三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設(shè)計含proe三維仿真及10張CAD圖

三自由度圓柱坐標型工業(yè)機器人設(shè)計含proe三維仿真及10張CAD圖,自由度,圓柱,坐標,工業(yè),機器人,設(shè)計,proe,三維,仿真,10,cad 摘 要 機器人也被稱為自動手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。 本次設(shè)計首先，通過對工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)及原理進行分析，在此分析基礎(chǔ)上提出了其設(shè)計方案采用三自由度圓柱坐標型；接著，對主要技術(shù)參數(shù)進行了計算選擇；然后，對各主要零部件進行了設(shè)計與校核；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了機械手裝配圖及主要零部件圖，并采用Pro/E軟件建立了三維模型。 通過本次設(shè)計，鞏固了大學所學專業(yè)知識，如：機械原理、機械設(shè)計、材料力學、公差與互換性理論、機械制圖等；掌握了普通機械產(chǎn)品的設(shè)計方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵字：機器人，圓柱坐標，液壓，運動學 Abstract Manipulator is also known as automatic hand, which can imitate some movement functions of human hand and arm, and is used to grasp and carry objects or tools according to fixed procedures. Firstly, through the analysis of the structure and principle of industrial robots, this paper puts forward that the design scheme of industrial robots is based on three-degree-of-freedom cylindrical coordinates; secondly, the main technical parameters are calculated and selected; secondly, the main parts are designed and checked; finally, the assembly drawings and main parts drawings of reducers are drawn by AutoCAD drawing software. Pro/E software was used to build the three-dimensional model. Through this design, we have consolidated our professional knowledge, such as mechanical principle, mechanical design, material mechanics, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing, etc. We have mastered the design method of common mechanical products and can skillfully use AutoCAD drawing software, which is of great significance to our future work and life. Key words: Robot, Cylindrical coordinates, Hydraulic, Kinematics 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1背景及意義 1 1.2機器人概述 1 1.2.1機器人的組成 2 1.2.2機器人的分類 2 1.3 國內(nèi)外發(fā)展狀況 2 第2章 總體方案設(shè)計 4 2.1 設(shè)計要求 4 2.1.1 動作要求 4 2.1.2參數(shù)要求 4 2.2方案擬定 4 2.2.1初步分析 4 2.2.2 擬定方案 4 第3章 機器人手部設(shè)計 6 3.1手部分析 6 3.2夾緊力及驅(qū)動力的計算 7 3.3 夾緊油缸的設(shè)計 8 3.4手抓的設(shè)計 8 第4章 機器人臂部設(shè)計 11 4.1臂部整體設(shè)計 11 4.2手臂伸縮驅(qū)動力計算 12 4.2.1 手臂摩擦力的分析與計算 12 4.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計算 13 4.2.3手臂慣性力的計算 13 4.3手臂伸縮油缸的設(shè)計 14 4.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 14 4.3.2液壓缸外徑的設(shè)計 15 4.3.3活塞桿的計算校核 15 4.3.4 油缸端蓋的設(shè)計 16 第5章 機器人機身設(shè)計 18 5.1 機身的整體設(shè)計 18 5.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 18 5.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算 18 5.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 19 5.3機身升降機構(gòu)的設(shè)計 21 5.3.1手臂片重力矩的計算 21 5.3.2升降導向立柱不自鎖條件 22 5.3.3升降油缸驅(qū)動力的計算 22 5.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 23 第6章 機器人液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計 25 6.1液壓系統(tǒng)方案擬定 25 6.1.1調(diào)速回路方案分析 25 6.1.2 快進回路方案分析 26 6.1.3夾緊回路的選擇 27 6.2液壓元件的計算和選擇 28 6.2.1液壓泵 28 6.2.2確定油箱容量 29 6.2.3液壓元件的選擇 29 6.3液壓系統(tǒng)性能驗算 29 6.3.1驗算回路中的壓力損失 29 6.3.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 31 第7章 基于Pro/E的三維設(shè)計 33 7.1 Pro/E三維設(shè)計軟件概述 33 7.2三維設(shè)計 33 7.2.1升降缸體 33 7.2.2伸縮缸體 34 7.2.3轉(zhuǎn)動缸體 34 7.2.4支座 34 7.2.5總成三維裝配 35 7.3仿真分析 35 7.3.1 Pro/E仿真介紹 35 7.3.2仿真 36 總 結(jié) 39 參考文獻 40 致 謝 41 42 第1章 緒論 1.1背景及意義 目前，由于勞動力成本和技術(shù)問題，國內(nèi)機床的上下料仍然采用人工上下料，不僅效率低、精度低，而且工人的勞動強度大，存在操作者發(fā)生安全事故的隱患。有些機床生產(chǎn)廠商為了防止操作者發(fā)生安全事故，在機床上加入了一些防護措施，如加入光電保護器等；但這不能從根本上防止操作者的安全。因此，設(shè)計機器人以代替人工進行上下料的操作就變得十分重要。本設(shè)計就是根據(jù)這一工程應用需要，設(shè)計上下料機器人結(jié)構(gòu)，并對其進行運動學分析。 機器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。我國的工業(yè)機器人是從80年代"七五"科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過"七五"，"八五"科技攻關(guān)，目前已經(jīng)基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)，控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)，運動學和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機器人，其中有130多臺噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應用，孤焊機器人已經(jīng)應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應用的水平和國外比還有一定距離。 隨著社會生產(chǎn)不斷進步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機器人技術(shù)快速發(fā)展，其中液壓機器人系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組件價格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的液壓機器人有氣控機器人、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機械部分組成。主要作用是完成機械部件的搬運工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運、貨物運輸更快捷、便利。 隨著工業(yè)自動化程度的提高，機器人的應用領(lǐng)域越來越廣。機器人能模擬人的手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡及其它要求，實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具。機器人可以代替很多重復性的體力勞動，從而減輕工人的勞動強度、提高生產(chǎn)效率。 1.2機器人概述 機器人也被稱為自動手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展以及液壓技術(shù)自身的一些優(yōu)點，液壓機器人已經(jīng)廣泛應用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。 1.2.1機器人的組成 機器人主要由手部、運動機構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運動機構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨立運動方式，稱為機器人的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機器人設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。自由度越多，機器人的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復雜。一般專用機器人有2～3個自由度。 1.2.2機器人的分類 機器人的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、液壓式、電動式、機械式機器人；按適用范圍可分為專用機器人和通用機器人兩種；按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機器人等。機器人一般分為三類：第一類是不需要人工操作的通用機器人。它是一種獨立的不附屬于某一主機的裝置。它可以根據(jù)任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點是具備普通機械的性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工才做的，稱為操作機。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是用專用機器人，主要附屬于自動機床或自動線上，用以解決機床上下料和工件送。這種機器人在國外稱為“Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅(qū)動；除少數(shù)以外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。在國外，目前主要是搞第一類通用機器人，國外稱為機器人 1.3 國內(nèi)外發(fā)展狀況 機器人首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機器人。它的結(jié)構(gòu)是：機體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。 1962年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機器人。商名為Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標通用機器人就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機器人。 1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機器人。該機器人的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機器人出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機器人發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978年美國Unimate公司和斯坦福大學，麻省理工學院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機器人，裝有小型電子計算機進行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國機械制造業(yè)是從1970年開始應用機器人，主要用于起重運輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。 聯(lián)邦德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點焊機器人，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機器人發(fā)展最快、應用最多的國家。自1969年從美國引進兩種機器人后大力從事機器人的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應用機器人，至1977年底，其中一半是國產(chǎn)，一半是進口。 目前，工業(yè)機器人大部分還屬于第一代，主要依靠工人進行控制；改進的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機器人具有感覺機能。第三代機器人則能獨立完成工作中過程中的任務。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。 一般概況國內(nèi)機械行業(yè)應用的機器人絕大部分為專用機器人，附屬于某一設(shè)備，其工作程序是固定的。通用機器人也有發(fā)展，目前應用的都是開關(guān)式點位控制型，伺服型已試制出數(shù)臺在調(diào)試中，連續(xù)軌跡控制型還沒有。 控制方式—有觸點固定程序控制占絕大多數(shù)，專用機器人多采用這種控制。 第2章 總體方案設(shè)計 2.1 設(shè)計要求 2.1.1 動作要求 選定要求為設(shè)計的機器人能在幾臺機械設(shè)備之間搬運和裝卸工件。由手部握緊工件，往上抬起離開定位裝置，手臂縮回，水平回轉(zhuǎn)90度，手部放下工件。 2.1.2參數(shù)要求 本次設(shè)計選定參數(shù)如下： （1）伸縮行程：800mm，伸縮速度，250mm/s； （2）升降行程：330mm，升降速度，60mm/s； （3）回轉(zhuǎn)范圍：210°，回轉(zhuǎn)速度，70°/s； （4）參考抓取重量：15kg。 2.2方案擬定 2.2.1初步分析 機器人抓重為15kg，按工業(yè)機器人的分類，屬于中型，按用途分為通用機器人，其特點是具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣，通用機器人的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適合于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。圓柱坐標式機器人與直角坐標式械手相比，占地面積小而活動范圍大，結(jié)構(gòu)較簡單，并能達到很高的定位精度，因此應用廣泛。 2.2.2 擬定方案 (1)由初始參數(shù)擬定整體設(shè)計方案 通用機器人是3~6個自由度，而本次設(shè)計為3由度圓柱坐標機器人，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-1： 圖2-1 結(jié)構(gòu)簡圖 (2)整體結(jié)構(gòu) 由于本設(shè)計要求完成手臂的升降，旋轉(zhuǎn)以及伸縮三個動作。則可以考慮升降在下或回轉(zhuǎn)缸在下兩種方式。通過綜合考慮，本次試驗決定采用升降缸在下的形式。 第3章 機器人手部設(shè)計 3.1手部分析 手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持類最常見的主要有夾鉗式，本設(shè)計主要考慮夾鉗式手部設(shè)計。 夾鉗式手部是由手指、傳動機構(gòu)和驅(qū)動裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應性，可以抓取軸、盤、套類零件，一般情況下多采用兩個手指。 滑槽杠桿式手部設(shè)計的基本要求為： (1)應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。 (2)手指應具有一定的開閉范圍。 (3)應保證工件在手指內(nèi)的夾持精度。 (4)要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。 (5)應考慮通用性和特殊要求。 本設(shè)計考慮到設(shè)計的簡便，采用了滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型的手部結(jié)構(gòu)。簡圖如下。 驅(qū)動桿可以連接液壓缸，由液壓缸帶動其往復運動從而讓手指夾緊或放松。 通過綜合考慮，本設(shè)計選擇二指雙支點回轉(zhuǎn)型手抓，用了滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型的手部結(jié)構(gòu)。簡圖如下。 驅(qū)動桿可以連接液壓缸，由液壓缸帶動其往復運動從而讓手指夾緊或放松。 下面對其基本結(jié)構(gòu)進行力學分析： (a) (b) 圖3-1 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析 1-手指 2-銷軸 3-杠桿 在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為F，并通過銷軸中心O點，兩手指1的滑槽對銷軸的反作用力為F1和F2，其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點，交和的延長線于A及B。 由 =0 得 = 由 =0 得 = = 由=0 得=·h F= 式中 a-手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離(mm)。 -工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。 由分析可知，當驅(qū)動力F一定時，角增大，則握力也隨之增大，但角過大會導致拉桿行程過大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最好=~ 3.2夾緊力及驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計手部的主要依據(jù)。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。一般來說，需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。 手指對工件的夾緊力可按公式計算： 式中 ——安全系數(shù)，通常1.2~2.0； ——工作情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響?？山瓢聪率焦榔渲衋是重力方向的最大上升加速度 ，g=9.8 m/s ； ——運載時工件最大上升速度；； ——系統(tǒng)達到最高速度的時間，一般選取0.03~0.5s； ——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇； G——被抓取工件所受重力（N）。 計算：設(shè)a=40mm，b=120mm，=35°；機器人達到最高響應時間為0.5s，求夾緊力和驅(qū)動力和 驅(qū)動液壓缸的尺寸。 (1) 設(shè)=1.6 =60 mm/s =0.5s ==1.01 =0.5 根據(jù)公式，將已知條件帶入： =1.6×1.01×0.5×15kg×9.8=119N 根據(jù)驅(qū)動力公式得： (2) ==119=479N 取 (3) ==599N 3.3 夾緊油缸的設(shè)計 確定液壓缸的直徑D 選取活塞桿直徑d=0.5D，選擇液壓缸壓力油工作壓力P=3MPa 則 D=18.42mm 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列表（JB826-66），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=25mm，根據(jù)裝配關(guān)系，外徑為36mm。 則活塞桿直徑為： d=250.5=12.5mm，根據(jù)活塞桿標準系列選取d=12mm。 3.4手抓的設(shè)計 機器人的精度設(shè)計要求工件定位準確，抓取精度高，重復定位精度和運動穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能。 機器人能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機器人的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也于機器人夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定要進行機器人的夾持誤差分析。 圖3-3 手抓夾持誤差分析示意圖 該設(shè)計以棒料來分析機器人的夾持誤差精度。 機器人的夾持范圍為Φ30~Φ60mm。 夾持誤差不超過±3mm，分析如下： 工件的平均半徑： ==45mm 手指長L=120mm，取V型夾角 偏轉(zhuǎn)角：β ===64.34° 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定： β=64.34° 計算理論平均半徑 120×sin60°cos64.34°=45mm 因為 1.484 0.166 所以=1.484<3 夾持誤差滿足設(shè)計要求。 第4章 機器人臂部設(shè)計 4.1臂部整體設(shè)計 手臂部件是機器人的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動它們作空間轉(zhuǎn)動。 臂部運動的目的：把手部送到空間范圍內(nèi)的任意一點。因此，臂部具有兩個自由度才能滿足基本要求：即手臂，左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂的各種運動由油缸驅(qū)動和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從背部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動載荷，而且自身運動又較多，故受力復雜。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機器人的工作性能。 機身是固定的，它直接承受和傳動手臂的部件，實現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運動。臂部要實現(xiàn)所要求的運動，需滿足下列各項基本要求： 1）機器人臂式機身的承載 機器人臂式機身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。顯然，伸縮臂桿的懸伸長度愈大，則剛度逾差，而且其剛度隨支臂桿的伸縮不斷變化，對于機器人的運動性能，位置精度和負荷能力等影響很大。 2）臂部運動速度要高，慣性要小 機器人臂的運動速度是機器人主要參數(shù)之一，它反映機器人的生產(chǎn)水平，一般時根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來決定。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn)要求均速運動，（V和w為常數(shù)），但在手臂的啟動和終止瞬間，運動是變化的，為了減少沖擊，要求啟動時間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動。 對于高速運動的機器人，其最大移動速度設(shè)計在1000～1500mm/s，最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在180°/s內(nèi)，在大部分行程距離上平均移動速度為1000mm/s內(nèi)，平均回轉(zhuǎn)角速度為90°/s內(nèi)。 3）手臂動作應靈活 為減少手臂運動件之間的摩擦阻力，盡可能用滑動摩擦代替滑動摩擦。 對于懸臂式的機器人，其傳動件，導向件和定位件布置應合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。 4）位置精度要高 一般說來，直角和圓柱坐標式機器人位置精度較高；除此之外，要求機器人同用性要好，能適合做種作業(yè)的要求；工藝性要好，便于加工和安裝；用于熱加工的機器人，還要考慮隔熱，冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機器人，還要設(shè)置防塵裝置等。 考慮到本次設(shè)計的機器人最大夾持重量15Kg，抓取重量較小，因此本設(shè)計選擇油缸桿伸縮機構(gòu)，其手臂的伸縮油缸活塞桿安裝在導向套內(nèi)，減小油缸桿的彎曲應力。活塞桿受拉壓和彎曲載荷共同作用，受力簡單，傳動平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。使用液壓驅(qū)動，液壓缸選取雙作用液壓缸。 4.2手臂伸縮驅(qū)動力計算 先進行粗略的估算，或類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關(guān)機構(gòu)的主要尺寸，再進行校核計算，修正設(shè)計。如此反復，繪出最終的結(jié)構(gòu)。 做水平伸縮直線運動的液壓缸的驅(qū)動力根據(jù)液壓缸運動時所克服的摩擦、慣性等幾個方面的阻力，來確定來確定液壓缸所需要的驅(qū)動力。液壓缸活塞的驅(qū)動力的計算為 4.2.1 手臂摩擦力的分析與計算 由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。 得 得 式中 參與運動的零部件所受的總重力（含工件）（N）； L——手臂與運動的零部件的總重量的重心到導向支撐的前端的距離（m），參考上一節(jié)的計算; a——導向支撐的長度（m）; ——當量摩擦系數(shù)，其值與導向支撐的截面有關(guān)。 對于圓柱面： ——摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時： 鋼對青銅：取 鋼對鑄鐵：取 計算：油缸桿的材料選擇鋼，導向套支撐選擇鋼， 預估，已知L=800mm，導向支撐a設(shè)計為200mm 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進行計算 600=1260N 4.2.2手臂密封處的摩擦阻力的計算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用O型密封圈，當液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為： =0.03F。 4.2.3手臂慣性力的計算 =0.1 式中 ——參與運動的零件的總重力（包括工件）(N)； ——從靜止加速到工作速度的變化量(m/s)； ——啟動時間(s)，一般取0.01~0.5； 設(shè)啟動時間為0.2s，最大為0.233m/s。 則： =0.1=69.9N 由于背壓阻力較小，可取=0.05 所以 =+++=1260+69.9+0.03F+0.05F 求得 =1446N 所以手臂伸縮驅(qū)動力為=1446N。 4.3手臂伸縮油缸的設(shè)計 表5-1 液壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 作用在活塞上外力F（N） 液壓缸工作壓力Mpa 小于5000 0.8~1 20000~30000 2.0~4.0 5000~10000 1.5~2.0 30000~50000 4.0~5.0 10000~20000 2.5~3.0 50000以上 5.0~8.0 經(jīng)過上面的計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力F=4378N，根據(jù)表5-1選擇液壓缸的工作壓力P=1MPa； 4.3.1確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 液壓缸內(nèi)徑的計算，如圖5-2所示 圖4-2 雙作用液壓缸示意圖 當油進入無桿腔： 當油進入有桿腔： 液壓缸的有效面積： (mm) 所以 （無桿腔） （有桿腔） 式中——活塞驅(qū)動力(P)； ——油缸的工作壓力(MPa)； ——活塞桿直徑； ——油缸機械效率，工程機械中用耐油橡膠可取=0.96； 由上節(jié)求得驅(qū)動力F=1446N，=1MPa，機械效率=0.96 將數(shù)據(jù)代入得： ==43.8mm 根據(jù)表4-1（JB826-66），選擇標準液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=50mm. 4.3.2液壓缸外徑的設(shè)計 外徑按中等壁厚設(shè)計，根據(jù)（JB1068-67）取油缸外徑外徑選擇76mm. 4.3.3活塞桿的計算校核 活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度要求。對于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強度計算： (mm) 設(shè)計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的=100~120Mpa。本次取=110 則： =4.1mm 考慮到手部夾緊油缸需內(nèi)置于該活塞桿，而前述已算得手部夾緊油缸外徑為36mm，所以活塞直徑按下表取d=36mm，滿足強度和裝配要求。 表5-2 活塞桿直徑系列（GB/T2348-93） 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 現(xiàn)在進行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為 式中 ——臨界力(N)； ——安全系數(shù)，=2~4。 按中長桿進行穩(wěn)定性校核，其臨界力=F() 式中 F——活塞桿截面面積(mm)； a，b——常數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)，碳鋼a=461，b=2.47； ——柔度系數(shù)，經(jīng)計算為70。 代入數(shù)據(jù)，臨界力 =F()=3.14=90463.4MPa 取=3 =30154.47 MPa 所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 4.3.4 油缸端蓋的設(shè)計 (1) 缸體材料選擇無縫鋼管，此時端蓋的連接方式多采用半環(huán)鏈接優(yōu)點是加工和裝拆方便，缺點是缸體開環(huán)槽削弱了強度 (2) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 為保證連接的緊密性，螺釘間距t應適當（如圖4-2），在這種聯(lián)結(jié)中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷和剩余預緊力之和 =+ 式中 ——工作載荷，=； ——螺釘中心所在圓的直徑； P——驅(qū)動力。 Z——螺釘數(shù)目，Z=； ——剩余預緊力，=KQ，K=1.5~1.8； 計算： D=76mm，取=90mm，P=1MPa，間距與工作壓強有關(guān)，見表4.3，間距應小于150mm，試選螺釘數(shù)為6個： 表4-3 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系 工作壓力P（Mpa） 螺釘?shù)拈g距t (mm) 0.5~1.5 小于150 1.5~2.5 小于120 2.5~5.0 小于100 5.0~10.0 小于80 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=46<150，滿足要求； ==838N； 選擇K=1.5，=1.5=1255N; =+=837+1257=2095N 螺釘直徑按強度條件計算 式中 ——計算載荷，=1.3； ——許用抗拉應力，=； ——螺釘材料的屈服點，材料選擇45鋼，則屈服強度為352MPa； n——安全系數(shù)，n=1.2-2.5，此處取n=2； ——螺紋內(nèi)徑，=d-1.224S，d為螺釘公稱直徑，S為螺距。 計算： =1.3=1.3×2095=2723.5N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0045m 第5章 機器人機身設(shè)計 機身是直接支撐和驅(qū)動手臂的部件。一般實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動，這些運動的傳動機構(gòu)都安在機身上，或者直接構(gòu)成機身的軀干與底座相連。因此，臂部的運動越多，機身的機構(gòu)和受力情況就越復雜。機身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運動。 5.1 機身的整體設(shè)計 按照設(shè)計要求，機器人要實現(xiàn)手臂210°的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構(gòu)一般設(shè)計在機身處。為了設(shè)計出合理的運動機構(gòu)，就要綜合考慮分析。 機身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運動，是機器人的重要組成部分。常用的機身結(jié)構(gòu)有以下幾種： （1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。其缺點是回轉(zhuǎn)運動傳動路線長，花鍵軸的變形對回轉(zhuǎn)精度的影響較大。 （2） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導向，結(jié)構(gòu)緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運動部件較大。 （3） 活塞缸和齒條齒輪機構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒條齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)：齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動。 綜合考慮，本設(shè)計選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計機身包括兩個運動，機身的回轉(zhuǎn)和升降。如圖6所示，回轉(zhuǎn)機構(gòu)置于升降缸之上的機身結(jié)構(gòu)。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉(zhuǎn)運動?；剞D(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的?；钊麠U采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導向?；ㄦI軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定，下短蓋與連接地面的的底座固定。這樣就固定了花鍵軸，也就通過花鍵軸固定了活塞桿。這種結(jié)構(gòu)是導向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)見下圖。 驅(qū)動機構(gòu)是液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔，一個進油孔，一個排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設(shè)計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設(shè)計要求，設(shè)計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)210°。 5.2回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計 5.2.1回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算 手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算公式為： =++ (N·m) 慣性力矩 = 式中 ——臂部回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（kg·m）； ——回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量，在啟動過程=(rad/s)； ——啟動過程的時間(s)； 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為(前面計算得=800mm)，則 式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 = 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長600mm，直徑為1000mm的圓柱體，質(zhì)量為100Kg.設(shè)置起動角速度=70°/s，則起動角速度=1.22，起動時間設(shè)計為0.5s。 === 28 kg·m =28+=93.3kg·m ==93.3=227.6 為了簡便計算，密封處的摩擦阻力矩，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計，=0 所以 =227.6+0+0.03 =234.6 5.2.2 回轉(zhuǎn)缸尺寸參數(shù)的確定 （1）回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑D計算公式為： 式中 P——回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力； d——輸出軸與動片連接處的直徑，初步設(shè)計按D/d=1.5~2.5； b——動片寬度，可按2b/(D-d)≥2選取。 選定回轉(zhuǎn)缸的動片寬b=50mm，工作壓力為5MPa，d=50mm =94.9mm 按標準油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為100mm。 （2）油缸缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為5Mpa，所以螺釘間距t應小于80mm。螺釘數(shù)目 Z==×3.14=3.93 所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇6個。 危險截面 ==0.00589 所以 =4906.3N =4906.3×1.5=7359.4N (K=1.5) 所以 7359.4+4906.3=12265.7N 螺釘材料選擇Q235，則（n=1.2~2.5） 螺釘?shù)闹睆? d=10mm 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。 經(jīng)過以上的計算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為100mm，外徑按中等壁厚設(shè)計，根據(jù)表4-2（JB1068-67）取外徑選擇168mm，輸出軸徑為50mm。 （3）動片聯(lián)接螺釘?shù)挠嬎? 動片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘悠洼敵鲚S之間的配合面緊密接觸不留間隙。根據(jù)動片所受力矩的平衡條件有 = 即 式中 ——每個螺釘預緊力； D——動片的外徑； f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對鋼取f=0.15 螺釘?shù)膹姸葪l件為 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 ===10416.7N 螺釘材料選擇Q235，則（n=1.2~2.5） 螺釘?shù)闹睆絛=9.3mm 螺釘?shù)闹睆竭x擇d=10mm.選擇M10的內(nèi)六角圓頭螺釘。 5.3機身升降機構(gòu)的設(shè)計 5.3.1手臂片重力矩的計算 圖 5-3 手臂各部件重心位置圖 (1) 估算重量：=150N，=150N，=500N (2) 計算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離: =800mm，=760mm， =400mm。 由于 = 所以 =0.5425m (3) 計算偏重力矩 =434 5.3.2升降導向立柱不自鎖條件 手臂在的作用下有向下的趨勢，而里立柱導套卻阻止這種趨勢。所謂不自鎖條件就是升降立柱能在導套內(nèi)自由下滑，即 ＞= 所以 若取摩擦系數(shù) f=0.16，則導套長度h＞0.32 即 h＞0.32×0.5425=0.1736m 5.3.3升降油缸驅(qū)動力的計算 式中 摩擦阻力，，取f=0.16。 G——零件及工件所受的總重。 (1) 的計算 設(shè)定速度為V=0.6m/s；起動或制動的時間差t=0.1s、為800N。 將數(shù)據(jù)帶入上面公式有： 489.8N (2) 的計算 =2500N 所以 =2×2500×0.16=800N (3) 液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算 (4) 由于背壓阻力較小，為簡便計算，可將其忽略，=0 所以 F=489.8+800+0.03F 當液壓缸向上驅(qū)動時，F(xiàn)=2105N 當液壓缸向下驅(qū)動時，F(xiàn)=505N 5.3.4升降缸尺寸參數(shù)的確定 (1) 液壓缸內(nèi)徑的計算 液壓缸驅(qū)動力按上升時計算，F(xiàn)=2105N，由表(5-1)選擇油缸工作壓力為1.0MPa，計算如5.4節(jié)公式，代入數(shù)據(jù)： ==0.1029 根據(jù)表(4-1)可選取液壓缸內(nèi)徑D=125mm。 (2) 液壓缸外徑的計算 按厚壁計算(3.2)： 式中 ——缸體材料的許用應力，無縫鋼管時=100~110MPa 根據(jù)表4-2（JB1068-67）取外徑選擇180mm. (3) 活塞桿的計算 設(shè)計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的=100~120Mpa。本次取=110 則： =4.94mm 活塞桿直徑應大于8.5mm。 (4) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? D=120mm，取=180mm，P=1.0MPa，間距與工作壓強有關(guān)，見表4-3，間距應小于120mm，試選螺釘數(shù)為6個： 則 Z=，代入數(shù)據(jù)=84<120，滿足要求； ==1962.5N； 選擇K=1.5，=1.5=2943.75N;=+=1962.5+2943.75=4907N 螺釘直徑按強度條件計算： 式中 ——計算載荷，=1.3； ——許用抗拉應力，=； ——螺釘材料的屈服點，材料選擇45鋼，則屈服強度為352MPa； n——安全系數(shù)，n=1.2-2.5，此處取n=2； ——螺紋內(nèi)徑，=d-1.224S，d為螺釘公稱直徑，S為螺距。 計算： =1.3=1.3×4907=6379.1N 代入數(shù)據(jù)： ===0.0068m 第6章 機器人液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計 6.1液壓系統(tǒng)方案擬定 6.1.1調(diào)速回路方案分析 （1）方案一：節(jié)流調(diào)速 節(jié)流調(diào)速，采用定量泵供油，由流量控制閥改變流入和流出執(zhí)行元件的流量以調(diào)節(jié)速度，這種系統(tǒng)稱閥控系統(tǒng)。如圖（7） 圖（7）為節(jié)流調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：能量損失較小，結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單，使用維護方便。 而缺點是：效率較低，發(fā)熱大。 （2）方案二：容積調(diào)速 容積調(diào)速，采用變量泵或變量馬達，以改變泵或馬達的排量調(diào)節(jié)速度。這種系統(tǒng)稱泵控系統(tǒng)。如圖（8） 圖（8）為容積調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：效率高，發(fā)熱小，使用維護方便。缺點是：結(jié)構(gòu)相對復雜 （3）方案三：容積節(jié)流調(diào)速 容積節(jié)流調(diào)速，采用壓力反饋式變量泵供油，由流量控制閥改變流入或流出執(zhí)行元件的流量，進而調(diào)節(jié)速度，同時又使變量泵的流量與通過流量控制閥的流量相適應。如圖（9） 圖（9）為容積節(jié)流調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性相對好。缺點是：會有節(jié)流損失。 以上方案，每個都有它們的優(yōu)缺點。在中小型專用機床的液壓系統(tǒng)中，進給速度的控制一般采用節(jié)流閥或者調(diào)速閥。根據(jù)銑削類專用機床工作時對低速性能和速度負載特性都有一定要求的特點，因此本次設(shè)計采用限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱小和速度剛性好的特點，并且調(diào)速閥安裝在回油路上，這樣具有承受負切削力的能力。 6.1.2 快進回路方案分析 （1）方案一：液壓缸差動連接快速調(diào)速 差動連接是，活塞無桿端面比有桿端面的受壓 面積大（大桿的面積），（這面積差 是差動的根本原因。）在兩端面受 壓力（壓強）相同時，無桿端面的總壓力大，會將活塞推著向有桿端移動，這就是差動。這時，將有桿腔排出的油導入無桿腔，就在泵油的基礎(chǔ)上增加了流量，能使活塞更快移動，形成差的快速。這種油路的連接方法如圖（10）。 圖（10）為液壓缸差動連接原理圖 其優(yōu)點是：活塞桿伸出時能獲得較快的速度，即使泵的流量較小.但這時油缸的出力較小，不適合重載.?油缸設(shè)計合理時，不需要調(diào)節(jié)，就可以使活塞桿伸出和回縮時速度相等。缺點：噪聲大。 （2）方案二：采用蓄能器的快速調(diào)速 蓄能器是，液壓或液壓系統(tǒng)中的一種能量儲蓄裝置。它在適當?shù)臅r機將系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s能或位能儲存起來，當系統(tǒng)需要的時，又將壓縮能或位能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤夯驓鈮旱饶芏尫懦鰜?，重新補供給系統(tǒng)。當系統(tǒng)瞬間壓力增大時，它可以吸收這部分的能量，以保證整個系統(tǒng)壓力正常。如圖（11） 圖（11）為蓄能器快速調(diào)速原理圖 其優(yōu)點是：反應靈敏，工作可靠。缺點是：制造困難，密封性要求高。 （3）方案三：雙泵供油快速調(diào)速 雙泵供油是，用兩個泵來提供動力，其中一個為大流量泵，用以實現(xiàn)快速運動；另外一個是小流量泵，則用以實現(xiàn)工作進給，如圖（12） 圖（12）為雙泵供油快速調(diào)速 其優(yōu)點是：功率損耗小，系統(tǒng)效率高，應用較為普遍。而缺點是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。 經(jīng)過綜合對比快速調(diào)速方法選用液壓缸差動連接快速調(diào)速。因為其工作效率高而且油的循環(huán)利用，速度的調(diào)節(jié)也比較好，而且結(jié)構(gòu)相對雙泵供油，容積調(diào)速等方式簡單，制造難度比蓄能器低，而且反應靈敏。很符合現(xiàn)在社會的發(fā)展需要和工業(yè)生產(chǎn)需要。 6.1.3夾緊回路的選擇 用二位四通電磁閥來控制夾緊，松開換向動作時，為了避免工作時因為突然斷電而松開，應該采用失電夾緊方式?？紤]到夾緊時間可以調(diào)節(jié)和當油路壓力瞬時下降時還能保持夾緊力，所以要接入節(jié)流閥調(diào)速和單向閥保壓。在該回路中還裝有減壓器，用來調(diào)節(jié)夾緊力的大小和保持夾緊力的穩(wěn)定。 最后把所選的液壓回路組合起來，即可以組成圖6-3所示液壓系統(tǒng)原理圖。 圖6-3液壓系統(tǒng)原理圖 6.2液壓元件的計算和選擇 6.2.1液壓泵 ① 工作壓力： P=P=5 MPa，估算=0.5MPa 所以 P5 +0.5=5.5MPa ② 流量： =29.44L/min，取K=1.1 所以QK20.24=32.4L/min ③ 規(guī)格： 根據(jù)《液壓設(shè)計手冊單行本》P152，表20-5-6，選擇齒輪泵CB40，n=1460r/min，Q=40L/min，P=6MPa ④ 電機選用： 取泵的總效率=0.85，則N==4.7kw 選電機：Y132M-4，N=5.5kw，n=1460r/min。 6.2.2確定油箱容量 V=100L 6.2.3液壓元件的選擇 表7 液壓元件一覽表 序號 元件名稱 規(guī)格 數(shù)量 1 線隙式過濾器 2.5MPa，100L/min 1 2 電動機 5.5kw，1460r/min 1 3 齒輪泵 5MPa，1450r/min 1 4 溢流閥 2.5MPa，12 1 5 電磁換向閥 6.3MPa，12 1 6 單向閥 6.3MPa，12 1 7 壓力表 (0~8)MPa 1 8，14 節(jié)流閥 6.3MPa，12 2 9，15，20，21 25，26，30 節(jié)流閥 6.3MPa，8 7 10，16 電磁換向閥 6.3MPa，12 2 11，17 電磁換向閥 6.3MPa，12 2 12，18 單向順序閥 2.5MPa，12 2 22，27 電磁換向閥 6.3MPa，8 2 23，28 電磁換向閥 6.3MPa，8 2 31 電磁換向閥 6.3MPa，8 1 33 壓力繼電器 (1~6.3)MPa 1 34 減壓閥 6.3MPa，8 1 35 壓力表開關(guān) 6.3MPa，4 1 注：表中元件的序號與液壓系統(tǒng)原理圖中的序號相對應。 6.3液壓系統(tǒng)性能驗算 6.3.1驗算回路中的壓力損失 本系統(tǒng)較為復雜，有多個液壓執(zhí)行元件動作回路，其中環(huán)節(jié)較多，管路損失較大的要算注射缸動作回路，故主要驗算由泵到注射缸這段管路的損失。 ⑴沿程壓力損失 沿程壓力損失，主要是注射缸快速注射時進油管路的壓力損失。此管路長 5m，管內(nèi)徑0.032m，快速時通過流量2.7L/s；選用20號機械系統(tǒng)損耗油，正常運轉(zhuǎn)后油的運動粘度ν＝27mm2/s，油的密度ρ＝918kg/m3。 油在管路中的實際流速為 油在管路中呈紊流流動狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為： 求得沿程壓力損失為： ⑵局部壓力損失 局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失Δp2，以及通過控制閥的局部壓力損失Δp3。其中管路局部壓力損失相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。 單向順序伺17的額定流量為50L/min，額定壓力損失為0.4MPa。電液換向閥2的額定流量為190L/min，額定壓力損失0.3 MPa。單向順序閥18的額定流量為150L/min，額定壓力損失0.2 MPa。 通過各閥的局部壓力損失之和為 從大泵出油口到注射缸進油口要經(jīng)過單向閥13，電液換向閥2和單向順序閥18。單向閥13的額定流量為250L/min，額定壓力損失為0.2 MPa。 通過各閥的局部壓力損失之和為： 由以上計算結(jié)果可求得快速注射時，小泵到注射缸之間總的壓力損失為 ∑p1＝(0.03＋0.88)MPa＝0.91MPa 大泵到注射缸之間總的壓力損失為 ∑p 2＝(0.03＋0.65)MPa＝0.68MPa 由計算結(jié)果看，大小泵的實際出口壓力距泵的額定壓力還有一定的壓力裕度，所選泵是適合的。 綜合考慮各工況的需要，確定系統(tǒng)的最高工作壓力為6.3MPa，也就是溢流閥7的調(diào)定壓力。 6.3.2液壓系統(tǒng)發(fā)熱溫升計算 ⑴計算發(fā)熱功率 液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量。 發(fā)熱功率計算如下 Phr＝Pr－Pc 對本系統(tǒng)來說，Pr是整個工作循環(huán)中雙泵的平均輸入功率。 系統(tǒng)總輸出功率 求系統(tǒng)的輸出有效功率： 由前面給定參數(shù)及計算結(jié)果可知：合模缸的外載荷為90kN，行程0.35m；注射缸的外載荷為192kN，行程0.2m；預塑螺桿有效功率5kW，工作時間15s；開模時外載荷近同合模，行程也相同。注射機輸出有效功率主要是以上這些。 總的