n 沖擊系數(shù) 由表 2 3 6 可查得 n 12 初選壁厚 8 mm 綜上所述 從表 19 6 3 3 中選擇標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度 由表 17 6 7 查得 鋼筒發(fā)生完成塑性變形的壓力 因?yàn)?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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中根據(jù)工作壓力的大小 選用速度比是由表 17 6 16 查得 1 33 根據(jù)表 17 6 16 3 取標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)單強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 所以滿足工作時(shí)的強(qiáng)度需要 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 20 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 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(shí)的角度為 135 液壓缸安裝時(shí)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(jìn)的圓盤強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算 其中 P 筒內(nèi)最大工作壓力 P 3Mpa 筒底材料許用應(yīng)力 前面求得 50 83Mpa 計(jì)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?jì)算 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 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 21 期中 活塞桿的運(yùn)動(dòng)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(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 剩余縮緊力對(duì)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?qiáng)度條件 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) n 3 查表得 360MPa 選擇標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)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(nèi)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(yīng)力 b 缸筒外徑到螺栓中線的距離 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 22 取法蘭厚度為 12mm 4 2 9 缸筒與端部焊接 焊縫應(yīng)力計(jì)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(qiáng)度 MPa n 安全系數(shù) n 12 焊接效率 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(dǎo)向套時(shí) 缸蓋選用鑄鐵擬定 HT200 b 活塞的材料 無(wú)導(dǎo)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(cè)表 10 4 4 3 可知 查得 0 型密封圈標(biāo) 準(zhǔn)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 按推薦值選定 一般 3m s 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 手臂上下擺動(dòng)的設(shè)計(jì) 23 求得 d 3 68mm 取標(biāo)準(zhǔn)值 d 4mm 所以整個(gè)液壓缸的長(zhǎng)度為 280 7 5 7 5 310mm 大體估算整個(gè)液壓缸加上油液的重量約為 30N 第五章 手臂回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì) 5 1 回轉(zhuǎn)缸的確定 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的常用機(jī)構(gòu)是單葉片回轉(zhuǎn)油缸 簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)油缸 初步擬定會(huì)轉(zhuǎn)缸 的 旋轉(zhuǎn) 10 s Vt 0 1s 啟動(dòng)時(shí)間 需要輸入回轉(zhuǎn)油缸的流量 Q 為 其中 Z 葉片數(shù) Z 1 D 回轉(zhuǎn)油缸的內(nèi)徑 m d 輸出軸與動(dòng)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(zhuǎn)矩公式 式中 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 N m I 包括輸出軸本身慣量在內(nèi)的轉(zhuǎn)化到輸出軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Kg 由輸出轉(zhuǎn)矩公式 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 手臂回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì) 24 回轉(zhuǎn)缸的機(jī)械效率 0 8 0 9 P 回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)缸的外徑 D 外 240mm 估算回轉(zhuǎn)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(jié)螺釘?shù)挠?jì)算移動(dòng)片所受力矩的平衡條件 式中 Q 每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)加預(yù)緊力 N b 葉片的寬度 m P 回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 MPa D 葉片的外徑 即回轉(zhuǎn)油缸的內(nèi)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(jié)件配合面間的摩擦系數(shù) f 0 15 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 材料的許用應(yīng)力 n 安全系數(shù) n 3 7 3mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 手臂回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì) 25 取標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)六角螺栓 M824 5 3 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 由公式 其中 Q 工作載荷 N P 缸蓋所受的負(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 剩余縮緊力對(duì)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?qiáng)度條件 n 安全系數(shù) n 3 查表得 360MPa 1 3 1 30 3 0 39Mpa 選擇標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)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(jié)螺釘通常為偶數(shù) 并用兩個(gè)銷釘定位 連接螺釘?shù)淖饔檬?使動(dòng)片輸出軸配合緊密接觸不留間隙 當(dāng)油腔通高壓油液時(shí) 動(dòng)片受油壓作用 產(chǎn) 生一個(gè)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(jié)作用 使聯(lián) 結(jié)的表面不能產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) b 葉片與缸壁之間定子有輸出軸均采用矩形密封圈進(jìn)行密封 軸與缸蓋處的密封 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 手臂回轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì) 26 采用 O 型密封圈進(jìn)行密封 O 型密封圈溝槽尺寸應(yīng)根據(jù) O 型密封圈的伸長(zhǎng)率 y 預(yù) 壓縮率 k 壓縮率 x O 型密封圈截面縮小 融漲等因素進(jìn)行設(shè)計(jì) c 輸出軸的確定輸出軸和動(dòng)片均采用 45 號(hào)鋼 安裝矩估算軸徑只承受轉(zhuǎn)矩作用 或主要承受轉(zhuǎn)矩作用的傳動(dòng)軸 其強(qiáng)度條件為 軸的扭剪應(yīng)力 MPa T 軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 N mm 軸的抗扭截面模量 軸材料的許用扭剪應(yīng)力 MPa 30 40MPa 軸的強(qiáng)度條件符合 第六章 底座的設(shè)計(jì) 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(jié)板均采用 HT200 底板長(zhǎng)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(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)力矩的螺釘組聯(lián)結(jié)初步擬定底板用 6 個(gè)螺釘 螺釘離翻轉(zhuǎn)軸的距 離為 340mm 受扭轉(zhuǎn)力矩的螺釘在翻轉(zhuǎn)力矩作用下 底板有繞中心 O 并與接合面垂 直的軸線回轉(zhuǎn)的趨勢(shì) 使每個(gè)螺釘聯(lián)結(jié)都受橫向力 T 扭轉(zhuǎn) 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(zhuǎn)中心的距離 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 底座的設(shè)計(jì) 27 6 2 1 受翻轉(zhuǎn)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(duì)稱軸線左側(cè)幾個(gè)螺釘軸線到對(duì)稱軸線的距離 mm 中最大值 m M 各個(gè)運(yùn)動(dòng)工件的偏重力矩 6 2 2 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 由公式 其中 Q 工作載荷 N P 缸蓋所受的負(fù)載液壓力 N Z 螺釘數(shù)目 剩余縮緊力對(duì)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?qiáng)度條件 n 安全系數(shù) n 3 查表得 360MPa 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 底座的設(shè)計(jì) 28 1 3 1 30 3 0 39Mpa 選擇標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)槽沉頭螺釘 M824 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第七章 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方案的確定 29 第七章 液壓系統(tǒng)傳動(dòng)方案的確定 7 1 各液壓缸的換向回路 液壓機(jī)械手通常使用一個(gè)泵或雙泵油路 旋轉(zhuǎn)手臂 手臂和胳膊伸展和其他機(jī) 構(gòu)之前并聯(lián)油 可有效降低系統(tǒng)的供應(yīng)壓力 這一次 以確保系統(tǒng)的多缸運(yùn)動(dòng)不互 相干擾 實(shí)現(xiàn)同步或異步運(yùn)動(dòng) 需要使用中間閥 O 型閥門 7 2 調(diào)速方案 機(jī)械臂使用雙向流量控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn) 然后進(jìn)入油路達(dá)到最大允許速度當(dāng)沒(méi)有調(diào) 整桿油室 速度小于最大允許速度 但仍然滿足設(shè)計(jì)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(yù)見(jiàn)的情況下 應(yīng)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(dòng)或過(guò)高 導(dǎo)致?lián)p壞工件夾緊力太大 或過(guò)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(yīng)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(fù)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(zhǔn)備周期和電磁鐵動(dòng)作順序表 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 計(jì)算和選用液壓元件 30 第八章 計(jì)算和選用液壓元件 8 1 閥的種類和功用 壓力控制閥 簡(jiǎn)稱壓力閥 它的主要功能是控制油壓系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械手執(zhí)行輸出功率 或轉(zhuǎn)矩 這種閥包括溢流閥 減壓閥 安全閥 壓力存儲(chǔ)設(shè)備 減壓閥 它的主要功能是使閥出口壓力低于進(jìn)口壓力 和壓力低于一個(gè)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(hù)液壓系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定 它可以使用作為一個(gè)安全 閥 以防止液壓系統(tǒng)壓力過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人執(zhí)行器所需的 速度 如節(jié)流閥 調(diào)速閥 節(jié)流法亦稱簡(jiǎn)式節(jié)流閥 它的主要作用是改變的流動(dòng)形式進(jìn)行節(jié)流 是執(zhí) 行機(jī)構(gòu)獲得不同的速度 它還可以用作背壓閥和截止閥 調(diào)速閥亦稱復(fù)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(fù)合的變化調(diào)節(jié)時(shí)間的流動(dòng) 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(shí)現(xiàn)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向 如電磁換向閥等 是利用其電磁線圈軸由一個(gè)電磁鐵驅(qū)動(dòng)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(chǎn)品流經(jīng)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 控制閥選擇簡(jiǎn)單的手動(dòng)控 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 計(jì)算和選用液壓元件 31 制 選擇 O 型定位 調(diào)速方案 本系統(tǒng)功率較小 所以選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的節(jié)流控制 通過(guò)使用一個(gè)油 泵出于同樣的原因 并努力獲得更好的經(jīng)濟(jì) 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(lái)看 是用來(lái)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(jì)算機(jī)來(lái)控制其他只是開(kāi)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(jì)算液壓泵的流量 油泵的流量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)各回路按設(shè)計(jì)要求 在工作時(shí)實(shí)際所需的最大流量 并 考慮系統(tǒng)的總泄漏量來(lái)確定 即 是在系統(tǒng)中同時(shí)工作的各個(gè)并聯(lián)油缸 以最大速度運(yùn)動(dòng)時(shí)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(guò)大 以免浪費(fèi)動(dòng)力和引 起 油溫升高 根據(jù)手冊(cè)選標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)機(jī)功率 所需油泵的工作壓力 MPa 油泵的額定流量 s 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 計(jì)算和選用液壓元件 32 油泵的總效率 一般葉片泵取 0 8 選電動(dòng)機(jī) 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(yīng)基于壓力 流量 裝配條件和不 同的工作地點(diǎn)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(jī)械手 仍然足夠通用 橡膠軟管用于更方便和相對(duì)較高的移動(dòng)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(yīng)選用管接頭進(jìn)行連接 它可以拆換 安裝方便 在機(jī)械手上用管子和管接頭進(jìn)行連接回路時(shí) 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(zhǎng)的軟管輸油 就有可能會(huì)影響機(jī) 械手的運(yùn)動(dòng) 甚至損壞油管 因此 常將從液壓操作板來(lái)的油管在遠(yuǎn)離手部處集中 輸入 然后根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在油缸臂或活塞桿 導(dǎo)向桿等內(nèi)部鉆孔輸油 采用回轉(zhuǎn) 接頭或伸縮油管將油液輸往手部或手腕部動(dòng)作的油缸內(nèi) 管接頭 在管道管件應(yīng)該用于連接管接頭 它可以取代他們 便于安裝 當(dāng)機(jī)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(zhǎng)輸油軟管外 它可能會(huì)影響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng) 甚至損害油管 因此 經(jīng)常從液壓油管板離手中的集中輸入 然后手臂的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)或油缸活塞桿 指導(dǎo)棒和其他內(nèi)部鉆探石油和使用旋轉(zhuǎn)接頭或彈性管道運(yùn)輸石油的油箱手或碗部運(yùn) 動(dòng) 油箱 它的主要作用是保持油冷卻和沉淀的雜質(zhì) 所以體積不是太小了 最小體 積應(yīng)該能夠存儲(chǔ)整個(gè)液壓系統(tǒng)充滿了石油還略有盈余 目前液壓驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)械手超 過(guò)一半的中壓 2 6 5 mpa 范圍內(nèi)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(jī)械手的工作 常用的油過(guò)濾器有密集 式的 金屬式的和燒結(jié)式的 石油凈過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 方便 通用性好 但更大的 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第八章 計(jì)算和選用液壓元件 33 過(guò)濾強(qiáng)度 良好的耐腐蝕性能 制造相對(duì)簡(jiǎn)單 過(guò)濾精度高 但一旦粒子本身 它 將影響過(guò)濾精度 但當(dāng)它不清潔堵塞 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第九章 液壓系統(tǒng)原理圖 34 第九章 液壓系統(tǒng)原理圖 圖 9 1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)由一組多路換向閥控制四個(gè)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)換向閥門 各種閥 門的特點(diǎn)是壓力油供應(yīng)壓力同時(shí)多個(gè)閥控制 工作機(jī)構(gòu)液壓泵的出口壓力 幾個(gè)閥 門也可以獨(dú)立運(yùn)作 同時(shí)也可以做復(fù)雜的運(yùn)動(dòng) 我所選用的多路換向閥全為彈簧復(fù) 位機(jī)能 有利于小運(yùn)動(dòng) 這組多選擇 1 6 mpa 的多路換向閥壓力 因?yàn)檫x擇壓力根據(jù) 設(shè)備負(fù)載的大小和類型來(lái)定 但也考慮到空間傳動(dòng)裝置的局限性 經(jīng)濟(jì)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(huì)增加驅(qū)動(dòng)器的大小 相反 壓 力過(guò)高 泵 缸 閥和其他組件的材料 密封 制造精度要求高 必然會(huì)提高設(shè)備 成本 綜合考慮 所以我選擇了到 1 6 mpa 為了保證機(jī)械手在工作中位置不動(dòng) 我分別在手爪抓緊 手臂收縮缸 手臂升降 缸三個(gè)回路上加上液壓鎖 形成液壓?jiǎn)蜗蜷y液壓鎖緊回路 與兩個(gè)液控單向閥實(shí)現(xiàn) 雙向鎖緊 當(dāng)二回路的換向閥出于中間位置時(shí) 閥 O 型函數(shù) 每個(gè)液控單向閥關(guān)閉 活塞鎖住不動(dòng)活塞桿可以鎖定在任何位置運(yùn)動(dòng) 為了確保手部的運(yùn)動(dòng)時(shí)手抓松開(kāi) 想要控制手臂的液壓缸和回轉(zhuǎn)缸的總油路和 手爪缸需要接一個(gè)一位三通的電磁閥 確保對(duì)象的手臂運(yùn)動(dòng)被夾在手爪里的東西不 會(huì)松開(kāi) 為了防止液壓缸活塞移動(dòng)位置 因此 安裝行程開(kāi)關(guān)需要在最大位置處 當(dāng)活塞桿移動(dòng)到最大位置 接觸到限位開(kāi)關(guān) 就能自動(dòng)切斷汽缸油 它可以節(jié)流 因此 可以防止推力桿推力過(guò)大至頂起缸蓋 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié) 35 總 結(jié) 本次設(shè)計(jì)是在趙艷春老師的指導(dǎo)下 經(jīng)過(guò)了四個(gè)多月的不懈學(xué)習(xí)和努力而 完成的 在這次設(shè)計(jì)中 我將大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng) 的復(fù)習(xí)和鞏固 對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí) 弄清楚了許多以前不是很懂 的地方 擴(kuò)展了我的知識(shí)面 也使我的水平得到了顯著的提高 在趙老師的耐 心指導(dǎo)下 我在圖書館中查閱了大量的文獻(xiàn) 復(fù)習(xí)大學(xué)所學(xué)的有關(guān)知識(shí) 終于 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中畫上了圓滿的句點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)對(duì)我而言 我們?cè)诂F(xiàn)在所掌握的一些知識(shí)的基礎(chǔ)上 又增加了對(duì) 液壓缸的設(shè)計(jì)的了解 使我們加深了對(duì)液壓系統(tǒng)的更深刻的認(rèn)識(shí) 也對(duì)液壓傳 動(dòng)技術(shù)的發(fā)展有了相當(dāng)?shù)牧私?讓自己所學(xué)的液壓方面的知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái) 了解到液壓技術(shù)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(shè)計(jì) 中 我學(xué)會(huì)了關(guān)于一些液壓設(shè)計(jì)的分析和解決問(wèn)題的方法 是我的視野變得更 加寬闊 使我的知識(shí)面更加廣闊 同時(shí)也培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力 在這次設(shè)計(jì)中 也存在著一些不可避免的一些問(wèn)題 主要是因?yàn)槿鄙俳?jīng)驗(yàn) 對(duì)許多的細(xì)節(jié)問(wèn)題考慮不全面 希望老師給予批評(píng)和指導(dǎo) 我會(huì)在今后的學(xué)習(xí) 和 設(shè)計(jì)工作中不斷的完善自己 快速的提高自己的專業(yè)素質(zhì) 通過(guò)這幾個(gè)月的設(shè)計(jì) 使我終身受益 我會(huì)牢牢記住我這幾個(gè)月所學(xué)到的 東西 將來(lái)運(yùn)用到我的實(shí)際生活中去 決不會(huì)辜負(fù)老師對(duì)我的栽培以及學(xué)校對(duì) 我的信任 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 36 參考文獻(xiàn) 1 董林福 趙艷春 液壓與氣壓傳動(dòng) M 化學(xué)工業(yè)出版社 2 章宏甲 黃誼 液壓傳動(dòng) M 機(jī)械工業(yè)出版社 3 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 化學(xué)工業(yè)出版社 4 孫志禮 冷興聚 魏延剛 曾海泉 機(jī)械設(shè)計(jì) M 東北大學(xué)出版社 5 鞏云鵬 田萬(wàn)祿 張祖立 黃秋波 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) M 東北大學(xué)出版社 6 王承義 機(jī)械手及其應(yīng)用 M 機(jī)械工業(yè)出版社 7 加藤一郎 機(jī)械手圖冊(cè) M 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 8 劉朝儒 彭福蔭 高政一 機(jī)械制圖 M 高等教育出版社 9 劉鴻文 材料力學(xué) M 高等教育出版社 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 37 致 謝 首先 我要誠(chéng)摯的感謝沈陽(yáng)化工科亞學(xué)院的各位老師在這四年中給予我的 精心培育 使我由一個(gè)沒(méi)有任何經(jīng)驗(yàn)的高中生 變成了一名對(duì)專業(yè)知識(shí)有了相 當(dāng)把握并具有較高設(shè)計(jì)實(shí)力的合格的大學(xué)畢業(yè)生 堅(jiān)信我一定會(huì)將大學(xué)所學(xué)知 識(shí)更好的應(yīng)用于實(shí)踐 特別要感謝的是趙艷春老師在這一個(gè)學(xué)期內(nèi)對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的盡心指導(dǎo) 使 我對(duì)所設(shè)計(jì)的課題有了深刻的了解 并順利的完成了此次設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)是在 趙艷春老師 的仔細(xì)修訂和悉心斧正下完成的 無(wú)論是在最初課題的選擇 還 是在中間課題設(shè)計(jì)過(guò)程中 直至到最后的設(shè)計(jì)總結(jié) 趙老師都給予了我許多的 幫助 她給予了許多設(shè)計(jì)的認(rèn)真的指導(dǎo) 并提出了許多重要的意見(jiàn) 使我能夠 捕捉到本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在 少走了許多彎路 因此 此次設(shè)計(jì)的成功與趙老 師的精心栽培是分不開(kāi)的 她注重培養(yǎng)同學(xué)們?cè)谠O(shè)計(jì)中的創(chuàng)造能力以及獨(dú)立思 考能力 鼓勵(lì)同學(xué)們應(yīng)用比較高端的設(shè)備 并傳授她的學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)以幫助我們 設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行 在此 僅以此文表示對(duì)趙老師的教誨表示我衷心的感謝 此外 在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我還要特別感謝給予我?guī)椭乃腥?使我 在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠一直維持干勁 克服學(xué)習(xí)上的困難 不斷前行 此外 我還要向其他所有幫助過(guò)我 鼓勵(lì)過(guò)我的老師致以我最誠(chéng)摯的謝意 最后 謹(jǐn)?？苼唽W(xué)院的明天更加美好