福建工程学院毕业设计（论文）
图2-10机械手总装结构
工作路线： 腰部回转台转动——液压缸
1驱动——导柱向上移动——液压缸2
驱动——导柱向右移动——进油手爪张开抓物体——回油手爪闭合——液压缸2驱动导柱向左移动——液压缸1驱动导柱向下移动——电机停止——运动停止。
原理：电机启动带动腰部小齿轮转动，腰部小齿轮带动腰部大齿轮转动，腰部大
齿轮的转动带动了腰部回转台的转动，通过液压缸1推动活塞1向上运动，活塞1带动导柱1向上移动，达到一定位置停止向上移动，通过另外一个液压缸2推动活塞2向右移动，达到一定位置停止移动，通过油路把油输入手爪，带动里面的活塞运动，从而带动了齿条向下运动，齿条带动齿轮1转动然后再带动扇形齿轮转动，手爪张开抓物体，通过保压口的回油活塞向上运动，齿条向上运动，齿轮1和扇形齿轮反转，手爪闭合。然后通过液压缸2驱动导柱向左移动达到一定位置停止，然后再驱动液压缸1使得导柱1向下移动，达到一定位置停止，电机停止，工作台停止运动。通过驱动液压缸的油路往复操作。如图2-10所示；
20
福建工程学院毕业设计（论文）
3. 理论分析和设计计算
3.1液压传动系统设计计算
3.1.1确定液压系统基本方案
液压执行元件大体分为液压缸和液压马达，前者实现直线运动，后者实现回转运动。二者的特点及适用场合见表3-1：
表3-1 液压执行元件比较
名 称 双活塞杆液压缸 单活塞杆液压缸 双向不对称 柱塞缸 结构简单 返回 单叶片式小于360 摆动缸 双叶片式小于180 齿轮马达 叶片马达 结构简单、价格便宜 体积小、转动惯量小 运动 低速、小功率大转矩的回转运摆线齿轮马达 体积小、输出转局大 动 运动平稳、转矩大、转速范轴向柱塞马达 围宽 转速低，结构复杂，输出转径向柱塞马达 矩大 低速大转矩回转运动 大转矩的回转运动 小于180的摆动 高转速、低转矩的回转运动 高速低转矩、动作灵敏的回转小于360的摆动； 连接可实现快进 单向工作，靠重力或其它外力特 点 双向对称 有效工作面积大、 适 用 场 合 双向工作的往复场合 往返不对称的直线运动，差动本设计因为机械手的形式为圆柱坐标形式，具有3个自由度，一个转动，两个移动自由度。同时考虑机械手的工作载荷和工作现场环境对机械手布局以及定位精度的具体要求以及计算机的控制的因素，腰部的回转用电机驱动实现，剩下的两个运动均为直线运动。因此，机械手的水平手臂和垂直手臂都采用单活塞杆液压缸，来实现直线往复运动。
21
福建工程学院毕业设计（论文）
3.1.2确定液压系统的主要参数
液压系统的主要参数是压力和流量，他们是设计液压系统，选择液压元件的主要依据。压力决定于外载荷，流量取决于液压执行元件的运动速度和结构尺寸。
1.计算液压缸的总机械载荷
根据机构的工作情况液压缸所受的总机械载荷为
F?Fw?Fm?Fsf?Ff?Fb 式（3-1）
式中， Fw-----为外加的载荷，因为水平方无外载荷，故为0；
Fm------为活塞上所受的惯性力； Fsf------为密封阻力；
Ff------为导向装置的摩擦阻力；
Fb------为回油被压形成的阻力；
（1）Fm的计算
Fm?G?v? 式（3-2） g?t
式中， G------为液压缸所要移动的总重量，取为100KG；
g------为重力加速度， 9.81m/s2； ?v------为速度变化量；
?t------启动或制动时间，一般为0.01~0.5s，取0.2s
将各值带入上式，得：Fm=1.02N
（2）Fsf的计算
Fsf??pf?A1 式（3-3）
式中，?pf-----克服液压缸密封件摩擦阻力所需空载压力，如该液压缸工作压
力<16 MPa，查相关手册取=0.2 MPa；
22
福建工程学院毕业设计（论文）
A1------为进油工作腔有效面积；
启动时： Fsf?565N 运动时： Fsf?=283N
（3）Ff的计算
机械手水平方向上有两个导杆，内导杆和外导套之间的摩擦力为
Ff?G?f 式（3-4）
式中，G------为机械手和所操作工件的总重量，取为100KG；
f------为摩擦系数，取f=0.1；
带入数据计算得： Ff=98N
（4）Fb的计算
回油背压形成的阻力按下式计算
Fb?pb?A2 式（3-5）
式中，pb-----为回油背压，一般为0.3MPa~0.5 MPa，取=0.3 MPa
A2-----为有杆腔活塞面积，考虑两边差动比为2；
将各值带入上式有，Fb?424N
分析液压缸各工作阶段受力情况，作用在活塞上的总机械载荷为
F?1088N。
2.手爪执行液压缸工作压力计算 手爪要能抓起工件必须满足：
N?k1k2k3G 式（3-6）
式中，N-----为所需夹持力；
k1-----安全系数，通常取1.2~2；
k2-----为动载系数，主要考虑惯性力的影响可按k2?1?23
a估算，a为机g
相关推荐：
loading