加工中心机械手结构及控制部分设计

沈阳航空航天大学毕业设计（论文） I 摘 要 机械手是自动换刀装置 中 主要工具，担负着把刀库 中 的刀具 传 送到主轴上，然后 把主轴上 不 用 的刀具 快速 返回刀库 中 。思路是用机械手的动作来实现对加工中心的换刀，机械手的转动 是用 回转液压缸运来 完成的 ， 它的 动力 是 由驱动系统实现。加工中心自动换刀装置， 一般 是由刀库和机械手组成，它是加工中心的象征，又是加工中心成败的关键环节 。 各加工中心制造厂家都在下大力研制动作迅速、可靠性高的自动换刀 装置，以求在激烈的竞争中取得好效益，自动换刀装置是加工中心的 重要 内容，各厂家保密， 很少 公开 相 关资料，尤其 是 机械手部分更是如此。这 些 机械手的拔刀、插刀动作，大都由油缸动作来完成。 根据结构要求，可以采用油缸动，活塞固定；或活塞动，油缸固定的 形式。整个机械手由机械臂伸缩机构，机械爪开合机构，回转机构及装卸刀具直线运动机构组成。 关键词 ：加工中心；机械手；刀库；机械臂 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） is to it on on to on is to to of is by is by it is of it is to of So of in to be in is of is a by to to Or by of 阳航空航天大学毕业设计（论文） 录 1绪论 . 错误 !未定义书签。 2机械手主要参数 . 2 . 2 . 错误 !未定义书签。 3机械手总体设计 . 4 . 4 . 4 4机械手机构设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 臂回转运动机构 . 8 . 8 5机械手主要部件设计计算 . 10 . 10 . 11 . 11 . 14 . 14 . 14 . 19 6机械手液压系统设计 . 22 压系统的简介 . 22 . 22 . 22 力控制回路 . 22 度控制回路 . 23 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 方向控制回路 . 24 械手液压传动系统 . 24 . 24 . 24 . 25 . 25 . 25 . 25 . 26 格的选定 . 26 . 26 . 26 . 26 . 27 . 27 . 错误 !未定义书签。 . 27 . 27 . 27 . 28 7机械手控制系统设计 . 29 . 29 . 30 . 30 . 30 . 30 参考文献 . 33 总结 . 34 致谢 . 35 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 1 1 绪 论 加工中心换刀机械手的设计实现 手架 伸缩和 旋转， 手指夹紧，手臂伸缩， 自由度分析， 系统设计，确定驱动机构，手指夹紧力的分析，关键部位的校核 。 能模仿人手和 手 臂的某些动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置 。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用 ，例如： 别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行业中 它可以用来组装零部件。 调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 2 2 机械手主要参数 要参数 1、 抓重 一般 10公斤左右。 2、 自由度与坐标形式 根据具体情况。 3、 运动速度 根据生产拍节的长短，精度，生产平稳性。 4、 行程范围 坐标形式，抓重大小，使用性能，驱动方式有关，一般为 5001000毫米内。 格参数 1、 抓重 2、 自由度与坐标形式 3、 运动参数 4、 定位 5、 驱动 6、 手指的握力 7、 接受信号 8、 程序编程 9、 质量 10、 轮廓数据 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 3 3 机械手总体设计 械手的布局形式 加工中 心自动换刀机械手是机床的一部分，所以存在机械手与机床的位置关系的合理性。 本次设计为卧式加工中心机械手的设计。 由于机床主轴水平放置，需要机械手将刀具直接送到 机床主轴中心线上，机床的夹紧装置为立即夹紧。刀库为四排六十把刀，机械手需要放置在刀库和机床主轴之间，抓刀后回转 180 度，本设计机械手采用固定的落地式机械手。 械手的设计内容 1、 机械手的移动形式 机械手应该具备回转，上下移动，滑座和手臂的伸缩，所以四个自由度才能实现刀具从刀库移出精确定位到主轴上。 如图 2、 机械手的坐标形式 机械手位于机床刀具与主轴之间，所以需要占地面积较小，机构应该简单，然而主轴与刀具之间距离达到了 1140 毫米机械手回转中心在主轴与刀库中间 ，因此机械手的活动范围比较大，并且机械手的定位精度较高为了能够准确卸刀与沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 4 装刀，综上所述，选用圆柱坐标比较合理。 3、 机械手的参数确定 a、 抓重 一般额定抓重有 1， 4， 10， 25， 40， 63， 100 参照基本关系确定抓重 手部夹紧力的计算如图 按公式 N=定抓重。 即 :N=5N 库中的刀具最大质量 15以夹紧力 5N，机械手手指的夹紧用弹簧实现，所以夹紧力为弹簧的拉伸力。按额定抓重选大于 10。机械手手部机构见机械图第四页。 b、 机械手自由度有 4个，坐标形式为圆柱坐标形式。 c、 机械手行程 机械手升降行程 1260械手手部伸缩最大行程 195座伸缩行程 155转回转角 0 180 。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 5 d、 机械手运动参数 机械手速度范围如下 : 伸缩速度 50mm/s 500mm/s 上升速度 40mm/s 500mm/s 下降速度 80mm/s 800mm/s 回转速度 30/ s 90/ s 加速度 最大值 5m/s 2 减速度 最大 10 m/s 2 为了确保机械手运动平稳精确，机械手各部分速度 上升速度 s 下降速度 s 滑座伸缩 s 转轴回转 60/ s 滑座伸缩 s 加速度 2 m/转角速度 10s2 f、 机械手定位精度 定位精度 0.2 g、 控制方式 可编程控制器 h、 位置检测 行程开关与微动开 i、 驱动方式 液压 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 6 4 机械手机构设计 械手手部机构设计要求 手部设计要求 :夹紧力适中， 有足够的开合范围，不宜磨损工件，稳定变形小 。机构简单，体积小，质量轻。并且手指有一定的刚度和强度。 械手手部类型 机械手手部简图如图 用了手指回转型弹簧传力机构。由活动抓 1与固定抓 7构成，并且活动抓 1可以绕 2进行回转，其中另一端在弹簧塞 6作用下，支靠于销 3上，调整螺钉 5保持手部适当的夹紧力，锁紧销 4使活动抓 1牢固抓紧刀柄，为了防止刀具松动，锁紧销 4可以轴向移动，放松活动抓 1 为了方便插刀或从刀柄 V 型槽中退出。 成 45 一个 手臂抓新刀，另一个手臂抓旧刀，手部的直线运由液压缸来实现 。 机械手采用了双臂交叉式机械手，它是由卸刀手和装刀手构成，二手臂可以往返运动，并交叉 。 图 械手手部机构图 械手手臂的机构设计 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 7 机械手手臂的作用是将工件传送到指定位置上，手臂一般有 3个自由度，手臂的伸缩，升降和回转。手臂的伸缩由滑座与直线运动液压缸实现的，手臂的升降是由立柱与驱动机构实现的，手臂的回转由导柱和摆动液压缸来实现的 。因此机械手采用双臂交叉式机械系，如图 图 臂的直线运动机构 直线运动机构 直线往返运动采用液压驱动的活塞缸，活塞缸优点体积下，质量轻传动平稳。 机械手伸缩运动参考 图纸第 4 页， 机械手伸缩运动 液压缸采用活塞杆固定，液压缸带动机械手往返运动。油路通过回转架和支座引入液压缸。液压缸二端都有节流缓冲回路。液压油进入液压缸前腔与后腔时，刚体带动卡爪前后运动。前后位置有调整螺钉，可触动微型开关，方便执行下一个运动。 机械手水平滑座伸缩由液压缸来完成的采用活塞固定，液压缸 做直线运动，油路采用活塞杆内走管，为了减小工作油腔的体积，使结构紧凑。 手臂升降机构采用滚珠丝杠螺母机构。滚珠丝杠螺母机构的优点有位移有较沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 8 高的准确性，且为连续的接触，精度保持性好，传动冲击小，驱动力矩小，运动平稳，寿命长，无噪音，螺旋升角小，可将螺旋运动转化成直线运动。 丝杠支撑一端采用角接触球轴承与止推轴承，承受轴向力，另外一端采用深沟球轴承。滚珠丝杠为内循环方式，内反向器实现滚珠循环，反向器采用圆柱键反向器。螺母内进出口装有挡珠器，螺母外装有套筒。 滚珠丝杠消除间隙与预紧采用双螺母法。 调整垫片厚度也可以用来消除间隙与预紧。 臂回转运动机构 为了实现机械手手臂回转运动，机构一般选用叶片式回转油缸，连杆，链轮传动机构，齿轮转动机构等。 机械手手臂采用单叶片回转油缸，优点回转角一般小于 360结构简单，体积小，可以得到无极变速的回转运动。 摆动液压缸的定片固定于缸盖上，隔板固定在刚体上，当有压力油通入后，在液压作用下液压缸带动转轴转动，转轴和液压缸用双键链接，左端和机械手回转固定，转轴正转 180时碰触微动开关，发出信号，在完成下一个动作。 转轴内部有四条油路通向回转架，引到卸刀 手与装刀手中，采用内部走管使机构整齐紧凑。 滚珠丝杠的制动采用牙嵌式定位离合器实现的，离合器与丝杠之间传递用齿轮来完成的，并且大小齿轮比为 3:1,原因是为了与预先制定机械手升降从一排刀库换刀位置之间的距离为 420杠导程 10以丝杠要转动 42圈，大齿轮转动 14圈。定位离合器上部和下部的端齿只有一个啮合位置， 这样才能使丝杠准确听了在换刀位 置。 向装置 机械手手臂进行伸缩与升降运动时，为保证手部准确方向，增加手臂刚度，防止手臂绕着轴线方式转到，使活塞杆不用承受较大的弯曲力矩，所以手臂机构采用导向装置。 机械手升降运动的导向装置采用双导向柱形式，以便手臂受力均衡，装配在手臂升降机构两侧。水平滑座的伸缩运动的导向装置是 V 形导轨。 V 形导轨的精确度与导向性较高，当导轨有磨损后会自动下沉来补偿磨损量，导轨间隙的调整沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 9 依靠导轨上的螺钉来完成。 卸刀和装刀的液压缸伸缩运动的导向采用燕尾导轨。燕尾导轨优点接触面积小，间隙调整方便，可承受颠覆力矩。该导轨间隙采的调整采用沿导轨方向发布的四个调整螺钉来实现。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 10 5 机械手主要部件设计计算 械手装刀与卸刀 伸缩时驱动计算 机械 手伸缩受力如图 械手 采用液压传动，忽略密封装置的摩擦阻力，系统背压力用一个参数表示 图 式中 : 摩擦情况系数 , 1+20) 启动运动时移动部件 含有抓重的重心移动方向到导向装置前端或沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 11 者是导向装置的前支撑中心距离。 f 摩擦系数 导向装置宽度或者是到乡装置的后端支撑中心到钱支撑中心距离： 工作情况系数，公式 +a 启动时 手臂运动的最大加速度 cm/背压力情况系数，存在 ， 不存在 1; 安全系数， 3,液压驱动时取较小值 ; t 启动时间， t=G 包括抓重在捏的伸缩部分质量（ ; ; v 伸缩运动的速度 ; g 重力加速度 :g=981cm/ 伸缩运动的手臂轴线向上水平面以上倾斜角度 ; 算机械手手部质量 图 算手部质量图 粗算手部质量，机械手部按三角形计算，如 h=650长 a=520度 94度 =03kg/量 m= 0320 计算单臂液压缸的质量 : 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 12 粗计算时 按图 于伸缩运动由液压缸的运动完成的，因此机械手伸缩时间承受摩擦力为液压缸同导轨和活塞之间的摩擦力 。 5030070图 压缸 活动构建的质量包括液压缸包括液压缸，机械手爪和刀具质量。 液压缸质量 :03( 20160图 爪部分质量技术图 手爪部分质量如 手爪质量 034具最大质量 2阳航空航天大学毕业设计（论文） 13 图 擦力计算图 手臂伸缩运动摩擦力公式为： u1+中： 摩擦力 u1 摩擦系数 M 活动件质量， M=m1+m2+此： M=m1+m2+4+12=塞与液压缸摩擦系数 压缸与导轨摩擦系数 =机械手上升摩擦力： u1+=手臂运动方向相反的重量的分力公式： 中 M=m1+m2+ = 阳航空航天大学毕业设计（论文） 14 75N 液压缸直线运动速度 s,启动时间 e=1手臂伸缩时驱动力计算公式： Pd=kf+a=+ a=2m/ =+压系统存在 背压 ,背压系数 全系数 移动部件质量： G=( m1+m2+性力 擦情况系数 : 1+20)动部件重心到导向装置前端距离 I=140向装置宽度 40轨和液压缸间摩擦系数 f= = 1+140240 2） 动力估算公式 : Pd=kf+ 有因素影响取 00N 转轴转动时驱动力矩计算式： p+ 转轴转动支撑处的摩擦力矩，公式： 2（ 2 f 轴承摩擦系数，滑动轴承 f=滚动轴承 f= 轴承处的 支反力 N。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 15 轴承直径 。 克服工件重心偏置需要的力矩 G 工作质量 。 e 偏心距 。 克服腕部启动时需要的惯性力矩 t 启动过程需要的时间 。 J 腕部回转部件和回转轴心的转动惯量。 w 腕部回转 角速度 。 驱动力矩计算简图 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 16 如图 参考机械图第 2页，转轴 质量： m=v=03对轴线的转动惯力 : 20手臂支撑架的转动惯量计算图 图 手臂支撑架形状 可以简化 为 等腰三角形，质量 120臂支架质心位置沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 17 计算式 h,=13h,其中 h=650所以 h,=13 650=210臂支撑架 转动惯量为： Jc=272 =120（ 42 =照机械图第四页可知 s=80 手架质心相对转轴中心线的转动惯量计算式： = Jc+大刀杆直径 d=125此 122 12(2=件对转轴中心线转动惯量计算式： 工作中心线对转轴中心线的偏向距见图 e=570是 +2 =算回转部件对转轴中心线的转动惯量为： J= +出手腕回转运动启动时惯性力矩： w=s， t=g=J= 1） 计算手腕转动件与工件偏重对转轴偏重力矩公式： U=21 手腕转动件质量 腕转动件 中心对转轴周县偏心距 件质量 件中心对转轴周县偏心距 图 3070重力矩 1220 2）计算手腕转动轴在 轴径处摩擦阻力矩： 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 18 参照图 页和第四页可知 L=3001=2203=150 B=352=1201=1200N 20N A= 1(:1):2(:2):3(;3) =B= 21:12;33 =此计算摩擦阻力矩，由于用的是滚动轴承，所以 f=m=2( 12 3)计算驱动力矩： p+2804)估算负载质量 伸缩油缸带动手臂的质量在计算的时候简化成矩形，见图 考 页与第四页 : b=140mm h=160mm l=520算其质量 为 ： m=03=机械图知伸缩活塞杆长 380径为 22算质量为： 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 19 m 杆 =4=机械图知道回转轴的轴径为 70为 380算其值为： m 轴 =4=图 m， =m- m 杆 - m 轴 =m= m， +m1+m 轴 +m 手 其中 m= m， +m1+m 轴 +m 手 =5)估算滑座伸缩驱动力，计算公式为： Pd=kf+ 1+20)f 参考机械图第 2页 l=155mm 40于导轨间摩擦力有润滑油，取 f= 1+22155540 ） 094 a=2m/s2 = 取 .1 此 计算丝杆驱动力矩 中 ： 取 取 取 530N 丝杠计算载荷为 3400N = ,043 a， 额定动载荷 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 20 n=100r/,h 运转寿命 h 设计寿命 L,h=05h = ,043 100043 8964N 选用 ， 0距 p=10钢球直径 旋升角=339,1200n,查表 可知 e=2 )=杠 小直径： d1=杠的驱动力矩： 1+p 其中： 杠螺旋副摩擦力矩 m2 +v） 公式中： 用 于螺旋上轴向力 螺旋升角 =339, v= m2 +v） =撑面的摩擦力矩： 3:44 取 f=34支撑面的内外径 3=354=40入 3:44 =重力矩图 t 启动过程需要的时间 取 f=取 d=取 G=2530 取 =0.2 阳航空航天大学毕业设计（论文） 21 参考机械图第一页可知： h=杠驱动力矩 :1+p= 参考机械图第 1页可知，丝杠的该行程 I=1300定性公式 :2(） 2取 E=05N/a=05N/取 u=2 0505(21300)2 =04N 有 = 公式 s=1612214+ 412其中 s导程弹性变形量 s=p=10钢材料取 G=04N/ 取 4 取 E=05N/s=1612214+ 412=0 =0410 =00 经检验刚度合格 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 22 6 机械手液压系统设计 压系统的简介 机械手液压传动是以有压力油液作为传递动力的工作介质。电动机带动油泵的输出压力油，是将 电动机供给机械能转换成油液压力能。压力油经过管道和 一些控制调节的装置等进入油缸，推动活 塞杆运动，使手臂作伸缩、升降的运动，油液的压力能转换成机械能。手臂在运动时所能克服摩擦的大小，及手部夹紧工件时所需要保持的握力大小，均与油液的压力和活塞的有效工作面积有关。手臂做各种运动的运动速度取决于流入密封油缸中的油液容积的多少。这种借助于运动的压力 油的容积变化来传递动力的液压传动称为容积式液压传动，机械手的液压传动系统都属于容积式液压传动。 械手液压系统的控制回路 机械手的液压系统，根据机械手自由度的多少，液压系统可繁可简，但是总不外乎由一些基本控 制回路组成。这些基本 控制回路具有各种功能，如工作压力的调整、油泵的卸荷、运动的换向， 工作速度的调节以及同步运动等。 压系统的组成 液动机 压力油驱动运动部件对外工作部分。手臂做直线运动，液动机就是手臂伸缩油缸。也有回转运动的液动机一般叫作油马达，回转角小于 360的液动机，一般叫作回转油缸 。 油泵 它供给液压系统压力油，将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，用这压力油驱动整个液压系统工作。 控制调节装置 各种阀类，如单向阀、节流阀、溢流阀、顺序阀 、调速阀、减压阀 等，各起一定作用，使机械手的手臂、手腕、手指等能够完成所要求的运动 力控制回路 调压回路 在采用定量泵液压系统中，为控制系统最大工作压力，一般在油泵的出口附近设置溢流阀，用它来调节系统的压力，并将多余油液溢流回油箱。 减压回路 为了使机械手的液压系统局部压力降低或稳定，在要求减压的沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 23 支路前串联上一个减 压阀，以获得比系统压力更低压力。 卸荷回路 在机械手 的各油缸不工作时，油泵电机还没停止工作的情况下，为减少油泵功率 损耗，节省动力，降低系统发热，并使油泵在低负荷下工作，所以需要采用 卸荷回路。此机械手主要采用二位二通电磁阀控制溢流阀的卸荷回路 平衡与锁紧回路 在机械液压的系统中，为了防止垂直机构因自重而任意下降，可采用平衡回路将垂直机构的自重给以平衡。为了使机械手手臂在移动过程中停止在任意位置上，并防止因外力作用而发生位移，可采用锁 紧回路，即将油缸的回油路关闭，使活塞停止运动并锁紧。本机械手采用单向顺序阀做平衡阀实现 任意位置锁紧的回路。 油泵出口处接单向阀在油泵出口处接单向阀。其作用有二：第一是保护油泵。液压系统工作 时，油泵向系统供应高压油液， 以驱动油缸运动而做功。当一旦电机停止转动，油泵不再向外供油，系统中原有的高压油液具有一定能量，将迫使油泵反方向转动，结果产生噪音，加速油泵的磨损。在油泵出油口处加设单向阀后，隔断系统中高压油液和油泵时间的联系，从而起到保护油缸的作用。第二是防止空气混入系统。在停机时，单向阀把系统能够和油泵隔断，防止系统的油液通过油泵流回油箱，避免空气混入，以保证启动时的平稳性。 度控制回路 液压机械手各种运动的速度的控制， 主要是通过改变进入油缸的流量 Q。控制方法有两类：一类，采用定量泵，利用调节节流阀通流截 面来改变进入油缸或油的马达的流量；另一类，采用变量泵，改变油泵供油量。本机械手采用的使定量油泵节流调速回路。根据各油泵运动速度要求，分别采用 单向节流阀、 节流调速阀的优点是：简单可靠、调速范围较大、价格便宜。其缺点是：有压力和流量损耗， 在低速负荷传动时效率低，发热大。 采用节流阀进行节流调速时，负荷变化会引起油缸速度变化，其原因是负荷变化会引起节流阀 进出油口的压差变化，因而使通过节流阀的流量以至油缸的速度变化。 调速阀能够随负荷的变化而自 动饿调整和稳定所通过的流量，使油缸运动速沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 24 度不受负荷变化的 影响，对速度平稳性要求较高的场合，宜用调速阀实现节流来调速。 向控制回路 在机械手液压的系统中，为控制各油缸、马达运动方向和接通或关闭油路，常采用二位二通、二位三通、二位四通电磁阀和液动滑阀，由电控系统发出的电信号，控制电磁铁操纵阀芯的换向，使 油缸及油马达的油路换向，实现直线往复运动和正反向转动。 目前在液压系统中使用的电磁阀，按电源不同，可分为交流电磁阀（ D 型）和直流电磁阀（ E 型）两种。交流电磁阀的使用电压一般为 220V（也有 3806V），直流电磁阀使用电压一般为 24V（或 110V）本机械手采用交流电磁阀。交流电磁阀起动性能较好，换向时间短，接线简单，并且价廉，但是当吸不上时容易烧坏，可靠性差，换向时有冲击，允许换向频率底，寿命较短。 械手液压传动系统 液压系统图绘制是设计液压机械手的主要内容之一。液压系统图是各种液压元件为满足机械手动作要求的有机联系图。它通常由一些典型压力控制、流量控制、方向控制回路加上一些专用的回路所组成。 绘制液压系统图的一般顺序是： 及其他的辅助装置， 从而组成整个液压的系统，并用液压系统图形符号，画出液压的原理图。 械手手爪伸缩油缸设计 油缸直径设计计算 式： D=1mm 缸工作压力 液压系统压力由加工中心总回路压力确定，一般取值 械手总负载 p=361N,考虑一些因素的影响，液压缸的负载扩大原来 此取 p=公式 : 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 25 D=1=据 标准系列 D=50液压臂原的计算可按公式： =4:2 其中： 液压缸臂厚 p 计 计算压力， p 计 =（ P =p 计 =计 2=，当杆长大于直径 15 的杆，应该验算稳定性。 活塞杆强度计算可以约等于直杆拉伸强度计算 。即： = 42 或 d 4 其中： 活塞杆材料许用应力 取 =1N/d 4据标准 标准值 d=35塞杆长度与直径的比为 =20035 =5， 因此不用检验稳定性 臂回转油缸选择 回转轴转动时油所需要的驱动力矩 M 驱 =280手册选用 数 : 工件压力： 47角 ： 901430ml/r 扭矩： 14角： 22304s 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 26 座伸缩油缸设计计算 滑座伸缩所用驱动力为 p=1413N 计算式 : D= 41=1=据 知， 取标准 D=40mm p 计 = =1100000N/=计 2=取壁厚 =8塞杆直径的计算 = 42 可知杆径 d d 4 p=1413 =08N/d据 标准 d=22杠升降时液压马达参数，规格的选定 油马达规格参数选定应根据工作需要，由已经计算出丝杠驱动力 据标准应选 数： 排量： 28ml/r 输出扭矩： 速 :100 2000r/作压力 : 缸的泄露与密封 液压 机械手漏泄压力下降，导致工作不稳定 。 常用密封圈来完成密封，用来预压和在工作时由于油压的作用。 械手往复运动油缸的密封圈 对于往复直线运动的油缸来说，泄露的主要原因是加工精度和光洁度不够和密封装置的不良。 活塞油缸的静密封主要用 0 型密封圈，当为动密封用 0 型和 v 型密封圈。 0 型密封圈结构简单，摩擦小，密封良好，沟槽尺寸小的优点。 V 型密封圈安装在活塞与缸体和活塞与缸盖的密封，注意支撑环必须面对压力油方向。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 27 转油缸的密封与泄露 机械手回转机构采用液压缸来实现，由于有间隙 导致泄露，导致油液压力降低，使输出扭矩减小从而影响正常回转。 回转油缸的动片与缸壁用螺钉连接，应对动片的三个相对运动表面和一定固定连接表面进行密封 。 传动机械手的缓冲与定位精度 平稳 指机械手从启动到正常工作速度再从正常工作速度经过制动后到停止运动的过程速度突变过程。定位精度 机械手重复搬运物件到实际位置和给 定位置所产生误差。 为了保持稳定性和精度，应该 设置缓冲装置。 活塞油缸缓冲装置由活塞端部的柱塞和缸盖的凹槽组成，当活塞运动到使柱塞渐渐被排入凹槽，并将存在于缓冲油腔内的油液经过 柱塞和凹槽间的缝隙或节流孔 渐渐排出，油液被排出时，产生缓冲压力，从而使活塞减速。 可调式油缸端部缓冲装置由单向阀和缓冲调节阀构成。当缓冲柱塞运动到封住环形槽时，缓冲油腔内的油液，缓冲 调节阀流回油缸，启动时油液由单向7进入油腔，调节缓冲调节阀的螺钉，可以改变节流压力，从而到达缓冲目的。 摆动油缸端部缓冲装置易采用 单向阀和 节流 阀组成。 它的定位一般有电气定位系统和机械定位，本次设计用电气定位系统，但回转轴回转由螺钉调节后定位，其他的采用行程开关来检查位置，从而来控制电磁阀的通断，最终切断油路从使机械手定位。 械手液压控制阀的选择 为了调节各回路的流量以控制和改变执行元件的速度，回路均设有单向节流阀。 方向控制阀由三位四通电磁换向阀构成。回路中为了控制油泵的输出压 力，安装有溢流阀。为了 避免液压器件的突然换向引起的液压冲击及脉动压力和补偿系统的泄露。 沈阳航空航天大学毕业设计（论文） 28 电磁换向阀选用 2400 术 规格 : 电源电压 :220V 通径 :10定压力 :14许臂压 :定流量 :22l/向节流阀选用