1_2535080_液壓課程設(shè)計--機械手腰部回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)設(shè)計

1、 液 壓 與 氣 壓 傳 動課程設(shè)計說明書學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 設(shè)計題目： 機械手腰部回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級： 機械電子工程二班 學(xué) 生： 設(shè)計題目：機械手腰部回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)設(shè)計題目說明：某型機械手腰部回轉(zhuǎn)裝置采用擺動缸驅(qū)動，基本設(shè)計參數(shù)如下：參數(shù)類別參數(shù)值參數(shù)類別參數(shù)值回轉(zhuǎn)角度220°最大回轉(zhuǎn)速度30 o/s最大轉(zhuǎn)矩650Nm機械效率0.95容積效率0.88題目要求：1、 驅(qū)動裝置：單葉片擺動缸；2、 安裝方式：缸筒頂端法蘭固定，中心軸回轉(zhuǎn)；3、 調(diào)速方式：雙向回油節(jié)流調(diào)速，背壓1.5MPa。設(shè)計要求：1、進行工況分析與計算，繪制工況圖（包括速度圖、負載圖）。2、擬定液壓系統(tǒng)原

2、理圖，選擇標準液壓元件，繪制電磁鐵動作循環(huán)表。3、液壓缸設(shè)計計算、圖紙繪制。上交材料：1、設(shè)計說明書一份。2、液壓系統(tǒng)原理圖一張（A2）。3、液壓缸（A1）裝配圖及部分零件圖（A2）。1 工況分析與計算1.1工況分析機械手腰部回轉(zhuǎn)是機械手完成整個動作的一部分，在工作過程中所受載荷相對比較平穩(wěn)，沖擊和振動的比較小，驅(qū)動它所用的力矩也不大，在工作過程中要求機械手腰部所能回轉(zhuǎn)的角度為220°，最小回轉(zhuǎn)速度和最大回轉(zhuǎn)速度分別是12 o/s 和 30 o/s，其最大轉(zhuǎn)矩為650Nm，考慮在工作過程中還受到摩擦力等方面的影響所受摩擦轉(zhuǎn)矩為50 Nm，液壓系統(tǒng)在工作中還會受到其他因素的影響，該回路

3、中的機械效率和容積效率分別是0.95和0.88。1.1.1工作循環(huán) 機械手腰部回轉(zhuǎn)的工作循環(huán)為：啟動快進工進快退。1.1.2工作循環(huán)圖1.2負載分析與計算工作循環(huán)負載見表一。 表1 工作循環(huán)負載 工況負載組成負載值(Nm)快進啟動T=Tfs+Tms50加速T=Tfd2+Tmd50恒速T=Tfd2+Tmd50工進工進T=Te+Tmd650快退啟動T=Tms+Tg50加速T=Tfd2+Tmd+ Tg50恒速t=tfd2+tmd+ Tg 50 1.2.1負載分析工作負載 Tmd=650Nm-50 Nm=600 Nm摩擦負載Tfs=50 Nm1.2.2負載計算負載流量計算 在恒速時，T=50Nm,根據(jù)

4、T=b(R22 R12)(p1-p2)/2 和=2q/b(R22 R12)得q實=b(R22 R12)/2=1.39 L/min 表2 負載流量工況負載值(Nm)流量(L/min)快進啟動500加速50.150恒速5018.14工進工進6501.39快退啟動500加速50.150恒速50 18.141.2.3負載圖與速度圖繪制快進時w=30 o/s，工進時w=12 o/s，快退時w=30 o/s。負載圖與速度圖見圖2。 圖2 負載圖與速度圖 2 液壓系統(tǒng)圖的擬定 2.1系統(tǒng)功能分析要求此液壓系統(tǒng)實現(xiàn)的工作循環(huán)是：啟動快進工進快退，快進和快退的速度是30 o/s，工進速度是10 o/s，快進行程

5、120 o，工進行程100 o，快進行程，最大轉(zhuǎn)矩為650Nm,摩擦轉(zhuǎn)矩為50 Nm。 對于此液壓系統(tǒng)，要求加工過程中定位精確，能夠快速換向。在設(shè)計閥的時候，要考慮到工作在最低速度時節(jié)流閥的最小調(diào)節(jié)流量能否滿足要求。在行程方面，應(yīng)該比要求的工作行程大點，包括工作行程和最大行程，主要是考慮到安全方面和實際運用中，在壓力方面也要考慮到滿足最大負載要求。并且在滿足要求的情況下，盡量使液壓系統(tǒng)的成本降低。2.2調(diào)速方式的選擇考慮到機械手腰部回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)中，由于機械手在來回的旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致系統(tǒng)中溫升比較高，而其要求運動過程中要平穩(wěn)和具有一定承受負值負載的能力，所以選擇雙向回油節(jié)流調(diào)速，因為在

6、回油節(jié)流調(diào)速回路中有背壓力存在，它可以起到阻尼的作用，同時空氣也不容易進入，而且也能阻止工作部件的前沖。2.3執(zhí)行元件的選擇因系機械手腰部回轉(zhuǎn)要求實現(xiàn)來回的旋轉(zhuǎn)，而且統(tǒng)動作循環(huán)要求正向快進和工作，反向快退，且快進、快退速度相等，所以選擇單葉片擺動缸。2.4換向回路的選擇 由于機械手腰部回轉(zhuǎn)的過程中要求具有換向精度高，為了便于工作臺在任意位置停止，方便調(diào)整，所以采用三位四通換向閥“O”型中位機能，因為“O”型中位機能具有鎖定和換向精度高的特點，雖然“O”型中位機能在換向的過程中有沖擊，但是沖擊也是比較小的，對此系統(tǒng)的影響也不是特別大。2.5快速運動回路和速度換接回路因為快進、快退和工進的速度相差

7、比較大，通過改變電磁體的通斷電情況和節(jié)流閥的同流量來實現(xiàn)此功能。2.6系統(tǒng)圖的繪制將上述所選定的液壓回路進行組合，并根據(jù)要求作必要的修改補充，即組成如圖三所示的液壓系統(tǒng)圖。圖3 液壓系統(tǒng)圖 液壓系統(tǒng)中電磁鐵的動作順序見表3。表3 電磁鐵的動作順序表 動作 電磁鐵工作狀態(tài)1YA2YA快進+-工進+-快退-+停止-3 液壓元件的計算與選擇 3.1液壓泵的選擇根據(jù)系統(tǒng)要求，選取變量葉片泵YBP-E作為系統(tǒng)液壓泵。該泵額定排量為20125mL/r，額定壓力為16MPa，額定轉(zhuǎn)速為10001500r/min。 3.2閥類元件及輔助元件的選擇 各類閥可通過最大流量和實際工作壓力選擇，閥的規(guī)格見表4。 表4

8、 閥的規(guī)格 序號名稱型號額定壓力（MPa）額定流量（L/min）1過濾器SU1型燒結(jié)式過濾器2.52041252齒輪葉片泵BBXQ型616mL/r（排量）3壓力表開關(guān)KF-L8/M14354壓力表Y-600605 直動式溢流閥DBD31.52506三位四通電磁換向閥G66/0131.51007單向閥S1031.518150008調(diào)速閥2FRM1031.5109先導(dǎo)式順序閥G460/131.5150 4 液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1液壓缸的結(jié)構(gòu)計算（1） 缸筒壁厚和外套的計算 選 選所以液壓缸的壁厚 一般是指鋼筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度 其值由液壓缸的強度條件來確定 對于高壓系統(tǒng)或當時 缸筒的厚度一般按厚壁

9、筒來計算式中:D為液缸直徑py為缸筒試驗壓力，當缸的額定壓力時 為缸筒材料的許用應(yīng)力 為材料的抗拉強度，n為安全系數(shù) 一般取n=5選材料為：45因為所以選（2） 液壓卸蓋固定螺栓的計算液壓缸缸蓋固定螺栓在工作過程中 同時承受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力 F為液壓缸負載 z為固定螺栓個數(shù) K為螺栓擰緊系數(shù) 選材料：45 選 所以 選d=8mm（3） 葉片強度校核選葉片厚度20葉片承受均布載有選材料：45所以安全（4） 進油口徑的計算對于高壓管路，通常流速在3-4mm/s 對于吸油管路考慮泵的吸口和防止氣學(xué)現(xiàn)象 應(yīng)降低流速通常在0.6-1.5m/s左右選N=1m/s 所以所以選(5)液壓缸的主要零件材料和技術(shù)要

10、求液壓缸材料選擇45，表面粗糙度為葉片材料選擇ZQSn6-6-3，內(nèi)外表面粗糙度為軸材料選擇45，配合表面粗糙度為缸蓋材料選擇45鋼，配合表面粗糙度為4.2液壓缸結(jié)構(gòu)圖結(jié)合以上計算，液壓缸結(jié)構(gòu)原理圖見圖四。設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是機械設(shè)計手冊和INTERNET成了我們很好的助手,不僅對制圖有了更進一步的掌握，MathType、Auto CAD和WORD這些軟件的掌握也是很有必要的。通過制定設(shè)計方案，合理選擇各液壓零件類型，正確計算零件的工作能力，以及針對課程設(shè)計中出現(xiàn)的內(nèi)容查閱資料，大大擴展了我們的知識面，在此過程中，和隊員的探討，大大擴大了我們的動手能力和合作能力，對每一個標準件，查閱國標，在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，