工业机械手液压控制设计(四)

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液压系统与机械、电力等传动相比有以下特点：
1）能方便的进行无级调速，调速范围大。
2）体积小，、重量轻、功率大。一方面，在相同输出功率的前提下，其体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。另一方面，在体积或重量相近的情况下，其输出功率大，能传递较大的扭矩或推力（如万吨水压力等）。
3）控制和调节简单、方便、省力，易实现自动化控制和过载保护。
4）可实现无间隙传动，运动平稳。
5）因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。
6）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和推广使用。
7）可以采用大推里的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去了中间的减速装置，使传动简化。
液压传动的主要缺点：
1）漏    由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免要产生泄漏。同时，由于油液并不是不可以压缩的，油管等也回产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合。
2）震    液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的震动和噪声。
3）热    在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜远距离转动。
4）液压传动性能对温度比较敏感，故不宜在高温及低温下工作。液压传动装置对油液的污染也较敏感，故要求有良好的过滤设施。
5）液压元件加工要求高一般情况下又要求有独立的能源（如液压泵站），这些可能使产品成本提高。
6）液压系统出现鼓故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。
综上所述，液压传动由于其优点比较突出，故在工、农业各个部门获得广泛的应用。它的某些缺点随着生产技术的不断发展、提高，正在逐步得到克服。
由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点，所以确定机械手的前伸后退、左转右转、夹紧放松着三部分动作用液压传动来实现。
3.2 液压缸主要尺寸的确定
3.2.1 工作压力的确定
因该系统为中低压系统所以液压缸工作压力值《液压系统设计简明手册》P取3MPa
3.2.2 压缸内径和活塞杆直径d的确定
    据设计要求D查简明《液压系统设计简明手册》 D取40mm
因为d=D×0.5所以活塞杆直径为0.5×40=20mm
所以D=40mm       d=20mm
3.2.3 流量计算：
因为工作台送出速度为100m/s
所以100m/s=0.1m/s=6m/min
因为 q前伸=DV/4
q-前伸时的流量D液压缸内径V活塞杆运行速度
所以q前伸=×40×6/ 4=7.5L/min
内径计算得q前伸=7.5L/min
因为L后退=/4（D-）V
q 后退：活塞杆后退的流量
D 液压缸的内径
d 活塞杆直径
V 活塞杆远行速度
所以计算得q 后退=/4（40-20）V=5.65L/ min
因为q 前伸〉q 后退，所以液压缸的最大流量为7.5L/min.
3.3 部件设计
3.3.1 液压缸的结构设计
1、缸体与缸盖的连接形式
本设计采用法兰联接方式
   优点：结构简单，成本底
         容易加工，便于装拆
         强度较大，能承受高压
   缺点：径向尺寸较大
         重量比螺纹连接的大
2、塞杆与活塞的连接结构
   本设计采用螺纹连接，其结构简单便于装卸
3、塞杆导向部分结构
   活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖，导向套的结构以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的位置可以安装在密封圈的内侧，也可以安装在外侧。本设计采用端盖直接导向
   特点：端盖与活塞杆直接接触导向，结构简单
         盖与杆的密封常用O型、Y型、YX型密封圈
   本设计采用O型密封圈。
4、液压缸的缓冲装置
液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量较大，运动速度较高，则在到达行程终点时会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖之间产生机械碰撞。防止这种现象发生在形程末端
3.2.2 设置缓冲装置
本设计采用三角槽式节流缓冲装置也是利用被封闭液体的节流产生的液压阻力来缓冲的活塞的两端开有轴向三角槽，前后缸盖上的钢球起单向阀的作用。在活塞启动时压力油顶开钢球进入液压缸，推动活塞运动。当活塞接近缸的端部时，回路被活塞逐渐封闭，使缸内液压油只能通过活塞上的轴向三角槽缓慢排出，形成缓冲液压阻力，节流口的通流面积随活塞的移动而逐渐减小，所以活塞运动速度逐渐减慢，实现制动缓冲。
第四章回转装置的总体组成及结构设计
4.1 回转装置的组成
回转装置主要由执行件、传递件、驱动件及控制系统四大部分组成。
4.1.1 执行件
本设计选用的是回转台与传递件——链轮共用的一个长平键的心轴。
驱动件驱动传递件——链轮传动，链轮通过共用件将回转运动直接传递给与心轴件联接的回转台，并使之旋转。
4.1.2 传递件
本课题中机械手要求作间歇往复回转运动，因此，考虑采用回转曲线传动。
回转传动可分为齿轮传动、带传动和链传动。
齿轮传动虽然效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，圆周速度及功率范围广，但制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护，低精度时噪声大。由于本课题中机械手回转精度要求不高，因此，不予考虑。
带传动虽然结构简单，制作成本低，传动平稳，噪声小，能缓冲吸震，有过载保护作用，但由于是摩擦传动，传动比不恒定，传动效率低，外廓尺寸较大，带的使用寿命较短。
与带传动相的链传动无弹性滑动和打滑现象，工作可靠，具有准确的平均传动比，传动效率较高，在传动相同功率的情况下，结构较为紧凑，链条张紧力小，作用于链轮轴的力也较小，故链传动能够在低速重载的条件下使用。与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度要求较低链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比，传动中有周期性的重载荷和啮合冲击，不适合载荷变化很大和急速反向转动的场合。而在本课题工作要求中，载荷变化很小，且是间歇回转，并非急速反向转动。
因此回转装置中的运动传递本设计使用链传动。

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