自動(dòng)生產(chǎn)線的三自由度搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì)含開(kāi)題及11張CAD圖

自動(dòng)生產(chǎn)線的三自由度搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì)含開(kāi)題及11張CAD圖,自動(dòng)生產(chǎn)線,自由度,搬運(yùn),機(jī)械,設(shè)計(jì),開(kāi)題,11,十一,cad <搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì) 摘 要 現(xiàn)在，在中國(guó)搬運(yùn)工作大部分還是通過(guò)人來(lái)完成，因?yàn)槔萌斯ぐ釀?dòng)費(fèi)用不高，還有技術(shù)方面沒(méi)有達(dá)到要求。使用人工來(lái)搬動(dòng)物品，生產(chǎn)的效率不高，會(huì)讓工作人員很累，還有很大的危險(xiǎn)存在，所以，制作出機(jī)器來(lái)對(duì)物品進(jìn)行搬運(yùn)，是生產(chǎn)發(fā)展的必然。 這篇論文，是對(duì)搬運(yùn)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開(kāi)始介紹了機(jī)械臂的發(fā)展情況，和現(xiàn)實(shí)狀況，然后介紹了自己制作方法，對(duì)主要的零部件進(jìn)行了介紹，還對(duì)相關(guān)的尺寸進(jìn)行了計(jì)算，接著，對(duì)液壓系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)，后面，使用了電腦軟件對(duì)機(jī)械臂的圖進(jìn)行了繪制。 這一次對(duì)論文的制作，對(duì)我在學(xué)校里學(xué)到的知識(shí)，是一次很好的鞏固。對(duì)起重機(jī)械有很好的了解，熟悉了電腦軟件AutoCAD的使用。 關(guān)鍵字：搬運(yùn)，機(jī)械臂，液壓系統(tǒng)；機(jī)械 Abstract At present, most of the handling work in China is done by people, because the cost of manual handling is not high, and the technical requirements are not met. The use of manual handling of animal products, production efficiency is not high, will make staff very tired, there is a great danger, so the production of machinery to carry goods, is the inevitable development of production. This paper is about the structure design of the handling manipulator. It begins with the introduction of the development and reality of the manipulator. Then it introduces the method of making the manipulator, introduces the main parts and components, and calculates the relevant dimensions. Then it designs the hydraulic system. Then, it draws the drawings of the manipulator by using computer software. This time, the production of papers is a good consolidation of the knowledge I learned in school. Have a good understanding of lifting machinery, familiar with the use of computer software AutoCAD. Key words: handling, mechanical arm, hydraulic system; machinery 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1背景及意義 1 1.2機(jī)械臂概述 2 1.2.1機(jī)械臂的組成 2 1.2.2機(jī)械臂的分類 2 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)要求 3 2.1.1 動(dòng)作要求 3 2.1.2參數(shù)要求 4 2.2方案擬定 4 2.2.1初步分析 4 2.2.2 擬定方案 4 第3章 機(jī)械臂平移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 3.1 X方向的力 5 3.1.1摩擦力的分析與計(jì)算 5 3.1.2密封處的摩擦阻力的計(jì)算 7 3.1.3 慣性力的計(jì)算 7 3.2 X向平移油缸的設(shè)計(jì) 7 3.2.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 7 3.2.2液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 8 3.2.3液壓缸工作行程的確定 9 3.2.4活塞桿的計(jì)算校核 10 3.2.5油缸端蓋的設(shè)計(jì) 10 3.3 滑塊及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 12 第4章 機(jī)械臂機(jī)身設(shè)計(jì) 12 4.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 12 4.2 Z向回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 4.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 13 4.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 14 4.3 Z向升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 4.3.1手臂片重力矩的計(jì)算 16 4.3.2升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 17 4.3.3升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 17 4.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 18 第5章 機(jī)械臂臂部設(shè)計(jì) 19 5.1臂部整體設(shè)計(jì) 19 5.2臂部設(shè)計(jì)計(jì)算 20 第6章 液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 6.1機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 21 6.1.1臂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 22 6.1.2 X向平移機(jī)構(gòu) 22 6.1.3臂部機(jī)械臂 23 6.2液壓系統(tǒng)方案擬定 24 6.2.1調(diào)速回路方案分析 25 6.2.2 快進(jìn)回路方案分析 26 6.3液壓元件的計(jì)算和選擇 28 6.3.1液壓泵選型 28 6.3.2液壓元件的選擇 30 6.3.3液壓輔助元件的選擇 31 6.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 31 6.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失 31 6.4.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計(jì)算 33 總 結(jié) 35 參考文獻(xiàn) 36 致 謝 37 IV 第1章 緒論 1.1背景及意義 現(xiàn)在，在中國(guó)搬運(yùn)工作大部分還是通過(guò)人來(lái)完成，因?yàn)槔萌斯ぐ釀?dòng)費(fèi)用不高，還有技術(shù)方面沒(méi)有達(dá)到要求。使用人工來(lái)搬動(dòng)物品，生產(chǎn)的效率不高，會(huì)讓工作人員很累，還有很大的危險(xiǎn)存，一些工廠在搬運(yùn)的過(guò)程中，做了一些安全措施，不過(guò)還是不能避免事故發(fā)生。也沒(méi)有從根源來(lái)解決這個(gè)這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行了解夠，制作機(jī)械臂來(lái)完成搬運(yùn)這項(xiàng)工作，是很有必要的，這篇論文就是按照實(shí)際情況，來(lái)對(duì)這項(xiàng)工作進(jìn)行分析，怎么才能脫離人工，使用機(jī)器來(lái)完成這項(xiàng)工作。 最近幾十年一來(lái)，機(jī)械臂才得到發(fā)展，是一種科技上的創(chuàng)新。在國(guó)內(nèi)，大概是從1971年開(kāi)始，機(jī)械臂開(kāi)始進(jìn)入科研人員的視線，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)在大概上，對(duì)于機(jī)械臂的制作技術(shù)，設(shè)備上的硬件，軟件這些方面，都有了很好的提升，生制作出來(lái)不少的機(jī)器人，利用這些機(jī)器人，可以完成噴漆，搬東西這些工作?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多的機(jī)器人，運(yùn)用到了實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，有的企業(yè)使用機(jī)器人進(jìn)行噴漆工作，可以在流水線上，完成很多噴漆工作，點(diǎn)焊機(jī)器人已經(jīng)用在了汽車工廠里，來(lái)對(duì)汽車進(jìn)行很多焊接?？傮w來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)對(duì)于這一方面的技術(shù)，與發(fā)展國(guó)家來(lái)比，差距還是不小的。 在國(guó)內(nèi)外，機(jī)械臂的數(shù)量不少，也在每一年都增加，不過(guò)市場(chǎng)不是很穩(wěn)定，在科技高速發(fā)展的今天，大家都想要更好的工作環(huán)境，生活環(huán)境，像搬運(yùn)這種危險(xiǎn)，又吃力的工作，已經(jīng)很少人愿意去做了，所以需要通過(guò)機(jī)械來(lái)完成，制作機(jī)械臂來(lái)對(duì)人工進(jìn)行代替，是勢(shì)在必行的事情。近些年以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展也很快，它的使用已經(jīng)深入到了很多的行業(yè)，機(jī)械臂運(yùn)用在汽車制造業(yè)上，還需要繼續(xù)創(chuàng)新，很多工作還可以讓機(jī)器人來(lái)完成，這些機(jī)器人還有待開(kāi)發(fā)。機(jī)械臂也在不斷的發(fā)展，從最開(kāi)始使用液壓，接著是氣壓，到現(xiàn)在的人工智能，也邁出了很多的步伐，現(xiàn)在電子技術(shù)的發(fā)展，日新月異，機(jī)械臂也會(huì)隨著發(fā)展，越來(lái)越實(shí)用。 如今科技發(fā)展的速度很快，工廠對(duì)于生產(chǎn)的速度有了更高的需求?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，讓機(jī)械臂也隨之更新，之前的使用液壓的機(jī)器臂，因?yàn)閷?duì)環(huán)境沒(méi)有危害，零部件簡(jiǎn)單，費(fèi)用不高，維修也容易這些優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被很多行業(yè)廣泛應(yīng)用，在工業(yè)制造上面使用的尤其多。這篇文章，對(duì)于機(jī)械臂，介紹了相關(guān)的零部件。機(jī)械臂就是通過(guò)這些零部件來(lái)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)的，節(jié)省了人力，讓搬運(yùn)變的更簡(jiǎn)單?，F(xiàn)在工業(yè)上，很多東西都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，機(jī)械表的使用更加多了。現(xiàn)在的機(jī)械臂，跟人的手一樣的靈活，可以完成很多人手的工作。利用機(jī)械臂來(lái)對(duì)東西的抓放，對(duì)重物的搬動(dòng)，這些工作機(jī)械臂都可以完成。在很大程度上，讓人沒(méi)有那么累，對(duì)于生產(chǎn)的速度也有很大的提升。 1.2機(jī)械臂概述 機(jī)械臂就跟人的手一樣，可以完成很多人手做的事情，可以用軟件來(lái)控制機(jī)械表臂，讓其對(duì)物品進(jìn)行抓放，對(duì)重物進(jìn)行搬起。有了這個(gè)機(jī)械臂，很累的工作就可以讓它來(lái)完成，減輕了人的工作強(qiáng)度，讓生產(chǎn)的速度更快。如果工作的環(huán)境不利于人的身體健康的話，這類型的工作也可以利用機(jī)械臂來(lái)完成，所以機(jī)械臂在現(xiàn)在使用的范圍越來(lái)越廣，可以在化工，機(jī)械各個(gè)領(lǐng)域使用。現(xiàn)在機(jī)械化水平在日益提升，很多行業(yè)實(shí)現(xiàn)的機(jī)械化的生產(chǎn)模式，所以對(duì)機(jī)械臂的使用更是不可替代的。 1.2.1機(jī)械臂的組成 機(jī)械臂是哪些方面組成的呢，主要有零部件，工作的設(shè)備，還有控制設(shè)備這三類。利用零件來(lái)對(duì)物品進(jìn)行抓放，這個(gè)零件的構(gòu)造類型多種多樣，具體看需要抓放的的東西是什么外形，有多大，有多重，是什么材質(zhì)的，還有抓放的范圍，抓放的高低，這些因素都對(duì)機(jī)械臂的構(gòu)造有影響。工作設(shè)備，是讓零部件來(lái)完成抓放這個(gè)運(yùn)動(dòng)的，讓零件進(jìn)行移動(dòng)，抓放，這些運(yùn)動(dòng)，工作設(shè)備可以讓零件做各種動(dòng)作，來(lái)完成零件的工作的母的。在零件多重物進(jìn)行抓放的過(guò)程里，有幾個(gè)自由空間，自由空間是機(jī)械臂制作的重要數(shù)據(jù)。自由度多的話，機(jī)械臂就更敏捷。使用的范圍就更多，它的構(gòu)造也就不簡(jiǎn)答。正常情況下，機(jī)械臂的自由度是2或者3。 1.2.2機(jī)械臂的分類 機(jī)械臂有哪些類型，根據(jù)讓它動(dòng)起來(lái)的方式不一樣，分成的種類有，液壓，電動(dòng)，機(jī)械；根據(jù)使用的區(qū)域不同，分成專用和通用兩種；根據(jù)工作的狀態(tài)分成點(diǎn)位與不間斷。正常情況下，分成三種類型，一種是不用人來(lái)操控，不是專用的機(jī)械臂，這個(gè)可以按照具體什么事情來(lái)編程，來(lái)完成我們要它做的事情。它有一般機(jī)器的有的能力，還有存儲(chǔ)的功能。第二種是要人來(lái)操作的，這種類型的起源是軍工行業(yè)，開(kāi)始的時(shí)候，利用這里設(shè)備來(lái)做指定的事，之后利用到了航天方面。正常情況，工業(yè)領(lǐng)域使用的都是這個(gè)類型的。最后一種類型，是專用類型的，使用在工廠里，自動(dòng)生產(chǎn)線繩，可以對(duì)機(jī)床進(jìn)行搬動(dòng)，還有產(chǎn)品的輸送。在發(fā)達(dá)國(guó)家，這種叫做 “Mechanical Hand”，是有一個(gè)機(jī)器進(jìn)行控制的，這個(gè)機(jī)器對(duì)它進(jìn)行動(dòng)力的輸送。正常情況下，它的運(yùn)行流程是一樣的，所以就是專用的?，F(xiàn)在，研究的最多的是第一種類型，在別的國(guó)家叫機(jī)器人。 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 美國(guó)是最早對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行研究的國(guó)家，在1958年，美國(guó)的公司就發(fā)明出來(lái)最早的機(jī)械臂，這個(gè)機(jī)械臂的構(gòu)造，是一個(gè)機(jī)器為主體，上面裝上一個(gè)可以運(yùn)動(dòng)的臂，上面位置有一個(gè)磁塊，利用這個(gè)零部件去抓取東西。 之后的幾年里，這個(gè)公司又在之前研究成果的上面，研究出一種新的機(jī)械臂，它的工作設(shè)備跟軍工上面的東西類型，這個(gè)臂可以來(lái)回旋轉(zhuǎn)，可以上下左右運(yùn)轉(zhuǎn)，是使用液壓來(lái)作為動(dòng)力的來(lái)源；在這一年里，這個(gè)公司與另外一家企業(yè)合作，來(lái)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行大量制作。 接著的幾年時(shí)間里，德國(guó)也制作出來(lái)一種機(jī)械臂，是點(diǎn)焊的。運(yùn)用的關(guān)節(jié)的構(gòu)造。之后，日本對(duì)于這個(gè)的發(fā)展也更上了節(jié)奏，現(xiàn)在已經(jīng)成為機(jī)械臂使用最多的國(guó)家。在1969年，從美國(guó)進(jìn)口了兩種類型的機(jī)械臂，之后就開(kāi)始對(duì)這個(gè)進(jìn)行探索。蘇聯(lián)從上世紀(jì)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行研究，到1977年底，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)使用的，50%是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的，另外的都是別的國(guó)家買來(lái)的。 現(xiàn)在，工業(yè)生產(chǎn)上使用的，基本上還是最開(kāi)始研制的。大部分都是通過(guò)人來(lái)對(duì)其操作，這個(gè)機(jī)械臂的研究方向，是讓費(fèi)用更低，精確程度更高。現(xiàn)在，對(duì)于機(jī)械臂的探究正在進(jìn)行，怎么樣讓它能讓電腦進(jìn)行控制，怎樣讓它像人一樣，可以看見(jiàn)，聽(tīng)見(jiàn)，能思考。怎么樣來(lái)設(shè)計(jì)才能讓它具備上述功能，完成指定的操作。最新的研究，是讓它能通過(guò)傳輸?shù)男畔ⅲ雷约阂墒裁词?，然后去做好這些事。機(jī)械臂可以與電腦進(jìn)行連接，傳輸信息，完成指令。 現(xiàn)在在中國(guó)，使用在工業(yè)上的機(jī)械臂類型基本上是專門的。安裝在一個(gè)主體上面，它的運(yùn)動(dòng)都是一樣的。也有一些領(lǐng)域使用的是通用類型，現(xiàn)在使用的通用類的機(jī)械臂，都是使用點(diǎn)位進(jìn)行操控的，不間斷的類型的開(kāi)發(fā)還在進(jìn)行中。現(xiàn)在使用的機(jī)械臂當(dāng)中，基本上都是通過(guò)觸電來(lái)進(jìn)行操控的。 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)要求 2.1.1 動(dòng)作要求 這篇論文，是要制作出可以在工廠里面，流水線上使用的，用來(lái)搬動(dòng)物品的設(shè)備。這樣的設(shè)備，能把東西從這邊，搬到那一邊。這個(gè)設(shè)備有三個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程?？梢栽赬YZ三個(gè)方向進(jìn)行工作。它運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，大部分電動(dòng)機(jī)或者液壓液壓來(lái)完成。制作這個(gè)設(shè)備的整體構(gòu)造，和動(dòng)力設(shè)備，讓它能夠搬動(dòng)重物，從一個(gè)地方搬到另外一個(gè)地方。 2.1.2參數(shù)要求 這篇論文，相關(guān)數(shù)據(jù)： （1）工作區(qū)間：Z方向來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的區(qū)間360°、X方向可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的尺寸500mm、Z方向可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的尺寸300mm （2）設(shè)備能夠搬起的物品重量：25kg 2.2方案擬定 2.2.1初步分析 要讓這個(gè)設(shè)備可以搬起25kg的重物，在現(xiàn)在工廠里使用的情況進(jìn)行區(qū)分的話，是中等類型的。它是單獨(dú)進(jìn)行操控的，它運(yùn)動(dòng)起來(lái)很敏捷，這些類型的設(shè)備，運(yùn)動(dòng)的區(qū)間不小，要求位置固定的很好，可以適用很多場(chǎng)合，尤其適合應(yīng)用在工廠里面，生產(chǎn)的流水線上。這種有三個(gè)坐標(biāo)的類型，與兩個(gè)坐標(biāo)的比較起來(lái)，它的優(yōu)點(diǎn)是，不用占用很大的地方，工作的區(qū)間不小，構(gòu)造不復(fù)雜，對(duì)搬運(yùn)東西的位置，固定的很好，所以使用的很多。 2.2.2 擬定方案 正常情況下，用來(lái)搬動(dòng)物品的這種設(shè)備，可以運(yùn)動(dòng)的區(qū)域有三個(gè)到六個(gè)，在這篇論文里，是三個(gè)。根據(jù)了解，先制定了下面的制作辦法： （1）第一種 在X方向的移動(dòng)裝置放下下面，動(dòng)力設(shè)備放在上面： 2-1 第一種 （2）第二種 把X方向的運(yùn)動(dòng)放在上面位置，動(dòng)力傳輸設(shè)備放下面： 圖2-2 第二種 在這篇論文里，需要讓設(shè)備可以上下，左右，前進(jìn)與后退，完成這些操作。把兩種方法進(jìn)行比較，想到把X方向的移動(dòng)放在上面的話，動(dòng)力的傳輸不是很有效，可能會(huì)讓傳輸動(dòng)力的設(shè)備有磨損情況，這里選擇了第一種方法。 第3章 機(jī)械臂平移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 X方向的力 首先，大概算一下，了解一下差不多構(gòu)造的設(shè)備，通過(guò)對(duì)它工作數(shù)據(jù)的分析，知道機(jī)械臂構(gòu)造的相關(guān)大小，然后驗(yàn)證，進(jìn)行修改。這樣多次操作，最后得到了結(jié)果。 在X方向上，是通過(guò)液壓來(lái)產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)工作的，在工作的時(shí)候，需要戰(zhàn)勝因?yàn)槟Σ梁蛻T性產(chǎn)生的力，算出在X方向上，工作所需要的力的大小，也就是液壓來(lái)傳輸力的大?。? 3.1.1摩擦力的分析與計(jì)算 因?yàn)閮蓚€(gè)桿子的位置是一樣的，所以他們受到的力也一樣，這里可以當(dāng)做一個(gè)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 上面的公式里 工作的零件，包括要搬動(dòng)的設(shè)備，合計(jì)重量（N）； L——運(yùn)動(dòng)臂到總重量的中心這個(gè)區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)度（m）， a——支撐的尺寸（m）; ——摩擦數(shù)據(jù) ——摩擦數(shù)據(jù)，是在沒(méi)有潤(rùn)滑的時(shí)候： 鋼與青銅之間的摩擦： 鋼與鑄鐵之間的摩擦： 桿子用鋼來(lái)做，用來(lái)支撐的零件也用鋼來(lái)做， ， 大概， L=800mm，可以知道， a=200mm 把知道的數(shù)據(jù)放進(jìn)公式里 600=1260N 3.1.2密封處的摩擦阻力的計(jì)算 類型不一樣，形狀不一樣，摩擦力的大小就不一樣，在這個(gè)制作里，使用密封圈類型是O，液壓缸運(yùn)動(dòng)的力不大于10Mpa。那么這個(gè)地方的摩擦力大小就看成是： =0.03F。 3.1.3 慣性力的計(jì)算 =0.1 上面公式內(nèi) ——所有動(dòng)的部件重量之和 (N)； ——不從到運(yùn)動(dòng)的快慢之間的差值(m/s)； ——開(kāi)始時(shí)間 (s)，正常情況下，用0.01~0.5； 這里把它用0.2s，最大情況= 0.233m/s。 算出： =0.1=69.9N 這里=0.05 那么 =+++=1260+69.9+0.03F+0.05F 算出 =1446N 讓機(jī)械表工作需要的力=1446N。 3.2 X向平移油缸的設(shè)計(jì) 表3-1 液壓缸運(yùn)動(dòng)壓力 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 小于5000 0.8~1 20000~30000 2.0~4.0 5000~10000 1.5~2.0 30000~50000 4.0~5.0 10000~20000 2.5~3.0 50000以上 5.0~8.0 通過(guò)對(duì)上面的分析，知道了動(dòng)力大小F=4378N，通過(guò)上表，用P=1MPa； 3.2.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸里面直徑的大小 圖3-2 雙作用液壓缸 油流進(jìn)沒(méi)有桿的腔室： 油流進(jìn)進(jìn)有桿的腔室： 液壓缸實(shí)際做功的大?。?(mm) 那么 （沒(méi)有桿的腔室） （有桿的腔室） 上面公式里——活塞產(chǎn)生的力大小 (P)； ——油缸在運(yùn)動(dòng)時(shí)候受到的壓力大小 (MPa)； ——桿的直徑大??； ——油缸工作的快慢，在這里用=0.96； 通過(guò)上面的數(shù)據(jù)，算出F=1446N，=1MPa，油缸工作的快慢=0.96 上面的數(shù)據(jù)放進(jìn)公式里： ==43.8mm 通過(guò)相關(guān)資料，來(lái)對(duì)液壓缸進(jìn)行挑選，這里用D=50mm. 3.2.2液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 外面的之間大小，選擇壁厚尺寸不薄也不夠的來(lái)用，翻看相關(guān)書籍，這里用76mm。 缸里面的之間大小D與缸壁有多厚，兩個(gè)數(shù)據(jù)的比值D/≥10這個(gè)類型的，是不夠的圓筒。用來(lái)運(yùn)輸和工程方面使用的缸，正常情況下，使用的是壁不厚，圓筒型的，缸的壁是按照薄來(lái)進(jìn)行計(jì)算： ≥ 上面公式里 ——缸的壁有多厚（m）。 D——缸的里面之間大?。╩）。 ——驗(yàn)證壓力大小，正常情況下，使用的壓力在這個(gè)區(qū)間（1.25~1.5）倍（MPa）?！?6Mpa,用=1.5 MPa。 ——缸使用的材質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)。 = ，這個(gè)里面是材料的相關(guān)數(shù)據(jù)，n是安全數(shù)據(jù)，正常情況下用n = 5。這里使用的材質(zhì)是鍛鋼，那么的大小： = 110~120 MPa；沒(méi)有縫隙的鋼管的大?。?= 110~110 MPa；材質(zhì)是鑄鐵的大?。?= 60MPa；材質(zhì)是灰鑄鐵的大?。?= 25MPa。 在液壓不高的設(shè)備里，通過(guò)上面的計(jì)算，得到的缸的厚度都不大，這樣缸的剛度達(dá)不到要求，假如進(jìn)行切削制作的話，發(fā)生形狀的改變，這樣會(huì)讓液壓缸在運(yùn)動(dòng)中卡住，縮短它使用的時(shí)間。所以，正常都不算，通過(guò)平時(shí)的工作經(jīng)驗(yàn)，來(lái)用，必須要算的話，就用按照上面來(lái)。 通過(guò)驗(yàn)證，這個(gè)強(qiáng)度是符合條件的。 3.2.3液壓缸工作行程的確定 液壓缸在運(yùn)動(dòng)過(guò)程只能夠的尺寸大小，按照實(shí)際使用的零部件來(lái)進(jìn)行計(jì)算。然后再在下面的表里找出數(shù)據(jù)。 表3-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列 （mm） Ⅰ 25 50 80 100 125 160 200 250 320 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3200 4000 Ⅱ 40 63 90 110 140 180 220 280 360 450 550 700 900 1100 1400 1800 2200 2800 3900 Ⅲ 240 260 300 340 380 420 480 530 600 650 750 850 950 1050 1200 1300 1500 1700 1900 2100 2400 2600 3000 3800 相關(guān)數(shù)據(jù)是通過(guò)這個(gè)順序來(lái)選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。 通過(guò)已經(jīng)知道的數(shù)據(jù)，這里的距離大小是500mm。 3.2.4活塞桿的計(jì)算校核 活塞桿的長(zhǎng)短，要符合缸工作時(shí)候的條件。桿的長(zhǎng)度不能小于直徑大小的15倍。 (mm) 活塞桿用碳鋼來(lái)做，那么=100~120Mpa。在這篇論文里用=110 那么： =4.1mm 在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行夾緊的時(shí)候，缸里面需要有活塞桿，之前已經(jīng)知道了缸的外部直徑是36mm，那么活塞直徑的大小d=36mm，是符合條件的。 表3-2 活塞桿直徑大?。℅B/T2348-93） 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 來(lái)驗(yàn)證 上面公式內(nèi) ——力(N)； ——相關(guān)數(shù)控，=2~4。 用不長(zhǎng)的桿子進(jìn)行計(jì)算，這個(gè)力=F() 上面的公式里 F——活塞桿旁邊的大小 (mm)； a，b——于材質(zhì)有關(guān)的數(shù)據(jù)，碳鋼的這個(gè)數(shù)據(jù)是a=461，b=2.47； ——柔度相關(guān)數(shù)據(jù)，算出是70。 把數(shù)據(jù)放進(jìn)公式里，得到 =F()=3.14=90463.4MPa 用=3 =30154.47 MPa 這里的活塞桿是穩(wěn)定的，符合條件。 3.2.5油缸端蓋的設(shè)計(jì) (1) 缸用沒(méi)有縫隙的鋼管來(lái)做，這個(gè)時(shí)候，端蓋都是使用半環(huán)接在一起的。這樣設(shè)計(jì)，制作的時(shí)候，裝上去拆下來(lái)都很簡(jiǎn)單，不足之處是缸體的環(huán)槽打開(kāi)，強(qiáng)度變小了。 (2) 算出缸蓋螺釘之間的尺寸 想要讓零部件之間連接的沒(méi)有縫隙，螺釘之間的尺寸t，需要合理，這種情況里，每一個(gè)螺釘，受到的力，運(yùn)動(dòng)承載，還可以承受的力： =+ 上面的公式里 ——運(yùn)動(dòng)承載，=； ——螺釘中間位置，直徑的大??； P——推動(dòng)的作用力。 Z——幾個(gè)螺釘，Z=； ——還有多少剩下的力，=KQ，K=1.5~1.8； 算出： D=76mm，取=90mm，P=1MPa，；螺絲之間的尺寸大小，與壓力強(qiáng)度相關(guān)，在表里有相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)尺寸不能大于150mm，先用6個(gè)螺絲： 表4-3 t與P的關(guān)系 工作壓力P（Mpa） 螺釘?shù)拈g距t (mm) 0.5~1.5 小于150 1.5~2.5 小于120 2.5~5.0 小于100 5.0~10.0 小于80 那么Z=，把數(shù)據(jù)放進(jìn)去=46<150，符合要求； ==838N； 用K=1.5，=1.5=1255N; =+=837+1257=2095N 螺釘直徑大小，通過(guò)強(qiáng)度大小來(lái)算 上面公式里 ——承載，=1.3； ——對(duì)抗拉力的數(shù)據(jù)，=； ——螺絲用什么材料，其強(qiáng)度大小，這里用45鋼來(lái)做，那么強(qiáng)度大小就是352MPa； n——相關(guān)數(shù)據(jù)，n=1.2-2.5，這里用n=2； ——螺紋的內(nèi)部直徑尺寸，=d-1.224S，d標(biāo)準(zhǔn)直徑，S螺絲之間的距離。 算出： =1.3=1.3×2095=2723.5N 把相關(guān)數(shù)據(jù)放進(jìn)去： ===0.0045m 3.3 滑塊及導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 這篇論文里，機(jī)械壁的作用是搬動(dòng)產(chǎn)品，沒(méi)有高的要求，為了節(jié)省成本，這里就不用選特別高的導(dǎo)軌。這里，使用的是下面位置裝上滑槽就可以。 第4章 機(jī)械臂機(jī)身設(shè)計(jì) 機(jī)器的主體，是來(lái)對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行支撐，還有動(dòng)氣來(lái)源的地方。正常情況下，要完成來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)和上升下降的工作，就需要把機(jī)械臂裝在一個(gè)主體上面。所以，機(jī)械臂要做的工作多的話，主體上面受到的力就很多，主體是可以定不動(dòng)的，也可以使運(yùn)動(dòng)的，沿著地上或者軌道行走都可以。 4.1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì) 通過(guò)實(shí)際需要，這里的機(jī)械臂，要完成360°的來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，完成這個(gè)工作，就需要在一個(gè)主體上面進(jìn)行。想要制作出符合要求的構(gòu)造，需要通過(guò)進(jìn)行了解。 手臂裝在主體上面，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，上升下降，這些工作都能完成，所以離不開(kāi)主體，經(jīng)常見(jiàn)到的主體有這些： （1） 把缸放在上升下降設(shè)備的下面，這樣操作，可以接受很大的重力矩。它的不足之處就是來(lái)還旋轉(zhuǎn)的距離不短，軸怎么來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于精確程度有關(guān)系 （2） 把缸放在上升下降設(shè)備的上面，構(gòu)造主要由一個(gè)缸，還有里面的導(dǎo)向部件，這樣沒(méi)有縫隙。不過(guò)讓缸和壁同時(shí)來(lái)上升下降，工作時(shí)候轉(zhuǎn)動(dòng)的部位不小。、 （3） 缸和齒輪一起的設(shè)備，這個(gè)時(shí)候，進(jìn)行來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，就是通過(guò)齒輪來(lái)做的，齒輪運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，帶動(dòng)了手臂的工作，這樣來(lái)讓它進(jìn)行工作移動(dòng)。 通過(guò)上述分析得出，這篇論文里使用，缸放在上升下降設(shè)備的上面位置。這樣放置，有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)還有上升下降。來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)備在缸的上面，缸的運(yùn)動(dòng)，就讓手臂來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，缸的軸與桿子是一起的，這個(gè)桿使用的是中間空心的構(gòu)造，里面裝的設(shè)備與軸匹配，活塞的上升下降通過(guò)軸來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向。軸和上升下降的缸下面位置的蓋子，是通過(guò)鍵來(lái)把它定下來(lái)的。軸就是這樣定下來(lái)的，這樣活塞桿也定下來(lái)了，就是按照軸來(lái)定的。這種設(shè)計(jì)，導(dǎo)向的桿子在里面，沒(méi)有縫隙。詳細(xì)的圖下面有。 動(dòng)力的來(lái)源是液壓產(chǎn)生的，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的缸，有兩個(gè)孔，一個(gè)孔油從里面進(jìn)去，另外一個(gè)孔油從里面出來(lái)，在來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片的兩邊位置，讓葉片運(yùn)動(dòng)。正常情況下，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小，是通過(guò)擋塊來(lái)確定的，在這篇論文里，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小，想要讓設(shè)計(jì)更合理，這里把動(dòng)靜兩片間的角度設(shè)置成360°。 4.2 Z向回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的缸，需要的力矩大小： =++ (N·m) 慣性產(chǎn)生的力矩大小 = 上面公式里 ——來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的零件與軸之間的數(shù)據(jù)（kg·m）； ——來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的缸運(yùn)動(dòng)的葉片角，快慢程度的變化，開(kāi)始的時(shí)候=(rad/s)； ——開(kāi)始設(shè)備需要多久 (s)； 來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的部件中心位置與來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的軸兩者間的尺寸大小(之前算出=800mm)，則 上面公式里 ——來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的部件重心的數(shù)據(jù)。 = 來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件，可以看成是長(zhǎng)度600mm，直徑大小1000mm，一個(gè)圓柱體形狀。重量100Kg.把動(dòng)角的快慢程度定為=70°/s，得到=1.22，把動(dòng)的時(shí)間定0.5s。 === 28 kg·m =28+=93.3kg·m ==93.3=227.6 想要計(jì)算更容易，封閉的位置，阻力矩的大小，因?yàn)橛袧?rùn)滑油的作用，正常情況下，這個(gè)就不用來(lái)計(jì)算。=0 那么 =227.6+0+0.03 =234.6 4.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 （1）缸里面，油腔室的直徑大?。? 上面公式里 P——油缸受到的壓力； d——傳送出來(lái)的軸與動(dòng)片進(jìn)行連接的時(shí)候，直徑大小，暫時(shí)定位D/d=1.5~2.5； b——?jiǎng)悠卸鄬挘鶕?jù)這個(gè)來(lái)定2b/(D-d)≥2。 這里把寬的大小定為b=50mm，受到的壓力大小5MPa，d=50mm =94.9mm 通過(guò)規(guī)范的缸來(lái)定，直徑大小100mm。 （2）缸蓋上面的螺釘 缸受到的壓力大小5Mpa，這里螺釘之間的尺寸t不能大于80mm。需要幾個(gè)螺釘，通過(guò)下面的計(jì)算 Z==×3.14=3.93 這里使用6個(gè)螺釘。 橫截面的大小 ==0.00589 那么 =4906.3N =4906.3×1.5=7359.4N (K=1.5) 7359.4+4906.3=12265.7N 用Q235來(lái)做螺釘，那么（n=1.2~2.5） 直徑的大小 d=10mm 這里，直徑的大小就是d=10mm.通過(guò)直徑來(lái)選擇螺絲。這里使用里面六個(gè)角頭部是圓的螺釘。 通過(guò)上述分析，得到缸的直徑大小是100mm，外部的直徑，根據(jù)壁的厚度來(lái)確定，翻閱相關(guān)資料得到，外部直徑的大小168mm，傳送出來(lái)的軸，直徑大小是50mm。 （3）動(dòng)片上面的螺釘 因?yàn)閯?dòng)片與傳輸出來(lái)的軸，進(jìn)行連接的螺釘數(shù)量應(yīng)該是偶數(shù)，因?yàn)樗鼈兪且粯拥难b上去的，需要有兩個(gè)來(lái)對(duì)位置進(jìn)行股東。螺絲的使用起到什么作用呢，是讓兩者之間連接的地方匹配的好，沒(méi)有縫隙。按照平衡的要求： = 上面公式里 ——螺絲需要的擰緊的力大??； D——?jiǎng)悠耐饷娌糠种睆酱笮。? f——連接的零部件之間的相關(guān)數(shù)據(jù)，鋼之間這個(gè)數(shù)值是f=0.15 螺釘能承受的強(qiáng)度范圍 把數(shù)據(jù)放進(jìn)去，算出 ===10416.7N 螺釘用Q235來(lái)做，那么（n=1.2~2.5） 直徑的大小d=9.3mm 這里用d=10mm.使用型號(hào)是M10里面是六個(gè)角頭部是圓的螺絲。 4.3 Z向升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.3.1手臂片重力矩的計(jì)算 圖 5-3 手臂每一個(gè)地方的重心 (1) 大概算出有多重：=150N，=150N，=500N (2) 算尺零部件的中心在哪里，重心到軸的尺寸大小: =800mm，=760mm， =400mm。 因?yàn)? = 那么 =0.5425m (3) 算出偏重力矩 =434 4.3.2升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件 讓手臂有往下面滑動(dòng)的傾向，里面的立柱就是要避免這種情況發(fā)生。 ＞= 數(shù)據(jù)用f=0.16，那么導(dǎo)套的需要滿足h＞0.32 h＞0.32×0.5425=0.1736m 4.3.3升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算 上面公式里 阻力的大小，， f=0.16。 G——零部件與產(chǎn)品受到的重量大小。 (1) 算出 運(yùn)動(dòng)的快慢是V=0.6m/s；啟動(dòng)的時(shí)間誤差t=0.1s、=800N。 把上面的數(shù)據(jù)放進(jìn)： 489.8N (2) 算出 =2500N 那么 =2×2500×0.16=800N (3)缸使用的密封類型是O型，這里的阻力大概算一下 (4) 阻力不大，想計(jì)算更容易的話，可以不用考慮=0 那么就有 F=489.8+800+0.03F 缸向上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，F(xiàn)=2105N 缸向下面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，F(xiàn)=505N 4.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 (1)算出缸內(nèi)徑 缸的作用力，按照上升過(guò)程進(jìn)行計(jì)算的話， F=2105N，根據(jù)相關(guān)資料，油缸受到的壓力大小1.0MPa，把數(shù)據(jù)放進(jìn)公式里， ==0.1029 查閱資料，可以得到缸的里面位置直徑D=125mm。 (2) 算出缸外面的直徑 壁是厚的來(lái)算 (3.2)： 上面公式里 ——缸用什么材料做的相關(guān)數(shù)據(jù)，材料用的是沒(méi)有縫隙的鋼管的時(shí)候=100~110MPa 翻閱相關(guān)資料，外面部分的直徑180mm. (3) 算出活塞桿尺寸 活塞桿用碳鋼來(lái)做，相關(guān)數(shù)據(jù)是=100~120Mpa。這里用=110 那么： =4.94mm 直徑大小不能小于8.5mm。 (4) 缸蓋螺釘 D=120mm， =180mm，P=1.0MPa，螺釘相關(guān)之間的尺寸，與受到的壓力強(qiáng)度聯(lián)系。兩者之間的尺寸不能大于120mm，先暫定數(shù)量6個(gè)： 那么 Z=， =84<120，符合條件； ==1962.5N； K=1.5，=1.5=2943.75N;=+=1962.5+2943.75=4907N 直徑的大小，通過(guò)壓力強(qiáng)度大小來(lái)： 上面公式里 ——承載大小，=1.3； ——抵抗拉升的力，=； ——螺釘材質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，這里用45鋼來(lái)做，那么能承受的強(qiáng)度大小352MPa； n——相關(guān)數(shù)控，n=1.2-2.5，這里用n=2； ——螺紋之間的內(nèi)部直徑大小，=d-1.224S，d正常的直徑大小，S螺釘之間的尺寸大小。 算出： =1.3=1.3×4907=6379.1N ===0.0068m 第5章 機(jī)械臂臂部設(shè)計(jì) 5.1臂部整體設(shè)計(jì) 手臂是重要的承受力區(qū)域，是用來(lái)對(duì)腕還有物品進(jìn)行支撐的。把這些拉起來(lái)做運(yùn)動(dòng)。 讓物品在指定的區(qū)域里面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這就是臀部的工作。這樣說(shuō)來(lái)，它需要有兩個(gè)活動(dòng)區(qū)間，來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，上升下降。它的動(dòng)力來(lái)源于液壓缸產(chǎn)生的動(dòng)力。通過(guò)對(duì)各個(gè)部分受到力的情況進(jìn)行了解，臂部的轉(zhuǎn)動(dòng)很難頻繁，所以受到很多方向的力作用。這樣，它的構(gòu)造，活動(dòng)區(qū)間，靈敏程度還有承載多大的重量，這些因素，都會(huì)對(duì)臂部的運(yùn)動(dòng)情況相關(guān)。 機(jī)器的主題是不動(dòng)的，主體部分對(duì)手臂有支撐的作用，讓手臂可以自由的來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂要完成工作，要符合這個(gè)條件： 1）機(jī)身所受重量大小 機(jī)器主體能承受多大的作用力，要看它本身的剛度大小，它的構(gòu)造是平衡掛起來(lái)的樣子，這樣來(lái)看的話，手臂越長(zhǎng)的話，剛度就沒(méi)有那么好了。這個(gè)剛度隨著臂桿的伸長(zhǎng)與縮短是不一樣的。還有精確程度與承大小都對(duì)臂產(chǎn)生影響。 2）臂部工作要快，讓慣性最小 臂的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢是很重要的數(shù)據(jù)，看機(jī)械臂好不好用，這個(gè)數(shù)據(jù)能了解。 正常情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)的使用不能太快也不能太慢，需要均勻。不過(guò)在開(kāi)始和停止這兩種情況的時(shí)候，工作是不穩(wěn)定的。想要更加平穩(wěn)的話，就需要運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)候，與結(jié)束運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，這兩種加速度要小一點(diǎn)，不然就不會(huì)平穩(wěn)了。 機(jī)械臂在工作的時(shí)候，最快的速度在這個(gè)區(qū)域內(nèi)1000～1500mm/s，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度在這個(gè)區(qū)間里180°/s，正常情況下，這個(gè)運(yùn)動(dòng)的快慢程度是1000mm/s，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小90°/s。 3）精度不能低 正常情況下，直角與圓柱類型都是精確程度不錯(cuò)的，還需要這個(gè)設(shè)備可以使用的場(chǎng)合廣泛，制作和裝配不能復(fù)雜，如果用在制造溫度高的產(chǎn)品，還要用防熱的功能，如果工作環(huán)境灰塵大，需要制作想要的設(shè)備。 5.2臂部設(shè)計(jì)計(jì)算 這篇論文里，機(jī)械臂用來(lái)搬動(dòng)的物品重量不超過(guò)25kg，不是很大，這里制作油缸桿來(lái)進(jìn)行伸長(zhǎng)縮短，這個(gè)桿子是在導(dǎo)套里面進(jìn)行安裝的。這個(gè)活塞桿會(huì)受到兩個(gè)方向的力，受力不復(fù)雜，工作的時(shí)候不晃動(dòng)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)沒(méi)有縫隙。利用液壓作為動(dòng)力來(lái)源，液壓缸的類型這里用雙的。 翻閱相關(guān)資料得到， H×B×t=200×100×20。算出來(lái)的數(shù)據(jù)是10.221kg/m.橫截面的大小S=13.021, X。=1.517. 臂部要用20鋼來(lái)做。 圖5-1矩形冷彎空心型鋼結(jié)構(gòu) 第6章 液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 通過(guò)前面的計(jì)算，還有各個(gè)部件的分析，來(lái)對(duì)每一個(gè)工作類零件，在每一個(gè)位置的快慢程度，畫出相關(guān)的結(jié)構(gòu)圖。P-t、Q-t、N-t。 6.1.1臂部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 知道的數(shù)據(jù)： D=100，d=50mm，b=50mm，M=，1.22rad/s 算出實(shí)際的數(shù)據(jù)： 圖6-2 6.1.2 X向平移機(jī)構(gòu) 知道的數(shù)據(jù)： D=50mm，d=36mm， ， 沒(méi)有桿的腔室里面，進(jìn)油多少： 圖6-3 有桿的腔室里面，進(jìn)油的多少： 圖6-4 6.1.3臂部機(jī)械臂 知道的數(shù)據(jù)： D=125mm，d=90mm， ， 算出具體數(shù)據(jù)： 圖6-5 6.2液壓系統(tǒng)方案擬定 （a）在機(jī)器進(jìn)行安裝之前，用沒(méi)有來(lái)對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行洗滌，接著要對(duì)壓力大小，封閉性進(jìn)行測(cè)試，是不是符合安裝的要求： (b)泵和相關(guān)的傳輸動(dòng)力的設(shè)備，同心度不低。 (c)油泵進(jìn)入的地方，出來(lái)的位置還有朝著那邊轉(zhuǎn)動(dòng)，這些自愛(ài)泵上面，都標(biāo)注了，不能弄錯(cuò)了。 (d)在對(duì)每一種閥進(jìn)行安裝的時(shí)候，需要對(duì)每一個(gè)進(jìn)出油的方向進(jìn)行確定。 (e)防止油空氣進(jìn)去，接口的位置需要全封閉。 (f)利用法蘭來(lái)裝的時(shí)候，螺釘在擰的時(shí)候，要稍微松一點(diǎn)，太緊會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。 6.2.1調(diào)速回路方案分析 （1）利用節(jié)流來(lái)對(duì)速度變化 使用的是泵是固定量的，使用閥來(lái)對(duì)進(jìn)出的油進(jìn)行控制，這樣來(lái)完成速度的快慢。被叫做閥控設(shè)備。下圖有相關(guān)結(jié)構(gòu) 圖（7）節(jié)流調(diào)速圖 它的優(yōu)點(diǎn)：耗能不大，構(gòu)造不復(fù)雜，易于操控，維修簡(jiǎn)單。 它的缺點(diǎn)：使用效率不高，熱量不小。 （2）利用容積對(duì)速度進(jìn)行控制 使用的馬達(dá)與泵的量是變化的，這樣來(lái)對(duì)速度進(jìn)行控制。又叫做泵控設(shè)備。 圖（8）容積調(diào)速 它的優(yōu)點(diǎn)：使用效率不低，熱量不大，維修簡(jiǎn)單。它的缺點(diǎn)：構(gòu)造不簡(jiǎn)單 （3）容積節(jié)流對(duì)速度進(jìn)行控制 利用壓力來(lái)對(duì)供油多少進(jìn)行調(diào)節(jié)，用閥來(lái)對(duì)進(jìn)出的零件的量進(jìn)行控制。 圖（9）容積節(jié)流調(diào)速 它的優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)形成溢流現(xiàn)象，使用效率不錯(cuò)，速度是比較穩(wěn)定的。它的缺點(diǎn)：在節(jié)流方面有耗損。 上面敘述的方法，有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不大的液壓設(shè)備上面，大部分使用閥來(lái)對(duì)速度進(jìn)行控制。這篇論文里，使用的是容積節(jié)流來(lái)對(duì)速度進(jìn)行控制，這樣來(lái)制作，使用的效率是不錯(cuò)的，不會(huì)出現(xiàn)熱量很多，速度可以控制的很好。 6.2.2 快進(jìn)回路方案分析 （1）快速調(diào)速 什么是差動(dòng)，活塞無(wú)桿部分與有桿部分受到的壓力面積的差，如果兩個(gè)面受到的壓力是一樣的，沒(méi)有桿的部分受到的力大，這個(gè)把活塞推到有桿的位置，這樣產(chǎn)生差動(dòng)，同時(shí)，把有桿的腔室內(nèi)的油，流進(jìn)沒(méi)有桿的腔室內(nèi)，這樣就把流量加大了。讓活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的更快，這樣差動(dòng)就大了。如何連接可以在下面圖里看到： 圖（10）液壓缸差動(dòng) 它的優(yōu)點(diǎn)：活塞桿出來(lái)的時(shí)候，速度不慢，就算是泵流量不大，油缸出的力也不大，不能承載很重，油缸做的好的話，活塞桿出來(lái)進(jìn)去的速度就一樣，它的缺點(diǎn)，聲音不小。 （2）蓄能器來(lái)調(diào)節(jié)速度 在液壓里面用來(lái)存儲(chǔ)能量的設(shè)備，是蓄能設(shè)備。在合適的時(shí)候，把機(jī)器上面的能量進(jìn)行壓縮，把它存起來(lái)。在設(shè)備要用的時(shí)候，有可以從儲(chǔ)蓄設(shè)備里出來(lái)，提供機(jī)器使用。在設(shè)備的壓力變大的時(shí)候，它在里面可以收起來(lái)一部分。 圖（11）蓄能器快速調(diào)速 它的優(yōu)點(diǎn)：靈活，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。它的缺點(diǎn)：加工不簡(jiǎn)單，需要沒(méi)有縫隙。 （3）雙泵供油快速調(diào)速 什么是雙泵供油，動(dòng)力的來(lái)源是兩個(gè)泵，一個(gè)流量大，讓工作速度快，另外一個(gè)小，滿足正常工運(yùn)動(dòng)。 圖（12）雙泵供油快速調(diào)速 它的優(yōu)點(diǎn)：消耗的功不大，使用效率不錯(cuò)，在工廠用的比較多。它的缺點(diǎn)：構(gòu)造不簡(jiǎn)單。 通過(guò)上面的分析，這篇論文里用的是，液壓缸差動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)快慢。因由于它使用的效率不錯(cuò)，油可以反復(fù)使用，能很好的控制速度，構(gòu)造不復(fù)雜，加工起來(lái)也不難，使用靈活。使用用在現(xiàn)在的工廠生產(chǎn)上面。 通過(guò)上面的分析，可以得到6-3。 圖6-3液壓系統(tǒng)原理圖 6.3液壓元件的計(jì)算和選擇 6.3.1液壓泵選型 設(shè)備里面使用的最多的泵，是兩種類型，齒輪與柱塞泵。齒輪泵這種類型，大多是外部的齒配合，在體積一樣的情況下，它的流動(dòng)大一點(diǎn)，不過(guò)油的壓力不高。柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)就是油壓高，油壓區(qū)間在16～35MPa，而且在速度很小的時(shí)候，也能產(chǎn)生很好的壓力，這樣上升的時(shí)間就變短了。中等大小的機(jī)械臂，正常用齒輪泵，很大的是選擇柱塞泵來(lái)用，這里使用用齒輪泵。 （1）算出液壓泵受到的壓力大小 ——泵受到的壓力最大時(shí)候（N/m2）； ——缸受到的壓力最大時(shí)候，（Mpa）； Mpa （5.2） 上面公式里：——油缸產(chǎn)生的最大的力（N）； ——油缸截面大小（m2）。 算出 P=P=5 MPa，估算=0.5MPa P5 +0.5=5.5MPa 泵在進(jìn)出口的壓力消耗。 這里取Δp=10×105Pa=0.5MPa 那么=5.5MPa。 （2）算出泵的功率大小 在不計(jì)算傳送管道還有缸里面的消耗時(shí)，泵傳輸出來(lái)的功的大小，缸傳輸進(jìn)來(lái)功的大小，缸的傳輸出去的功的大小三者是一樣的。運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，機(jī)器的耗損，能量的流失預(yù)防不了，在實(shí)際算的時(shí)候，要分析到。泵傳輸出來(lái)的功的大?。? （5.3） 上面的公式里：0——泵傳出來(lái)的功（W） ——缸傳出去的功的 (W) V——缸均勻加長(zhǎng)的快慢 (m/s) ——泵傳送到缸那邊的機(jī)器消耗，這里用0.75[9]； ——缸里面還有管道里面消耗的能大小，這里用0.7[9]； ——上升需要的時(shí)間 (s)，用t=60s。 =12.346kW 泵傳進(jìn)來(lái)的功： （5.4） 上面公式里：P——泵傳進(jìn)來(lái)的功 ——泵效率之和，這篇論文里，使用的是齒輪泵，正常泵效率之和是0.6~0.7，這里用0.65。 算出：。 （3）算出油泵流量大小 泵傳進(jìn)來(lái)的功大小與流量有關(guān)： （5.5） 上面公式里： Pp——泵受到的壓力最大情況，(N/m2)； ——泵的流量大?。╩3/s）； ——泵的效率之和,=0.65[14]。 =29.44L/min，用K=1.1 那么QK20.24=32.4L/min 翻閱先關(guān)資料得到，使用的齒輪泵相關(guān)數(shù)據(jù)： CB40，n=1460r/min，Q=40L/min，P=6MPa 這里算出，泵的效率之和=0.85，則N==4.7kw 電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)：Y132M-4，N=5.5kw，n=1460r/min。 6.3.2液壓元件的選擇 表6-2 液壓元件一覽表 序號(hào) 元件名稱 規(guī)格 數(shù)量 1 線隙式過(guò)濾器 2.5MPa，100L/min 1 2 電動(dòng)機(jī) 5.5kw，1460r/min 1 3 齒輪泵 5MPa，1450r/min 1 4 溢流閥 2.5MPa，12 1 5 電磁換向閥 6.3MPa，12 1 6 單向閥 6.3MPa，12 1 7 壓力表 (0~8)MPa 1 8，14 節(jié)流閥 6.3MPa，12 2 9，15，20，21 25，26，30 節(jié)流閥 6.3MPa，8 7 10，16 電磁換向閥 6.3MPa，12 2 11，17 電磁換向閥 6.3MPa，12 2 12，18 單向順序閥 2.5MPa，12 2 22，27 電磁換向閥 6.3MPa，8 2 23，28 電磁換向閥 6.3MPa，8 2 31 電磁換向閥 6.3MPa，8 1 33 壓力繼電器 (1~6.3)MPa 1 34 減壓閥 6.3MPa，8 1 35 壓力表開(kāi)關(guān) 6.3MPa，4 1 這個(gè)里面零件的序號(hào)與圖里面是一致的 6.3.3液壓輔助元件的選擇 （1）確定液壓管道尺寸大小 油管的內(nèi)部直徑，正常情況下，按照之前的零件接口的大小來(lái)定。通過(guò)管道的流動(dòng)速度算出來(lái)，也行。這篇文章里，用的是差動(dòng)， q = 31.81 L/min。管道里面的流動(dòng)速度數(shù)據(jù)v = 4m/s，內(nèi)部直徑大小d d = 2 = 2mm = 14.5mm 這個(gè)流量快退的時(shí)候，q的大小q= 29.53 L/min，這個(gè)時(shí)候，內(nèi)徑大小是d = 10.3mm。 通過(guò)上面的分析，這里內(nèi)徑的大小d=12mm。吸油管也可以更上面一樣算出，（q = 24 L/min，v = 1.5m/s），泵型號(hào)是YBX-16，吸油口進(jìn)行連接的數(shù)據(jù)，內(nèi)部直徑的尺寸是=為25mm。 油箱的壁有多厚 p——油管里面受到的壓力大小。 ——材料相關(guān)數(shù)據(jù)。， 是抗拉伸的強(qiáng)度大小為，n相關(guān)數(shù)據(jù)為。油缸用鋼管來(lái)做時(shí)， p＜7MPa， n=8; p＜17.5MPa，n=6; p＞17.5MPa，n=4。 算出：3mm。 （2）油箱容積大小 這個(gè)設(shè)備，壓力設(shè)備不大，油箱的容積大小通過(guò)泵來(lái)定，是它的流量的5~7，這里用的容量大小是100L。 6.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 6.4.1驗(yàn)算回路中的壓力損失 這個(gè)系統(tǒng)不簡(jiǎn)單，有幾個(gè)液壓區(qū)域，來(lái)對(duì)零件驅(qū)動(dòng)，里面的流程復(fù)雜，消耗不小的，要注明，所以，這里要對(duì)泵到缸的這段區(qū)間消耗，進(jìn)行檢驗(yàn)。 ⑴壓力消耗 主要的壓力消耗，是缸以很快的速度進(jìn)行注射運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，壓力的消耗，這段管道有5m，管的里面直徑0.032m，速度很快的時(shí)候，流量是2.7L/s；正常工作的時(shí)候，ν＝27mm2/s，油的密度大小ρ＝918kg/m3。 算出有的流動(dòng)速度 油在管道里受到的阻力大?。? 算出消耗的壓力大?。? ⑵某一個(gè)部位壓力消耗 某個(gè)部位壓力的耗損，有管路里面彎折的部分，還有接頭位置的壓力消耗Δp2，在經(jīng)過(guò)閥的時(shí)候，消耗的大小Δp3。這個(gè)里面某個(gè)部位的損失不是很大，所以只要算出在閥那部分消耗的壓力大小。 一個(gè)方向17，流量大小50L/min，標(biāo)準(zhǔn)的