1、任務書學生姓名：學號：學院：專業：任務起止時間：畢業設計（論文）題目：沖壓機械手-液壓系統設計,業設計工作內容：1、實際調研，收集相關資料；13周。2、結合生產實際，設計機械手液壓系統；47周。3、設計機械手的液壓系統泵站結構圖；811周。4、設計機械手的電氣控制原理；1213周。5、撰寫畢業設計論文；準備答辯。14-16周。注：要求全部用計算機繪圖和打印文稿（交打印件和電子稿）資料：1、工業機器人設計手冊；2、非標設計手冊；3、液壓與氣壓傳動；4、相關的技術資料。指導教師意見：簽名：系主任意見：簽名：評語學生姓名:TO¥任務起止時間：畢業設計（論文）題目:沖壓機械手-液壓系統設計指

2、導教師對畢業設計（論文）的評語:該課題源于生產實踐，該同學在畢業設計中，態度端正，能把所學習相關知識運用設計中，設計結構基本合理正確，設計論文論述較正確、格式較規范，尚能正確運用所學基本知識，完成任務要求，可以參加答辯。指導教師簽名：指導教師職稱：評閱教師對畢業設計（論文）的評語:該同學論文格式規范，對機械設計有了一定了解，設計符合任務書要求，所做畫紙符合要求，但在圖紙的繪制和尺寸的標注需要改進，建議修改后參加答辯。評閱教師簽名：評閱教師職稱：答辯委員會對畢業設計（論文）的評語:該同學的設計符合“畢業設計任務書”的要求，任務量適中，答辯表述清晰，能恰當的回答論文的有關提問，概念清晰，條理性強，

3、設計的內容合理，掌握了一定的基礎知識和基本技能。符合學院專科畢業設計的要求。答辯委員會評定，該生畢業設計（論文）成績為：答辯委員會主席簽名：職稱：年月日沖壓機械手一液壓系統設計機械手是近幾十年發展起來的一種高科技自動化生產設備。通過編程來完成各種動作，它的準確性和多自由度，保證了機械手能在各種不同的環境中工作。機械手在工業生產中應用較多，機械手的使用能夠顯著提高生產效率，減少人為因素造成的廢次品率。機械手可以完成很多工作，它在自動化車間中用來運送物料，從事多種工藝操作。它的特點是通過編程來完成各種預期的作業，在構造和性能上兼有人和機器人的部分優點，尤其體現了人的靈活協調和機器人的精確到位。機械

4、手是在機械自動化生產中逐步發展出的一種新型裝置。現代生產過程中機械手被廣泛的應用到自動生產線中。機械手目前雖然不如人手的靈活多變，但它具有重復性，無疲勞，不懼危險，有大的抓舉力量，因此越來越多的被廣泛運用。機械手技術涉及機械學、力學、自動控制技術、傳感技術、電氣液壓技術，計算機可編程技術等，是一門跨學科綜合技術。本課題在執行機構由電動和液壓組成的結構基礎上將PLC應用于其自動控制系統，完成機械手系統的硬件及軟件設計。關鍵詞PLC;數控；自動卸料；機械手摘要I第1章緒論1.1.1 課題背景1.1.2 M械手白發展2.1 .刑械手白分類2.1.1.1 按規格分類3.1.1.2 按用途分類3.1.4

5、課題設計的目的及意義.3.第2章機械手概述4.2.1 機械手的組成4.2.2 應用機械手的意義4.第3章任務分析5.3.1 動作分析5.3.21 動節拍5.3.22 體方案5.3.22.1 方案'5.3.22.2 案二5.3.23 案比較5.3.24 章小結5.第4章總體設計6.4.1 總體設計的思路6.4.2 技術指標.6.4.3 章小結.6.第5章液壓系統設計7.5.1 手指部分.7.5.1.1 設計要求:7.5.1.2 T況分析：7.5.1.3 計算外負載：7.5.1.4 運行時間7.5.1.5 ft定液壓系統參數.8.5.1.6 以定液壓系統原理圖1.05.1.7 選擇液壓件1

6、05.1.8 壓力損失驗算115.2 手腕115.2.1 設計要求1.15.2.2 T況分析1.15.2.3 手腕驅動力矩的計算1.15.2.4 夜壓缸所產生的驅動力矩計算.125.2.5 以定的液壓原理圖為1.35.2.6 選擇液壓件135.2.7 壓力損失驗算145.汗臂伸縮1.51.1.1 設計要求1.11.1.2 T況分析1.11.1.3 計算外負載151.1.4 運行時間錯誤!未定義書簽。1.1.5 ft定液壓系統參數1.61.1.6 以定液壓系統原理圖1.81.1.7 選擇液壓件181.1.8 壓力損失驗算195.4 手臂回轉1.95.4.1 設計要求1.95.4.2 T況分析1.

7、95.4.3 手臂驅動力矩的計算1.95.4.4 夜壓缸所產生的驅動力矩計算205.4.5 ®定的液壓原理圖為215.4.6 選擇液壓件2.15.4.7 壓力損失驗算225.5 定位235.5.1 設計要求235.5.2 T況分析235.5.3 計算外負載235.5.4 運行時間235.5.5 ft定液壓系統參數245.5.6 以定液壓系統原理圖255.5.7 選擇液壓件255.5.8 壓力損失驗算265.肝臂升降275.6.1 設計要求275.6.2 T況分析275.6.3 計算外負載275.6.4 運行時間285.6.5 ft定液壓系統參數285.6.6 以定液壓系統原理圖295

8、.6.7 選擇液壓件295.6.8 壓力損失驗算305.拗定油商首容量315.那章總結31第六章PLC空制回路的設計326.1 電磁鐵動作順序326.2 梯形圖.35結論37致謝38參考文獻39第1章緒論1.1 課題背景隨著我國社會經濟的迅猛發展，人民物質文化生活水平日益提高，隨著工業自動化的普及和發展，控制器的需求量逐年增大。為了改變落后的生產狀態，緩解日趨緊張的供求關系，我們就得研究開發機械手。新中國成立特別是改革開放以來，我國社會主義現代化建設取得了舉世矚目的偉大成就。同時，必須清醒地看到，我國正處于并將長期處于社會主義初級階段。全面建設小康社會，既面臨難得的歷史機遇，又面臨一系列嚴峻的

9、挑戰。經濟增長過度依賴能源資源消耗，環境污染嚴重；經濟結構不合理，農業基礎薄弱，高技術產業和現代服務業發展滯后；自主創新能力較弱，企業核心競爭力不強，經濟效益有待提高。在擴大勞動就業、理順分配關系、提供健康保障和確保國家安全等方面，有諸多困難和問題亟待解決。從國際上看，我國也將長期面臨發達國家在經濟、科技等方面占有優勢的巨大壓力。為了抓住機遇、迎接挑戰，我們需要進行多方面的努力，包括統籌全局發展，深化體制改革，健全民主法制，加強社會管理等。與此同時，我們比以往任何時候都更加需要緊緊依靠科技進步和創新，帶動生產力質的飛躍，推動經濟社會的全面、協調、可持續發展。進入21世紀，我國作為一個發展中大國

10、，加快科學技術發展、縮小與發達國家的差距，還需要較長時期的艱苦努力，同時也有著諸多有利條件。中華民族擁有5000年的文明史，中華文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成獨特的創新文化。只要我們增強民族自信心，貫徹落實科學發展觀，深入實施科教興國戰略和人才強國戰略，奮起直追、迎頭趕上，經過15年乃至更長時間的艱苦奮斗，就一定能夠創造出無愧于時代的輝煌科技成就。科技工作的指導方針是：自主創新，重點跨越，支撐發展，引領未來。自主創新，就是從增強國家創新能力出發，加強原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎和優勢、關系國計民生和國家安全的關鍵領域，集中力

11、量、重點突破，實現跨越式發展。支撐發展，就是從現實的緊迫需求出發，著力突破重大關鍵、共性技術，支撐經濟社會的持續協調發展。引領未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術和基礎研究，創造新的市場需求，培育新興產業，引領未來經濟社會的發展。這一方針是我國半個多世紀科技發展實踐經驗的概括總結，是面向未來、實現中華民族偉大復興的重要抉擇。要把提高自主創新能力擺在全部科技工作的突出位置。在對外開放條件下推進社會主義現代化建設，必須認真學習和充分借鑒人類一切優秀文明成果。改革開放20多年來，我國引進了大量技術和裝備，對提高產業技術水平、促進經濟發展起到了重要作用。但是，必須清醒地看到，只引進而不注重技術的消化吸

12、收和再創新，勢必削弱自主研究開發的能力，拉大與世界先進水平的差距。總之，必須把提高自主創新能力作為國家戰略，貫徹到現代化建設的各個方面，貫徹到各個產業、行業和地區，大幅度提高國家競爭力。我國科學技術發展的總體目標是：自主創新能力顯著增強，科技促進經濟社會發展和保障國家安全的能力顯著增強，為全面建設小康社會提供強有力的支撐；基礎科學和前沿技術研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界具有重大影響的科學技術成果，進入創新型國家行列，為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎，形成比較完善的中國特色國家創新體系。1.2 機械手的發展機械手一般為三類：一是不需要人工控制的通用型機械手。它是不屬于其他主機的獨立裝

13、置。可以根據任務需要編制獨立程序完成各項規定操作。它的特點是具備不同裝置的性能之外還具備通用機械及記憶功能的三元型機械。二是需要人工操作的，起源于原子，軍事工業。先是通過操作完成特定工序，后來逐步發展到無線遙控操作。第三類是專用機械手，通常依附于自動生產線上，用于機床的上下料和裝卸工件。這種機械手國外叫做“MechanicalHand”。它由主機驅動來服務，工作程序固定，一半是專用的。機械手首先是在美國開始研制。第一臺機械手是在1958年美國聯合控制公司研究制作出來的。結構是：主機安裝一個回轉長臂，長臂頂端有電磁抓放機構。日本在工業上應用機械手最多，發展最快的國家，自1969年從美國引進兩種機

14、械手后開始大力研發機械手。前蘇聯自六十年代開始發展和應用，自1977年，前蘇聯使用的機械手一半來自國產一半來自進口。現代工業中，自動化在生產過程中已日趨突出，機械手就是在機械工業中為實現加工、裝配、搬運等工序的自動化而產生的。隨著工業自動化的發展，機械手的出現大大減輕了人類的勞動，提高了生產效率。采用機械手已為目前研究的熱重點。目前機械手在工業上主要用于機床加工、鑄造，熱處理等方面，但是還不能夠滿足現代工業發展的需求。1.3 機械手的分類現在對工業機械手的分類尚無明確標準，一般都從規格和性能兩方面來分類。1.3.1 按規格分類1 .微型的一搬運重量在1公斤以下；2 .小型的一搬運重量在10公斤

15、以下；3 .中型的一搬運重量在50公斤以下；4 .大型的一搬運重量在50公斤以上；目前大多數工業機械手能搬運的重量為130公斤，最小的為0.5公斤，最大的已達到800公斤。1.3.2按用途分類1 .專用機械手附屬于主機的，具有固定程序而無獨立控制系統的機械裝置，這種工業機械工作對象不變，手動比較簡單，結構簡單，使用可靠，適用于大批量生產自動線或專機作為自動上、下料用。2 .通用機械手具有獨立控制系統，程序可變、動作靈敏、動作靈活多樣的機械手。通用機械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強，適用于工件經常變換的中、小批量自動化生產。1.4課題設計的目的及意義自改革開放，我國經濟高速發展，機械手早期

16、應用在汽車制造業。當面臨人工無法實現的工作時，機械手成為了替代人工的替代品。機械手的使用能夠顯著的提高生產效率，減少人為因素造成的廢次品率。機械手可以完成很多工作，它在自動化車間中用來運送物料，從事多種工藝操作。它的特點是通過編程來完成各種預期的作業，在構造和性能上兼有人和機器人的部分優點，尤其體現了人的靈活協調和機器人的精確到位。隨著科學技術的發展，人們對機械手的安全性，可靠性，準確性有了充分的認識，同時對其要求也越來越高。可編程控制器憑其穩定性，簡單性，強大性成為了目前應用最廣的工業自動化支柱之一。第2章機械手概述2.1 機械手的組成機械手的形式是多樣的，但是其基本的組成都是相似的。一般機

17、械手由執行機構、傳動機構，控制系統和輔助裝置組成。1 .執行機構執行機構由手、關節、手臂和支柱組成，與人體手臂相似。手為抓取機構，用于抓取工件。關節是連接手與手臂的關鍵性原件，具有多方位旋轉特性。支柱用來支撐手臂，可做活動支柱方便機械手多方位移動。2 .傳動機構傳動機構用于實現執行機構的動作。常用的有機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動，電力傳動等形式。3 .控制系統機械手按照制定的程序，步驟，參數進行動作完成該指定工作要依靠控制系統來實現。4 .輔助裝置輔助裝置主要是連接機械手各部分元件的裝置。2.2 應用機械手的意義隨著科技的發展，機械手應用的越來越多。在機械工業中，機械手應用的意義概括如下：1

18、.提高生產過程自動化程度，增強生產效率。機械手方便與材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換等自動化過程，從而提高勞動生產率和降低勞動投入，從而降低生產成本。2 .改善勞動條件在車間的勞動環境下，高溫、高壓、噪音、灰塵等污染會嚴重影響人的身體健康，人在車間工作不可避免的會接觸到危險，而應用機械手可以替代人安全的完成作業，從而改善勞動條件。3.減少人力資源，便于節奏生產。機械手的應用增強了自動化生產，會減少人力的使用。機械手可以長時間重復性連續完成工作，這是人工無法實現并完成的。生產線增加使用機械手以減少人力和精準的生產節拍，有利于節奏性的工作生產。綜上所述，機械手的合理利用是機械行業發展的必然趨勢。

19、第3章任務分析3.1 動作分析根據生產條件要求，機械手須把加工原料從輸送帶上取下，旋轉一定角度后將加工原料放入沖壓機填料口，然后返回，重復這一動作。3.2 運動節拍插銷定位一手臂前伸一手指抓料一手臂上開一手臂縮回一手腕回轉一拔定位銷一手臂回轉一插定位銷一手臂前伸一手臂下降一手指松開一手臂插回一手腕回轉一拔定位銷一手臂回轉一插定位銷一手臂伸出。3.3 總體方案3.3.1 方案一插銷定位一手臂前伸一手指抓料一手臂上開一手臂縮回一拔定位銷一手腕回轉、手臂回轉一插定位銷一手臂前伸一手臂下降一手指松開、手臂插回一拔定位銷一手腕回轉、手臂回轉一插定位銷。3.3.2 方案二插銷定位一手臂前伸一手指抓料一手臂

20、上開一手臂縮回、手腕回轉一拔定位銷一手臂回轉一插定位銷一手臂前伸一手臂下降一手指松開一手臂插回一手腕回轉一拔定位銷一手臂回轉一插定位銷。3.4 方案比較按照方案一與方案二的行進方式均可完成加工原料的自動填充，但是從工作效率與經濟性方面考慮還是應采用方案一。原因如下：方案一有效的把不做功行程與做功行程以及空行程之間結合在了一起，不僅完成了工作要求，而且提高了工作效率，也間接增加了經濟效益。3.5 本章小結本章主要介紹了機械手的運行要求，還有機械手在運行時的各動作節拍以及確定了機械手在正常運行時的動作規范。第4章總體設計4.1 總體設計的思路設計機械手基本上分為以下幾個階段：1 .系統分析階段(1

21、)根據所設計的要求首先確定機械手的目的和任務；(2)分析機械手需要適應的工作環境；(3)根據機械手的工作要求，確定機械手的基本功能和方案2 .技術設計階段3 1)確定驅動系統的類型；4 2)選擇各部件的具體結構，進行機械手總裝圖的設計；5 3)繪制機械手的零件圖，并確定尺寸。4.2 技術指標1 .最大抓取重量：10kg;2 .工件最大尺寸(長x寬x高)：1000>400>400;3 .最大操作范圍：提升高度0.5m,回轉角度60,行走范圍<3m；4 .機械手的自由度：35;5 .定位精度：0.51mm；6 .裝料高度：8001000mm；7 .生產綱領：10萬件/年，11.5

22、min/件；8 .性能要求：抓取靈活，送放平穩，定位可靠，壽命不低于15年;根據課題要求，本設計采用液壓系統來控制機械手。4.3 本章小結本章中主要介紹了液壓系統的設計思路，包括系統分析階段和技術設計階段等。并且明確了機械手的設計要求，確定了設計方向。第5章液壓系統設計5.1 手指部分5.1.1 設計要求平穩的抓取加工原料，在抓住加工原料后應保持夾緊狀態5.1.2 工況分析工作循環為快進一慢進一火緊一快退一原位停止，快進、快退速度均為0.1m/s、慢進速度為0.01m/s單行程為0.1m,加速、減速時間為0.2s,靜、動摩擦因數為k0.1、fd=0.1,執行機構所需的負載力為900N,執行機構

23、的重量為150N。5.1.3 計算外負載FfdFfsFmFm1Ffd0.1150N15N0.1150N15Nfg1500.1Ngt9.80.2Fg1500.01Ngt9.80.2-一動摩擦阻力7.65N0.76NFfs靜摩擦阻力Fm，快速時的慣性阻力Fm1慢速時的慣性阻力各工作狀況下的液壓缸的負載力的大小見下表5-15.1.4 運行時間快進時間見式（5-1）2t1L110.08s0.8s0.1慢進時間見式（5-2）2t2L220.02cs2s0.01(5-1)(5-2)工況計算公式液壓缸負載，N液壓缸驅動力，N啟動FfsFg1517加速FfdFgFm2325快進FfdFg1517慢進FfdFg

24、1517夾緊FFf9001000快退FfdFg1517制動FfdFgFm78L330.1s1s0.1表5-1負載力m0.9快退時間見式(5-3)2(5-3)t35.1.5 確定液壓系統參數1 .初選液壓缸的工作壓力根據表20-3-11,選定液壓缸的工作壓力為1MPa,回油腔壓力p2=0.2MPa。2 .計算液壓缸尺寸因為往返速度相同，所以d=0.71D,活塞面積見式(5-4)2F。1000232A16m110m(5-4)(P12P2)(110.2)10F液壓缸耳區動力AD2無桿腔活塞有效工作面積4A(D2d2)有桿腔活塞有效工作面積4P1液壓缸工作腔壓力P2Dd-液壓缸回油腔壓力，即背壓力活塞

25、直徑活塞桿直徑4A41103233.610m3.14d=32mm無桿腔面積見式(5-5)2Ai有桿腔面積見式A2(D2d2)4液壓缸各工況參數見D24(5-6)3.144表5-2-223.14(410)321.310m4222一一22一(410)(3,210)610(5-5)(5-6)取標準值D=40mm,活塞桿直徑d=0.71D=28.4mm取標準值表5-2液壓缸參數表工況計算公式驅動力，N液壓缸p2X105,Pap1M05,PaqvX10-5,m3/s功率，W快進起動cF°p2A2p1AA1qA11pRq17Ap2=00.131313.7加速25Ap2=21.12快進17Ap2=

26、21.05慢進F°P2A2p1A1qA12pPiq17Ap2=21.051.31.4夾緊F0p111000一7.7一一快退起動cF0P2Ap1AqA23pRq17Ap2=00.28627.6加速25Ap2=24.7快退17Ap2=24.6制動8Ap2=24.55.1.6 擬定液壓系統原理圖圖5-1夾緊缸系統圖5.1.7 選擇液壓件1 .選擇液壓泵和電機確定液壓泵的工作壓力液壓缸在整個工作循環中的最大工作壓力為0.77MPa。因為油路簡單、流速不大，管路損失取2Ap=0.2MPa,溢流閥的調整壓力比系統最高壓力大0.2MPa,故泵的最高工作壓力為pP1=(0.77+0.2+0.2)MP

27、a=1.17MPa,這是流量泵的最高工作壓力，即溢流閥的調整工作壓力。液壓泵的公稱工作壓力pr為pr=1.5MPa在快進時，最大流量值為13X10-5m3/s,取K=1.15,計算泵的最大流量見式(5-7)2qvp；(2qv)max(5-7)qvp=1.5X0-4m3/s2 .元、輔件的選擇見表5-3表5-3元件表編R元件名稱技術數據pX105,PaqvX105,m3/s調整壓力1液控單向閥p=63,qv=25,Apv2,實際qv=132二位四通電磁換向閥p=63,qv=253溢流閥p=63,qv=10,卸麗力p<1.54減壓閥p=63,qv=253 .確定管道尺寸見式(5-7)2d再1

28、41.31041a102m(5-7)3.141選用16mrK14mm無縫鋼管。5.1.8壓力損失驗算已知：進油管長L=1m,油管內徑14mm,流量1.3M0-4m3/s,選用L-AN32全損耗系統用油，最低工作溫度15C,v=1.5cm2/s。1 .判斷油流類型見式(5-8)2_4Re1.273q1041.2731.31010479<2000(5-8)dv1.4101.5為層流2 .進油路上沿程壓力損失見式(5-9)2.一,_12_4p14.31012縛4.3101.5411.310Pa0.02MPa(5-9)d41443 .回油路上沿程壓力損失見式(5-10)2125p24.31012

29、絳-Pa0.01MPa(5-10)d144 .局部壓力損失見式(5-11)25 ,1.3、25.1.325.1.32pv210()210()210()0.016MPa(5-11)252525取油流通過集成塊時的壓力損失Apj=0.03MPa所以總的壓力損失為Ap=(0.02+0.01+0.016+0.03)MPa=0.076MPa5.2手腕部分5.2.1 設計要求平穩的轉動手腕、手指部分5.2.2 工況分析工件重100N,手指部分重量為300N5.2.3 手腕驅動力矩的計算驅動手腕回轉時的驅動力矩必須克服手腕起動時所產生的慣性力矩，手腕的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，裝置的摩擦阻力矩以及由于轉

30、動的重心與軸線不重合所產生的偏重力矩。取角速度為0.3rad/s手腕轉動時所需要的驅動力矩可按下式計算：M驅=乂慣+M偏+M摩式中：M驅驅動手腕轉動的驅動力矩M慣慣性力矩M偏轉動的零部件的重量對轉動軸線所產生的偏重力矩M摩手腕轉動軸與支承孔處的摩擦力矩1 .摩擦阻力矩見式（4-1）3MffND（4-1）式中：f軸承的摩擦系數，滾動軸承取f=0.010.02;N軸承支承反力（N）;D軸承直徑（m）;由設計知D=0.1m、N=400N,采用滾動軸承Mf=0.8（Nm）2 .重心引起的偏置力矩M偏=61e式中G1裝置重量（N）；e偏心距當e=0.010,G1=400N時M偏=4（Nm）3 .腕部啟動

31、時的慣性阻力矩M慣式中：手腕回轉角速度（rad/s）;t手腕啟動過程中所用時間（s）,取0.05s；J手腕回轉部件對回轉軸線的轉動慣量（kgm2）；12JmR22、0.05(kgm)M0.05（NM）考慮到驅動缸密封摩擦損失等因素，一般將M取大一些，可取：M=1.2因止匕，得M=1.2X（0.8+4+0.05）=4.85（Nm）5.2.4 液壓缸所產生的驅動力矩計算液壓缸所產生的驅動力矩必須大干總的阻力矩，即M驅乂總查表22.6-1372400.05表22.6-137擺動缸參數表遮捺方式號祝坤陽福蚯NM句性率:珀用淅泣岫瑜用孔用山DllD'LP：Xf1：lKJjMPaP-IbMPa時一

32、/賽法蘭ZBI-ZD407契I0.00097械ZBJZIMH2E1JKD4040r5(P-.5?法當ZBFZD50ZBFKD501W(P-15>1421D.00171如盥ZBJZbiUZBJK.D5D法蘭Ztll-ZDfiSZBKKI563&0299市盟ZRJKD6?24S0法蘭ZBiZDMUZUIKDJW一架BJZD80ZBJK.D80-30P-l4i44£W0.00526選取ZBFZD4090。液壓缸，選定工作壓力1.5MPa,因為設定的角速度為0.3rad/s(17.2°/s)，查表22.6-1371,得流量為1.67X0-5m3/s。液壓缸的功率見式(

33、4-2)1P=p1qv=1.67W5X.5X06W=25.05W(4-2)轉動時間為t=8由=(90/17.2)s=5.23s5.2.5 擬定的液壓原理圖為圖5-2手腕回轉系統圖5.2.6 選擇液壓件1 .選擇液壓泵和電機確定液壓泵的工作壓力液壓缸的最大壓力為1.5MPa。油路簡單、流速不大，管路損失取2Ap=0.25MPa,泵的最高工作壓力為ppi=(1.5+0.25)MPa=1.75MPa,這是流量泵的最高工作壓力，液壓泵的公稱工作壓力pr為pr=2.19MPa2 .液壓泵流量在轉動時，最大流量值為1.67X0-5m3/s,取K=1.15,計算泵的最大流量qvp水（2qv）maxqvp=2

34、X105m3/s3 .元、輔件的選擇見表5-4表5-4元件表編R元件名稱技術數據pX105,PaqvX10-5,m3/s調整壓力1單向調速閥p=63,qv=25,Apv2,實際qv=1.672三位四通電磁換向閥p=63,qv=254 .油管尺寸34.610m74q41.67105d3.141選用8m佛6mm無縫鋼管。5.2.7壓力損失驗算已知：油管長L=2m,油管內徑4mm,流量1.67X0-5m3/s,選用L-AN32全損耗系統用油，最低工作溫度15C,v=1.5cm2/s。1 .判斷油流類型(5-8)2_一_5173.1041.2731.?71010423<2000(5-8)dv61

35、031.5為層流2 .進油路上壓力損失見式(5-9)2一一12_一一512vlqv4.3101.521.6710rp14.310-4-4Pa0.17MPa(5-9)d4643 .回油路上壓力損失見式(5-10)2一_12_51012弊4.3101.5421.610Pa0”MPa(5-10)d4644 .局部壓力損失見式(5-11)2pv21(5(嗎221(5(167)221(5(國)221。0.2MPa(5-10)252525取油流通過集成塊時的壓力損失Apj=0.13MPa所以總的壓力損失為Ap=(0.2+0.17+0.17+0.13)MPa=0.67MPa。5.3手臂伸縮5.3.1 設計要

36、求平穩的輸送加工原料。5.3.2 工況分析工作循環為快進一制動一1工進一原位停止一2工進一制動一快退一制動。快進、快退速度均為0.1m/s,工進速度為0.05m/s,單行程為0.5m,加速、減速時間為0.2s,靜、動摩擦因數為fs=0.15、fd=0.15,執行機構的重量為2000N、工件重量100N。5.3.3 計算外負載空載時：動摩擦阻力靜摩擦阻力負載時：動摩擦阻力靜摩擦阻力快速時的慣性阻力Ffd=Fgfd=0.152000N=300NFfs=Fgfs=0.152000N=300NFfd=(Mg+Fg)fd=0.152100N=315NFm工進時的慣性阻力Fg200001N9.80.210

37、2NFM液壓缸各工況負載見Fg21000.05zN54Ngt9.80.2表5-55.3.4運行時間快進時間快退時間工進時間t1t2t3LiL22L30.5s0.10.5s0.10.5s0.055s5s10sFfs=(Mg+Fg)fs=0.152100N=315N表5-5負載力工況計算公式液壓缸負載力，N液壓缸驅動力，N啟動FfsFg300333加速FfdFgFm402447快進FfdFg300333制動FfdFgFm198220啟動Ffs(FgMg)315350加速Ffd(FgMg)Fm1369410工進Ffd(FgMg)315350制動Ffd(FgMg)Fm1261290快退FfdFg300

38、333制動FfdFgFm198220m0.95.3.5 確定液壓系統參數1 .初選液壓缸的工作壓力0.5MPa,根據表20-3-11,選定液壓缸的工作壓力為3MPa、背壓為快速回油時回油腔壓力為0.3MPa2 .計算液壓缸尺寸因為往返速度相同，所以d=0.71D1.6104m2A_Zo447_(Pi1P2)(3i0.5)106F液壓缸驅動力A1D2無桿腔活塞有效工作面積4A2(D2d2)一有桿腔活塞有效工作面積P1液壓缸工作腔壓力P2液壓缸回油腔壓力，即背壓力D活塞直徑d活塞桿直徑c4A141.6104一2DLV3.141.410m取標準值D=25mm,活塞桿直徑d=17.5mm,取標準值d=

39、18mm。無桿腔面積Ai有桿腔面積_24-22匕3.14(251。)4.9I。4m22.2.3.142.22.242A2(Dd)(2.510)(1.810)2.410m44液壓缸工作參數見表5-6表5-6液壓缸參數工況計算公式驅動力，N液壓缸p2M05,PaPiX105,PaqvX10-5,m3/s功率，W快進起動F。p2A2333Ap2=06.84.940.7加速p'AqA1pRq447Ap2=310.5快進333Ap2=38.3制動220Ap2=361工進起動F0P2A2PlA1qA1pRq350Ap2=072.4523.5加速410Ap2=510.8工進350Ap2=59.6制動

40、290Ap2=58.42工進起動cF°p2Ap1A2qA23pPiq350Ap2=014.51.230加速410Ap2=527.3工進350Ap2=524.8制動290Ap2=522.3快退起動f°P2A1p1A2qA23ppiq333Ap2=013.92.448加速447Ap2=324.8快退333Ap2=320制動220Ap2=315.35.3.6 擬定液壓系統原理圖_L"T圖5-3手臂伸縮缸系統圖5.3.7 選擇液壓件1 .選擇液壓泵和電機確定液壓泵的工作壓力液壓缸在工作中的最大壓力為2.73MPa。油路簡單、流速不大，管路損失取2Ap=0.2MPa,泵的最

41、高壓力為ppi=(2.73+0.2)MPa=2.93MPa,這是流量泵的最高工作壓力。液壓泵的公稱工作壓力pr為pr=3.66MPa。2 .液壓泵流量在快進時，最大流量值為4.9X0-5m3/s,取K=1.15,計算泵的最大流量qvp水(2qv)maxqvp=1.154.910-5m3/s=5.6t0-5m3/s3 .元、輔件的選擇見表5-7表5-7元件表編號元件名稱技術數據pM05,PaqvX10-5,m3/s調整壓力1調速閥p=63,qv=25,Ap=23,實際qv=0.032二位二通電磁換向閥p=63,qv=253二位四通電磁換向閥p=63,qv=254 .確定管道尺寸4q44.9105

42、3dq.7.9103m3.141取d=10mm,選用12mrK10mm無縫鋼管。5.3.8壓力損失驗算已知：油管長L=1m,油管內徑AN32全損耗系統用油，最低工作溫度1.判斷油流類型5mm,通過流量7X10-5m3/s,選用L-15C,v=1.5cm2/s。1.273q4Re-10dv1.2734.910533101.54_10139<2000為層流2.進油路上沿程壓力損失12vlqv4.3P14.3104-d3.回油路上沿程壓力損失_12_5101.514.910,4Pa0.03MPa10P14.310一12一12vlqv4.3101.512.410d41045-Pa0.015MPa

43、4.局部壓力損失Pv2105(幽)22105(42)0.04MPa2525取油流通過集成塊時的壓力損失Apj=0.03MPa所以總的壓力損失為Ap=(0.03+0.015+0.04+0.03)MPa=0.115MPa5.4手臂回轉5.4.1 設計要求平穩的轉動手臂部分5.4.2 工況分析工件重100N,手臂部分重量為5000N5.4.3 手臂驅動力矩的計算驅動手臂回轉時的驅動力矩必須克服手臂起動時所產生的慣性力矩,手臂的轉動軸與支承孔處的摩擦阻力矩以及由于轉動的重心與軸線不重合所產生的偏重力矩。取角速度為0.2rad/s手腕轉動時所需要的驅動力矩可按下式計算：M驅=M慣+M偏+M摩式中：M驅驅

44、動手臂轉動的驅動力矩M慣慣性力矩M偏一一轉動的零部件的重量對轉動軸線所產生的偏重力矩M摩手腕轉動軸與支承孔處的摩擦力矩1 .摩擦阻力矩M摩MffND式中：f一一軸承的摩擦系數，滾動軸承取f=0.010.02;N軸承支承反力（N）;D軸承直徑（m）;由設計知D=0.1m、N=5100N,采用推力球軸承Mf=10.2（Nm）2 .重心引起的偏置力矩M偏=Gie式中Gi裝置重量（N）,e偏心距（m）當e=0.010,G1=5100N時M51（Nm）3 .手臂啟動時的慣性阻力矩M慣式中手腕回轉角速度（rad/s）t一一手臂啟動過程中所用時間（s）,取0.1soJ手臂回轉部件對回轉軸線的轉動慣量（kgm

45、2）2mR20.64(kgm2)M取大一些，可取：M=1.2M慣=0.64（Nm）考慮到驅動缸密封摩擦損失等因素，一般將M=1.2X(10.2+51+0.64)=61.84(Nm)5.4.4 液壓缸所產生的驅動力矩計算液壓缸所產生的驅動力矩必須大干總的阻力矩，即M驅乂總，查表22.6-1372400,052o表22.6-137擺動缸基本參數表連接方式虹檢minrhttS'.XMP：11力作£輸的粗*KMP=ICMPalit仙度轉劃用油串(升/fit)黜輸出孔輸山法二，HFZD*|ZBFKD4040劃F-7gg0.0007比叔ZBJZFMOZBJKD4Q法至ZBFKD5U501

46、4210.00171用變ZBJZD50ZBJKD50卻ZBFZD6?ZBFKD6363ri（p-i,5）34800.00299珀盟ZBJZD63選取ZBFZD5060。液壓缸，選定工作壓力1.5MPa,因為設定的角速度為0.2rad/s(11.46°/s),查表22.6-1371,得流量為2M0-5m3/s,液壓缸的功率由下面公式可得：P=p1qv=2X10-5M.5106W=30W轉動時間為t=96=(60/11.46)s=5.23s5.4.5 擬定液壓原理圖圖5-4手臂回轉缸系統圖5.4.6 選擇液壓件1 .選擇液壓泵和電機確定液壓泵的工作壓力液壓缸在工作中的最大壓力為1.5MP

47、a。管路損失取2Ap=0.3MPa,泵的最高壓力為ppi=(1.5+0.3)MPa=1.8MPa,這是流量泵的最高工作壓力，液壓泵的公稱工作壓力pr為pr=1.25ppi=1.25¥.8MPa=2.25MPa2 .液壓泵流量在轉動時，最大流量值為2X10-5m3/s,取K=1.15,計算泵的最大流量qvp；K(2qv)maxqvp=1.152X10-5m3/s=2.3便-5m3/s421053.1413 .元、輔件的選擇見表5-8表5-8元件表編p元件名稱技術數據pX101.6725225225pv210()210()210()2100.2MPa252525,PaqvX105,m3/

48、s調整壓力1單向調速閥p=63,qv=25,Ap<2,實際qv=22三位四通電磁換向閥p=63,qv=254.確定管道尺寸5103m選用9m佛7mm無縫鋼管5.4.7壓力損失驗算已知：油管長L=2m,油管內徑7mm,通過流量2X10-5m3/s,選用L-AN32全損耗系統用油，最低工作溫度15C,v=1.5cm2/01 .判斷油流類型1.273q,八41,2732105,八4Re-1031024<2000dv71031.5為層流2 .進油路上沿程壓力損失2Ap112vlqv4.310121.522100.11MPa0.11MPap14.3104v-4d73 .回油路上沿程壓力損失2

49、Ap112vlqv4.310121.52210p143104vZ4d74 .局部壓力損失p5(皿)2qvN取油流通過集成塊時Apj=0.1MPa,總的壓力損失為Ap=0.52MPa。5.5定位5.5.1設計要求快速、準確定位5.5.2工況分析工作循環為快進一中停一快退一原位停止，采用定位銷定位，定位銷的重量為100N,與裝置間的壓力為100N,靜、動摩擦因數均為0.15,快進、快退的速度均為0.1m/s,加減速反應時間為0.2s,單行程為0.1m。5.5.3計算外負載動摩擦阻力Ffd=Fgfd=0.15100N=15N靜摩擦阻力Ffs=Fgfs=0.15N=15N慣性阻力FmF10001N5N

50、gt9.80.2液壓缸負載見表5-7表5-7負載力工況計算公式液壓缸負載，N液壓缸驅動力，W啟動FfsFg1517加速FfdFgFm2022快進FfdFg1517快退FfdFg1517制動FfdFgFm1011m0.95.5.4運行時間快進*1s0.1tL1t11快退t2L220.1s0.11s5.5.5確定液壓系統參數1 .初選液壓缸的工作壓力查表20-3-11,選定工作壓力為1.5MPa,假定回油壓力p2=0.2MPa。2 .計算液壓缸尺寸因為往返速度相同，所以d=0.71D521.6105m2*4A1F-226m2223.14A-(Dd)44液壓缸各工況參數見表5-8。(83.23、2、

51、10)(610)2.2105m2(P12P2)(1.510.2)106表5-8液壓缸參數表工況計算公式驅動力，N液壓缸p2X105,PapX105,Pa一5qvX105,m3/s功率，W快進起動cF0p2A217Ap2=03.40.52.2加速22Ap2=25.3p1AqA1ppq快進17Ap2=24.3制動11Ap2=23.1快退起動cF0p2-p1A2qA22ppq17Ap2=07.70.222.7加速22Ap2=214.5快退17Ap2=212.3制動11Ap2=29.55.5.6 擬定液壓系統原理圖11>Jl=LjlL圖5-6定位缸系統圖5.5.7 選擇液壓件1 .選擇液壓泵和電機確定液壓泵的工作壓力液壓