工業(yè)機(jī)械手電氣液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、262 工業(yè)機(jī)械手電氣液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 工業(yè)機(jī)械手電氣液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄? 1、前言-2? 2、確定對(duì)液壓系統(tǒng)的工作要求-2?3、擬定液壓系統(tǒng)原理圖-3? 3.1?液壓系統(tǒng)原理圖-3? 3.2?液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表-4? 3.3?液壓系統(tǒng)工作原理-4? 3.4?液壓系統(tǒng)特點(diǎn)分析-7? 3.5?電氣系統(tǒng)原理圖-8? 3.6?電氣系統(tǒng)工作原理-8? 3.7?電氣系統(tǒng)特點(diǎn)分析-10?4、計(jì)算和選擇液壓元件-11? 4.1 執(zhí)行元件液壓缸、液壓馬達(dá)-11? 4.2 動(dòng)力元件液壓泵-14 4.3 控制元件方向閥、壓力閥、流量閥-16 4.4 輔助元件管道、管接頭、濾油器、油箱-17 4.5 工作介質(zhì)液壓

2、油-18?5、液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算-19? 5.1 系統(tǒng)的壓力損失驗(yàn)算-19 5.2 系統(tǒng)的溫升驗(yàn)算-19 5.3 系統(tǒng)的其它驗(yàn)算-19 6、結(jié)束語-19? 7、致謝-19?8、參考文獻(xiàn)-20 工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)? 摘要?機(jī)械手是模仿人的手部動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操 作的自動(dòng)裝置。它特別是在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及 笨重、單調(diào)、頻繁的操作中代替人作業(yè)，因此獲得日益廣泛的應(yīng)用。機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及檢測(cè)裝置三大部分組成，智能機(jī)械手還具有感覺系統(tǒng)和智能系統(tǒng)。本 篇介紹的工業(yè)機(jī)械手屬圓柱坐標(biāo)式、 全液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手。 本

3、篇根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序， 分四步詳細(xì)地介紹了工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，其中第?3?步擬定液壓系統(tǒng)原理圖是重 點(diǎn)。? 關(guān)鍵詞?機(jī)械手 液壓 電氣? 1、前言 工業(yè)機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)是說明機(jī)械手規(guī)格與性能的具體指標(biāo)，一般有以下幾個(gè)方面： 握取重量。握取重量標(biāo)明了機(jī)械手的負(fù)載能力。這項(xiàng)參數(shù)與機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)， 通常指正常運(yùn)行速度所握取的工件重量。 運(yùn)動(dòng)速度。運(yùn)動(dòng)速度是反映機(jī)械手性能的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)。它與機(jī)械手握取重量、 定位、精度等參數(shù)都有密切關(guān)系，同時(shí)也直接影響機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)周期。 自由度。確定工業(yè)機(jī)械手的手部在運(yùn)動(dòng)空間的位置和姿態(tài)的、獨(dú)立的變化參數(shù)就是工 業(yè)機(jī)械手的自由度。自由度越多，

4、其動(dòng)作越靈活，適應(yīng)性越強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)也相應(yīng)越復(fù)雜。一般 具有?46?個(gè)自由度即滿足使用要求。 定位精度。定位精度即重復(fù)定位精度，是衡量機(jī)械手工作質(zhì)量的又一項(xiàng)重要指標(biāo)。 定位精度的高低取決于位置控制方式以及運(yùn)動(dòng)部位本身的制造精度和剛度，與握取重量、 運(yùn)動(dòng)速度等也有密切關(guān)系。? 2、確定對(duì)液壓系統(tǒng)的工作要求 根據(jù)工況要求， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)要具有手臂升降、 手臂伸縮、 手臂回轉(zhuǎn)和手腕回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)由手臂升降機(jī)構(gòu)、手臂伸縮機(jī)構(gòu)、手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、手腕回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、手指夾緊機(jī) 構(gòu)和回轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)等組成，每一部分均由液壓缸驅(qū)動(dòng)與控制它完成的動(dòng)作循環(huán)為：插定位銷 手臂前伸手指張開手指夾緊抓料手臂上升手臂縮回手腕

5、回轉(zhuǎn) 180?拔定位銷 ?手臂回轉(zhuǎn) 95?插定位銷手臂前伸手臂中停手指松開手指閉合手臂縮回手 ?臂下降手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位拔定位銷手臂回轉(zhuǎn)復(fù)位待料，泵卸載。 3、擬定液壓系統(tǒng)原理圖? 3.1?液壓系統(tǒng)原理圖 工業(yè)機(jī)械手液壓系統(tǒng)圖 3.2?液壓系統(tǒng)電磁鐵動(dòng)作順序表 3.3?液壓系統(tǒng)工作原理?1、插定位銷（1 Y?、12 Y?） 按下油泵起動(dòng)按鈕后，雙聯(lián)葉片泵?1、2?同時(shí)供油，電磁鐵?1Y、2Y?帶電，油液經(jīng)溢流 閥?3?和?4?至油箱，機(jī)械手處于待料卸荷狀態(tài)。 當(dāng)棒料到達(dá)待上料位置，啟動(dòng)程序動(dòng)作。電磁鐵?1Y?帶電，2Y?不帶電，使泵?1?繼續(xù)卸荷， 而泵?2?停止卸荷，同時(shí)?12Y通電。 進(jìn)油路：泵

6、?2閥?6減壓閥?8閥?9閥?25（右）定位缸左腔。 此時(shí)，插定位銷以保證初始位置準(zhǔn)確。定位缸沒有回油路，它是依靠彈簧復(fù)位的。?2、手臂前伸（5 Y?、12 Y?） 插定位銷后，此支路系統(tǒng)油壓升高，使繼電器?K26?發(fā)訊，接通電磁鐵?5Y，泵?1?和泵?2?經(jīng)相應(yīng)的單向閥匯流到電液換向閥?14?左位，進(jìn)入手臂伸縮缸油腔。 進(jìn)油路：泵?1單向閥?5閥?14（左）手臂伸縮缸右腔 泵?2閥?6閥?7 回油路：手臂伸縮缸左腔單向調(diào)速閥15閥?14（左）油箱 +? +? +? +? 3、手指張開（1 Y?、9 Y?、12 Y?） 手臂前伸至適當(dāng)位置，行程開關(guān)發(fā)訊，電磁鐵1Y、9Y?帶電，泵?1卸載，泵?

7、2供油，經(jīng) 單向閥?6?電磁閥?20?左位，進(jìn)入手指夾緊缸右腔?；赜吐窂淖笄煌ㄟ^液控單向閥?21?及閥?20?左位進(jìn)入油箱。 進(jìn)油路：泵?2閥?6電磁閥?20（左）手指夾緊缸右腔 回油路：手指夾緊缸左腔閥21電磁閥?20（左）油箱? 4、手指抓料（1 Y?、12 Y?） 手指張開后，時(shí)間繼電器延時(shí)。待棒料由送料機(jī)構(gòu)送到手指區(qū)域時(shí)，繼電起器發(fā)訊使?9Y?斷電，泵?2?的壓力油通過閥?20?的右位進(jìn)入缸的左腔，使手指夾緊棒料。 進(jìn)油路：泵?2閥?6閥?20（右）閥?21手指夾緊缸左腔 回油路：手指夾緊缸右腔閥20（右）油箱? 5、手臂上升（3 Y?、12 Y?） 當(dāng)手指抓料后，手臂上升。此時(shí)，泵?

8、1和泵?2?同時(shí)供油到升降缸。主油路為： 進(jìn)油路：泵?1單向閥?5閥?10（左）閥?11閥?12手臂升降缸下腔 泵?2閥?6閥?7 回油路：手臂升降缸上腔閥13閥?10（左）油箱? 6、手臂縮回（6 Y?、12 Y?） 手臂上升至預(yù)定位置，碰行程開關(guān)，3Y?斷電，電液換向閥?10?復(fù)位，6Y?帶電。泵?1?和 泵?2?一起供油至電液換向閥?14右端，壓力油通過單向調(diào)速閥?15?進(jìn)入伸縮缸左腔，而右腔油 液經(jīng)閥?14?右端回油箱。 進(jìn)油路：泵?1閥?5閥?14（右）閥?15手臂伸縮缸左腔 泵?2閥?6閥?7 回油路：手臂伸縮缸右腔閥14（右）油箱? 7、手腕回轉(zhuǎn)（1 Y?、10 Y?、12 Y?

9、） 當(dāng)手臂上的碰塊碰到行程開關(guān)時(shí)，6Y?斷電，閥?14?復(fù)位，1Y、10Y?通電。此時(shí)，泵?2?單獨(dú)供油至閥?22?左端，通過閥?24?進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)油缸，使手腕回轉(zhuǎn) 180?。 進(jìn)油路：泵?2閥?6閥?22（左）閥?24手腕回轉(zhuǎn)缸 回油路：手腕回轉(zhuǎn)缸閥?23閥?22（左）油箱? 8、拔定位銷（1 Y?） 當(dāng)手腕上的碰塊碰到行程開關(guān)時(shí)，10Y、12Y?斷電，閥?22、25?復(fù)位，定位缸油液經(jīng)閥?25?左端回油箱，彈簧作用拔定位銷。 回油路：定位缸左腔閥?25（左）油箱 定位缸沒有進(jìn)油路，它是在彈簧作用下前進(jìn)的。+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+? 9、手臂回轉(zhuǎn)（1 Y?、7 Y?

10、） 定位缸支路無油壓后，壓力繼電器?K26發(fā)訊，接通?7Y。泵?2?的壓力油進(jìn)入閥?6?經(jīng)換向 ?閥?16?左端通過單向調(diào)速閥?18最后進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)缸，使手臂回轉(zhuǎn) 95?。 +?+? 進(jìn)油路：泵?2閥?6換向閥?16（左）單向調(diào)速閥18手臂回轉(zhuǎn)缸 回油路：手臂回轉(zhuǎn)缸單向調(diào)速閥?17換向閥?16（左）行程節(jié)流閥?19油箱? 10、插定位銷（1 Y?、12 Y?） 當(dāng)手臂回轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)時(shí)，7Y?斷電，12Y重又通電，插定位銷同?1。? 11、手臂前伸（5 Y?、12 Y?） 此時(shí)的動(dòng)作順序同?7。? 12、手臂中停（12 Y?） 當(dāng)手臂前伸碰到行程開關(guān)后，5Y?斷電，伸縮缸停止動(dòng)作，確保手臂將棒

11、料送到準(zhǔn)確位 置處， “手臂中?！钡戎鳈C(jī)夾頭夾緊棒料，夾頭夾緊棒料后，時(shí)間繼電器發(fā)訊。? 13、手指張開（1 Y?、9 Y?、12 Y?） 接到繼電器信號(hào)后，1Y、9Y?通電，手指張開同?3。并啟動(dòng)時(shí)間繼電器延時(shí)，主機(jī)夾頭 移走棒料后，繼電器發(fā)訊。? 14、手指閉合（1 Y?、12 Y?） 接繼電器信號(hào)，9Y斷電，手指閉合同?4。? 15、手臂縮回（6 Y?、12 Y?） 當(dāng)手指閉喝后，1Y斷電，使泵?1?和泵?2?一起供油，同時(shí)?6Y?通電，其動(dòng)作順序同?6。? 16、手臂下降（4 Y?、12 Y?） 手臂縮回碰到行程開關(guān)，6Y?斷電，4Y?通電。此時(shí)，電液換向閥?10?右端動(dòng)作，壓力油 經(jīng)

12、閥?10?和單向調(diào)速閥?13?進(jìn)入升降缸上腔。 進(jìn)油路：泵?1單向閥?5閥?10（右）閥?13手臂升降缸上腔 泵?2閥?6閥?7 回油路：手臂升降缸下腔閥12閥?11閥?10（右）油箱? 17、手腕反轉(zhuǎn)（1 Y?、11 Y?、12 Y?） 當(dāng)升降導(dǎo)套上的碰鐵碰到行程開關(guān)時(shí)，4Y?斷電，1Y、11Y?通電。泵?2?供油至閥?22?右 端，壓力油通過單向調(diào)速閥?23進(jìn)入手腕回轉(zhuǎn)缸的另一腔，并使手腕反轉(zhuǎn) 180?。 進(jìn)油路：泵?2閥?6閥?22（右）單向調(diào)速閥23手腕回轉(zhuǎn)缸 回油路：手腕回轉(zhuǎn)缸單向調(diào)速閥?24閥?22（右）油箱? 18、拔定位銷（1 Y?） 手腕反轉(zhuǎn)碰到行程開關(guān)后，11Y、12Y斷電

13、。動(dòng)作順序同?8。+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+? 19、手臂反轉(zhuǎn)（1 Y?、8 Y?） 拔定位銷，壓力繼電器發(fā)信號(hào)，8Y?接通。換向閥?16右端動(dòng)作，壓力油進(jìn)入手臂回轉(zhuǎn)缸 ?的另一腔，手臂反轉(zhuǎn) 95?，機(jī)械手復(fù)位。 +?+? 進(jìn)油路：泵?2閥?6換向閥?16（右）單向調(diào)速閥17手臂回轉(zhuǎn)缸 回油路：手臂回轉(zhuǎn)缸單向調(diào)速閥?18換向閥?16（右）行程節(jié)流閥?19油箱? 20、待料卸載（1 Y?、2 Y?） 手臂反轉(zhuǎn)到位后，啟動(dòng)行程開關(guān)，8Y?斷電，2Y?接通。此時(shí)，兩油泵同時(shí)卸荷。機(jī)械手 動(dòng)作循環(huán)結(jié)束，等待下一個(gè)循環(huán)。 機(jī)械手的動(dòng)作也可由微機(jī)程序控制，與相關(guān)

14、主機(jī)聯(lián)為一體，其動(dòng)作順序相同。?+?+? 3.4?液壓系統(tǒng)特點(diǎn)分析： 系統(tǒng)采用雙聯(lián)泵供油，手臂升降及伸縮時(shí)由兩個(gè)泵同時(shí)供油；手臂回轉(zhuǎn)、手腕回轉(zhuǎn)、 手指松緊及定位缸工作時(shí)，只有小流量泵?2?供油，大流量泵?1?自動(dòng)卸載。由于定位缸和控制 油路所需壓力較低，在定位缸支路上串聯(lián)有減壓閥?8，使之獲得穩(wěn)定的壓力。 手臂的伸縮和升降采用單桿雙作用液壓缸驅(qū)動(dòng)， 手臂的升降和伸縮速度分別由單向調(diào) 速閥?15、13、11?實(shí)現(xiàn)回油節(jié)流調(diào)速；手臂及手腕的回轉(zhuǎn)由擺動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)，其正反向運(yùn)動(dòng) 亦采用單向閥?17?和?18，23?和24?回油節(jié)流調(diào)速。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位和緩沖是機(jī)械手工作平穩(wěn)可靠的關(guān)鍵。從提高生產(chǎn)率來說

15、，希望機(jī)械 手正常工作速度越快越好，但工作速度越快，起動(dòng)和停止時(shí)的慣性就越大，振動(dòng)和沖擊就越 大，這不僅會(huì)影響到機(jī)械手的定位精度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損傷機(jī)件。因此機(jī)械手的定位精度和運(yùn) 動(dòng)平穩(wěn)性的要求，一般在定位前要采取緩沖措施。 該機(jī)械手手臂伸出、手腕回轉(zhuǎn)由死擋鐵定位保證精度，端點(diǎn)到達(dá)前發(fā)信號(hào)切斷油路，滑動(dòng)緩 沖；手臂縮回和手臂上升由行程開關(guān)適時(shí)發(fā)信號(hào)，提前切斷油路，滑行緩沖并定位。此外， 手臂伸縮缸和升降缸采用了電液換向閥換向，調(diào)節(jié)換向時(shí)間，亦增加緩沖效果。由于手臂的 回轉(zhuǎn)部分質(zhì)量較大，轉(zhuǎn)速較高，運(yùn)動(dòng)慣性矩較大，系統(tǒng)手臂回轉(zhuǎn)缸除采用單向調(diào)速閥回油節(jié) 流調(diào)速外，還在回油路上安裝行程節(jié)流閥?19?進(jìn)行減

16、速緩沖，最后由定位缸插定位銷定位， 滿足定位精度要求。 為使手指夾緊缸夾緊工件后不受系統(tǒng)壓力波動(dòng)的影響，保證牢固地夾緊工件，采用了 液控單向閥?21?的鎖緊回路。 手臂升降缸為立式液壓缸，為支承平衡運(yùn)動(dòng)部件的自重，采用了單向順序閥?12?的平衡回 路。 3.5?電氣系統(tǒng)原理圖 各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)信號(hào)控制相應(yīng)的電磁換向閥，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作。 3 1整 調(diào)G?1FU KP 1S1 2F3 KH 4 KMK 燈 K兩泵卸小泵卸大泵卸手臂上手臂下手臂前手臂縮9手臂回K 10S手臂反手指張4177手腕回1手腕反1K 插定位工業(yè)機(jī)械手電氣系統(tǒng)圖? 3.6?電氣系統(tǒng)工作原理? 1、插定位銷（1

17、 Y?、12 Y?） 放下閘刀開關(guān)?QG，按下起動(dòng)按鈕?SB2，中間繼電器?12K?得電，其常開觸點(diǎn)閉合，使電 磁鐵?1Y、2Y?同時(shí)得電，兩泵同時(shí)卸載，機(jī)械手處于待料卸載狀態(tài)。同時(shí)繼電器KM?得電， 其常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)?M?運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)輸棒料。 當(dāng)棒料到達(dá)待上料位置時(shí)，撞上行程開關(guān)?12ST,?12ST?閉合，使中間繼電器12K?斷電，電磁 鐵?2Y?斷電，小泵停止卸載，大泵仍卸載，同時(shí)使中間繼電器?11K得電，其常開觸點(diǎn)自鎖， 使另外的常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?12Y得電，實(shí)現(xiàn)插定位銷。? 2、手臂前伸（5 Y?、12 Y?） 當(dāng)定位缸的油壓達(dá)到一定值時(shí)，壓力繼電器KP?發(fā)訊，使行程開關(guān)?6ST

18、閉合，中間繼電 器?5K?得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?5Y?得電，實(shí)現(xiàn)手臂前伸。? 3、手指張開（1 Y?、9 Y?、12 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手臂伸縮缸上的碰塊碰到行程開關(guān)4ST,4ST閉合，中間繼電器?4K?得電，+?+?+?+?+?+?+? 其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?9Y得電，實(shí)現(xiàn)手指張開。? 4、手指抓料（1 Y?、12 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手指夾緊缸上的碰塊碰到行程開關(guān)5ST,5ST閉合，中間繼電器?4K?斷電， 其常開觸點(diǎn)斷開，電磁鐵?9Y斷電，實(shí)現(xiàn)手指抓料。? 5、手臂上升（3 Y?、12 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手指夾緊缸上的碰塊碰到行程開關(guān)2ST,2ST閉合，中間繼電器?2K?得

19、電， 其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?3Y得電，實(shí)現(xiàn)手臂上升。? 6、手臂縮回（6 Y?、12 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手臂升降缸上的碰塊碰到行程開關(guān)7ST,7ST閉合，中間繼電器?6K?得電， 其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?6Y斷電，實(shí)現(xiàn)手臂縮回。? 7、手腕回轉(zhuǎn)（1 Y?、10 Y?、12 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手臂伸縮缸上的碰塊碰到行程開關(guān)8ST,8ST閉合，中間繼電器?7K?得電， 其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?10Y?得電，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)。? 8、拔定位銷（1 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，手腕回轉(zhuǎn)缸上的碰塊碰到行程開關(guān)?11ST,11ST?閉合，中間繼電器?10K?得 電，其常閉觸點(diǎn)斷開，電磁鐵?12Y?斷電，同時(shí)?8

20、ST?斷開后，中間繼電器?7K?斷電，其常開 觸點(diǎn)斷開，電磁鐵?10Y?斷電，實(shí)現(xiàn)拔定位銷。? 9、手臂回轉(zhuǎn)（1 Y?、7 Y?） 經(jīng)一定時(shí)間，定位缸支路上無油壓后，壓力繼電器?KP?發(fā)訊，使行程開關(guān)?10ST?閉合， 中間繼電器?9K?得電，其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?7Y得電，實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)。?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+? 10、 插定位銷（1 Y?、12 Y?） +?+? 其過程同?1。? 11、 手臂前伸（5 Y?、12 Y?） +?+? 其過程同?7。? 12、 手臂中停（12 Y?） +? 經(jīng)一定時(shí)間，手臂伸縮缸上的碰塊碰到使行程開關(guān)?6ST，中間繼電器?5K斷電，其

21、常開 觸點(diǎn)斷開，電磁鐵?5Y?斷電，實(shí)現(xiàn)手臂中停。? 13、 手指張開（1 Y?、9 Y?、12 Y?） +?+?+? 其過程同?3。? 14、 手指閉合（1 Y?、12 Y?） +?+? 其過程同?4。? 15、 手臂縮回（6 Y?、12 Y?）+?+? 其過程同?6。? 16、 手臂下降（4 Y?、12 Y?） +?+? 經(jīng)一定時(shí)間，手臂伸縮缸上的碰塊碰到使行程開關(guān)3ST，3ST閉合，中間繼電器?8K?得 電，其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵4Y?得電，實(shí)現(xiàn)手臂下降。? 17、 手腕反轉(zhuǎn)（1 Y?、11 Y?、12 Y?） +?+?+? 經(jīng)一定時(shí)間，手臂升降缸上的碰塊碰到行程開關(guān)9ST,9ST閉合，

22、中間繼電器?8K?得電， 其常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?11Y?得電；同時(shí)，中間繼電器?3K?斷電，其常閉觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?1Y?得電，實(shí)現(xiàn)手臂反轉(zhuǎn)。? 18、 拔定位銷（1 Y?） +? 其過程同?8。? 19、 手臂反轉(zhuǎn)（1 Y?、8 Y?） +?+? 拔定位銷銷后，壓力繼電器?KP?發(fā)訊，行程開關(guān)?11ST閉合，中間繼電器?10K得電，其 常開觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?8Y?得電，實(shí)現(xiàn)手臂反轉(zhuǎn)。? 20、 待料卸載（1 Y?、2 Y?） +?+? 經(jīng)一定時(shí)間，手臂回轉(zhuǎn)缸上的碰塊碰斷行程開關(guān)?11ST,中間繼電器10K?斷電，其常開觸 點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，電磁鐵?8Y?斷電，電磁鐵2Y得電，兩泵同時(shí)卸

23、荷，實(shí)現(xiàn)待料卸載。? 3.7?電氣系統(tǒng)特點(diǎn)分析： 控制方式為點(diǎn)位程序控制。程序設(shè)計(jì)采用開關(guān)預(yù)選方式，機(jī)械手的自動(dòng)循環(huán)采用步進(jìn) 繼電器控制。步進(jìn)動(dòng)作是由每一個(gè)動(dòng)作完成后，使行程開關(guān)?ST的觸點(diǎn)閉合而發(fā)出信號(hào)或依 據(jù)每一步的動(dòng)作預(yù)設(shè)停留時(shí)間。 發(fā)信指令完成由相應(yīng)的中間繼電器?K?來實(shí)現(xiàn)，受發(fā)指令的完成方式為機(jī)械手相應(yīng)動(dòng) 作結(jié)束的同時(shí)使步進(jìn)繼電器再動(dòng)作，復(fù)位指令完成是給相應(yīng)的中間繼電器通電，使機(jī)械手回 到工作準(zhǔn)備狀態(tài)。 機(jī)械手除能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)外，還設(shè)有調(diào)整電路，可通過手動(dòng)按鈕?SB?進(jìn)行單個(gè)動(dòng)作調(diào) 試。 液壓泵的供油與卸載和每步動(dòng)作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系由控制電器保證：只有在?2K、3K、?4K、5K、6K

24、、7K、8K、9K、10K?等九個(gè)中間繼電器全部不通電（所有液壓缸不動(dòng)作）時(shí)， 中間繼電器?12K?才通電，使電磁鐵?1Y、2Y?得電，大、小泵同時(shí)卸載；中間繼電器中任意 一個(gè)通電（即任一液壓缸動(dòng)作），12K?則斷電，小泵停止卸載；中間繼電器?2K、3K、5K、?6K?中任意一個(gè)通電（即手臂升降，手臂伸縮），大泵則停止卸載。 手臂定位與手臂回轉(zhuǎn)由繼電器互鎖。在插定位銷后，定位缸壓力上升，壓力繼電器?K?升壓發(fā)令，一方面由常開觸點(diǎn)接通手臂升降、手臂伸縮、手指松夾、手腕回轉(zhuǎn)等部分的自動(dòng) 循環(huán)電氣線路；另一方面由常閉觸點(diǎn)斷開手臂回轉(zhuǎn)的電氣線路。同時(shí)在定位缸用電磁鐵12Y?的線圈兩邊串聯(lián)有中間繼電器9

25、K?和?10K（手臂回轉(zhuǎn)）的常閉觸頭和?11K（定位插銷）的常 開觸頭，這些互鎖措施保證了任何情況下手臂回轉(zhuǎn)只在拔定位銷之后進(jìn)行。 因機(jī)械手工作環(huán)境存在金屬粉塵，在電磁鐵?Y?的線圈兩邊各串聯(lián)了一個(gè)中間繼電器 的常開觸頭，用以保證繼電器斷電之后常開觸頭可靠脫開，液壓缸即時(shí)停止工作。 4、計(jì)算和選擇液壓元件 液壓元件包括執(zhí)行元件、動(dòng)力元件、控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)。? 4.1?執(zhí)行元件液壓缸、液壓馬達(dá) 手臂伸縮液壓缸 手腕回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá) 手指夾緊液壓缸手臂升降液壓缸 G=1000N 定位液壓缸 手臂回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá) 工業(yè)機(jī)械手受力示意圖? 4.1.1?手指夾緊缸 Y=0? 2?f?N?G=0? 又

26、?f?N?=m?N? N=G?1000 =5000N?2?m?2?0?.?1? M(o)=0? N?aF?2?2?a=02? F?2?=2?N?=25000=10000N? 又F?V?F?2?1?=1.33?V?1?F?2? F?1?=13300N? D=4?Fp?P? 4 13300? p? 10?=41.15mm? 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為?40mm.,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P?17- 286?選?HSG型液壓缸。? 4.1.2?手腕回轉(zhuǎn)缸 當(dāng)手指夾著工件，手腕旋轉(zhuǎn)時(shí)，液壓缸需克服的摩檫力矩最大。?M?f?=fr=?m?G?r?=0.115000.1=15NM? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?P?17-?2

27、04?選?CM-C10C?型液壓馬達(dá)。? 4.1.3?手臂伸縮缸? F=f=?mG? =0.12000=200N? D=4?Fp?P? 4 200? p? 4?=8.4mm? 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為?10mm.,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P?17- 286?選?HSG型液壓缸。? 4.1.4?手臂升降缸?D=4?Fp?P? 4 4000? p? 4?=35.7mm? 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為?40mm.,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P?17- 286?選?HSG型液壓缸。 4.1.5?手臂回轉(zhuǎn)缸 當(dāng)手指夾著工件，手臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，液壓缸需克服的摩檫力矩最大。? M?f?=fr=?m?G?r?=0.145000.05

28、=22.5NM? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?P?17-?204?選?CM-C18C?型液壓馬達(dá)。? 4.1.6?定位缸? f=?mG? =0.15000=500N? D=4?Fp?P? 4?f p?p?=4 500? p? 4? =12.6mm? 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為?20mm.,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P?17- 286?選?HSG型液壓缸。 液壓缸計(jì)算結(jié)果： 4.1.7 液壓缸的其它技術(shù)要求： 缸筒與端蓋的連接形式 由于機(jī)械手要求外形尺寸小，重量輕，故采用螺紋式連接 缸筒、端蓋和導(dǎo)向套的基本要求 缸筒內(nèi)孔一般采用鏜削、 鉸孔、 滾壓或磨等精密加工工藝制造， 要求表面粗糙度在 0.1 0.4?m m ,

29、使活塞及其密封件、支承件能順利滑動(dòng)，從而保證密封效果，減少磨損；缸筒要承 受很大的液壓力，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 端蓋裝在缸筒兩端，形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都 應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。 導(dǎo)向套對(duì)活塞桿起導(dǎo)向和支承作用， 一般采用摩檫系數(shù)小、 耐磨性好的聚四氟乙烯制作。 活塞和活塞桿的連接形式 由于機(jī)械手工作時(shí)振動(dòng)較大，要求連接強(qiáng)度高且具有減振能力，故選擇半環(huán)式連接 活塞組件的密封 在活塞的外圓表面一般開幾道寬 0.30.5mm 的環(huán)形溝槽，稱平衡槽，其作用如下：使 活塞具有自位性能，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對(duì)稱 分布形成一

30、個(gè)徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，它使摩檫力增大，開平衡槽后，使得徑向油 壓力趨于平衡，使活塞能夠自動(dòng)對(duì)中，減小摩檫力；由于同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得 多，活塞的對(duì)中減小了油液的泄漏量， 提高了密封性能；自潤(rùn)滑作用，油液儲(chǔ)存在平衡槽內(nèi)， 使活塞能自動(dòng)潤(rùn)滑。 同時(shí)還采用Y 型密封。 Y 形密封的截面為Y 形，屬唇型密圈，主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。 Y 形圈的密封作用取決于它的唇邊對(duì)耦合面的緊密接觸程度。在壓力油作用下，唇邊對(duì)耦合 面產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而達(dá)到密封的目的。當(dāng)液壓力升高時(shí)，唇邊與耦合面貼得更緊， 接觸壓力更高，密封性能更好。 緩沖裝置 當(dāng)液壓缸拖動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量較大、速度較高時(shí)，一般應(yīng)

31、在液壓缸中設(shè)緩沖裝置，必要時(shí)還 需在液壓缸傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路， 以免在行程終端發(fā)生過大的機(jī)械碰撞， 導(dǎo)致液壓缸損壞。 緩沖的原理是當(dāng)活塞或缸筒接近行程終端時(shí)，在排油腔內(nèi)增大回油阻力，從而降低液壓缸的 運(yùn)動(dòng)速度，避免活塞與缸蓋相撞。 4.2 動(dòng)力元件液壓泵 液壓泵是標(biāo)準(zhǔn)件，其選擇依據(jù)是額定壓力和流量。 4.2.1 小泵 當(dāng)手臂回轉(zhuǎn)、手腕回轉(zhuǎn)、手指松緊及定位缸工作時(shí)，只有小流量泵供油。 手臂回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)的額定壓力為 10MPa，流量為?q?t?=nV=180018.2=32.8L/min 手腕回轉(zhuǎn)時(shí)，液壓馬達(dá)的額定壓力為 10MPa,流量為?q?t?=nV=180010.9=19.6L/mi

32、n 手指松緊時(shí) ， 液壓缸的工作壓力為 10?MPa?， 流量為?q?t?= A?1?V?max?=p?2?p D?V?=?0?.?04?2?3?10?3?=3.76L/min max?4 4 p?2?p D?V?max?=4 4 定位缸工作時(shí), 液壓缸的工作壓力為 4?MPa，流量為?q?A?1?V?t?= max?= 0.02?3?10?=0.94L/min 實(shí)際流量：?q?p?=?K?1?q?max?=1.132.8=36.08L/min 實(shí)際壓力：?p?p?=?K?2?p?max?=1.110=11?MPa? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?p?選?CB-30?型液壓泵。 17-130? 工作時(shí)液壓泵

33、所需的最大功率為：?2?3? pq?p?11? 10?6 36?.?08? 10?- 3? p?w?=8.27KW h?0?.?8? 60? 查機(jī)械零件手冊(cè)?p?Y160M型電機(jī)。 274?選 4.2.2 大泵 當(dāng)手臂伸縮、手臂升降時(shí)，大、小泵同時(shí)供油。 手臂升降時(shí) ， 液壓缸工作壓力為 4?MPa?， 流量為?q?t?= A?1?V?max?=p?2?p D?V?=?0?.?04?2?36?10 - 3?=45.2L/min。 max?4 4 手臂伸縮時(shí) ， 液壓缸工作壓力為 4?MPa?， 流量為?q?t?= A?1?V?max?=p?2?p 2?D?V?.?01?12?10 - 3?=0

34、.94L/min max?=?0?4 4 實(shí)際流量：?q?p?=?K?1?q?max?=1.145.2=49.72L/min 實(shí)際壓力：?p?p?=?K?2?p?max?=1.14=4.4?MPa? 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?p?選?CB-50?型液壓泵。 17-130? 工作時(shí)液壓泵所需的最大功率為：? pq?p?11? 10?6 49?.?72? 10?- 3? p?w?=11.39KW h?0?.?8? 60? 查機(jī)械零件手冊(cè)?p?Y160L型電機(jī)。 274?選 泵的計(jì)算結(jié)果： 電機(jī)的計(jì)算結(jié)果： 4.3 控制元件方向閥、壓力閥、流量閥 控制元件是標(biāo)準(zhǔn)件，其選擇依據(jù)是系統(tǒng)的最高工作壓力和通過該閥的最

35、大流量 4.3.1 方向控制閥 電液換向閥：按 P=11?MP?DSHG-03-3c 型電液換向閥 2 個(gè)（3 位 4 a?,q=70.6?min?選 通 O 型機(jī)能） 電磁換向閥：按 P=11?MP?型電磁換向閥 4 個(gè)（其中 3 a?,q=47.1?min?選 DSG-01-3c 位 4 通 O 型機(jī)能 2 個(gè)，2 位 3通 2 個(gè)） 單向閥：按 P=11?MP?S 型單向閥4 個(gè) a?,q=47.1?min?選 液控單向閥：按 P=11?MP?SV10 型液控單向閥 1個(gè) a?,q=47.1?min?選 4.3.2 壓力控制閥 壓力繼電器：按 P=11?MP?HED1K型壓力繼電器1 個(gè)

36、； a?,q=47.1?min?選 減壓閥：按 P=11?MP?DR10DP 型直動(dòng)式減壓閥 1個(gè)； a?,q=47.1?min?選 卸荷溢流閥：按 P=11?MP?DA 型先導(dǎo) a?,q=47.1?min?，P=11?MP?a?,q=70.6?min?選 式卸荷溢流閥各 1 個(gè)； 單向順序閥：按 P=11?MP?HGM-03-20 型單向順序閥 1 個(gè)。 a?,q=70.6?min?選 4.3.3 流量控制閥 單向調(diào)速閥：按 P=11?MP?QA-H20 型單向調(diào)速閥 4 個(gè)，按 a?,q=47.1?min選 P=11?MP?QA-H20 型單向調(diào)速閥 3個(gè)； a?,q=70.6?min?選

37、 行程節(jié)流閥：按 P=11?MP?選 ?ZGM-10型行程節(jié)流閥 1 個(gè)。a?,q=47.1?min 控制元件計(jì)算結(jié)果： 4.4 輔助元件管道、管接頭、濾油器、油箱 4.4.1 管道 由于本系統(tǒng)壓力一般，擬采用軟管。 與手臂回轉(zhuǎn)缸、手指夾緊缸、手腕回轉(zhuǎn)缸、定位缸相連的軟管 A=2?Q1?Q? ,得 d=6?V?3?p?V? d軟管內(nèi)徑，m V管內(nèi)流速，?m/?s?Q管內(nèi)流量，?m?/?s? 將 V=2?m/?s?，Q=47.1?min?=7.85?10 -?3?m?3?/?s?代入上式得 d=0.0091m=9.1mm 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為 d=10mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選?P?17-?

38、617?,選型軟管 3? 與手臂升降缸、手臂伸縮缸相連的軟管 A=2?Q1?Q?,得 d=6?V?3?p?V? d軟管內(nèi)徑，m V管內(nèi)流速，?m/?s? Q管內(nèi)流量，?m?/?s? 將 V=2?m/?s?，Q=117.7?min?=19.6?10 m?/?s?代入上式得 d=0.0144m=14.4mm 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為 d=15mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選?P?17-?617?,選型軟管 4.4.2 管接頭 由于本系統(tǒng)最高工作壓力為 11MPa，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選扣壓式膠管接頭 4.4.3 濾油器 由于本系統(tǒng)適用于高溫作業(yè)，油液溫度會(huì)很高，故選擇燒結(jié)式濾芯 4.4.4 油箱 油箱的容量一

39、般取泵流量的 35 倍，本系統(tǒng)取4 倍。 V=4?q?p?=4（70.6+47.1）=470.8L 根據(jù)液壓行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整為 V=500L -?3?3?3? 4.5 工作介質(zhì)液壓油 液壓系統(tǒng)對(duì)工作介質(zhì)的要求： 有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦裕?氧化安定性好和剪切安定性好； 抗乳化性、抗泡沫性好； 能防火、防爆； 有良好的潤(rùn)滑性和防腐蝕性，不腐蝕金屬和密封件； 對(duì)人體無害，成本低。 綜合以上要求，選 L-HL 液壓油（普通液壓油） 5、液壓系統(tǒng)性能的驗(yàn)算 5.1 系統(tǒng)的壓力損失驗(yàn)算 液壓元件的規(guī)格和管道尺寸確定之后，便應(yīng)估算回路中的壓力損失，以便確定系統(tǒng)的供 油壓力。而系統(tǒng)的壓力損失的驗(yàn)算工作

40、，往往要求先畫出液壓系統(tǒng)和元件的裝配草圖后，才 能進(jìn)行。由于該液壓系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，該項(xiàng)計(jì)算從略。 5.2 系統(tǒng)的溫升驗(yàn)算 在液壓傳動(dòng)中，壓力損失和溢流、泄漏的能量損失，絕大部分變?yōu)闊崮埽率瓜到y(tǒng)的油 溫升高。為了保證系統(tǒng)正常工作，油溫升高的允許植不應(yīng)超過規(guī)定范圍。因而驗(yàn)算發(fā)熱和散 熱量。由于系統(tǒng)的功率小，效率高，發(fā)熱少，所取油箱容量又較大，故不必進(jìn)行溫升的驗(yàn)算。 5.3 系統(tǒng)的其它驗(yàn)算 對(duì)精度要求較高的系統(tǒng)，還需要進(jìn)行液壓沖擊，換向性能等方面的驗(yàn)算。由于本系統(tǒng)精 度要求一般，故不必進(jìn)行此方面的驗(yàn)算。 6、結(jié)束語 經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，本機(jī)械手液壓系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)要求。其電氣控制部分如改進(jìn)為微機(jī)控 制，將大幅度提高生產(chǎn)效率，并為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化創(chuàng)造條件，這將是我今后努力的方向！ 7、致謝 衷心感謝四年來機(jī)械工程系全體老師的辛勤培養(yǎng)和同學(xué)的支持幫助！ 特別感謝梁棟老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的悉心指導(dǎo)！ 還要感謝電氣工程系袁琦老師的大力支持！ The design of hydraulic system of the industry manipulator Shi zhongqiu Counselor: Liang dong Associate professor? (South?China?University?of?Tropic?Agri