圆柱坐标机械手毕业设计说明书

导读:给机械手电控系统,机械手手指松开(同时,使手臂反转115°(机械手复位),机械手回到原来位置),机械手的动作循环结束,6.4机械手液压系统的简单计算,在本机械手中,②计算作用在活塞上的总机械载荷,机械手手臂移动时,作用在机械手活塞上的总机械载荷P为P=P工+P导+P封+P惯+P回其中P工为工作,作用在活塞上的合成液压力即驱动力与活塞杆上所受的总机械载荷平衡,在液压机械手上实现手腕、手臂回转运动

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发出电信号经步进选线器跳步使6DT通电,则换向阀18右边接通油路,压力油通过单向调速阀19的单向阀进入手腕回转油缸一腔,使手腕回转115°,手腕上的碰铁碰行程开关使6DT断电,换向阀18复位成“O”型滑阀机能状态,同时亦使8DT断电,定位油缸复位(拔销);压力继电器复位,发出电信号。经步进选线器跳步,使电磁铁9DT通电,换向阀28右边通道接通油路,压力油经QI(31)的单向阀进入手臂回转油缸一腔使手臂回转115°。当手臂的回转碰铁碰行程开关使9 DT断电,换向阀28复位成“O”型滑阀机能状态;并发出电信号。步进选线器跳步,使8DT通电,定位油缸17动作,插定位销,压力继电器40发出电信号经发出电信号。经步进选线器跳步,使电磁铁1DT通电,手臂前伸;当手臂将棒料送到立式精锻机的夹头轴线前的适当距离,手臂的碰铁碰行程开关,1DT断电,手臂靠滑行和定位螺钉使手臂将棒料送到夹头轴线处;并发出电信号、跳步使12DT通电,大泵卸荷,手臂处于“中停”位置,同时发出电信号使立式精锻机启动,夹头下降,行程开关发信,通过时间继电器使夹头闭合将棒料夹牢,精锻机电控系统发信,给机械手电控系统,经过选线器跳步,时间继电器延时使3DT通电,机械手手指松开(同时,精锻机的电控系统发信使夹头提升),延时到3DT断电,手指闭合,并发出电信号,步选器跳步,2DT通电,手臂缩回。当手笔碰铁碰到行程开关时,2DT断电(手臂缩回停);并发出电信号和跳步,使5DT通电,电液换向阀33的左边通道接通油路,压力油经QI(36)的单向阀进到升降缸的上腔,使手臂下降,当升降导套上的碰铁碰行程开关时,5DT断电(手臂下降停);并发出电信号和跳步,使7DT通电,换向罚18的左边通道接通油路,压力油QI(20)的单向阀进入手腕回转油缸的另一腔,使手腕反转115°;手腕上的碰铁碰行程开关,使7DT断电并发出电信号、跳步,使8DT断电(拔定位销),压力继电器复位发出电信号、跳步,使10DT通电,换向阀28左边通道接通油路,压力油经QI(29)的单向阀进入手臂回转油缸的另一腔,使手臂反转115°(机械手复位)。当手臂上的回转碰铁碰行程开关时,10DT断电,并发出信号,跳步,使14DT通电,立柱回移(回到原位,机械手回到原来位置);步进选线器跳步,使11DT和12DT通电(两个油泵同时卸荷),机械手的动作循环结束。

6.4机械手液压系统的简单计算

计算的主要内容是,根据执行机构所要求的输出力和运动速度,确定油缸的结构尺寸和所需流量、确定液压系统所需的油压与总的流量,以选择油泵的规格和选择油泵电动机的功率。确定各个控制阀的通流量和压力以及辅助装置的某些参数等。

在本机械手中,用到的油缸有活塞式油缸(往复直线运动)和回转式油缸(可以使输出轴得到小于360°的往复回转运动)及无杆活塞油缸(亦称齿条活塞油缸)。

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6.4.1 双作用单杆活塞油缸

图10 双作用单杆活塞杆油缸计算简图 ①流量、驱动力的计算

当压力油输入无杆腔,使活塞以速度V1运动时所需输入油缸的流量Q1为

?2 Q1 = 40DV1

对于手臂伸缩油缸:Q1=0.98cm/s, 对于手指夹紧油缸:Q1=1.02 cm/s ,对于手臂升降油缸:Q1=0.83 cm/s

油缸的无杆腔内压力油液作用在活塞上的合成液压力P1即油缸的驱动力为:

333?2 P1 =4 Dp1

对于手臂伸缩油缸:p1=196N, 对于手指夹紧油缸:p1=126N ,对于手臂升降油缸:p1=320N

当压力油输入有杆腔,使活塞以速度V2运动时所需输入油缸的流量Q2为:

?22 Q2 = 40(D-d)V2

对于手臂伸缩油缸:Q1=0.87cm/s, 对于手指夹紧油缸:Q1=0.96 cm/s ,

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33

对于手臂升降油缸:Q1=0.72 cm/s

油缸的有杆腔内压力油液作用在活塞上的合成液压力P2即油缸的驱动力为:

3?22 P2 =4 (D-d)p1

对于手臂伸缩油缸:p1=172N, 对于手指夹紧油缸:p1=108N ,对于手臂升降油缸:p1=305N

② 计算作用在活塞上的总机械载荷

机械手手臂移动时,作用在机械手活塞上的总机械载荷P为 P = P工 + P导 + P封 + P惯 + P回 其中 P工 为工作阻力

P导 导向装置处的摩擦阻力 P封 密封装置处的摩擦阻力 P惯 惯性阻力 P回 背压阻力

P = 83+125+66+80+208=562(N)

③确定油缸的结构尺寸

㈠油缸内径的计算 油缸工作时,作用在活塞上的合成液压力即驱动力与活塞杆上所受的总机械载荷平衡,即

P = P1(无杆腔) = P2 (有杆腔) 油缸(即活塞)的直径可由下式计算

D =

p4P?P1 = 1.13P1 厘米 (无杆腔)

对于手臂伸缩油缸:D=50mm, 对于手指夹紧油缸:D=30mm ,对于手臂升降油缸:D=80mm ,对于立柱横移油缸:D = 40mm

或D =

4P??P1d2?P1 厘米 (有杆腔)

㈡ 油缸壁厚的计算:

依据材料力学薄壁筒公式,油缸的壁厚?可用下式计算:

p计D ? = 2??? 厘米

P计 为计算压力

??? 油缸材料的许用应力。

对于手臂伸缩油缸:? =6mm, 对于手指夹紧油缸:? =17mm ,对于手臂升降油缸:? =16mm , 对于立柱横移油缸: ?=17mm

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㈢ 活塞杆的计算

可按强度条件决定活塞直径d 。活塞杆工作时主要承受拉力或压力,因此活塞杆的强度计算可近似的视为直杆拉、压强度计算问题,即

P ? =

d2?4≦ ??? 4P 即 d ≧???? 厘米

对于手臂伸缩油缸:d =30mm, 对于手指夹紧油缸:d =15mm ,对于手臂升降油缸:d=50mm , 对于立柱横移油缸:d=16mm

6.4.2 单叶片回转油缸

在液压机械手上实现手腕、手臂回转运动的另一种常用机构是单叶片回转油缸,简称回转油缸,其计算简图如下:

图12 回转油缸计算简图

①流量、驱动力矩的计算

当压力油输入回转油缸,使动片以角速度?运动时,需要输入回转油缸的流量Q为:

3b(D2?d2)?400 Q =

当D=100mm,d=35mm,b=35mm, ?=0.95 rad/s时 Q=0.02m/s

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3

回转油缸的进油腔压力油液,作用在动片上的合成液压力矩即驱动力矩M:

pb(D2?d2)8 M =

得M = 0.8 (N·m)

② 作用在动片(即输出轴)上的外载荷力矩 M M = M工 +M封 + M惯 + M回 其中 M工 为工作阻力矩

M封 密封装置处的摩擦阻力矩

M惯 参与回转运动的零部件,在启动时的惯性力矩 M回 回转油缸回油腔的背反力矩 M = 2.3+0.85+1.22+1.08=5.45 (N·m) ③ 回转油缸内径的计算

回转油缸的动片上受的合成液压力矩与其上作用的外载荷力矩相平衡,可得:

8M?d2bp (厘米)

D =

D = 30mm

6.4.3油泵的选择

一般的机械手的液压系统,大多采用定量油泵,油泵的选择主要是根据系统所需要的油泵工作压力p泵 和最大流量Q泵来确定。 ⑴ 确定油泵的工作压力p泵 p泵 ≧ p + ?△p

式中 p ——油缸的最大工作油压

?△p ——压力油路(进油路)各部分压力损失之和,其中包括各种元件的局部损失和管道的沿程损失。 p泵= 60*10帕

⑵ 确定油泵的 Q泵

油泵的流量,应根据系统个回路按设计的要求,在工作时实际所需的最大流量Q最大,并考虑系统的总泄漏来确定 Q泵 = K Q最大

其中K一般取1.10—1.25 Q泵=53升/分

6.4.4 确定油泵电动机功率N

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