汽车零件加工自动线上的多功能机械手的设计说明书

摘 要本次设计的多功能机械手用于汽车零件加工自动线上的设计，主要由手爪、手腕、手臂、机身、机座等组成，具备上料、翻转和转位等多种功能，并按该自动线的统一生产节拍和生产纲领完成以上动作。本机械手机身采用机座式，自动线围绕机座布置，其坐标形式为球坐标式，具有立柱旋转、手臂伸缩、手臂俯仰、腕部转动和腕部摆动 4 个自由度。驱动方式为液压驱动，选用双泵，共有整机回转油缸、手臂俯仰油缸、手臂伸缩油缸、手腕摆动油缸、手腕回转油缸、手爪夹紧油缸 6 个液压缸。送放机构的液压驱动系统是由液压基本回路组成，包括调压回路，缓冲回路，调速回路，换向回路.锁紧回路，保压回路。定位采用机械挡块定位，定位精度为 0.51mm，采用行程控制系统实现点位控制。关键词： 机械手，自动线，液压，设计 ，点位控制ABSTRACTThe current design of multifunctional mechanical hand used for R175-type diesel organisms automatic processing line, mainly consist of claw, wrists, arms, body, base and so on. With moving the materials, turnover and transfer spaces, and many other functions, the automatic line with the unified production rhythms and production program completed more moves. With the automatic production line rhythms and the production of complete reunification of the above movements, automatic line is around the machine arrange, the coordinates of the ball coordinates of the form, with huge rotary, extendable arm, arm pitch, hitting and hitting back five moves freedom; Driven approach to hydraulic-driven, and the choice of double leaves pumps, the system pressure to 2.5MPa, 5.5KW electrical power for a total of whole sets of rotation tank, arm tilt cylinders, fuel tanks extendable arm, wrist swing tank, wrist rotation tank, claw clip tank six hydraulic oil tank; positioning a piece of machinery turned positioning, positioning accuracy for 0.51mm, using control systems to achieve their point spaces control. Key words: Mechanical hand, the ball coordinates, hydraulic, mechanical turned pieces, control point spaces目 录1 绪论 .11.1 机械手的概述 .11.2 机械手的组成与分类 .11.2.1 机械手的组成 .11.3 机械手的分类 .21.3 机械手的组成 .32 总体方案分析 .42.1 总体方案分析 .42.2 方案的确定 .42.3 动作原理 .42.4 主要技术指标 .53 手部的设计 .63.1 手部结构 .63.2 手爪的计算与分析 .63.2.1 手爪执行液压缸工作压力计算 .63.2.2 手爪的夹持误差分析与计算 .74 腕部的设计 .84.1 腕部结构 .84.2 腕部回转力矩的计算 .85 手臂的设计 .115.1 手臂伸缩液压缸的设计计算 .115.1.1 手臂作水平伸缩直线运动驱动力的计算 .115.1.2 手臂垂直升降运动驱动力的计算 .115.1.3 确定液压缸的结构尺寸 .125.1.4 液压缸壁厚计算 .125.1.5 活塞杆的计算 .135.1.6 液压缸端盖的联接方式与强度计算 .135.1.6 缸盖螺钉计算 .135.1.7 缸体螺纹计算 .145.2 手臂俯仰运动的设计计算 .155.2.1 手臂俯仰时所需的驱动力矩 .155.2.2 缸盖联接螺钉计算和动片联接螺钉计算 .165.2.3 动片联接螺钉的计算 .166.机身设计 .186.1 机身结构的计算 .186.2 机身设计时应注意的事项 .197 机械手液压系统的工作原理 .207.1 液压系统的组成 .207.2 液压传动系统机械手的特点 .207.3 油缸泄漏问题与密封装置 .207.3.1 活塞式油缸的泄漏与密封 .217.3.2 回转油缸的泄漏与密封 .217.4 液压系统传动方案的确定 .227.4.1 各液压缸的换向回路 .227.4.2 调整方案 .227.4.3 减速缓冲回路 .227.4.4 系统安全可靠性 .23参考文献 .25致 谢 .2611 绪论1.1 机械手的概述工业机械手（以下简称机械手）是近代自动控制领域中出现的一项新技术，作为多学科融合的边沿学科，它是当今高技能发展速度最快的领域之一，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。所谓工业枢机手就是一种能按给定的程序或要求自动完成物件（如材料、工件、零件或工具等）传送或操作作业的机械装置，它能部分地代替人的手工劳作。较高级型式的机械手，还能模拟人的手臂动作，完成较复杂的作业。1.2 机械手的组成与分类1.2.1 机械手的组成工业机械手是由执行机构、驱动系统和控制系统所组成，各部关系如图 1所示：图 1 工业机械手组成图框机械手大致可分为手部、传送机构、驱动部分、控制部分以及其他部分。手部（或称抓取机构）包括手指、传力机构等.主要起抓取和放置物件的作用；传送机构（或称臂部）包括手腕、手臂等.主要起改变物件方向和位置的作用；驱动部分 它是驱动前两部分的动力.因此也称动力源，常用的有液压、气压、电力和机械式驱动等四种形式；控制部分 它是机械手动作的指挥系统.它来控制动作的顺序（程序） 、位置和时间（甚至速度与加速度）等；其它部分 如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。21.3 机械手的分类机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类分别为：（1）按机械手的使用范围分类：1）专用机械手一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如“毛胚上下料机械手” 、 “曲拐自动车床机械手” 、 “油泵凸轮轴自动线机械手”等等。这种机械手结构较简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。2） 通用机械手（也称工业机器人）指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种机器，而且能自动生成传送物件或操作某些工具的机械装置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可以分为简易型和伺服型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可以是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型。这种机械手由于手指可以更换（或可调节） ，程序可变，故适用于中、小批生产。但因其运动较多，结构复杂，技术条件要求较高，故制造成本一般也较高。 按机械手臂部的运动坐标型式分类：1)直角坐标式机械手臂部可以沿直角坐标系 X、Y、Z 三个方向移动，亦即臂部可以前后伸缩（定为沿 X 方向移动） 、左右移动（定为沿 Y 方向移动）和上下升降（定为沿 Z方向的移动）;2)圆柱坐标式机械手手臂可以沿着直角坐标系的 X 和 Z 方向移动，又可绕 Z 轴转动（定为绕 Z轴转动） ，亦即臂部可以前后伸缩、上下升降和左右转动；3)球坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴 Z 方向移动，还可以绕 Y 轴和 Z 轴转动，亦即手臂可以前后伸缩（沿 X 轴方向移动）上下摆动（定为绕 Y 轴摆动）和左右转动（仍定为绕 Z 轴转动） ；4)多关节式机械手这种机械手的臂部可以分为小臂和大臂。其小臂和大臂的连接（肘部）以及大臂和机体的连接（肩部）均为关节（铰链）式连接，亦即小臂对大臂可以绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部摆动多角，手臂还可以 左右移动。3（3）按机械手的驱动方式分类：1）液压驱动机械手以压力油进行驱动；2）气压驱动枢机手以压缩空气进行驱动;3）电力驱动机械手直接用电动机进行驱动；4）机械驱动机械手是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿轮、间歇机构等传给机械手的一种驱动方式。1.3 机械手的组成机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本上的组成形式是相同的。一般机械手由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。机构手的执行机构，由手、手腕、手臂、支座组成。手是抓取机构，用来夹紧或是松开工件，与人的手指相仿，能完成人手的类似动作。手腕是连接手指和手臂白元件，可以上下、左右和回转动作。简单的机械手可以没有手腕，而只有手臂，手臂的动作和手腕相类似，只是动作范围更大，可以前后伸缩，上下升降和左右摆动等。支柱用来支撑手臂，它是固定的，也可以根据需要做成移动的。执行机构的动作要有传动系统来实现。常用的机械手传动系统分机械传动、液压传动、气压传动和电力传动等几种形式。控制系统的主要作用是控制机械手按一定的程度、方向、位置、速度进行动作。简单的机械手一般不设置专用的控制系统，只采用行程开关、继电器、控制阀及电路便可实现对传动系统的控制，使执行机构按要求进行动作。动作复杂的机械手则要采用可编程控制器、微型计算机进行控制。简单的组成和分类以及适用范围如下：执行系统的组成：手部、腕部、机身、行走机构。驱动系统的组成：各种电气、液压元件。控制系统的组成：位置检测器、记忆存储器。562 总体方案分析2.1 总体方案分析由设计内容可知，本次设计所确定的机械手整体结构为球坐标式机械手，此机械手要实现从传送带到设备的上下料过程。传送带移动方向与设备上所夹持的工件方向垂直。因此手臂动作摆动或者转动，手爪的动作为伸缩和松夹。由于此机械手的动作要求旋转不同的工件，所以实现上下料过程也要求手腕能旋转动作。多种方案分析通过以上分析，这里初选三个方案，各方案如下：方案一：机身的旋转，采用电动机驱动实现，大手臂的俯仰也采用电动机驱动实现，小手臂的伸缩用伸缩缸实现，手腕的回转用电动机实现。方案二：机身的旋转，采用电动机驱动实现，大手臂的俯仰也采用电动机驱动实现，小手臂的伸缩用齿轮条实现，手腕的回转用电动机实现。方案三：机身的旋转，采用摆液压缸驱动实现，大手臂的俯仰采用摆动液压缸驱动实现，小手臂的伸缩用伸缩缸实现，手腕的回转用摆液压缸实现。2.2 方案的确定通过方案一，方案二和方案三的比较分析可知，方案一从功能上讲可以满足条件，但电动机的造价太高，不太经济。方案二中也存在上述的问题。同时齿轮齿条的驱动精度太低，在抓取工件时定位不够准确，而且结构大而复杂。方案三中，由液压缸来完成的部分，不仅驱动力大且结构也相对简单，摆动缸结构尺寸大但输出转矩大，进行优化设计，从而得出方案三最佳，并最终确实此次的设计方案为方案三，方案如下：机身旋转、手腕转动，均采用摆缸来控制，手臂的伸缩用伸缩缸控制，而爪的松夹用夹紧缸来控制。2.3 动作原理本次设计是液压驱动，电气控制。机械手的各个动作是由液压缸来驱动的，其动作过程是由液压缸的各个动作运动至终点时压合行程开关，将行程开关的机械运动通过 PLC 转化为电磁阀得电和失电，后由电磁阀控制各油路的通断，7以实现各液压缸的相应运动，从而控制机械手的和个动作。2.4 主要技术指标（1）最大抓取重量：15Kg；（2）工件最大尺寸（长宽 高）250170140mm（3）最大操作范围：提升高度 1.5m；回转半径 1m；行走范围30m；（4）机械手的自由度：45 个；（5）定位精度：0.51mm；（6）装料高度：1050mm；输送轨道宽度：350mm；输送速度：20m/min（7）生产纲领：10 万件/年；生产节拍：3min/件；（8）性能要求：抓取灵活，送放平稳，安全可靠，寿命不低于 15 年；83 手部的设计3.1 手部结构手部（亦称抓取机构）是用来直接握持工件的部分，由于被握持工件的形状、尺寸大小、重量、材料性能、表面状况等不同，所以工业机械手的手部结构是多种多样的，大部分的手部结构是根据特定的工件要求而设计的。归结起来，常用的手部，按其握持工件的原理，大致可以分成夹持和吸附两大类。夹持手部按其手指夹持工件时的运动方式，可分为手指回转型和手指平移型两种。平移型手指的张开和闭合靠手指的平行移动，适用于夹持平板、方料。在夹持直径不同的圆棒时，不会引起中心位置的偏移。所以选择平移型手指。由于工件为方料，而平移型手指适于夹持平板和方料，故本设计选用平移型十指。移动型即两手指相对支座往复移动。其驱动力为：F=2F N3.2 手爪的计算与分析3.2.1 手爪执行液压缸工作压力计算一般来说，夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化所产生的载荷（惯性力或惯性力矩） ，以使工件保持可靠的夹紧状态。手爪对工件的夹紧力：FNK 1K2K3G 式中 K1安全系数，通常取 1.22.0；K2工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，可近似按下式估算 K2=1+ag运载工件重力方向的最大上升加度；g重力加速度，g=9.8m/s 2a=vmact响vmax运载工件时重力方向的最大上升速度；t 响 系统达到最高速度的时间；根据设计参数选取。一般取0.030.5s。9K3方向系数，由于手爪是水平放置夹持水平放置工件，v 形指端夹圆形工件，由表 2-1 得:取 K3=0.5。G被抓持工件的重量，G=159.8=147N代入数据，计算得FN=K1K2K3G =1.51.020.5147N=112.45N112N查表 2-1 得：驱动力：F 计算 =2 FN=224N取 =0.85F 实际 = =224/0.85N=264NF计 算3.2.2 手爪的夹持误差分析与计算机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手定位精度，而且也与手指的夹持误差大小有关。为适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，必须注意选用合理的手部结构参数，从而使夹持误差控制在较小的范围。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过1mm 就可以了。104 腕部的设计4.1 腕部结构手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改善或调整手部在空间的方位，以扩大机械手的运动范围，并使机械手变得更灵巧，适应性更强。手腕部件具有独立的自由度。手腕运动有：绕 X 轴转动称为回转运动；绕 Y 轴转动称为上下摆动（或俯仰） ；绕 Z 轴转动称为左右摆动；甚至沿着 Y 轴（或 Z 轴）的横向移动。采用一个自由度的回转缸驱动的腕部结构，具有结构紧凑、灵活等优点而被广泛采用。4.2 腕部回转力矩的计算腕部回转时，驱动力矩用来克服腕部摩擦力矩、工件重心偏移力矩和惯性力矩。受力分析和图所示。图 2 腕部回转受力分析图手腕回转所需的驱动力矩大小可以按下式计算：M 驱 =kf（M 摩 +M 偏 +M 惯 ） kf考虑驱动缸密封摩擦损失的系数，通常 kfbc 1.11.2；M 偏 工件重心偏执引起的偏置力矩（Nm） ；M 摩 腕部转动支撑处的摩擦阻力矩（Nm） ；11M 惯 克服启动惯性所需的力矩（Nm） ；（1）腕部转动支撑处的摩擦阻力矩：f轴承的摩擦系数,滚动轴承 f=0.02，滑动轴承 f=0.1；N1，N 2轴承处支承反力（N） ；D1，D 2轴承直径（m） ；（2）工件重心偏置引起的偏置力矩：M 偏 =G1eG1工件重量；e偏心矩（m ）(即工件重心到腕部回转中心线垂直距离)；由于工件重心与手腕回转中心重合，故 M 偏 =0。（3）克服启动惯性所需的力矩：M 惯 =（J+J 工件 ） tJ手腕回转对腕部回转轴线的转动惯量（KGM 2） ；J 工件 工件对手腕回转轴线的转动惯量（KGM 2） ；腕部回转角速度（rad/s） ；t启动过程所需的时间（s） ，此处假定启动过程均为加速运动， 一般取 0.050.3s。查表 31 有：J=M（a 2+b2）/12= （a 2+b2）/12 Gg取 G=159.8=147NJ=15（0.2 2+0.22）/12KGM 2=0.1 KGM2根据经验取 J 工件 =0.5J=0.1 KGM2M 惯 =（J+ J 工件 ） t=0.3 Nm=1.9 Nm1.260.2M 偏 =0取 M 摩 =0.1 M 驱又 M 驱 =kf（M 摩 +M 偏 +M 惯 ） =1.2（0.1 M 驱 +0+1.9）M 总 =2.61 Nm12图 3 回转缸筒图1-定片 2-缸体 3-动片 4-密封圈 5-转轴135 手臂的设计5.1 手臂伸缩液压缸的设计计算5.1.1 手臂作水平伸缩直线运动驱动力的计算手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力。其驱动力 F 驱 可按下式计算：F 驱 =F 摩 +F 惯 （N） 式中 F 摩 各支承处的摩擦阻力；F 惯 启动过程中的惯性力，其大小可按下式估算：F 惯 = a(N) wg式中 W手臂伸缩部件的总重量（N） ；g重力加速度（g=9.8m/s 2） ；a启动过程中的平均加速度（m/s 2） ，而 a= （m/s 2） t速度变化量。手臂从静止状态加速到工作速度 V 时，则这个过程的速度量就毛等于手臂的工作速度；t启动过程中所用的时间，一般为 0.010.5s。5.1.2 手臂垂直升降运动驱动力的计算手臂作垂直运动时，除克服摩擦阻力 F 摩 和惯性力 F 惯 之外，还要克 服臂部运动部件的重力，故其驱动力 F 驱 可以按下式计算：F 驱 =F 摩 +F 惯 W（N） 式中 F 摩 各支承处的摩擦力（N） ；F 惯 启动时的惯性力（N）可按臂伸缩运动时的情况计算；W臂部部件的总重量（N） ；上升时为正，下降时为负。当 F 摩 =100N，F 惯 =133N，W=1300N 时F 惯 =100+ +1300=1533(N)13009.8 0.50.5145.1.3 确定液压缸的结构尺寸液压缸的内径的计算，当油进入无杆腔，活塞推力F=F1=P D24当油进入有杆腔活塞推力F=F2=PError! 液压缸有效面积 D= (无杆腔) 4F P1式中 F驱动力（N）P1液压缸的工作压力（Pa）d活塞杆的直径（m）D液压缸的内径（m）液压缸的机械效率，在工程机械中可用耐油橡胶可取 =0.95D= =0.059m45234(3.1421060.95)查表 4-3，4-4 圆整 取 D=80mm,d=45mm查表 4-2 和表 4-3 得液压缸工作压力的选取一般取 28MPa液压缸的工作压力是 1533N液压缸的内径 80mm5.1.4 液压缸壁厚计算三种壁厚的公式选取中等壁厚：=Error!+C 式中 P1液压缸内工作压力（Pa）C入管壁公差及侵蚀的附加厚度值D液压缸内径（m）缸筒材料的许用应力，应按壁厚圆筒公式验算壁厚取=100MPa；= =0.710-3m21068010-3(2.3100106-32106)查表 4-4 得液压缸外径为 95mm155.1.5 活塞杆的计算活塞杆的尺寸要满足活塞运动的要求和强度的要求。对于杆长 1 大于直径d 的 15 倍（即 115d）的活塞杆必须具有足够的稳定性。按强度条件计算决定活塞杆直径 dd P=100120MPa4F Pd =0.004m（d=45mm）415333.14100106满足强度要求又已知手臂伸缩行程 600mm，即 1=600mm115d=675 活塞杆的稳定性校核无需进行5.1.6 液压缸端盖的联接方式与强度计算当液压缸缸体的材料先用无缝钢管时，它的端盖连接方式多采用半环联接，优点是加工和装卸方便，缺点是缸体开环槽削弱了强度。5.1.6 缸盖螺钉计算查液压传动与控制手册表 4-1 工件压力为 P=2MPa螺间距 t1120mm 取 t1=100mm又 F Q0=FQ+FQS FQ= = FZ D24PZFQ0螺栓所受的总接力FQ工作载荷F驱动力（N）FQS加载后被连接件结合面之间的剩余紧力 FQS =K FQ K=1.51.8Z螺钉数目P工作压力（Pa）D危险剖面直径16取 Z=4 又 Z= D0t1D 0= = =0.13mZt1P 410010 33.14D 0=0.14mF Q = =7693N3.140.1424 21064F QS=K FQ=1.67693=12308NFQ=7693+12308=20001N螺钉的强度条件 合 = = 抗拉许应力（单位 MPa）41.3FQ d12 snn=1.21.5 取 n=2 s取 45 钢为 360MPa= =180MPa3601062d 1= =8.11cm41.3200013.14180106取 d1=100cm5.1.7 缸体螺纹计算d1 4k1FQ0 +D2取 k1=1.3 D=80mm d1=100mmd10.08m联接半环的计算半环的剪切强度条件t= t D14LD1=D+2d=80+20=100mmt=0.75180106=135MPalPD 1/4t=21060.1/4135106=0.37mm取 l=10mm 半环的挤压强度条件c= jy PD12h(2D1-h)17 jy材料的许用挤压应力（Pa） ；h半环的径向高度（m） ；满足条件5.2 手臂俯仰运动的设计计算5.2.1 手臂俯仰时所需的驱动力矩驱动手臂回转的力矩 M 驱 ，应该与手臂起动时所产生的惯性力矩 M 惯 及各密封装置处的摩擦阻力矩 M 封 相平衡。M 驱 =M 惯 +M 封 式中 M 封 密封装置处的摩擦力矩（Nm） 需要输入回转油缸的流量 Q：Q= L/min Zb(D2-d2) 8Z-叶片数，Z=1D回转油缸的内径，D=15cmD输出轴与动片连接处的直径，d=6cmb动片宽度，b=12cm输出轴的角速度，=0.187rad/sQ= =3.18L/min11.2(1.52-0.62) 0.187608驱动力矩 M 驱 = Pb(D2-d2) 8= 21060.12(0.152-0.062) 0.187608=567 Nmd1 =8.11cm41.3200013.141801065.2.2 缸盖联接螺钉计算和动片联接螺钉计算螺钉的间距取 60mmZ= = =9.42 取 Z=10 D0t1 3.1418060工作载荷：F= = PZ D2P4Z18= =3532.5N3.140.1522106410缸盖联接螺钉直径 d1：d1 =0.57cm41.33532.53.14180106取 d1=8mm5.2.3 动片联接螺钉的计算FQ= (D2-d2) bP4Zfd= 0.122106(0.152-0.062)4100.150.06=12600N螺钉的强度条件为 合 = 41.3FQ d12又 FQj=1.3 FQ=1.312600=16380N=1800kg/cm 2d 1 = =3.4cm4FQjP 4163803.141800取 d1=16mm式中 F Q每个螺钉的预紧力（N）b动片的宽度（m）p 回转液压缸的工件压力（Pa）d动片与输出轴配合处的直径D动片外径（m）z螺钉数目d1螺钉的底径（m）螺钉材料的许用应力（Pa）19206.机身设计机身是直接支承和驱动手臂的部件。一般实现臂部的升降、回转或俯仰等驱动装置或传动件都安装在机身上，或者直接构成机身的驱身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂。机身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿着地面或空轨道运动。机身具有独立的自由度。采用一个自由度的回转缸驱动的机身结构，具有结构紧凑、灵活等优点而背广泛采用。6.1 机身结构的计算机座回转时，驱动力矩用来克服机身摩擦力矩、机身重心偏移力矩和惯性力矩。机座回转所需的驱动力矩大小可以按下式计算：M 驱 = kf（M 摩 + M 偏 + M 惯 ） kf考虑驱动缸密封摩擦损失的系数，通常 kf取 1.11.2M 偏 机身重心偏置引起的偏置力矩（Nm） ；M 摩 机座转动支撑处的摩擦阻力矩（Nm） ；M 惯 克服启动惯性所需的力矩（Nm） ；机座转动支撑处的摩擦阻力矩：M 摩 = (N1D1+N1D2) f2f轴承的摩擦系数，滚动轴承 f=0.02，滑动轴承 f=0.1；N1, N1轴承处支承反力（N） ；D1，D 2轴承直径（m） ；机身重心偏执引起的偏置力矩：M 偏 = G1e G1机身重量 e偏心距（m） （即机身重心到机身回转中心线垂直距离） ；由于机身重心与机身回转中心重合，故 M 偏 =0。克服启动惯性所需的力矩：M 惯 =（J+ J 工作 ） t21J机座回转部分对机身回转轴的转惯量（kgm 2） ；J 工作 机身对机身回转轴线的转动惯量（kgm 2） ；机座回转角速度（rad/s）t启动过程所需的时间（s） ，此处假定启动过程为匀加速度运动，一般取 0.050.3s。查表 3-1 有：J=m(a2+b2)/12= (a2+b2)/12 Gg取 G=2500NJ=2500/9.8（1.6 2+0.62）/12 kgm 2=62 kgm2根据经验取 J 工作 =0.5J=31 kgmM 惯 =（J+ J 工作 ） t=93 Nm=586 Nm1.260.2M 偏 =0取 M 摩 =0.1 M 驱 又 M 驱 = kf（M 摩 + M 偏 + M 惯 ） =1.2 （0.1M 驱 +0+586）M 总 =800 Nm6.2 机身设计时应注意的事项应使机身具有足够的风度和稳定性；应使机身运动的位置精度高，动作灵活；应使机身结构布置合理，结构紧凑，便于维修；要求缸体刚度和强度要大。227 机械手液压系统的工作原理7.1 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、液压机、控制调节装置、（如单向阀、洋流阀、换向阀、节流阀、调速阀、减压阀、顺序阀等）辅助装置。7.2 液压传动系统机械手的特点液压驱动系统的特点，由于液压技术是一个比较成熟的技术，它具有动力大（或力矩）惯性比大，快速响应高、易于实现直接驱动等特点，适用于承载能力大、惯性大以及在防爆环境中工作的机械手。机械手采用液压传动比采用气压传动有如下优点：1)能得到较大的输出力和力矩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5)但液压传动也有缺点：6)系统的泄漏难以避免，影响工作效率和系统的工作性能7)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。7.3 油缸泄漏问题与密封装置机械手由于油缸泄漏严重，压力不能提高，工作性能不稳定，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断面的进行密封。以防止压力油从高压腔泄漏到低压油或泄漏到缸体外面。目前，机械手液压系统使用的密封大多采用耐油橡胶制成的各种形式密封23圈，作为动密封和静密封，以保证两结合面的密封性。密封圈在配合面间的密封作用，主要是借安装时的预压和工作时由油液压力的作用，使密封圈变形并压紧密封表面达到目的。7.3.1 活塞式油缸的泄漏与密封对于实现往复运动的活塞缸来说，其泄漏主要是活塞与缸臂处的内泄漏及复活塞杆与缸盖处的泄漏。引起泄漏的原因是加工和滑动面光洁度不高，以及控制装置不良所致。对于活塞油缸的静密封，主要采用 O 型密封圈，它既可以用外径或内径密封，也可以用端面密封。O 型密封圈装在沟槽中，因爱油压作用而变形，并张紧沟槽和间隙，从而起到密封的作用，因此它的密封性能随压力的增加而提高。但是，当压力过高或沟槽尺寸选择不当时，密封圈很容易被挤出沟槽而造成剧烈磨损。这克服这个缺点，当油缸油液的压力大于 100kg/cm2时，要在 O 型密封圈侧放置挡圈，在压力低于 100 kg/cm2时，一般不加挡圈。在手臂伸缩油缸和手臂俯仰油缸中都用了 Y 型密封圈，Y 型密封圈在工作时压力油液把 Y 型密封圈的唇边紧紧压在相对运动的两配合面上，并随着油液压力的增高而提高密封性能，并能补偿磨损的影响，所以装配时唇边要对压力油腔。在一般情况下，Y 型密封圈可直接装入沟槽内即可引起密封作用，但在压力变动较大，滑动速度较高的地方，要使用支承环以固定密封圈。7.3.2 回转油缸的泄漏与密封手臂回转油缸中，由于动片与缸体，动片与输出轴，动片端面和缸盖之间的间隙不易保证，易引起较大的泄露，使湍流的压力降低，减少了输出扭矩，达不到设计要求，主要的是采用密封装置进行密封。经反复考虑，选择矩形橡胶密封圈组成回转油罐的密封结构，其中挡圈的作用是防止高压油将橡胶密封圈挤入配合间隙，以保证密封性并延长密封圈的使用寿命。247.4 液压系统传动方案的确定7.