上下料机械手设计

目 录前言 1第一章 绪论31.1 工业机械人概述31.2 上下料机械手的组成和分类41.2.1机械手的组成 41.2.2机械手的分类 5第二章 总体方案的设计72.1 工业机械手的传动方案设计72.2 主要技术指标的确定72.3 上下料机械手的动作顺序及其控制要求8第三章 机械手的机械结构设计 103.1上下料机械手的机械结构组成103.2机械手的手臂设计103.2.1 手臂的作用和组成 103.2.2 对设计手臂的要求103.2.3 手臂驱动力的计算113.2.4 臂部直升降运动驱动力的计算123.2.5 臂部回转运动的计算123.2.6 升降柱不自锁的条件133.3机械手的机身设计143.3.1 机身的作用143.3.2 机身设计时应注意的事项14第四章 机械手液压驱动系统的选择与计算 154.1手臂伸缩油缸的选择及计算154.1.1 手臂伸缩油缸的及计算15 4.1.2 手臂伸缩油缸的选择及计算16第五章 自动上料机械手液压系统各项工作原理 185.1 液压系统的组成 185.2 液压传动系统机械手的特点18 5.3 自动上料机械手的缓冲和定位195.4 油缸泄露问题与密封装置19第六章 PLC 控制系统216.1机械手 PLC 控制系统上下料编程指令21致 谢 22参考文献22 - 1 -前 言随着市场经济体制的建立，科技进步和产业机构的调整，机械行业对高级应用型人才的综合能力要求越来越高，创新是技术和经济发展的动力，是国民经济发展的重要因素。当今世界各国之间在政治、经济、军事和科技方面的剧烈竞争，实际上是人才的竞争。机械手是在机械化，自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机械人的研制和生产已成为高技术邻域内，迅速发殿起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并广泛地得到了应用。机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运对象或操作工具的自动操作装置。机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。随着现代技术的高速发展，无人化操作已逐步取代了原始的工作方式。本论文的编写兼顾了理论基础和实践两个方面，使用了简洁明了的语言，避免了晦涩难懂的理论分析，同时应用了大量的机械结构简图，力求做到通俗易懂且内容全面，实用性强。 由于本人编写水平有限，经验不足，说明书中难免有错误和欠妥之处，恳请指正。编者 - 2 -2008年 5月内容摘要： 本文简要介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类。本文对机械手进行总体方案设计，确定了机械手的转动方案，确定了机械手的技术参数。同时，计算出了回转油缸的驱动力矩，设计了机械手的手臂结构。详细计算出机械手液压驱动系统的各个技术参数，利用可编程序控制器对机械手进行控制，根据机械手的工作流程制定了可编程序控制器的控制方案，并绘制了可编程序控制器的控制程序。 关键词 机械手，液压，可编程序控制器（PLC） Abstract This paper briefly introduced the concept of indu-strial robot, and their composition and classification.In this paper, the mechanical design of the overall plan in order to determine the manipulator rotation programme and determine the technical parameters of the manipulator. At the same time, calculated the driven torque of the rotary fuel tank torque. Designed arm structure of a manipulator. The detailed cal-culations to manipulator hydraulic drive system for various technicalparameters, using programmable logic controller to control the mechanical hand, according to the workflow mani-pulator developed a PLC control programme, and the mapping of the PLC Control procedures. Keywords manipulator, hydraulic, programmable logic controller (PLC) - 3 -第一章 绪 论1.1 工业机械人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备.机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“上下料机械手” 。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用.机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手” ，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 - 4 -1.2 上下料机械手的组成和分类1.2.1机械手的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。(一)执行机构 包括手部、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。 1、手部 即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手。在本课题中我们采用吸附式手部结构。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、V 形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式;指数有双指式、多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。 2、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动手指去抓取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置.上下料机械手的手臂通常由驱动手臂运动的部件(如油缸、气缸、齿轮齿条机构、连杆机构、螺旋机构和凸轮机构等)与驱动源(如液压、气压或电机等)相配合，以实现手臂的各种运动。 3、行走机构 当上下料机械手需要完成较远距离的操作，或扩大使用范围时，可在机座上安滚轮式行走机构可分装滚轮、轨道等行走机构，以实现上下料机械手的整机运动。滚轮式布为有轨的和无轨的两种。驱动滚轮运动则应另外增设机械传动装置。 4、机座 - 5 -机座是机械手的基础部分，机械手执行机构的各部件和驱动系统均安装于机座上，故起支撑和连接的作用。 (二)驱动系统 驱动系统是驱动上下料机械手执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、机械传动。控制系统是支配着上下料机械手按规定的要求运动的系统。目前上下料机械手的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着机械手按规定的程序运动，并记忆人们给予机械手的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对机械手的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。 1.2.2 机械手的分类 上下料机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。 (一)按用途分 机械手可分为专用机械手和通用机械手两种: 1、专用机械手 它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大批量的自动化生产的自动换刀机械手，如自动线的上、下料机械手和加工中心” 。 2、通用机械手 它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:可以是点位的，也可以实现连续轨控制，伺服型具有伺服系统定位控制系统，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。 (二)按驱动方式分 - 6 -1、液压传动机械手 是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格，燃油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。 2、气压传动机械手 是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在 30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 3、机械传动机械手 即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手，其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠，用于工作主机的上、下料。动作频率大，但结构较大，动作程序不可变。 - 7 -第二章 总体方案的设计2.1工业机械手的传动方案设计按工业机械手的不同形式及其组合情况，其活动范围的图形也是不同的，运动形式基本上分为四种：直角坐标形式机械手，圆柱坐标机械手，球坐标形式机械手，关节坐标形式机械手。根据原人工用电葫芦吊料到立式精锻机上，下料的动作（有升降动作，电葫芦在轨道上转动和前伸后退动作） ，类似直角坐标和圆柱坐标形式，考虑到圆柱坐标的占地面积小而动作范围广的特点，确定用圆柱坐标式。由于液压传动具有以下几个优点：1) 压力高，可实现较大的驱动力，机构可做的轻小，紧凑。2) 无级变速，定位精度高，可实现任意位置的停止。系统的固有震动频率高，压力，容量调节容易。3) 重量小，惯性小，可做到经常快速且无冲击的变速和换向，容易控制。动作平稳，故采用传动平稳的液压驱动。2.2主要技术指标的确定机械手主要技术参数有抓重（即臂长） ，自由度，工作行程（或转角） ，工作速度和工作精度。抓重（即臂长）抓重是指机械手在正常运行时所能抓取或搬运工件的最大重量，抓取工件的重量为 60公斤，考虑到手臂结构强度等因素，通常安全系数 k在 23范围内使用。自由度由于阶梯轴有掉头锻打问题和将棒料送到立式精锻机卡头中有个定长要求，所以机械手需要有个手腕回转 180度的回转动作，这样机械手就需要有手臂升降，伸收， - 8 -回转及手腕回转四个自由度，以满足上料动作要求。工作行程范围运动行程范围是指臂部，整个机械手直线移动或回转角度的范围。对通用机械手，保证一定的通用性，一般手臂回转行程范围应尽可能大些，选择 0到 200（实际使用为 180） ，手臂升悬也升长，偏重力矩，偏转惯性也较大，刚性减低，易振动，定位精度难于保证，手臂伸缩行程在 500到 1000毫米范围内选取，根据设计要求，选取上下料机械手伸缩范围为 0到 600mm，手臂升降范围为 0到 600mm。工作速度工作速度是指机械手的最大运动速度，运动速度的大小与机械手的驱动方式，定位方式，抓重大小和行程距离有关。因此，手臂的运动速度应根据节拍时间长短，生产过程的平稳性，定位精度要求来确定。影响机械手的动作快慢的两个主要运动是：手臂的伸缩和回转运动，一般应用的机械手移动速度通常在 200到 300mm/s，回转角度在 50/s左右。定位精度即位置精度，位置精度的高低与位置控制方式，机械手运动部件的精度和刚度。抓重，运动速度有关。目前，机械手大多采用点位控制，采用固定档次控制时，可达到较高的位置精度。2.3上下料机械手的动作顺序及其控制要求动作顺序：起始位置手臂下降吸盘吸紧物体手臂上升手臂右移手臂下降吸盘放松手臂上升手臂左移一个循环结束控制要求：1在传输带 A 端部，安装了光电开关 PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为 ON 状态。2.机械手在原位时，按下起动按钮，系统起动，传送带 A 运转。当光电开关检测到物品后，传送带 A 停。3传输带 A 停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带 A 上搬到传送带 B(连续运转）上。 - 9 -4. 机械手返回原位后，自动再起动传送带 A 运转，进行下一个循环。5按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。6.机械手的上升下降和左移右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。7.抓紧放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行吸紧动作，线圈断电时执行放松动作。8.机械手的上升、下降、左移、右移动作均由极限开关控制。示意图如下： 传 送 带光 电 开 关传 送 带 - 10 -第三章 机械手的机械结构设计3.1 上下料机械手的机械结构组成 机械手的结构是由手部,手臂以及支撑全部执行机构的机座所组成.机械手的传动油缸, 由于工作条件的限制 ,往往油缸就是手臂,手腕等机构的主体,各油缸既有自身的运动,又有空间的相对运动,即作为传递的执行部件,又作支撑部件.比如,手臂伸缩油缸,既是伸缩运动的执行构件,又作为手腕回转油缸,手部夹紧油缸的支撑部件.因此,要求手臂,手腕的传动结构简单紧凑,轻巧,工作可靠,并具有足够的强度和刚度.同时,组成手臂结构的配置应使其重量的分配均匀,偏重力矩小,此外,通往各油缸的管路亦应力求短,连接方便,外观清晰. 3.2.机械手的手臂设计 3.2.1 手臂的作用和组成 手臂一般有三个运动伸缩，回转和伸降，实现回转升降运动是由横臂和主立柱去完成，手臂的基本作用是将手爪移到所需位置和承受手爪抓取工件的最大重申量，以及手臂本身的重量。手臂由以下几部分组成： 1. 动作元件：如油缸是驱动手臂的部件。 2. 导向装置：是保证手臂的正确方向及承受由工件的重量所产生的弯曲和扭转力矩。3. 手臂：起着连接和承受外力的作用。手臂上的零部件如油缸、 导向杆、控制件等都安装在手臂上。 此外，根据机械手动作的要求，如管路，冷却装置，行程定位装置和自动检测机 - 11 -构等，一般也装在手臂上，所以手臂的结构、工作范围、承载能力和动作精度都直接影响机械手的工作性能。 3.2.2 对设计手臂的要求。 1. 手臂应承载能力大，刚性好，自重轻。 手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性，运动的速度和定位精度。手臂一般都采用刚性也要有一定的要求，以保证能承受所需要的驱动力。 2. 手臂的运动速度要恰当，惯性要小。 机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍来决定，但不宜盲目是追求高速度。 手臂由静止状态达到正常的运动速度启动，以及由常速减到停止不动制动速度的变化过程为速度特性曲线。 手臂自重轻，其启动和停止的平稳性就好。 3. 手臂动作要灵活。 手臂的结构要紧凑小巧，才能使手臂运动灵活、轻快。对于手臂式的机械手，还要考虑零件在手臂上的布置，就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支承中心的偏重力矩，偏重力矩过大，会引起手臂的振动，在升降时还会发生一种沉头现象，也会影响运动的灵活性，严重时手臂与立柱会卡正。 3.2.3 手臂驱动力的计算 臂部伸缩运动时，需要克服摩擦力和惯性力，其驱动力可按下式计算： Pq =Fm +Fq式中: FM -摩擦阻力，包括手臂与伸缩导机间的摩擦阻力，活塞与缸壁及密封装置处的摩擦阻力； Fq -手臂在起动过程中的惯性力； 其大小可按下式计算: Fq= tgvG其中， G -手臂移动部件的重量； g -重力加速度; v -起动或制动前后的速度; t -起动或制动前后所需的时间，一般可取t =0,设腕部的总重 - 12 -量 N= 50kg FM = f N =0.02100=2kgf Fg = = =539kgf tu1)605(aPq= 1+539 = 540kgf 3.2.4 臂部直升降运动驱动力的计算 Pq= FM+Fg +w式中， F M -各支承处的摩擦力 Fg -起动的惯性力 w -参与升降的手臂，手腕和被抓取物件的总 -上升时为正，下降时为负 设臂部油缸的承受的总重为 100kg Fg = =(100+60)4.9=784tMuw = 100+60=160kg 在油缸上升时， Pq= F M+Fg+w=2+784+160=946kgf 在油缸下降时，Pq= F M+Fg-w =2+784-160=626kgf 3.2.5 臂部回转运动的计算臂部回转运动时，由于起动过程中不是等加速运动，以最大驱动力矩需比理论上的平均值大一些，计算时取 1.3 倍，驱动力矩按下式计算：Mq= 1.3(Mm +Mg)kgf .m 式中， Mm -摩擦力矩（包括各支承处的摩擦力矩） Mg-手臂起动时的惯性力矩 Mg=J =(J0 +Jc) tw tw其中，J -手臂回转部件对其回转中心的转运惯量 w -手臂的回转角速度等 t -启动时所需的时间 Jc -零件对回转中心的转运惯量 - 13 -Jo -零件作为其重心位置的质点，对手臂回转中的转动惯量。Jo= 2 gG-手臂的回转半径 G -手臂运动件的重量 按设计条件，夹取工件为棒料，则按下面公式计算 Jc= (l2+3R2)1m臂部回转速度为 50om/s,即 w =0.87rad/s 工件质量 m=60kg ,铁的（质量）密度为 7.8103kg/m 3V=m/=60/7.810 3 =7.710-3kg/m3 v =sh = d 2 41当 =120mm 时，7.710 -3 = （0.12） 241Jc= (0.8252+30.122)=9.65160J o=1601.4 2= 193.6 Mg=(193.6+9.65) =353.7kgfm . 5.087Mq =1.3(353.7+25.6)=493 kgfm 3.2.6升降柱不自锁的条件 因手臂在总重量 G 的作用下有一顺时针方向倾斜的趋势,而导套却阻止这种趋势,套对升降立柱的作用 R 和 R ,如上图所示,根据升降立柱的力平衡条件,得: Fx =0,R1=R2 M A=(Fx)=0,Rlh = G 所谓不自锁的条件是升降立柱能在导套内自由下滑,点分析必须使: GF1+F2=2F1=2klf=2/h Gf即 h2f 一般钢材对铸铁的滑动摩擦系数为 0.1,但考虑到还有其他摩擦副作 用,f 的值应为 0.16. 即 h2 f - 14 -则:h 20.161.4=0.448m 取 h=0.8m 2/h Gf=2 160160=89.6kgf8.641 w 160kgf 故 w2/h Gf （条件成立，升降立柱不会卡死） 3.3 机械手的机身设计 3.3.1 机身的作用 机身是直接支撑和传动臂部的部件.臂部的升降.回转运动的驱动装置或传动机构,都安装在机身上,或直接构成机身的躯干,与底座相连. 3.3.2 机身设计时应注意的事项 1.应使机身具有足够的刚度和稳定性; 2.应使机身运动的位置精度高,动作灵活; - 15 -第四章 机械手液压驱动系统的选择与计算4.1 手臂伸缩油缸的选择及计算手臂伸缩油缸同手指夹紧油缸一样,选用双作用单活塞油缸,实现手臂的往复运动,但活塞杆与中间架体连接,物体作直线运动(在燕尾槽形导轨内实现手臂的往复运动),.其行程大小靠挡块和组合行程开关来调整,手臂伸缩的导向装置,导向性能好,手臂刚度大,工作时运动灵活. 4.1.1 手臂伸缩油缸的计算 油缸的驱动力是指油缸的高压油腔的压力油所产生的形成液压力,在机械手工作时,各油缸的驱动力要分别克服各自油缸活塞上的机械载荷,以保证机械手正常运动. 1. 确定油缸尺寸 油缸内径的计算油缸工作时,进油腔压力油液作用于活塞上的合成液压力即驱动力应与活塞杆上缩手的总机械载荷,即油缸的直径可由下式计算: D= =5.9 cm14p查表，取 D=75mm ,d=27mm 2. 油缸的臂厚的计算 油缸的内径 D确定后,由于强度条件计算所需的最小油缸臂厚 ,再根据具体的结构来确定适当的数值. 依据材料力学的薄壁筒公式, 油缸的厚度可用如下公式计算: = 2ap - 16 -式中: p -计算压力，其值比油缸的最大工作压力大 20 30%， 即 p=（1.2 1.3）p.(kg/cm ) D -油缸内径（mm） -油缸材料的许用应力（kg/cm） 选取无缝钢管: =1000-1100kg /cm 2 则：= =0.052cm apD选取 = 10 mm 以满足油缸的强度要求。 活塞杆的长度计算 活塞杆的尺寸要满足活塞运动的需要和强度的要求,对于杆长大于直径的 15 倍的活塞杆还必须具备足够的稳定性,即具有保持其轴线不会因作用所受轴向压力而受弯的能力. 1 按强度条件决定活塞杆直径 d,取 d=40mm 活塞杆工作时,主要承受拉力或压力,因此,计算可按 d =1100 kg/cm 4pG= = =21.72 kg/cm 24168.7故活塞杆满足强度要求. 注: 活塞杆一般采用碳钢, =1100-1200 kg/cm2 2 .故活塞杆稳定性问题 当活塞 l150应进行稳定性计算 l=600mm 当细长杆 l/Rm 时,其中 l-活塞杆长度 n查机械工程手册下册表 11-131,得 l=600mm k-塞杆横截面的最小回转半径 k= = AJ4d - 17 -m-柔性系数,查表 11-128,得 m=80 n-末端条件系数, 查表 11-127,得 n=1 l/n=600/180 故活塞杆满足稳定性要求. 4.1.2 油缸端盖的连接方式及强度计算 油缸体与端盖的联结方式和油缸的工作压力,选用材料以及工作条件有关,当油缸体的材料选用无缝钢管时,连接方式为多采用半环连接. 优点是加工和装卸都很方便,缺点是刚体必须开环槽,削弱了刚体,为了油缸体和缸盖连接的可靠性,对于压力较高的油缸应该校核连接螺钉,半环和螺纹强度计算. 当刚体与缸盖连接时,螺钉除应具有足够的强度之外,还需要保证连接的正确性,故螺纹的间距要适当的数值可参考下表来决定,同时缸盖所受的合成液压作用力下.连接一定要有足够的剩余索紧力,以防形成间隙而漏油. 在连接中,螺钉在危险面所承受的拉力 Q0 是工作载荷 Q 与剩余锁之和,即 t1150mm, t1取 120mmQ=p/z = z 42D取 D0=140mmZ= =3.67 取 z=4to选取 Q= = =125.6kgPz42剩余锁紧力 Q：=kQ（k=1.51.8） ，取 k=1.6Qs =1.6125.6=201kg Q0= Qs+Q=201+125.6=326.6kg螺钉的强度条件：Q 合 = 124di其中，Q 1计算载荷，Q 1=1.4Q0 许用拉应力， 1 = ns s螺钉材料的流动极限（kg/cm 2 ） - 18 -选取 45钢， s =3600kg/ 2 n安全系数，一般 n=1.2-2.5 1 = =3600/2=1800 kg/cm2nd1 = =0.55cmiQ4180.36.2故可取 d1=6mm第五章 上下料机械手液压系统各项工作原理 机械手的液压传动是以有压力油液作为传递动力的工作介质，电动机带动油泵输出压力油，是将电动机供给的机械能转换为油液的压力能。压力油经过管道及一些控制调节装置导进入油缸， 推动活塞杆运动，从而手臂作伸缩、升降等运动，将油液的压力能又转换成机械能。其液压传动系统可概括如下：执 行 机 构 （ 手 臂 、手 腕 、 手 部 等 ） 驱 动 力 矩 、 转 速机 械 能 输 出驱 动 力 、 速 度机 械 能 输 出回 转 运 动 油 缸直 线 运 动 油 缸控 制 调 节 装置 （ 各 种 阀类 ） 控 制 系统 压 力 运 动方 向 、 运 动速 度油泵电动机 机 械 能输 入 压 力 油 压 力 能输 入5.1 液压系统的组成 液压传动系统由以下几个主要部分组成：油泵、液动机、控制调节装置（如单向阀、溢流阀、换向阀、节流阀、调速阀、减压阀、 顺序阀等） ，辅助装置。 - 19 -5.2 液压传动系统机械手的特点 机械手采用液压传动比采用气压传动有如下特点： （1）能得到较大的输出力或力矩 （2）液压传动滞后现象下，反应较灵活，传动平稳。 （3）输出力和运动速度控制较容易。 （4）可达到较高的定位精度 但液压传动也有其缺点： 系统的泄漏难以避免，影响工作效率和系统的工作性能 油液的粘度，对温度的变化很敏感，当温度升高时，油的粘度即显著降低，油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量。 5.3 自动上料机械手的缓冲和定位 （1）手臂伸缩运动 手臂伸出速度为 250mm/s，由行程开关适时断电而切断油路， 手臂滑行靠惯性缓冲，由死挡块定位；缩回速度为 200mm/s，没有定位精度要求，由死挡块定位；缩回速度为 200mm/s，没有定位精度要求，由终点行程开关适时断电，由活塞和油缸端盖相碰而定位。 （2）手臂升降运动 上升速度为 100mm/s，缓冲定位是靠可调碰铁触动行程开关。发出信号，使电液换向阀变为“O”型机能，切断油路来实现下降运动是非工作状态，速度为150mm/s,靠 QI 控制速度，采用缸端可调节流缓冲，活塞与油缸端盖相碰而定位。 （3）手臂水平回转 手臂参与回转部分的长度（被抓取的棒料中心至回转中为 180mm,参与回转部分的重量为 700 公斤。回转角度设计为 63，使棒料中心处的线速度达 1300mm/s 以上，手臂回转时具有很大功能，给缓冲定位带来困难。现在手臂回转角速度降为 50。并在回转油缸的两腔安装单向调速阀，控制手臂的回转速，在回转油路安装行程节流阀， 进行减速缓冲，缓冲效果较好。并靠定位油缸插销定位，其定位精度 - 20 -能满足要求。 5.4油缸泄露问题与密封装置 机械手由于油缸泄露严重，压力不能提高，工作性能不能定，以致影响机械手的正常使用。因此，为了保证机械手液压系统的工作性能，在各油缸的相对运动表面和固定连接的表面进行密封，以防压力油液从高压油腔