熱處理上下料機(jī)械手的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 學(xué) 院： 專業(yè)： 任務(wù)起止時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 熱處理機(jī)械手 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容： 1、實(shí)際調(diào)研，收集相關(guān)資料，完成開題報(bào)告； 1— 3 周。 2、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)機(jī)械手液壓系統(tǒng)； 4— 7 周。 3、設(shè)計(jì)機(jī)械手的液壓系統(tǒng)泵站結(jié)構(gòu)圖； 8— 11 周。 4、設(shè)計(jì)機(jī)械手的電氣控制原理 12— 13 周。 5、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備答辯； 14— 16 周。 注：要求全部用計(jì)算機(jī) 繪圖和打印文稿（交打印件和電子稿） 資料： 1、工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)手冊； 2、非標(biāo)設(shè)計(jì)手冊； 3、液壓與氣壓傳動(dòng)； 4、相關(guān)的技術(shù)資料。 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 系主任意見： 簽名： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 學(xué) 院： 專業(yè)： 任務(wù)起止時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 熱處理機(jī)械手 指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語： 該課題源于生產(chǎn)實(shí)踐，該同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，態(tài)度端正，能把所學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)運(yùn)用設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基本合理，設(shè)計(jì)論文論述較正確、格式較規(guī)范，能正確運(yùn)用所學(xué)基本知識(shí)，按時(shí)完成任務(wù)要求，可以參加答辯。 指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱： 評閱教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語： 該同學(xué)論文格式較規(guī)范，對機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的應(yīng)用有了一定了解，所設(shè)計(jì)符合任務(wù)書要求，所做畫紙符合要求，但在圖紙的繪制和尺寸的標(biāo)注需要改進(jìn)，修改后建議參加答辯。 評閱教師簽名： 評閱教師職稱： 答辯委員會(huì)對畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評語： 該同學(xué)的設(shè)計(jì) 符合“畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書”的要求，任務(wù)量適中，答辯表述基本清晰，尚能回答大多數(shù)提問，概念較清楚，設(shè)計(jì)的內(nèi)容基本合理，無原則性錯(cuò)誤，掌握了一定的基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能。符合學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。 答辯委員會(huì)評定，該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)椋? 答辯委員會(huì)主席簽名： 職稱： 年 月 日 教務(wù)處制表 I 熱處理上下料機(jī)械手的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)與控制的重要技術(shù)手段，液壓技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。與其他傳動(dòng)控 制技術(shù)相比，液壓技術(shù)具有能量密度高﹑配置靈活方便﹑調(diào)速范圍大﹑工作平穩(wěn)且快速性好﹑易于控制并過載保護(hù)﹑易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)電液一體化整合﹑系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造和使用維護(hù)方便等多種顯著的技術(shù)優(yōu)勢，因而使其成為現(xiàn)代機(jī)械工程的基本技術(shù)構(gòu)成和現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)要素。 液壓機(jī)械手主要用于將沉重的零件或者是重復(fù)簡單的勞動(dòng)的設(shè)備， 適用于熱處理爐的上下料和一般工件工序的自動(dòng)化生產(chǎn)。本文根據(jù)熱處理上下料機(jī)械手的用途﹑特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，再經(jīng)過必要的計(jì)算來確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來 選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。熱處理上下料機(jī)械手的設(shè)計(jì)是軌道小車移動(dòng)，液壓支撐架的上下移動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單，方便快捷，并應(yīng)用自動(dòng)電氣控制，達(dá)到機(jī)電液一體化的生產(chǎn)，自動(dòng)化程度高。 關(guān)鍵詞 液壓系統(tǒng)；過載保護(hù)；機(jī)電液一體化 s of in of to be in in it of of is as it be in to of of of up a to of to of is is is 目錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 ............................................................................... 1 壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 ............................................................... 1 壓機(jī)械手的發(fā)展及工藝特點(diǎn) ............................................................... 2 壓系統(tǒng)的基本組成 ............................................................................... 3 章小結(jié) ................................................................................................... 3 第 2 章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 ................................................................ 4 定液確定液壓缸主要參數(shù) ................................................................... 4 壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 ........................................... 4 壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 ................................................................ 5 壓元件的選擇 ....................................................................................... 5 定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 .................................................... 5 類元件及輔助元件的選擇 ............................................................ 7 道尺寸的確定 ................................................................................ 7 壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 ..................................................................................... 11 統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 .............................................................................. 12 章小結(jié) ................................................................................................. 12 第 3 章 機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) .............................................................. 14 處理上下料機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu) ......................................................... 14 定液壓系統(tǒng)原理 ................................................................................. 14 壓油的選擇 .................................................................................. 14 定供油方式 .................................................................................. 14 步回路的設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 壓回路的設(shè)計(jì) .............................................................................. 15 壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì) ......................................................................... 16 降缸運(yùn)動(dòng)工作循環(huán) ...................................................................... 16 縮缸運(yùn)動(dòng)工作循環(huán) ...................................................................... 17 緊缸工作循環(huán) .............................................................................. 17 章小結(jié) ................................................................................................. 18 第 4 章 液壓站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................. 19 壓站的結(jié)構(gòu)型式 ................................................................................. 19 壓泵的安裝方式 ................................................................................. 19 壓油箱的設(shè)計(jì) ..................................................................................... 19 壓油箱有效容積的確定 .............................................................. 19 壓油箱的外形尺寸設(shè)計(jì) .............................................................. 20 壓油箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ...................................................................... 20 壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................. 22 動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式 .......................................................... 22 壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) .......................................................... 23 動(dòng)機(jī)的選擇 .................................................................................. 23 章小結(jié) ................................................................................................. 24 結(jié)論 .................................................................................................................... 25 致謝 .................................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 27 附錄 .................................................................................................................... 28 1 第 1章 緒論 壓傳動(dòng)的發(fā)展概況 液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù) 17 世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 第一個(gè)使用液壓原理的是 1795 年英國約瑟夫·布拉曼 (749在倫敦用稅作為工作介質(zhì) ,以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上 ,誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。 1905 年他又將工作介質(zhì)水改為油 ,進(jìn)一步得到改善。 我國的液壓工業(yè)開始于 20 世紀(jì) 50 年 代，液壓元件最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備。 60 年代獲得較大發(fā)展，已滲透到各個(gè)工業(yè)部門，在機(jī)床、工程機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶、航空、石油以及軍工等工業(yè)中都得到了普遍的應(yīng)用。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、低能耗、長壽命、高度集成化等方向發(fā)展。同時(shí)，新元件的應(yīng)用、系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化、微機(jī)控制等工作，也取得了顯著成果。 目前，我國的液壓件已從低壓到高壓形成系列，并生產(chǎn)出許多新型元件，如插裝式錐閥、電液比例閥、電液伺服閥、電業(yè)數(shù)字控制閥等。我國機(jī)械工業(yè)在認(rèn)真消化、推廣國外 引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制、開發(fā)國產(chǎn)液壓件新產(chǎn)品，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差而且不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品，采用逐步淘汰的措施。由此可見，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，液壓技術(shù)將獲得進(jìn)一步發(fā)展，在各種機(jī)械設(shè)備上的應(yīng)用將更加廣泛。 壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 機(jī)床工業(yè) —— 磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等 工程機(jī)械 —— 挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等 汽車工業(yè) —— 自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等 農(nóng)業(yè)機(jī)械 —— 聯(lián)合收割 機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛裝置等 輕工機(jī)械 —— 打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等 冶金機(jī)械 —— 電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等 2 起重運(yùn)輸機(jī)械 —— 起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)? 礦山機(jī)械 —— 開采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等 建筑機(jī)械 —— 打樁機(jī)、平地機(jī)等 船舶港口機(jī)械 —— 起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等 鑄造機(jī)械 —— 砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)等 本文所設(shè)計(jì)的機(jī)械手適用于工業(yè)批量生產(chǎn)，可以有很多動(dòng)作，如抓取、伸縮、升降、旋轉(zhuǎn)平移等。本機(jī)器具有獨(dú)立的動(dòng)力機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)。采用按鈕集中控制，可實(shí)現(xiàn)調(diào)整、手動(dòng)及半自動(dòng)三種操作 方式。本機(jī)器的工作壓力、移動(dòng)速度、空載快速回程和減速的行程范圍均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整。 本機(jī)器主體為軌道小車，外形簡約，小車的動(dòng)力系統(tǒng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動(dòng)作靈敏可靠。機(jī)械手的動(dòng)力系統(tǒng)采用電液控制系統(tǒng)，控制精度高，成本較低，和相同功能的機(jī)械手比較體積小，承載大，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn) 。 壓機(jī)械手的發(fā)展及工藝特點(diǎn) 液壓機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)中輔助生產(chǎn)最廣的設(shè)備之一，自 19 世紀(jì)問世以來發(fā)展很快，液壓機(jī)在工作中的廣泛適應(yīng)性，使其在國民經(jīng)濟(jì)各部門獲得了廣泛的應(yīng)用。由于液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)和整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，目前國內(nèi)外液壓機(jī)的發(fā)展不僅體現(xiàn)在控制系統(tǒng)方面，也主要表現(xiàn)在高速化、高效化、低能耗；機(jī)電液一體化，以充分合理利用機(jī)械和電子的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)整個(gè)液壓系統(tǒng)的完善；自動(dòng)化、智能化，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的自動(dòng)診斷和調(diào)整，具有故障預(yù)處理功能；液壓元件集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，以有效防止泄露和污染等四個(gè)方面。 作為液壓機(jī)械手兩大組成部分的主機(jī)和液壓系統(tǒng)，由于技術(shù)發(fā)展趨于成熟，國內(nèi)外機(jī)型無較大差距，主要差別在于加工工藝和安裝方面。良好的工藝使機(jī)器在過濾、冷卻及防止沖擊和振動(dòng)方面，有較明顯改善。在油路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)外液壓機(jī)都趨向于集成化、 封閉式設(shè)計(jì)，插裝閥、疊加閥和復(fù)合化元件及系統(tǒng)在液壓系統(tǒng)中得到較廣泛的應(yīng)用。特別是集成塊可以進(jìn)行專業(yè)化的生產(chǎn)，其質(zhì)量好、性能可靠而且設(shè)計(jì)的周期也比較短。 近年來在集成塊基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型液壓元件組成的回路也有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它不需要另外的連接件其結(jié)構(gòu)更為緊湊，體積也相對更小，重量也更輕無需管件連接，從而消除了因油管、接頭引起的泄漏、振動(dòng)和噪聲。邏輯插裝閥具有體積小、重量輕、密封性能好、功率損失小、動(dòng)作速度快、易于集成的特點(diǎn)，從 70 年代初期開始出現(xiàn)，至今已得到了很快的發(fā)展。我國從 1970 年開始對這種閥進(jìn)行研究和 生產(chǎn)，并已將其廣泛的應(yīng)用于冶金、鍛壓等設(shè)備上，顯示了很大的優(yōu)越性。 3 液壓機(jī)械手用途廣泛，都有手部的夾緊，手腕的翻轉(zhuǎn)，手臂的伸出和收回，機(jī)械手的整體升降等動(dòng)作，通過這些動(dòng)作來完成熱處理爐的上下料過程，完成零件的加工和制造，對于簡單工序的零件的生產(chǎn)可以保證半自動(dòng)化生產(chǎn)和自動(dòng)化生產(chǎn)。 壓系統(tǒng)的基本組成 1．能源裝置 —— 液壓泵。它將動(dòng)力部分（電動(dòng)機(jī)或其它遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)）所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能，給系統(tǒng)提供壓力油液。 2．執(zhí)行裝置 —— 液壓機(jī)（液壓缸、液壓馬達(dá)）。通過它將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，推動(dòng)負(fù)載做功。 3．控制裝置 — — 液壓閥。通過它們的控制和調(diào)節(jié)，使液流的壓力、流速和方向得以改變，從而改變執(zhí)行元件的力（或力矩）、速度和方向，根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥 (安全閥 )、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 4．輔助裝置 —— 油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關(guān)等。通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)接起來，以實(shí)現(xiàn)各種工 作循環(huán)。 5．工作介質(zhì) —— 液壓油。絕大多數(shù)液壓油采用礦物油，系統(tǒng)用它來傳遞能量或信息。 章小結(jié) 本章主要是畢業(yè)設(shè)計(jì)初期查找相關(guān)資料，通過以前的學(xué)習(xí)，了解到了液壓系統(tǒng)的具體的組成構(gòu)成，但沒有深入的學(xué)習(xí)液壓件之間的關(guān)系，沒有掌握各個(gè)回路之間的聯(lián)系，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，了解到了機(jī)械手的發(fā)展史，明白了各個(gè)回路以及很多部件的結(jié)構(gòu)，功能和特點(diǎn)。 4 第 2章 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和元件選型 定液 確定液壓缸主要參數(shù) 按液壓機(jī)床類型初選液壓缸的工作壓力為 7據(jù)工作要求，采用單桿活塞液壓缸。這種情況下液壓缸無桿腔工作面 積 1A 應(yīng)為有桿腔工作面積 2A 的 2 倍，即活塞桿直徑 d 與缸筒直徑 D 滿足 的關(guān)系。 升降時(shí)，液壓缸回油路上具有背壓 2p ,防止液壓油進(jìn)入時(shí)候的液壓沖擊和保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，根據(jù)《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡明手冊》表 2，可取P=1于油管中有壓降Δ p 存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估計(jì)時(shí)可取Δ P≈ 1油時(shí)，回油腔是有背壓的，這時(shí) 2P 亦按 2估算。 壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 以單活塞桿液壓缸為例來說明其計(jì)算過程 ,如圖 3示。 ? ? 21112211m 2 ???? 1P 一液壓缸進(jìn)油腔的壓力 P 一液壓缸回油腔的壓力 ： ?????? ??????????621 3活塞桿液壓缸計(jì)算示意圖 5 ? 14 ? ? 142121 ??? 所以，經(jīng)過查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先，伸縮缸元整為標(biāo)準(zhǔn)缸內(nèi)徑為： d 壓缸實(shí)際所需流量計(jì)算 1. 夾緊缸工作時(shí)所需最大流量 液壓缸的容積效率，取 ? q 2. 伸縮缸工作時(shí)時(shí)所需最大流量 q 3. 升降缸工作時(shí)所需最大流量 q 壓元件的選擇 定液壓泵規(guī)格和驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 由前面工況分析，由最大壓制力和液壓主機(jī)類型，初定上液壓泵的工作壓力取為 5慮到進(jìn)出油路上閥和管道的壓力損失為 1回油路上的壓力損失折算到進(jìn)油腔），則液壓泵的最高工作壓力為 i ? ?????? 上述計(jì)算所得的慮到系統(tǒng)在各種工況的過渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過靜態(tài)壓力，另外考慮到一定壓力貯備量，并確保泵的壽命，其正常工作壓力為泵的額定壓力的 80%左右因此選泵的額定壓力 M P ??? pn 液壓泵的最大流量應(yīng)為： 6 (?? ? ? ?? 時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行所需流量之和的最大值，如果這時(shí)的溢流閥正進(jìn)行工作，尚須加溢流閥的最小溢流量 2~3L/ K 系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取 K=取 K= ?? ???? m m a xp 1．選擇液壓泵的規(guī)格 由于液壓系統(tǒng)的工作壓力不高，負(fù)載壓力中等，功率小。中等流量。所以選雙聯(lián)葉片定量泵。葉片泵具有噪聲低，壽命長的優(yōu)點(diǎn)，但抗污染能力差，加工工藝復(fù)雜，精度 要求高，價(jià)格也較高。若系統(tǒng)的過濾條件較好，油箱的密封性也好，則可以選擇壽命較長的葉片泵，正常使用的葉片泵工作壽命可達(dá) 10000h 以上，從節(jié)能的角度考慮可選用變量泵，采用 或三聯(lián)泵。葉片泵的使用要點(diǎn)如下： (1) 為提高泵的性能，延長使用壽命，推薦使用抗磨液壓油，黏度范圍 17~38s，推薦使用 25s。 (2) 油液應(yīng)保持清潔，系統(tǒng)過濾精度不低于 25μm 。為防止吸入污物和雜質(zhì)，在吸油口外應(yīng)安置過濾精度為 70~150μm 的過濾器。 (3) 安裝泵時(shí)，泵軸線與原動(dòng)機(jī)軸線同軸度應(yīng)保證在 內(nèi)，切泵軸與原動(dòng)機(jī)軸之間應(yīng)采用撓性連接。泵軸不承受徑向力 (4) 泵吸油口距離油面高度不得大于 500油管道必須嚴(yán)格密封，防止漏氣。 (5) 注意泵軸轉(zhuǎn)向。 根據(jù)以上算得的械設(shè)計(jì)手冊》成大先：現(xiàn)選用 號雙聯(lián)葉片泵，排量 r，額定壓力7定轉(zhuǎn)速 1000r/ 動(dòng)功率 積效率≥ 92%，重量25積效率達(dá) 92%。 2．與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定 由前面得知，本液壓系統(tǒng)最大功率出現(xiàn)在伸縮缸工作階段，這時(shí)液壓泵的供油壓力值為 量為已選定泵的流量值。p?液壓泵的總效率。葉片泵為 p?液壓泵的總效率，從規(guī)格表中查出取 在泵的規(guī)格表中，一般同時(shí)給出額定工況（額定壓力、轉(zhuǎn)速、排量或流量）下的泵的驅(qū)動(dòng)功率，可按此直接選擇電動(dòng)機(jī)。也可按 液壓泵的實(shí)際使用情況計(jì)算其驅(qū)動(dòng)功率。 7 )(η10N?? 式中 液壓泵的額定壓力， 液壓泵的額定流量， p?— 液壓泵的總效率，從規(guī)格表中查出； ? — 轉(zhuǎn)換系數(shù)； 液壓泵實(shí)際使用的最大工作壓力， =出閥和管路損失的壓力余量所以 P=得電機(jī)手冊選擇 相異步電動(dòng)機(jī)， P=速1440r/率η =87%，功率因數(shù) ? 。 類元件及輔助元件的選擇 1. 對液壓閥的基本要求： (1) 動(dòng)作靈敏，使用可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)小。油液流過時(shí)壓力損失小。 (2) 密封性能好。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護(hù)方便，通用性大 2. 根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和通過各個(gè)閥類元件及輔助元件型號和規(guī)格 主要依據(jù)是根據(jù)該閥在系統(tǒng)工作的最大工作壓力和通過該閥的實(shí)際流量，其他還需考慮閥的動(dòng)作方式，安裝固定方式，壓力損失數(shù)值，工作性能參數(shù)和工作壽命等條件來選擇標(biāo)準(zhǔn)閥類的規(guī)格： 液壓油過濾器： 0S 液壓泵： 向閥： 溢流閥（溢流作用）： 壓閥： 流閥： 壓閥： 夾緊缸進(jìn)油路三位四通 電磁換向閥： 降缸，伸縮缸，三位四通電磁換向閥： 道尺寸的確定 油管系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。本設(shè)計(jì)中油管采用鋼管和橡膠管，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中所須的壓力是高壓， p=7p> 鋼管能承受高壓，價(jià)格低廉，耐油，抗腐蝕，剛性好，但 8 裝配是不能任意彎曲，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的機(jī)械手在平臺(tái)上工作，有移動(dòng)和夾緊，所以油管需要軟管。常在裝拆方便處用作壓力管 道一中、高壓用無縫管，低壓用焊接管。本設(shè)計(jì)在彎曲的地方可以用管接頭來實(shí)現(xiàn)彎曲。 尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。 膠管用做聯(lián)接兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時(shí)一般不用。 1. 管接頭的選用： 管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通 流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。 管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有： 焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ 普通細(xì)牙螺紋（ M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或 O 形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。 2. 鋼管管道內(nèi)徑計(jì)算： ? （ m ） 式中 q — 通過管道內(nèi)的流量 v — 管內(nèi)允許流速 軟管的管道內(nèi)徑計(jì)算： ? 61（ 2 式中 A —— 軟管的通流截面積 2 q —— 管內(nèi)流量， v — 管內(nèi)流速， 通常軟管的允許流速 v 9 表 壓系統(tǒng)各管道流速推薦值 油液流經(jīng)的管道 推薦流速 m/s 液壓泵吸油管 壓系統(tǒng)壓油管道 3～ 6，壓力高，管道短粘度小取大值 液壓系統(tǒng)回油管道 1) 升降缸的進(jìn)出油路油管直徑： 取 v ? （ m ） 3 ????? ??? ?? ? 回回 滿足條件，所以回油路管和進(jìn)油路一樣 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先 得：取 d ,鋼管的外徑 ; 管接頭聯(lián)接螺紋 227?M 。 (2) 夾緊缸進(jìn)出油管道的內(nèi)徑： 取 v ? 612???? 回回 滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)油路和回油路用同樣內(nèi)徑的 管道，夾緊缸用的是橡膠軟管，來適合機(jī)械手的移動(dòng)。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先 得：取 d=10膠管的外徑 D=15 3683 管接頭用擴(kuò)口式端直通管接頭體（ 10 (3) 伸縮缸的進(jìn)出油管內(nèi)徑： 取 v ? ??A d 回回 ?回回 滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)油路和回油路用同樣內(nèi)徑的管道，伸縮缸用的是橡膠軟管，來適合機(jī)械手的移動(dòng)。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 成大先 得：取 d=22徑D=28 3683 管接頭用擴(kuò)都式端直通管接頭體（ 3. 管道壁厚 ? 的計(jì)算 ? ??? 2 ?式中： p — 管道內(nèi)最高工作壓力 d — 管道內(nèi)徑 ? ? ? []? — 管道材料的許用應(yīng)力 b?— 管道材料的抗拉強(qiáng)度 Pa n — 安全系數(shù) ，對鋼管來說， p＜ 7，取 n=8； p＜， 取 n=6； p＞ ，取 n=4。 根據(jù)上述的參數(shù)可以得到： 我們選鋼管的材料為 45#鋼，由此可得材料的抗拉強(qiáng)度b?=600? ? M P ?? (1) 升降缸油管壁厚的驗(yàn)算： p ???????所用的升降缸的壁厚為 8合設(shè)計(jì)要求，所以壁厚尺寸可以。 11 (2) 夾緊缸和伸縮缸的油管為橡膠管，橡膠管的設(shè)計(jì)壓力為 28系 統(tǒng)橡膠管的壓力遠(yuǎn)低于此壓力，所以橡膠管的壁厚符合要求。 壓系統(tǒng)的驗(yàn)算 上 面 已 經(jīng) 計(jì) 算 出 該 液 壓 系 統(tǒng) 中 進(jìn) ， 回 油 管 的 內(nèi) 徑 分 別 為100液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及聯(lián)接管路等完全確定后，針對實(shí)際情況對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率，壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問題，對某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。 液壓系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算如下 表 5種液壓 閥的壓力損失 溢流閥， 向節(jié)流閥， 正向 反向 單向閥， 壓閥， 位 2 通電磁換向閥， 3 位 4 通電磁換向閥， 壓力損失包括管路的沿程損失1p?，閥類元件的局部損失2p?，總的壓力損失為 21 ???? 22642 ??? ???式中 l —— 管道的長度（ m）； d —— 管道內(nèi)徑（ m）； ? —— 液流平均速度（ ； ? —— 液壓油密度（ 3； ? —— 沿程阻力系數(shù)； ? —— 局部阻力系數(shù)。 夾緊缸在工作時(shí)，其管路沿程壓力損失為 ??? ?? 2 3 0 01 2 0 0 ????? ? 12 根據(jù)液壓手冊規(guī)定液體的流態(tài)油臨界雷諾 數(shù) 定。當(dāng) 位紊流。 根據(jù)計(jì)算公式 06 075??? 2 32264 22 ???? ??? 根據(jù)夾緊缸的液壓系統(tǒng)圖其工作時(shí)候要經(jīng)過減壓閥和電磁換向閥等其液壓閥的壓力損失為 M P ???? 所以其工作時(shí)總的壓力損失為 由以上的步驟得出，伸縮缸和升降缸的總壓力損失為 p ，所以說系統(tǒng)的總的壓力損失為 符合系統(tǒng)的設(shè)定。 統(tǒng)溫升的驗(yàn)算 按照整個(gè)工作循環(huán)考慮，系統(tǒng)的總功率減去系統(tǒng)正行運(yùn)行時(shí)所做的功，剩余的功率為在油路上的消耗和在各個(gè)閥之間的消耗，這些消耗都轉(zhuǎn)化為熱并由液壓油帶到油箱進(jìn)行散熱，所以計(jì)算總的發(fā)熱功率，然后驗(yàn)算溫升是否合理。 ????? 輸出輸入假定系統(tǒng)的散熱狀況一般，取 ? ?3 ???? ?K ， 油箱的散熱面積 A 為 3 A ? ? ?2m ? ???A 系統(tǒng)的溫升為 7 ?????? ?t 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先 箱中溫度一般推薦 30 所以驗(yàn)算表明系統(tǒng)的溫升在許可范圍內(nèi) 章小結(jié) 本章內(nèi)容主要包括液壓系統(tǒng)的計(jì)算和零件的選型。本章的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)主要是根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先，這本書涵蓋了液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本步驟和計(jì)算方法等等，而且里面還有很多標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸方便使用，在本章 13 的學(xué)習(xí)中，主要是學(xué)習(xí)這本書里面的知識(shí)，包括液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，設(shè)計(jì)方法， 而且通過這本書了解到了液壓設(shè)計(jì)的很多知識(shí)，本次設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械手為液壓設(shè)計(jì)中最為簡單的油路，并且使用元件和回路較少，在計(jì)算上盡可能的貼近實(shí)際，但是為了應(yīng)對突發(fā)情況和未知的情況，所以在很多的計(jì)算中都留有余地，所以還有很多可以完善的地方。 14 第 3章 機(jī)械手的液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì) 處理上下料機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu) 上下料機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)底座為軌道小車的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)熱處理爐大的上下料動(dòng)作。整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)下部為軌道小車，中部是液壓叉狀平臺(tái)，上部為機(jī)械手的臂部和手部這三部分組成。機(jī)械手的移動(dòng)靠小車的移動(dòng)，機(jī)械手的升降靠的是液壓叉 狀平臺(tái)的支撐，叉狀平臺(tái)的支撐不僅簡單，而且結(jié)構(gòu)簡單承載的重量大。當(dāng)平臺(tái)支撐起之后，手臂伸出到爐膛內(nèi)抓取熱處理料小筐，手臂收回使之拖拽到液壓支撐平臺(tái)之上，平臺(tái)下降，熱處理件隨之下來，然后隨校車移動(dòng)到別處。 工作缸采用活塞式單作用缸，分別是手部，臂部，升降用缸，當(dāng)液壓油進(jìn)入無桿腔時(shí)對于手臂是伸出動(dòng)作，對于升降缸是伸出動(dòng)作，對于手部是松開動(dòng)作，當(dāng)液壓油進(jìn)入有桿腔時(shí)，對于手臂是收回動(dòng)作，對于升降缸是收回動(dòng)作，對于手部是夾緊動(dòng)作，手部夾緊缸的動(dòng)作很快，臂部的伸縮缸滿足空程速度快的特點(diǎn)，支撐缸滿足升起和降落慢速平穩(wěn)。 液壓機(jī)的動(dòng)力部分是高壓泵，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，向液壓機(jī)的工作缸和頂出缸提供高壓液體。 定液壓系統(tǒng)原理 壓油的選擇 液壓油的選擇要根據(jù)系統(tǒng)而定，一般對于液壓油的主要要求是，黏度合適，隨溫度的變化小，潤滑性能要好，抗氧化，剪切安定性好，防銹并且不腐蝕金屬，同密封材料相容，消泡和抗泡沫性好，抗乳化性好，清潔度符合要求等等。 根據(jù)本工作系統(tǒng)的特性，系統(tǒng)壓力在 7上，屬于是中高壓的工作系統(tǒng)，而且系統(tǒng)中的油液流速不快，所以查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》成大先， 21出，選擇 號液壓油。 此液壓油具有良好的防銹及抗氧化安定性，使用壽命較機(jī)械油長一倍，以上，并由較好的空氣釋放性，抗泡性，分水性及橡膠密封相容性。使用環(huán)境溫度為 0℃以上，最高使用溫度為 80℃。 定供油方式 考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)不需要承受大的工作壓力，系統(tǒng)功率也不大，現(xiàn)采用雙聯(lián)葉片泵 號，具有將 7力的純凈液壓油 15 輸入到各種液壓缸液壓系統(tǒng)中，以生產(chǎn)較大的工作動(dòng)力，該葉片泵結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，工作壓力高。 步回路的設(shè)計(jì) 首先我們應(yīng)該注意到液壓支撐平臺(tái)的兩個(gè)升降缸應(yīng)該同時(shí)頂出和同時(shí)收回，所以油路中 需要一個(gè)同步回路設(shè)計(jì)來連接這兩個(gè)缸體，控制這兩個(gè)缸體的運(yùn)動(dòng)，考慮到設(shè)計(jì)要求，查得機(jī)械手冊上的同步回路設(shè)計(jì)，選用雙泵供油，雙缸同油路來達(dá)到兩個(gè)缸的同步調(diào)節(jié)，根據(jù)工況，當(dāng)液壓支撐平臺(tái)到達(dá)頂點(diǎn)時(shí)應(yīng)該停止，所以有保壓的要求，所以選用三位四通的電磁換向閥，帶有中位保壓機(jī)能。在進(jìn)油路上用節(jié)流閥來調(diào)節(jié)缸體的伸出速度既是液壓平臺(tái)的升降速度，油路對稱設(shè)計(jì)達(dá)到同步要求。 液壓同步回路的工作原理：雙泵供油，進(jìn)油路設(shè)置節(jié)流閥，電磁閥3電，電磁閥的左位進(jìn)入油路，液壓油進(jìn)入液壓缸的左腔，回油路有背壓，液壓油通過回油路的背壓閥流回 油箱，進(jìn)油路節(jié)流閥可以通過手動(dòng)調(diào)節(jié)流量來達(dá)到同步調(diào)節(jié)。當(dāng)上升到預(yù)定高度時(shí)， 3電，電磁閥中位保壓機(jī)能使得平臺(tái)可以保持高度和穩(wěn)定性。當(dāng)需要下降平臺(tái)時(shí) 4電，液壓缸的有腔接入油路中，通過節(jié)流閥的調(diào)節(jié)達(dá)到同步，回油路背壓使得平臺(tái)穩(wěn)定下降。 壓回路的設(shè)計(jì) 保壓回路的功用在于不僅液壓升降平臺(tái)需要在預(yù)定位置停留并且夾持手部也需要夾持不動(dòng)，所以要設(shè)計(jì)保壓回路，對于手部來說，抓取工件時(shí)不能松開，所以應(yīng)用電磁閥的中位機(jī)能在液壓泵不停止供油的情況下，手部依然可以保持壓力。對于液壓支撐平臺(tái)來說，在液壓泵不停止供油的情況下，保持在預(yù)定位置不動(dòng)為其要求，所以設(shè)計(jì)保壓回路。 根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要和設(shè)計(jì)要求，保壓回路很簡單，只要利用電磁閥的中位機(jī)能即可完成。對于手部來說，當(dāng) 2電時(shí)，電磁閥回到中位，中位與油箱連通，液壓油回到油箱，而保壓機(jī)能使得其手部不動(dòng)。 機(jī)器在工作的時(shí)候，如果出現(xiàn)機(jī)器被以外的雜物或工件卡死，這是泵工作的時(shí)候，輸出的壓力油隨著工作的時(shí)間而增大，而無法使液壓油到達(dá)液壓缸中，為了保護(hù)液壓泵及液壓元件的安全，在泵出油處加一個(gè)直動(dòng)式溢流閥 9，起安全閥的作用，當(dāng)泵的壓力達(dá)到溢流閥的導(dǎo)通壓力時(shí)，溢流閥打開，液壓油流回油 箱，起到安全保護(hù)作用。在液壓系統(tǒng)中，一般都用溢流閥接在液壓泵附近，同時(shí)也可以增加液壓系統(tǒng)的平穩(wěn)性，提高加工零件的精度。 16 壓系統(tǒng)圖的總體設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的油路原理圖如圖 3示： 圖 3壓原理圖 降缸運(yùn)動(dòng)工作循環(huán) 1. 升降缸的升起動(dòng)作。按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵 3電。這時(shí)的油路進(jìn)油路為： 葉片泵 1 和 葉片泵 2→單向閥 1 和單向閥 2→節(jié)流閥 5→電磁閥 7→ 升降缸 1 的下腔和升降缸 2 的下腔 回油路為： 升降缸 1 上腔→升降缸 *2 上腔→背壓閥 8→油箱 油路分析：升降缸用得是同步回路，當(dāng)液壓油通過電磁閥 后兩個(gè)升降缸并聯(lián)，達(dá)到同步移動(dòng)的效果，只介紹一個(gè)缸的運(yùn)動(dòng)。液壓油通過葉片泵1 進(jìn)入單向閥 1，防止系統(tǒng)回油，在油路中安裝直動(dòng)式的溢流閥當(dāng)做安全閥使用，是系統(tǒng)壓力不致于太高，而后進(jìn)入節(jié)流閥 6，通過節(jié)流閥進(jìn)行調(diào)速進(jìn)而使得同步更加精確，油液進(jìn)入電磁閥 7 左位，液壓油進(jìn)入升降缸 1的下腔，頂出液壓桿，上腔的油經(jīng)過升降缸 2 和溢流閥 ⑧ 流回油箱，此溢流閥起安全作用為背壓閥，背壓閥接在系統(tǒng)回油路上，造成一定的回油阻 17 力，以改善執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。雙缸運(yùn)動(dòng)相同。 2. 保壓時(shí)的油路情況： 在升降缸升起 到一定高度后，電磁閥 7 回到中位，支撐架保持位置不動(dòng)，此時(shí)形成了保壓回路。 油路分析：當(dāng)液壓桿頂出到一定高度的時(shí)候，位置感應(yīng)器發(fā)出信號，使電磁閥 7 的電磁鐵 3電，換向閥回到中位，液壓系統(tǒng)保壓。而液壓泵 1 和泵 2 在中位時(shí)，直接通過溢流閥直接回到油箱。 3. 回程時(shí)的油路情況： 升降缸的降落動(dòng)作。按下起動(dòng)按鈕，電磁鐵 4電。這時(shí)的油路循環(huán)為： 葉片泵 1 和葉片泵 2→單向閥 1 和單向閥 2→節(jié)流閥 6→電磁閥 7→升降缸 1 的上腔→升降缸 2 的上腔→背壓閥 8→油箱 油路分析： 當(dāng)保壓到一定時(shí)候手動(dòng)接通 4電磁閥 7 的 電磁鐵 4向閥接到右位，葉片泵的液壓油通過單向閥 1 和 2 流到節(jié)流閥 6實(shí)現(xiàn)下降的同步調(diào)節(jié)，流過電磁閥 7 的右位，液壓桿收回，再經(jīng)過升降缸1（ 2）的上腔流到背壓閥 8，回油路背壓閥造成一定的回油阻力，以