841 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置

841 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置,數(shù)控機(jī)床,自動(dòng),夾持,搬運(yùn),裝置 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)題 目： 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置 的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 (院) ： 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 年 月 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 中 文 摘 要數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：數(shù)控機(jī)床上專(zhuān)用于工件和零件的夾持和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動(dòng)自由度多，且有嚴(yán)格的動(dòng)作順序要求。用液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)，利于自動(dòng)化和高效率等要求。機(jī)械手用于各種工藝裝備上，其中包括組成柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)控金屬切削機(jī)床。工業(yè)機(jī)器人裝備有自動(dòng)可換夾持裝置，其中雙夾持器的裝置用來(lái)保證同時(shí)操作毛坯和在加工的零件。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，確定液壓系統(tǒng)中各個(gè)部分的功能，并且對(duì)各種執(zhí)行元件進(jìn)行計(jì)算分析，最終完成液壓原理圖。關(guān)鍵詞：可換夾持裝置 液壓元件 雙夾持器畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 外 文 摘 要Numerically Controlled Machine Tools Automatically Handling Devices Hydraulic Rescue System DesignAbstract: Numerically controlled machine tools, spare parts and dedicated to her rescue and automatic operation of the device, the more freedom of movement and strict action sequence. Driven by hydraulic achievable moves automatically cycle for automation and high efficiency. Mechanical hand for various processes and equipment, including the digital automation system composed soft metal cutting machine tools. Industrial robots are equipped with automatic convertible rescue devices, including devices used to ensure that double-rescue devices at the same time and in the processing operation blank parts. The design of the hydraulic system mainly mechanical hand, identifying the functions of the various parts of the hydraulic system, and implementation of various components in the calculation of analysis, and ultimately complete hydraulic principles maps.Keywords: Convertible rescue devices ; Hydraulic components; Double-rescue vehicles目 錄1 概述……………………………………………………………………………………… 11.1 課題背景……………………………………………………………………… 11.2 課題內(nèi)容………………………………………………………………………… 11.3 課題的意義………………………………………………………………………… 21.4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)………………………………………………………………………… 22 機(jī)械手的功能設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 22.1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的各部分功能…………………………………………………………… 22.2 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的功能綜合…………………………………………………………52.3 機(jī)械手電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表…………………………………………………………… 62.4 機(jī)械手液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………… 63 機(jī)械手液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………… 63.1 負(fù)載分析………………………………………………………………………………… 63.2 液壓馬達(dá)的負(fù)載…………………………………………………………………………93.3 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定…………………………………………………………………103.4 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量、功率………………………………………113.5 擬定液壓原理圖………………………………………………………………………113.6 選擇液壓元件………………………………………………………………………………123.7 液壓缸基本參數(shù)的確定……………………………………………………………………143.8 液壓缸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校驗(yàn)…………………………………………………………173.9 液壓傳動(dòng)用油的選擇………………………………………………………………………224 驗(yàn)算系統(tǒng)液壓性能………………………………………………………………………234.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整…………………………………………………………234.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算…………………………………………………………………264.3 濾油器的選擇………………………………………………………………………………26結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 30致謝 …………………………………………………………………………………… 31參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………321 概述1．1 課題背景現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS） 、自動(dòng)化工廠（FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS ）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲委員會(huì)（UNECE）和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從 20 世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度較快，年增長(zhǎng)率平均在 10%左右。2004 年增長(zhǎng)率達(dá)到闖記錄的 20%。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá) 43%。在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的。工業(yè)機(jī)械手的是從工業(yè)機(jī)器人中分支出來(lái)的。其特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)具有準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)五部分組成。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可以分：機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。本課題是數(shù)控機(jī)床上專(zhuān)用于工件和零件的夾持和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動(dòng)自由度多，且有嚴(yán)格的動(dòng)作順序要求、用液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)，利于自動(dòng)化和高效率等要求。1．2 課題內(nèi)容本課題的基本內(nèi)容是：1）功能原理方案分析2）液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)3）液壓系統(tǒng)的計(jì)算4）油箱與執(zhí)行元件工作圖設(shè)計(jì)5）編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1．3 課題的意義本課題所研究的數(shù)控機(jī)床的裝夾裝置屬于工業(yè)機(jī)器人這一范疇，對(duì)它的研究實(shí)際上就是對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS） 、自動(dòng)化工廠（FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。隨著加工行業(yè)在我國(guó)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化裝備水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車(chē)間，常常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，代替工人完成惡劣環(huán)境下危險(xiǎn)、繁重的勞動(dòng)。1．4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)采用手動(dòng)換向閥變換夾持方式，既可以雙夾持也可以單夾持。2 機(jī)械手的功能設(shè)計(jì)2．1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的各部分功能2.1.1 液壓站圖 2-1 液壓站液壓原理圖1．蓄能器 2 精過(guò)濾器 3.壓力繼電器 4.減壓閥 5.冷卻器 6.液壓馬達(dá)本設(shè)計(jì)應(yīng)用液壓站供應(yīng)小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置。同時(shí)液壓站能夠相應(yīng)于在主干線恒壓下進(jìn)入液壓系統(tǒng)的耗油量來(lái)自動(dòng)變化可調(diào)泵的供給量。液壓站還進(jìn)行油的冷卻，并能防止在斷路狀態(tài)下液壓系統(tǒng)中漏油。2..1.2 小車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置圖 2-2 小車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置液壓原理圖1.液壓馬達(dá) M1 2.單向閥 3.液壓分配器 4.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置由液壓馬達(dá) M1 和成套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)信號(hào)傳遞到步進(jìn)馬達(dá)M5 時(shí)，其轉(zhuǎn)子通過(guò)螺旋傳動(dòng)推動(dòng)液壓分配器的滑閥，他連接著壓力管和溢流管與相應(yīng)的液壓馬達(dá)腔。液壓馬達(dá)之間的連接使其在軸上的力矩方向相反，以保持在齒輪齒條傳動(dòng)中的無(wú)隙嚙合。在電液步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)傳動(dòng)時(shí)，其與分配器滑閥剛性相連的軸，使得滑閥回到初始位置，從而實(shí)現(xiàn)位置反饋。手臂滑板移動(dòng)用線性電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置和手臂擺動(dòng)用線性電液步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（M3 和 M4） 、隨動(dòng)分配器和液壓缸組成，液壓缸活塞桿內(nèi)裝有位置反饋螺旋機(jī)構(gòu)。在信號(hào)傳遞到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，其轉(zhuǎn)子通過(guò)螺旋傳動(dòng)推動(dòng)液壓分配器滑閥，開(kāi)啟進(jìn)入液壓缸油通道。液壓缸活塞平行運(yùn)動(dòng)通過(guò)螺旋傳動(dòng)變?yōu)榻z桿傳動(dòng)，而通過(guò)齒輪傳動(dòng)和螺旋副變?yōu)榛y軸向移動(dòng)。單向閥的作用是用來(lái)防止液壓設(shè)備斷路時(shí)手臂桿件自然下垂。2.1.3 機(jī)械手腕轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）圖 2-3 機(jī)械手手腕擺動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）液壓原理圖1.定位器 2.液壓缸液壓操縱盤(pán) 控制手腕轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)） ，取決于電磁鐵 Y7 或 Y8 及 Y6，由取決于手1??腕（頭部）擺動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)指令控制。此時(shí)定位器的活塞克服彈簧力向上運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)杠桿推動(dòng)隨動(dòng)滑閥，開(kāi)啟油道通路，油通過(guò)分配器 P2 到液壓馬達(dá) M2 的腔內(nèi)。此后，當(dāng)液壓馬達(dá)達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速時(shí)，信號(hào)進(jìn)入電磁鐵斷路，從而使手腕固定和分配器 P2 斷路。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。在指令傳遞到液壓滑閥 上的分配器 P3 和 P4 時(shí)，液壓馬達(dá) M3 使手腕轉(zhuǎn)動(dòng)。在電2?磁鐵 P4 接通時(shí)，油在壓力下進(jìn)入控制液壓缸左腔。此時(shí)電磁鐵 Y5 斷開(kāi)，則活塞移動(dòng)到極右位置，通過(guò)杠桿 17 推動(dòng)隨動(dòng)閥，并且開(kāi)啟油通道，使油進(jìn)入液壓馬達(dá) M3 腔內(nèi)。杠桿 17 的另一端安裝在手腕傳動(dòng)部分的靠模保持接觸。這樣當(dāng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)（例如在極右位置）杠桿 17 使隨動(dòng)閥回到中間位置，且液壓馬達(dá) M3 停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁鐵 Y5 接通，Y4 斷開(kāi)，油在壓力下進(jìn)入控制液壓缸右腔，而其左腔與排油孔相連；活塞移動(dòng)到左邊位置，且液壓馬達(dá) M3 將手腕轉(zhuǎn)動(dòng)到靠模的相應(yīng)突緣上。在電磁鐵 Y2 和 Y5 接通時(shí)，液壓缸 2 兩腔均與壓力管路相連，而由于活塞面積，使他停在套筒擋塊所確定的中間位置上。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)手腕到靠模中間凸緣上。2.1.4 夾持器驅(qū)動(dòng)裝置圖 2-4 夾持裝置液壓原理圖1.手動(dòng)換向閥 2.單向閥液壓缸 的驅(qū)動(dòng)裝置不但用于帶雙夾持器，又用于單夾持器。按夾持器型式，液壓3?操縱盤(pán) 的閥式分配器用手動(dòng)擺放在左面或右面的位置。用單夾持器工作時(shí)用液壓分??配器 P5 進(jìn)行控制。在接通電磁鐵 Y2 時(shí)，夾持器張開(kāi)；而在斷開(kāi) Y2 時(shí)，夾持器產(chǎn)生壓緊動(dòng)作。裝在液壓操縱盤(pán)上的單向閥防止在系統(tǒng)中壓力下降時(shí)，夾持器迅速松開(kāi)。在雙夾持工作時(shí)，通過(guò)接通電磁鐵 Y2 或 Y3 來(lái)傳遞給每一只手臂的松開(kāi)指令。當(dāng)兩個(gè)磁鐵接通時(shí)（或斷開(kāi)） ，夾持器同時(shí)被彈簧壓緊。2．2 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的功能綜合總之，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手的總的功能如以下圖所示：圖 2-5 機(jī)械手總功能示意圖小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置都需要液壓系統(tǒng)來(lái)調(diào)控。2．3 機(jī)械手電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表表 2-1 機(jī)械手工作狀態(tài)以及動(dòng)作電 磁 鐵控制目標(biāo) 工作狀態(tài)Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8啟動(dòng) -液壓站工作 +夾緊 + - +松開(kāi) + + -夾持器傳動(dòng)裝置中間位置 + + + -向右 + + -向左 + - +中間位置 + + +手腕（頭部）回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置停止 + - -向右 + + + -向左 + + - +手腕（頭部）擺動(dòng)傳動(dòng)裝置停止 + - - -2.4 機(jī)械手液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓馬達(dá)。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者實(shí)現(xiàn)回旋運(yùn)動(dòng)，對(duì)于單純并且簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以分別采用液壓缸或液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)及現(xiàn)有條件,在查閱有關(guān)資料和實(shí)物調(diào)研的基礎(chǔ)上,構(gòu)建本機(jī)械手的總本設(shè)計(jì)方案如下:1.設(shè)計(jì)成一個(gè)數(shù)控機(jī)床搬運(yùn)機(jī)械手,用于將工件從工位 I 搬運(yùn)到工位Ⅱ。2.本機(jī)械手包含手指夾緊工件,手臂轉(zhuǎn)位,手指松開(kāi)卸料,手臂復(fù)位四個(gè)基本動(dòng)作,采用手動(dòng)上下料等功能。3.具備自動(dòng)與手動(dòng)操作兩種工作方式并能快速靈活地切換且互鎖.手動(dòng)方式下操作者可以隨意地完成這四個(gè)基本動(dòng)作的任意組合;自動(dòng)方式下機(jī)械手的一個(gè)工作循環(huán)包括夾緊,轉(zhuǎn)位,卸料,復(fù)位,能夠穩(wěn)定可靠地重復(fù)循環(huán)工作。3 機(jī)械手液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3．1 負(fù)載分析3．1．1 載荷的組成和計(jì)算如圖 1 表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖。各參數(shù)標(biāo)注圖上，其中Fw 是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m 是活塞與缸壁以及活塞桿遇導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷 Fg，導(dǎo)軌的摩擦力 Ff 和由速度變化而產(chǎn)生的慣性力 Fa。圖 3-1 液壓缸受力 簡(jiǎn)圖（1）工作載荷 Fd常見(jiàn)的工作載荷有作用于活塞桿上的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)相反為正。（2）導(dǎo)軌摩擦載荷 fF摩擦阻力是指液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工作時(shí)所克服的機(jī)械摩擦阻力，對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，即導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與導(dǎo)軌的形式，放置情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。在機(jī)床上經(jīng)常使用的平導(dǎo)軌和 V 型導(dǎo)軌水平放置。對(duì)于平道軌＝f× （3-fFn1）對(duì)于 V 型導(dǎo)軌＝f× /sin（Φ/2） （3-fn2）式中 Fn——作用在導(dǎo)軌上的法向力Φ——V 型導(dǎo)軌夾角f——導(dǎo)軌摩擦因數(shù)圖 3-2 平導(dǎo)軌圖 3-3 V 型導(dǎo)軌本課題采用平軌，故：＝f×fFnf 取滑動(dòng)導(dǎo)軌（材料鑄鐵對(duì)鑄鐵）低速（v10cm 滿(mǎn)足最底速度的要求。223.4 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力，流量，功率根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力，在計(jì)算時(shí)工進(jìn)時(shí)的背壓力按 Pb＝8×10 Pa 代入，快退時(shí)按5Pb＝5×10 Pa5代入公式和計(jì)算結(jié)果如下表：表 3-1 各工作階段的工作壓力，流量，功率負(fù)載 進(jìn)油壓力 回油壓力 所需流量 輸入功率工作循環(huán) 計(jì)算公式F(N) P (Pa)JPn (Pa) L/min P(KW)差動(dòng)快進(jìn) Pj＝ 21ApF???q＝v(A1 －A2)P＝P jp550.2 8.5×10 513.5×10 512.5 0.174工進(jìn) jqjVAbF??12479.1 38.5×10 58×10 50.32 0.021快退 2Pbj?jqVA?2408 13.1×10 55×10 512.9 0.218注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到 進(jìn)油口之間的壓力損 失 ΔP＝5×10Pa，而Pn＝P ＋ΔPj2．快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油。壓力為 P ，無(wú)桿腔回油，壓力為 Pn。j3.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.5.1 選擇液壓基本回路1．確定調(diào)速方式及供油形式在液壓缸的初步計(jì)算前，已經(jīng)確定了采用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，因此相應(yīng)采用開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)，這種調(diào)速回路具有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性。2．快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接和雙泵供油，兩種快速回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。采用二位三通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小餓容易調(diào)整，另外采用液壓控制順序閥與單項(xiàng)閥來(lái)切斷差動(dòng)油路，因此速度換接回路為形成和壓力聯(lián)合控制形式。3．換向回路選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點(diǎn)反程控制。3.5.2 組成液壓系統(tǒng)將選定的液壓回路進(jìn)行組合，并做出休整，即組成液壓系統(tǒng)圖。3.6 選擇液壓元件3.6.1 選擇液壓泵液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，再無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是采用變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需油量較小的情況，可增設(shè)蓄能器作輔助油源。工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大。若取壓力損失 ＝5×10 Pa 壓力繼電器可靠??p5動(dòng)作需要壓力差為 5×10 Pa 液壓泵最高工作液壓可按：5 aap pP 8.410)58.3(1051 ?????????因此泵的額定壓力可取Pa556.42.?ar p工進(jìn)所需的流量最小是 0.32L/min，設(shè)備流量最小流量為 2.5L/min，則小流量泵的流量按公式 即max1qkp?＝2.85L/minmin/)5.23.01(Lp??快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是 12.9L/min，則泵的總流量為： i/.149.qp?即大流量泵的流量： in/35.in/)85.2(12 LLpp??根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本選用 YB-4/12 型的雙聯(lián)葉片泵，該泵的額定壓力為 6.3MP，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min。3.6.2 電動(dòng)機(jī)的選擇系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵 1 的流量為： smsmqp /1067./)60/4( 3231 ??????大泵的流量為： /./)/( 3532 ??差動(dòng)快進(jìn)快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載，下面計(jì)算三個(gè)階段所需要的電動(dòng)機(jī)功率 P 。01.差動(dòng)快進(jìn)差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵 2m 出口油經(jīng)單向閥與小泵匯合，然后經(jīng)單向閥 2，三位五通閥 3，二位三通閥 4 進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力 查樣本可知，小泵的出口aPj81105.??壓力損失 ，于是計(jì)算可得小泵的出口壓力 （總效率Pa510.??? a53） ，大泵出口壓力 （總效率 ） 。電動(dòng)機(jī)效率為：5.01?ap520.4??.2??? 463)5.0114.6713( 3321 ??? ??qpP2．工進(jìn)考慮到調(diào)速閥所需最小壓力 壓力繼電器可靠動(dòng)作所需壓力差aP510???因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力 而大泵的卸載aP5210??? aP5211 108.4????壓力取 （小泵的總效率 ）電動(dòng)機(jī)功率：3,6.??大 泵 總 效 率綜合比較 ?? 926)5.085.071.6(3212 ??? ??qP快退時(shí)所需功率最大，因此選用 Y90l-6 異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率 1.1KW，額定轉(zhuǎn)速910r/min.3.6.3 選擇液壓閥根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中最高的工作壓力與通過(guò)的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，本設(shè)計(jì)中所有閥是壓力為 63×10 額定流量根據(jù)通過(guò)的流量是確定為5aP10L/min，30L/min 和 63L/min 三種規(guī)格。表 3-2 液壓閥的流量、型號(hào)和規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)通過(guò)流量（L/min）vQ額定流量（L/min）n額定壓力（MPa）p額定壓降（MPanA）型號(hào)、規(guī)格1 過(guò)濾器 34.8 63 1.6 0.07 XU-A63×502 單向閥 34.8 30 6.3 0.1mm） 、普通的（d>0.01mm） 、精的（d>0.005mm） 、特精的（d>0.001mm） 。不同的液壓系統(tǒng)，對(duì)濾清器的過(guò)濾精度要求如下表：表 4-1 濾清器的過(guò)濾精度要求系統(tǒng)類(lèi)別 潤(rùn)滑系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 隨動(dòng)系統(tǒng) 特殊要求系統(tǒng)壓 力(Pa) 0--25 ≤70 >70 ≥350 ≤210 ≤350顆粒度（mm） ≤0.1 ≤0.025-0.05 ≤0.025 ≤0.005 ≤0.005 ≤0.0012. 能滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)對(duì)過(guò)濾能力的要求濾油器的過(guò)濾能力，是指在一定壓差下，允許通過(guò)濾油器的最大流量。一般用濾油器的有效過(guò)濾面積（濾芯上能通過(guò)的油液的總面積）來(lái)表示。對(duì)濾油器過(guò)濾能力的要求，應(yīng)結(jié)合濾油器在系統(tǒng)中的安裝位置來(lái)考慮。如安裝在液壓泵吸油管路上的濾油器，其過(guò)濾能力應(yīng)為液壓泵流量的兩倍以上。3. 濾油器的材料應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，保證在一定的工作壓力下不會(huì)因液壓力的作用而受到破壞4. 在一定的工作溫度下，應(yīng)能保證性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性5. 有良好的抗腐蝕能力6. 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，尺寸緊湊7. 便于清洗維護(hù)，便于更換濾芯8. 造價(jià)低廉4.3.2 濾油器的種類(lèi)濾油器按過(guò)濾精度分粗、普通、精、特精四類(lèi)。濾油器還可按濾芯的結(jié)構(gòu)分類(lèi)1. 網(wǎng)式濾油器，油液流經(jīng)此濾油器時(shí)，由濾網(wǎng)上的小孔起濾清作用。2. 線隙式濾油器，濾芯由金屬絲繞制而成，依靠金屬絲間的微小間隙來(lái)過(guò)濾混入油液中的雜質(zhì)。3. 紙質(zhì)濾油器，濾芯為多層酚醛樹(shù)脂處理過(guò)的微孔濾紙，由微孔濾掉混入油液中的雜質(zhì)。4. 磁性濾油器，依靠永久磁鐵，利用磁化原理來(lái)濾除混入油液中的鐵屑。5. 燒結(jié)式濾油器，濾芯為顆粒狀青銅粉末等金屬粉末壓制燒結(jié)而成，利用顆粒之間的微孔濾去混入油液中的雜質(zhì)。6. 不銹鋼纖維濾油器，濾芯為不銹鋼纖維壓制制成，由纖維絲之間的間隙濾掉混入油液中的雜質(zhì)，這種濾油器的過(guò)濾精度高，可承受 200bar 的壓差，可以清洗，但因?yàn)闉V芯價(jià)格昂貴，一般液壓系統(tǒng)并不采用，只推薦在高壓伺服系統(tǒng)中應(yīng)用。7. 合成樹(shù)脂濾油器，濾芯由一種無(wú)機(jī)纖維經(jīng)液態(tài)樹(shù)脂浸滯處理制成。由于微孔很小、牢度很大，因此過(guò)濾精度高，且能承受 210bar 的壓差。4.3.3 線隙式濾油器如圖 4-1 所示，線隙式濾油器的濾芯由銅絲（d=0.4mm）繞成，依靠銅絲間的微小間隙來(lái)濾除混入油液中的雜質(zhì)。線隙式濾油器分為壓油管路用線隙式濾油器和吸油管路用線隙式濾油器兩種。圖 4-1 線隙式濾油器圖示為壓油管路用線隙式濾油器，有外殼 1；當(dāng)用于吸油管路時(shí)不用外殼，濾芯部分2 直接進(jìn)入油液中。壓油管路用線隙式濾油器的過(guò)濾精度分 0.03 mm 和 0.08mm 兩類(lèi)，壓力損失小于 0.6bar；吸油管路用濾油器的過(guò)濾精度分 0.05mm 和 0.1mm 兩類(lèi)，壓力損失小于 0.2bar。線隙式濾油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油能力大，過(guò)濾精度比網(wǎng)示濾油器高，缺點(diǎn)是不易清洗，一般用于低壓回路或輔助回路。4.3.4 濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置和維護(hù)安裝位置濾油器的連接形式有板式、管式和法蘭式三種，可以安裝在液壓泵的吸油管路上、壓油管路上、回油路上、輔助泵的輸油路上、支流管路上或單獨(dú)過(guò)濾。本課題中濾油器安裝在液壓泵的吸油管路上，如圖 4-2 ，將粗濾油器裝在液壓泵的吸油管路上，主要目的是保護(hù)液壓泵免遭較大顆粒雜質(zhì)的直接傷害。為了不置影響液壓泵的吸油能力，裝在吸油管路上的濾油器的通油能力應(yīng)大于液壓泵流量的兩倍。濾油器應(yīng)經(jīng)常清洗，以免過(guò)多增加液壓泵的吸油能力。圖 4-2 濾油器安裝位置結(jié) 論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我主要對(duì)機(jī)械手液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械手有下列基本組成部分：小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置。而液壓系統(tǒng)是上述各裝置的動(dòng)力來(lái)源。為了更好的對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，首先對(duì)機(jī)械手的四個(gè)主要的動(dòng)作進(jìn)行了液壓回路計(jì)算和方案設(shè)計(jì)。運(yùn)用的方案都是根據(jù)機(jī)械手自身的特點(diǎn)而選擇采用的，并且，經(jīng)過(guò)性能驗(yàn)算是可以使用的。擬定了機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖后，再對(duì)液壓系統(tǒng)的主要元件進(jìn)行了選擇，依據(jù)的原則是系統(tǒng)的流量和壓力。在對(duì)液壓缸和液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各種結(jié)構(gòu)方案的選擇比較，確定各部分的結(jié)構(gòu)，最終繪出液壓缸和油箱的裝配圖，完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)這次綜合設(shè)計(jì)，我在各方面都得到較全面的鍛煉。比如：能學(xué)會(huì)全面系統(tǒng)得查找翻閱有關(guān)資料，研究分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，培養(yǎng)了自己嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)習(xí)工作態(tài)度及獨(dú)立完成任務(wù)的能力。綜合多學(xué)科知識(shí)，使自己在大學(xué)四年中所學(xué)的功課內(nèi)容得到全面的完善，從而提高知識(shí)結(jié)構(gòu)水平，為今后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)繪圖中，能認(rèn)真分析各種零件的特點(diǎn)及其間的相互作用關(guān)系，能學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，學(xué)會(huì)用公式編輯器編寫(xiě)公式，AutoCAD 繪制圖形等多種計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)，我深刻感到自己所學(xué)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。設(shè)計(jì)中，還有眾多問(wèn)題須向老師請(qǐng)教，以及對(duì)實(shí)際感性認(rèn)識(shí)的不夠。所以，今后工作，自己還應(yīng)繼續(xù)學(xué)習(xí)，提高自己的工作能力。當(dāng)然，由于本人設(shè)計(jì)水平有限，不足之處難免，希望老師提出寶貴意見(jiàn)，本人不勝感激。致 謝幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)工作已接近尾聲，這本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，也遇到了很多的困難，得到了很多幫助。在這里我最該感謝我的指導(dǎo)老師 XX 給我們的巨大幫助，在 XX 老師不斷的悉心指導(dǎo)和幫助下，本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能順利的有條不紊地進(jìn)行，使我能很好的按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。XX 老師為人和藹可親，對(duì)工作兢兢業(yè)業(yè)，在學(xué)術(shù)研究方面態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，知識(shí)淵博，研究成果豐厚。更重要的是他著重培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、科學(xué)的研究態(tài)度，為畢業(yè)以后的實(shí)際工作需要打下了良好的基礎(chǔ)，可以說(shuō)是我今后工作的良好開(kāi)端。在此我還要衷心感謝機(jī)械系和院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的關(guān)心。參 考 文 獻(xiàn)[1] 雷天覺(jué) .新編液壓工程手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社.1998[2] 路甬祥. 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2002[3] 吉林工業(yè)大學(xué)等校編.工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.1979[4] 馬永輝等編 .工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算.機(jī)械工業(yè)出版社.1985[5] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室.機(jī)械制圖.第 4 版.北京：高等教育出版社，1993.[6] 機(jī)械工程手冊(cè).機(jī)械工程手冊(cè)機(jī)電工程手冊(cè)編輯委員會(huì)編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982.[7] 吳宗澤. 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.[8] 戌大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)（第四卷）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1997.[9] 吳宗澤. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.[10] 工程手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械工程手冊(cè).第 6 卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982.[11] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì).第 7 版.北京：高等教育出版社，2001.[12] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第 2 版.北京：機(jī)械工業(yè)教育出版社，2000.[13] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版第四卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,1996.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū)題 目： 數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置 的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 (院) ： 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 年 月 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 中 文 摘 要數(shù)控機(jī)床自動(dòng)夾持搬運(yùn)裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：數(shù)控機(jī)床上專(zhuān)用于工件和零件的夾持和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動(dòng)自由度多，且有嚴(yán)格的動(dòng)作順序要求。用液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)，利于自動(dòng)化和高效率等要求。機(jī)械手用于各種工藝裝備上，其中包括組成柔性自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)控金屬切削機(jī)床。工業(yè)機(jī)器人裝備有自動(dòng)可換夾持裝置，其中雙夾持器的裝置用來(lái)保證同時(shí)操作毛坯和在加工的零件。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)械手的液壓系統(tǒng)，確定液壓系統(tǒng)中各個(gè)部分的功能，并且對(duì)各種執(zhí)行元件進(jìn)行計(jì)算分析，最終完成液壓原理圖。關(guān)鍵詞：可換夾持裝置 液壓元件 雙夾持器畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 外 文 摘 要Numerically Controlled Machine Tools Automatically Handling Devices Hydraulic Rescue System DesignAbstract: Numerically controlled machine tools, spare parts and dedicated to her rescue and automatic operation of the device, the more freedom of movement and strict action sequence. Driven by hydraulic achievable moves automatically cycle for automation and high efficiency. Mechanical hand for various processes and equipment, including the digital automation system composed soft metal cutting machine tools. Industrial robots are equipped with automatic convertible rescue devices, including devices used to ensure that double-rescue devices at the same time and in the processing operation blank parts. The design of the hydraulic system mainly mechanical hand, identifying the functions of the various parts of the hydraulic system, and implementation of various components in the calculation of analysis, and ultimately complete hydraulic principles maps.Keywords: Convertible rescue devices ; Hydraulic components; Double-rescue vehicles目 錄1 概述……………………………………………………………………………………… 11.1 課題背景……………………………………………………………………… 11.2 課題內(nèi)容………………………………………………………………………… 11.3 課題的意義………………………………………………………………………… 21.4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)………………………………………………………………………… 22 機(jī)械手的功能設(shè)計(jì)…………………………………………………………………… 22.1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的各部分功能…………………………………………………………… 22.2 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的功能綜合…………………………………………………………52.3 機(jī)械手電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表…………………………………………………………… 62.4 機(jī)械手液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………… 63 機(jī)械手液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………… 63.1 負(fù)載分析………………………………………………………………………………… 63.2 液壓馬達(dá)的負(fù)載…………………………………………………………………………93.3 執(zhí)行元件主要參數(shù)的確定…………………………………………………………………103.4 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力、流量、功率………………………………………113.5 擬定液壓原理圖………………………………………………………………………113.6 選擇液壓元件………………………………………………………………………………123.7 液壓缸基本參數(shù)的確定……………………………………………………………………143.8 液壓缸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算和穩(wěn)定校驗(yàn)…………………………………………………………173.9 液壓傳動(dòng)用油的選擇………………………………………………………………………224 驗(yàn)算系統(tǒng)液壓性能………………………………………………………………………234.1 壓力損失的驗(yàn)算及泵壓力的調(diào)整…………………………………………………………234.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱和溫升驗(yàn)算…………………………………………………………………264.3 濾油器的選擇………………………………………………………………………………26結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 30致謝 …………………………………………………………………………………… 31參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………321 概述1．1 課題背景現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS） 、自動(dòng)化工廠（FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS ）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲委員會(huì)（UNECE）和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從 20 世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度較快，年增長(zhǎng)率平均在 10%左右。2004 年增長(zhǎng)率達(dá)到闖記錄的 20%。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá) 43%。在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的。工業(yè)機(jī)械手的是從工業(yè)機(jī)器人中分支出來(lái)的。其特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)具有準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)五部分組成。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可以分：機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。本課題是數(shù)控機(jī)床上專(zhuān)用于工件和零件的夾持和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動(dòng)自由度多，且有嚴(yán)格的動(dòng)作順序要求、用液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)，利于自動(dòng)化和高效率等要求。1．2 課題內(nèi)容本課題的基本內(nèi)容是：1）功能原理方案分析2）液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)3）液壓系統(tǒng)的計(jì)算4）油箱與執(zhí)行元件工作圖設(shè)計(jì)5）編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1．3 課題的意義本課題所研究的數(shù)控機(jī)床的裝夾裝置屬于工業(yè)機(jī)器人這一范疇，對(duì)它的研究實(shí)際上就是對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS） 、自動(dòng)化工廠（FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。隨著加工行業(yè)在我國(guó)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化裝備水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車(chē)間，常常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，代替工人完成惡劣環(huán)境下危險(xiǎn)、繁重的勞動(dòng)。1．4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)采用手動(dòng)換向閥變換夾持方式，既可以雙夾持也可以單夾持。2 機(jī)械手的功能設(shè)計(jì)2．1 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的各部分功能2.1.1 液壓站圖 2-1 液壓站液壓原理圖1．蓄能器 2 精過(guò)濾器 3.壓力繼電器 4.減壓閥 5.冷卻器 6.液壓馬達(dá)本設(shè)計(jì)應(yīng)用液壓站供應(yīng)小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置。同時(shí)液壓站能夠相應(yīng)于在主干線恒壓下進(jìn)入液壓系統(tǒng)的耗油量來(lái)自動(dòng)變化可調(diào)泵的供給量。液壓站還進(jìn)行油的冷卻，并能防止在斷路狀態(tài)下液壓系統(tǒng)中漏油。2..1.2 小車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置圖 2-2 小車(chē)驅(qū)動(dòng)裝置液壓原理圖1.液壓馬達(dá) M1 2.單向閥 3.液壓分配器 4.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)小車(chē)的驅(qū)動(dòng)裝置由液壓馬達(dá) M1 和成套步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)信號(hào)傳遞到步進(jìn)馬達(dá)M5 時(shí)，其轉(zhuǎn)子通過(guò)螺旋傳動(dòng)推動(dòng)液壓分配器的滑閥，他連接著壓力管和溢流管與相應(yīng)的液壓馬達(dá)腔。液壓馬達(dá)之間的連接使其在軸上的力矩方向相反，以保持在齒輪齒條傳動(dòng)中的無(wú)隙嚙合。在電液步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)傳動(dòng)時(shí)，其與分配器滑閥剛性相連的軸，使得滑閥回到初始位置，從而實(shí)現(xiàn)位置反饋。手臂滑板移動(dòng)用線性電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置和手臂擺動(dòng)用線性電液步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置是由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（M3 和 M4） 、隨動(dòng)分配器和液壓缸組成，液壓缸活塞桿內(nèi)裝有位置反饋螺旋機(jī)構(gòu)。在信號(hào)傳遞到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，其轉(zhuǎn)子通過(guò)螺旋傳動(dòng)推動(dòng)液壓分配器滑閥，開(kāi)啟進(jìn)入液壓缸油通道。液壓缸活塞平行運(yùn)動(dòng)通過(guò)螺旋傳動(dòng)變?yōu)榻z桿傳動(dòng)，而通過(guò)齒輪傳動(dòng)和螺旋副變?yōu)榛y軸向移動(dòng)。單向閥的作用是用來(lái)防止液壓設(shè)備斷路時(shí)手臂桿件自然下垂。2.1.3 機(jī)械手腕轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）圖 2-3 機(jī)械手手腕擺動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)）液壓原理圖1.定位器 2.液壓缸液壓操縱盤(pán) 控制手腕轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)） ，取決于電磁鐵 Y7 或 Y8 及 Y6，由取決于手1??腕（頭部）擺動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)指令控制。此時(shí)定位器的活塞克服彈簧力向上運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)杠桿推動(dòng)隨動(dòng)滑閥，開(kāi)啟油道通路，油通過(guò)分配器 P2 到液壓馬達(dá) M2 的腔內(nèi)。此后，當(dāng)液壓馬達(dá)達(dá)到所需的轉(zhuǎn)速時(shí)，信號(hào)進(jìn)入電磁鐵斷路，從而使手腕固定和分配器 P2 斷路。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)。在指令傳遞到液壓滑閥 上的分配器 P3 和 P4 時(shí)，液壓馬達(dá) M3 使手腕轉(zhuǎn)動(dòng)。在電2?磁鐵 P4 接通時(shí)，油在壓力下進(jìn)入控制液壓缸左腔。此時(shí)電磁鐵 Y5 斷開(kāi)，則活塞移動(dòng)到極右位置，通過(guò)杠桿 17 推動(dòng)隨動(dòng)閥，并且開(kāi)啟油通道，使油進(jìn)入液壓馬達(dá) M3 腔內(nèi)。杠桿 17 的另一端安裝在手腕傳動(dòng)部分的靠模保持接觸。這樣當(dāng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)（例如在極右位置）杠桿 17 使隨動(dòng)閥回到中間位置，且液壓馬達(dá) M3 停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電磁鐵 Y5 接通，Y4 斷開(kāi)，油在壓力下進(jìn)入控制液壓缸右腔，而其左腔與排油孔相連；活塞移動(dòng)到左邊位置，且液壓馬達(dá) M3 將手腕轉(zhuǎn)動(dòng)到靠模的相應(yīng)突緣上。在電磁鐵 Y2 和 Y5 接通時(shí)，液壓缸 2 兩腔均與壓力管路相連，而由于活塞面積，使他停在套筒擋塊所確定的中間位置上。液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)手腕到靠模中間凸緣上。2.1.4 夾持器驅(qū)動(dòng)裝置圖 2-4 夾持裝置液壓原理圖1.手動(dòng)換向閥 2.單向閥液壓缸 的驅(qū)動(dòng)裝置不但用于帶雙夾持器，又用于單夾持器。按夾持器型式，液壓3?操縱盤(pán) 的閥式分配器用手動(dòng)擺放在左面或右面的位置。用單夾持器工作時(shí)用液壓分??配器 P5 進(jìn)行控制。在接通電磁鐵 Y2 時(shí)，夾持器張開(kāi)；而在斷開(kāi) Y2 時(shí)，夾持器產(chǎn)生壓緊動(dòng)作。裝在液壓操縱盤(pán)上的單向閥防止在系統(tǒng)中壓力下降時(shí)，夾持器迅速松開(kāi)。在雙夾持工作時(shí)，通過(guò)接通電磁鐵 Y2 或 Y3 來(lái)傳遞給每一只手臂的松開(kāi)指令。當(dāng)兩個(gè)磁鐵接通時(shí)（或斷開(kāi)） ，夾持器同時(shí)被彈簧壓緊。2．2 機(jī)械手液壓系統(tǒng)的功能綜合總之，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手的總的功能如以下圖所示：圖 2-5 機(jī)械手總功能示意圖小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置都需要液壓系統(tǒng)來(lái)調(diào)控。2．3 機(jī)械手電磁鐵動(dòng)作循環(huán)表表 2-1 機(jī)械手工作狀態(tài)以及動(dòng)作電 磁 鐵控制目標(biāo) 工作狀態(tài)Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8啟動(dòng) -液壓站工作 +夾緊 + - +松開(kāi) + + -夾持器傳動(dòng)裝置中間位置 + + + -向右 + + -向左 + - +中間位置 + + +手腕（頭部）回轉(zhuǎn)傳動(dòng)裝置停止 + - -向右 + + + -向左 + + - +手腕（頭部）擺動(dòng)傳動(dòng)裝置停止 + - - -2.4 機(jī)械手液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)液壓執(zhí)行元件大體分為液壓缸或液壓馬達(dá)。前者實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，后者實(shí)現(xiàn)回旋運(yùn)動(dòng)，對(duì)于單純并且簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以分別采用液壓缸或液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)及現(xiàn)有條件,在查閱有關(guān)資料和實(shí)物調(diào)研的基礎(chǔ)上,構(gòu)建本機(jī)械手的總本設(shè)計(jì)方案如下:1.設(shè)計(jì)成一個(gè)數(shù)控機(jī)床搬運(yùn)機(jī)械手,用于將工件從工位 I 搬運(yùn)到工位Ⅱ。2.本機(jī)械手包含手指夾緊工件,手臂轉(zhuǎn)位,手指松開(kāi)卸料,手臂復(fù)位四個(gè)基本動(dòng)作,采用手動(dòng)上下料等功能。3.具備自動(dòng)與手動(dòng)操作兩種工作方式并能快速靈活地切換且互鎖.手動(dòng)方式下操作者可以隨意地完成這四個(gè)基本動(dòng)作的任意組合;自動(dòng)方式下機(jī)械手的一個(gè)工作循環(huán)包括夾緊,轉(zhuǎn)位,卸料,復(fù)位,能夠穩(wěn)定可靠地重復(fù)循環(huán)工作。3 機(jī)械手液壓系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3．1 負(fù)載分析3．1．1 載荷的組成和計(jì)算如圖 1 表示一個(gè)以液壓缸為執(zhí)行元件的液壓系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖。各參數(shù)標(biāo)注圖上，其中Fw 是作用在活塞桿上的外部載荷，F(xiàn)m 是活塞與缸壁以及活塞桿遇導(dǎo)向套之間的密封阻力。作用在活塞桿上的外部載荷 Fg，導(dǎo)軌的摩擦力 Ff 和由速度變化而產(chǎn)生的慣性力 Fa。圖 3-1 液壓缸受力 簡(jiǎn)圖（1）工作載荷 Fd常見(jiàn)的工作載荷有作用于活塞桿上的重力、切削力、擠壓力等，這些作用力與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)相反為正。（2）導(dǎo)軌摩擦載荷 fF摩擦阻力是指液壓缸驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工作時(shí)所克服的機(jī)械摩擦阻力，對(duì)于機(jī)床來(lái)說(shuō)，即導(dǎo)軌摩擦阻力，其值與導(dǎo)軌的形式，放置情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。在機(jī)床上經(jīng)常使用的平導(dǎo)軌和 V 型導(dǎo)軌水平放置。對(duì)于平道軌＝f× （3-fFn1）對(duì)于 V 型導(dǎo)軌＝f× /sin（Φ/2） （3-fn2）式中 Fn——作用在導(dǎo)軌上的法向力Φ——V 型導(dǎo)軌夾角f——導(dǎo)軌摩擦因數(shù)圖 3-2 平導(dǎo)軌圖 3-3 V 型導(dǎo)軌本課題采用平軌，故：＝f×fFnf 取滑動(dòng)導(dǎo)軌（材料鑄鐵對(duì)鑄鐵）低速（v10cm 滿(mǎn)足最底速度的要求。223.4 計(jì)算液壓缸各工作階段的工作壓力，流量，功率根據(jù)液壓缸的負(fù)載圖和速度圖以及液壓缸的有效面積，可以算出液壓缸工作過(guò)程各階段的壓力，在計(jì)算時(shí)工進(jìn)時(shí)的背壓力按 Pb＝8×10 Pa 代入，快退時(shí)按5Pb＝5×10 Pa5代入公式和計(jì)算結(jié)果如下表：表 3-1 各工作階段的工作壓力，流量，功率負(fù)載 進(jìn)油壓力 回油壓力 所需流量 輸入功率工作循環(huán) 計(jì)算公式F(N) P (Pa)JPn (Pa) L/min P(KW)差動(dòng)快進(jìn) Pj＝ 21ApF???q＝v(A1 －A2)P＝P jp550.2 8.5×10 513.5×10 512.5 0.174工進(jìn) jqjVAbF??12479.1 38.5×10 58×10 50.32 0.021快退 2Pbj?jqVA?2408 13.1×10 55×10 512.9 0.218注：1.差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的回油口到 進(jìn)油口之間的壓力損 失 ΔP＝5×10Pa，而Pn＝P ＋ΔPj2．快退時(shí)，液壓缸有桿腔進(jìn)油。壓力為 P ，無(wú)桿腔回油，壓力為 Pn。j3.5 擬定液壓系統(tǒng)原理圖3.5.1 選擇液壓基本回路1．確定調(diào)速方式及供油形式在液壓缸的初步計(jì)算前，已經(jīng)確定了采用調(diào)速閥的進(jìn)口節(jié)流調(diào)速，因此相應(yīng)采用開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)，這種調(diào)速回路具有較好的低速穩(wěn)定性和速度負(fù)載特性。2．快速運(yùn)動(dòng)回路和速度換接回路根據(jù)本設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式和要求，采用差動(dòng)連接和雙泵供油，兩種快速回路來(lái)實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，即快進(jìn)時(shí)，由大小泵同時(shí)供油，液壓缸實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。采用二位三通電磁閥的速度換接回路，控制由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)，與采用行程閥相比，電磁閥可直接安裝在液壓站上，由工作臺(tái)行程開(kāi)關(guān)控制，管路較簡(jiǎn)單，行程大小餓容易調(diào)整，另外采用液壓控制順序閥與單項(xiàng)閥來(lái)切斷差動(dòng)油路，因此速度換接回路為形成和壓力聯(lián)合控制形式。3．換向回路選擇本系統(tǒng)對(duì)換向的平穩(wěn)性沒(méi)嚴(yán)格的要求，所以選用電磁換向閥的換向回路。為提高換向的位置精度，采用壓力繼電器的行程終點(diǎn)反程控制。3.5.2 組成液壓系統(tǒng)將選定的液壓回路進(jìn)行組合，并做出休整，即組成液壓系統(tǒng)圖。3.6 選擇液壓元件3.6.1 選擇液壓泵液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)完全由液壓源來(lái)提供，液壓源的核心是液壓泵。節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)一般用定量泵供油，再無(wú)其他輔助油源的情況下，液壓泵的供油量要大于系統(tǒng)的需油量，多余的油經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥同時(shí)起到控制并穩(wěn)定油源壓力的作用。容積調(diào)速系統(tǒng)多數(shù)是采用變量泵供油。對(duì)長(zhǎng)時(shí)間所需油量較小的情況，可增設(shè)蓄能器作輔助油源。工進(jìn)階段液壓缸工作壓力最大。若取壓力損失 ＝5×10 Pa 壓力繼電器可靠??p5動(dòng)作需要壓力差為 5×10 Pa 液壓泵最高工作液壓可按：5 aap pP 8.410)58.3(1051 ?????????因此泵的額定壓力可取Pa556.42.?ar p工進(jìn)所需的流量最小是 0.32L/min，設(shè)備流量最小流量為 2.5L/min，則小流量泵的流量按公式 即max1qkp?＝2.85L/minmin/)5.23.01(Lp??快進(jìn)快退時(shí)液壓缸所需的最大流量是 12.9L/min，則泵的總流量為： i/.149.qp?即大流量泵的流量： in/35.in/)85.2(12 LLpp??根據(jù)上面計(jì)算的壓力和流量，查產(chǎn)品樣本選用 YB-4/12 型的雙聯(lián)葉片泵，該泵的額定壓力為 6.3MP，額定轉(zhuǎn)速為 960r/min。3.6.2 電動(dòng)機(jī)的選擇系統(tǒng)為雙泵供油系統(tǒng)，其中小泵 1 的流量為： smsmqp /1067./)60/4( 3231 ??????大泵的流量為： /./)/( 3532 ??差動(dòng)快進(jìn)快退時(shí)兩個(gè)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，工進(jìn)時(shí)，小泵向系統(tǒng)供油，大泵卸載，下面計(jì)算三個(gè)階段所需要的電動(dòng)機(jī)功率 P 。01.差動(dòng)快進(jìn)差動(dòng)快進(jìn)時(shí)，大泵 2m 出口油經(jīng)單向閥與小泵匯合，然后經(jīng)單向閥 2，三位五通閥 3，二位三通閥 4 進(jìn)入液壓缸大腔，大腔的壓力 查樣本可知，小泵的出口aPj81105.??壓力損失 ，于是計(jì)算可得小泵的出口壓力 （總效率Pa510.??? a53） ，大泵出口壓力 （總效率 ） 。電動(dòng)機(jī)效率為：5.01?ap520.4??.2??? 463)5.0114.6713( 3321 ??? ??qpP2．工進(jìn)考慮到調(diào)速閥所需最小壓力 壓力繼電器可靠動(dòng)作所需壓力差aP510???因此工進(jìn)時(shí)小泵的出口壓力 而大泵的卸載aP5210??? aP5211 108.4????壓力取 （小泵的總效率 ）電動(dòng)機(jī)功率：3,6.??大 泵 總 效 率綜合比較 ?? 926)5.085.071.6(3212 ??? ??qP快退時(shí)所需功率最大，因此選用 Y90l-6 異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率 1.1KW，額定轉(zhuǎn)速910r/min.3.6.3 選擇液壓閥根據(jù)液壓閥在系統(tǒng)中最高的工作壓力與通過(guò)的最大流量，可選出這些元件的型號(hào)及規(guī)格，本設(shè)計(jì)中所有閥是壓力為 63×10 額定流量根據(jù)通過(guò)的流量是確定為5aP10L/min，30L/min 和 63L/min 三種規(guī)格。表 3-2 液壓閥的流量、型號(hào)和規(guī)格序號(hào)元件名稱(chēng)通過(guò)流量（L/min）vQ額定流量（L/min）n額定壓力（MPa）p額定壓降（MPanA）型號(hào)、規(guī)格1 過(guò)濾器 34.8 63 1.6 0.07 XU-A63×502 單向閥 34.8 30 6.3 0.1mm） 、普通的（d>0.01mm） 、精的（d>0.005mm） 、特精的（d>0.001mm） 。不同的液壓系統(tǒng)，對(duì)濾清器的過(guò)濾精度要求如下表：表 4-1 濾清器的過(guò)濾精度要求系統(tǒng)類(lèi)別 潤(rùn)滑系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng) 隨動(dòng)系統(tǒng) 特殊要求系統(tǒng)壓 力(Pa) 0--25 ≤70 >70 ≥350 ≤210 ≤350顆粒度（mm） ≤0.1 ≤0.025-0.05 ≤0.025 ≤0.005 ≤0.005 ≤0.0012. 能滿(mǎn)足液壓系統(tǒng)對(duì)過(guò)濾能力的要求濾油器的過(guò)濾能力，是指在一定壓差下，允許通過(guò)濾油器的最大流量。一般用濾油器的有效過(guò)濾面積（濾芯上能通過(guò)的油液的總面積）來(lái)表示。對(duì)濾油器過(guò)濾能力的要求，應(yīng)結(jié)合濾油器在系統(tǒng)中的安裝位置來(lái)考慮。如安裝在液壓泵吸油管路上的濾油器，其過(guò)濾能力應(yīng)為液壓泵流量的兩倍以上。3. 濾油器的材料應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，保證在一定的工作壓力下不會(huì)因液壓力的作用而受到破壞4. 在一定的工作溫度下，應(yīng)能保證性能穩(wěn)定，有足夠的耐久性5. 有良好的抗腐蝕能力6. 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，尺寸緊湊7. 便于清洗維護(hù)，便于更換濾芯8. 造價(jià)低廉4.3.2 濾油器的種類(lèi)濾油器按過(guò)濾精度分粗、普通、精、特精四類(lèi)。濾油器還可按濾芯的結(jié)構(gòu)分類(lèi)1. 網(wǎng)式濾油器，油液流經(jīng)此濾油器時(shí)，由濾網(wǎng)上的小孔起濾清作用。2. 線隙式濾油器，濾芯由金屬絲繞制而成，依靠金屬絲間的微小間隙來(lái)過(guò)濾混入油液中的雜質(zhì)。3. 紙質(zhì)濾油器，濾芯為多層酚醛樹(shù)脂處理過(guò)的微孔濾紙，由微孔濾掉混入油液中的雜質(zhì)。4. 磁性濾油器，依靠永久磁鐵，利用磁化原理來(lái)濾除混入油液中的鐵屑。5. 燒結(jié)式濾油器，濾芯為顆粒狀青銅粉末等金屬粉末壓制燒結(jié)而成，利用顆粒之間的微孔濾去混入油液中的雜質(zhì)。6. 不銹鋼纖維濾油器，濾芯為不銹鋼纖維壓制制成，由纖維絲之間的間隙濾掉混入油液中的雜質(zhì)，這種濾油器的過(guò)濾精度高，可承受 200bar 的壓差，可以清洗，但因?yàn)闉V芯價(jià)格昂貴，一般液壓系統(tǒng)并不采用，只推薦在高壓伺服系統(tǒng)中應(yīng)用。7. 合成樹(shù)脂濾油器，濾芯由一種無(wú)機(jī)纖維經(jīng)液態(tài)樹(shù)脂浸滯處理制成。由于微孔很小、牢度很大，因此過(guò)濾精度高，且能承受 210bar 的壓差。4.3.3 線隙式濾油器如圖 4-1 所示，線隙式濾油器的濾芯由銅絲（d=0.4mm）繞成，依靠銅絲間的微小間隙來(lái)濾除混入油液中的雜質(zhì)。線隙式濾油器分為壓油管路用線隙式濾油器和吸油管路用線隙式濾油器兩種。圖 4-1 線隙式濾油器圖示為壓油管路用線隙式濾油器，有外殼 1；當(dāng)用于吸油管路時(shí)不用外殼，濾芯部分2 直接進(jìn)入油液中。壓油管路用線隙式濾油器的過(guò)濾精度分 0.03 mm 和 0.08mm 兩類(lèi)，壓力損失小于 0.6bar；吸油管路用濾油器的過(guò)濾精度分 0.05mm 和 0.1mm 兩類(lèi)，壓力損失小于 0.2bar。線隙式濾油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通油能力大，過(guò)濾精度比網(wǎng)示濾油器高，缺點(diǎn)是不易清洗，一般用于低壓回路或輔助回路。4.3.4 濾油器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置和維護(hù)安裝位置濾油器的連接形式有板式、管式和法蘭式三種，可以安裝在液壓泵的吸油管路上、壓油管路上、回油路上、輔助泵的輸油路上、支流管路上或單獨(dú)過(guò)濾。本課題中濾油器安裝在液壓泵的吸油管路上，如圖 4-2 ，將粗濾油器裝在液壓泵的吸油管路上，主要目的是保護(hù)液壓泵免遭較大顆粒雜質(zhì)的直接傷害。為了不置影響液壓泵的吸油能力，裝在吸油管路上的濾油器的通油能力應(yīng)大于液壓泵流量的兩倍。濾油器應(yīng)經(jīng)常清洗，以免過(guò)多增加液壓泵的吸油能力。圖 4-2 濾油器安裝位置結(jié) 論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我主要對(duì)機(jī)械手液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。機(jī)械手有下列基本組成部分：小車(chē)，滑板和機(jī)器人手臂位移電液步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)裝置以及手腕轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持器夾緊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置。而液壓系統(tǒng)是上述各裝置的動(dòng)力來(lái)源。為了更好的對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，首先對(duì)機(jī)械手的四個(gè)主要的動(dòng)作進(jìn)行了液壓回路計(jì)算和方案設(shè)計(jì)。運(yùn)用的方案都是根據(jù)機(jī)械手自身的特點(diǎn)而選擇采用的，并且，經(jīng)過(guò)性能驗(yàn)算是可以使用的。擬定了機(jī)械手液壓系統(tǒng)原理圖后，再對(duì)液壓系統(tǒng)的主要元件進(jìn)行了選擇，依據(jù)的原則是系統(tǒng)的流量和壓力。在對(duì)液壓缸和液壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各種結(jié)構(gòu)方案的選擇比較，確定各部分的結(jié)構(gòu)，最終繪出液壓缸和油箱的裝配圖，完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。通過(guò)這次綜合設(shè)計(jì)，我在各方面都得到較全面的鍛煉。比如：能學(xué)會(huì)全面系統(tǒng)得查找翻閱有關(guān)資料，研究分析設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，這樣一來(lái)，培養(yǎng)了自己嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的學(xué)習(xí)工作態(tài)度及獨(dú)立完成任務(wù)的能力。綜合多學(xué)科知識(shí)，使自己在大學(xué)四年中所學(xué)的功課內(nèi)容得到全面的完善，從而提高知識(shí)結(jié)構(gòu)水平，為今后工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)繪圖中，能認(rèn)真分析各種零件的特點(diǎn)及其間的相互作用關(guān)系，能學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，學(xué)會(huì)用公式編輯器編寫(xiě)公式，AutoCAD 繪制圖形等多種計(jì)算機(jī)軟件知識(shí)。通過(guò)設(shè)計(jì)，我深刻感到自己所學(xué)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。設(shè)計(jì)中，還有眾多問(wèn)題須向老師請(qǐng)教，以及對(duì)實(shí)際感性認(rèn)識(shí)的不夠。所以，今后工作，自己還應(yīng)繼續(xù)學(xué)習(xí)，提高自己的工作能力。當(dāng)然，由于本人設(shè)計(jì)水平有限，不足之處難免，希望老師提出寶貴意見(jiàn)，本人不勝感激。致 謝幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)工作已接近尾聲，這本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，也遇到了很多的困難，得到了很多幫助。在這里我最該感謝我的指導(dǎo)老師 XX 給我們的巨大幫助，在 XX 老師不斷的悉心指導(dǎo)和幫助下，本學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能順利的有條不紊地進(jìn)行，使我能很好的按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。XX 老師為人和藹可親，對(duì)工作兢兢業(yè)業(yè)，在學(xué)術(shù)研究方面態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，知識(shí)淵博，研究成果豐厚。更重要的是他著重培養(yǎng)我們嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、科學(xué)的研究態(tài)度，為畢業(yè)以后的實(shí)際工作需要打下了良好的基礎(chǔ)，可以說(shuō)是我今后工作的良好開(kāi)端。在此我還要衷心感謝機(jī)械系和院領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的關(guān)心。參 考 文 獻(xiàn)[1] 雷天覺(jué) .新編液壓工程手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社.1998[2] 路甬祥. 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2002[3] 吉林工業(yè)大學(xué)等校編.工程機(jī)械液壓與液力傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社.1979[4] 馬永輝等編 .工程機(jī)械液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算.機(jī)械工業(yè)出版社.1985[5] 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