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手臂
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设计
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手臂伸缩、升降用液压缓冲器设计,手臂,伸缩,升降,液压,缓冲器,设计
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第一章 前言1.1前言用于再现人手的功能的技术装置称为机械手。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、搬运或操作的自动装置。在工业生产中应用的机械手称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年来发展及起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力在国民经济领域有着广泛的发展空间。机械手的发展是由于他的积极作用正日益成为人们所认识：其一、他能部分的代替人工操作；其二、他能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、他能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产效率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有一定的放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。机械手是一种能自动控制并且可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬动物体以完成不同环境的工作。机械手的机构形式开始比较简单，专用性较强。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“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，所以他在不断改变换生产品种的中小批量生产中获得广泛应用。1.2工业机械手的简史现代工业机械手起源于20世纪50年代初期，是基于试教再现和主从控制方式、能适应产品类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。机械手首先从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是试教型的。1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础上又试制成一台数控试教再现性机械手。商品名为Unimate（即万能自动）运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司，专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versartan机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立住可以回转，臂可以回转、升降、伸缩，采用爷爷驱动，控制系统也是试教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工大学联合研制一种工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于1毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手实验台，进行各种性能的实验。准备把故障前平均时间由400小时提高到1500小时精度可提高到0.1毫米。德国机器制造业是从1970年开始应用机械化艘，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国KnKa公司还生产一点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用试教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进一种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可编程程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机，电器。预计到2010年将有75万机器人在工作。第二代机械手正在加紧研制。他设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听，想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。第三代机械手则能单独的完成工作工程中的任务。他与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统和柔性制造单元中重要一环。随着工业机械手研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。1.3工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷然等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化车间常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工，装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而生产的，目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传送到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温溶液等等。1.3.1建造旋转零件自动线一般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线，大连电机厂的4号和5号电动机加工自动线，上海拖拉机厂的齿坯自动线等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。1.3.2在实现单及自动化方面各类半自动机床，有自动加紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上下料；装上机械手，可实现全自动化生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二机床厂的自动循环液压仿形车床机械手，沈阳第三机床厂的Y38滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内一些机床厂的灯壳冲压生产线机械手和天津二注塑机有加料、合膜、成型、分膜等自动工作循环，撞上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160吨以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂目前200吨环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天津拖拉机厂400吨冲床下料机械手等；其一是用于多工位冲床，用作冲压工件间步进轻局技术研究所制作的120吨和40吨多工位冲床机械手等。1.3.3铸、锻、焊热处理等热加工方面模锻方面，国内大批量生产的3吨、5吨、10吨模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成一定角度布置在炉前，实现进出料自动化。上海柴油机厂、北京内燃机厂、洛阳拖拉机厂等已有较成熟的经验。第二章.工业设计手的设计分析2.1总体设计任务（1） 运动分析：机械手常见的运动形式为直角坐标、圆柱坐标、球坐标和关节式四种。对自由度数、运动路程的长短定位点的数目等要求全面分析。自由度数少、运动路程短、定位点少可使机械手结构简单。运动速度低容易是机械手运动稳定，定位准确。（2） 确定主要参数：根据机械手每个自由度的最大行程绘出机械手的最大工作范围。为安装方便，设计时可将数值略微增大。根据给定的运动节拍分配每个运动的时间，总的运动时间应小于或等于工作节拍。在工作节拍短、动作多的情况下，几个动作同时进行，按时间较长的计算，根据动作时间和行程可计算运动速度。定位精度取决于手臂的刚度、缓冲装置的形式和定位方法，当机械手达到所要求的定位精度有困难时，可采用辅助工夹具协助定位的方法。机械手把工件送到夹具上进行粗定位，然后利用夹具的动作，实现工件的最后定位。（3） 驱动系统的选择：驱动系统有液压驱动、气压驱动、电机和机械联动四种。液压驱动和气压驱动较为通用；步进或伺服电机可用于程序复杂、运动轨迹要求严格的小型通用机械手；异步电机、直流电机适用于抓重大、速度低的专用机械手；机械联动适用于自由度少、速度快的专用机械手。2.2机械手各部位设计分析及注重的问题（1） 手部设计：需要足够的夹紧力大小要满足工件尺寸变化的需要应能保证工件的准确定位结构尽量紧凑，减轻重量，有利于臂部设计夹紧力的计算充分考虑安全系数、工况系数和方位系数的影响。（2） 腕部设计：腕部的转动多采用摆动缸或活塞缸驱动结构尽量紧凑，以减轻重量转动的灵活性和密封性考虑通用机械手部起动的惯性力矩。（3） 臂部设计：要求刚度好，常用钢管做手臂，工字钢和槽钢做支撑要求重量轻、偏重力矩小、惯量小导向性好，其结构根据手臂的安装形式、抓取重量和运动形成等因素确定手臂伸缩运动的驱动力计算（4） 机身设计：要有足够的刚度和稳定性升降运动要求灵活，升降立柱的导套长度不宜过短，否则生卡死现象，一般要求有导向装置结构布置合理，便于装修升降时活塞缸的驱动力的总重量回转运动时的驱动力矩（5） 机械手的平稳性和定位精度：惯性力的影响：应在保证刚度的前提下，减轻机械手运动件的重量机构刚性的影响，应选择合理机构，提高机械手固有频率及承受惯性载荷的能力，机械手臂应防止偏重，偏重会引起导向装置不均匀摩擦，运动中引起机械震动，严重时会造成运动卡死，某些机械手在机构上无法避免偏重，则应增加导向支撑，尽量减轻偏重对运动的影响定位方法的影响：电气开关定位的精度最低-5-3，机械挡块定位精度最高-1-0.02控制系统的影响：电气系统误差、阀类泄漏、检测原件失灵、挡块偏移都会降低定位精度。运动特征的影响：选择满足工件条件的速度曲线，可避免冲击。（6） 液压执行元件的选择及管理布置：活塞油缸加工容易、密封简单、启动反应快、易于制动、可实现直线运动或经过齿条、齿轮实现回转运动，但传动间隙影响传动精度摆动油缸尺寸、重量轻，有利于简化机械手，可实现回转，但加工困难、密封性要求高发动油量少，传动结构简单，适用于长行程的往复运动在导向杆中装伸缩管通油和立柱中钻孔安装回转油盘两种管路布置方式，否则容易产生泄漏。2.3手臂伸缩、升降用液压缓冲器手臂伸缩、升降用的是两级节流阻尼的液压缓冲器，其工作原理相同，结构略有差异。手臂伸所用液压缓冲器结构工作原理：在缓冲器缸体1上，装置了可调节流阀a和b，每个节流阀各自并联两只单向阀组成第一级缓冲期，有可调节流阀c单独组成第二级缓冲右路。当手臂运动到定位前的减速装置时运动部件碰触缓冲器油缸的活塞杆5，使油缸左腔里的油液通过节流阀a、向阀d、e流到油缸的右腔，油液受阻产生阻力抵消运动件的部分驱动力和惯性力，使手臂做减速运动。当活塞杆5的活塞堵住油口A时，左腔的油液经油口B和节流阀c流到右腔，油液继续受阻，手臂继续减速并最后定位。 2-12.4手臂回转用液压缓冲器工作原理：手臂回转运动的液压缓冲器是双缸两级节流阻尼管路连接式的缓冲器，缓冲器第一级节流阻尼由单向节流阀4完成，第二级节流阻尼由装在缓冲油缸端盖上的可调缓冲阀完成。挡块汽缸活塞杆作一次伸缩动作，其动作时间与手臂回转动作的指令时间无关。当手臂转动到工件即将停止时，回转中间定位块碰挡块气缸1，使挡块气缸向左移动，左边缓冲油缸2中的油经过两次节流回到气-液转换缸3中，从而起到缓冲作用。当此工件工作完毕，发出信号双电磁铁滑阀A换向，挡块气缸1上部进气使活塞杆下降，同时压缩空气通过电磁滑阀B进入气-液转换缸3的右腔，使压力油进入处于定位状态的左边缓冲油缸2中，使活塞杆伸出把挡块气缸1推回到中间位置，为下一工位的定位缓冲做好准备，在手臂从第一工位转到第二工位或再转到第三工位.，亦可以重复上述两次缓冲动作过程，因而此液压缓冲器可以实现多个定位点的缓冲和定位。 2-22.5方案的评价和决策1评价准则评价准则是进行评价的依据。通常都使用多个评价准则，有的评价准则可用定量的参量表征，有的则不能。评价准则来源于设计所要达到的目标，具体的说，就是从要求明细表里包含的各项要求和愿望中提取。2衡量尺度采用“价值”或“有效价值”作为方案评价的衡量尺度。所谓价值，是基于实际的测量结果或估计结果相对评价准则进行比较得到的主观认识，具有很大的主观成分，故又可说这一工作是 “主观步骤”。3评价方法本文涉及采用04的评分制：0：不满意 1：勉强可用 2：足够 3：好 4：很好（理想）。参照上文，列出下表2.2方案12345总分1444431924442317采用方案1，我们把方案具体化，结构功能原理图见大图“机械手结构图”。得出单个机械手具体设计如下：该机械手由手臂上下摆动部分、手臂回转部分、手腕回转及夹持式手部、单向可调节缓冲阀、机械手运动方式控制阀和电气控制装置等组成。手臂上下摆动（即俯仰，见手臂上下摆动机构装配图）系采用一只铰链双作用油缸3来实现。活塞杆上端用铰链连接在手臂上，连接点到手臂摆动点之间有一定距离，因此当活塞杆上下运动时，手臂就形成个杠杆上下摆动。手臂左右回转（参见手臂回转机构装配图）系采用回转油缸4来实现。手臂回转有3个具体位置，即0。上料点（起点），90。工作点，180。下料点（终点）。三个停止位置的检测是通过永久磁铁14和干簧管11来达到的。手腕回转（手腕回转与夹持式手部装配图）是由回转油缸17来实现的。手指12的夹紧动作是由一个单作用油缸通过斜楔杠杆外夹式手部带动手指而夹紧微型件。手指的夹紧程度可以调节。单向可调节流缓（参见手臂回转机构装配图）冲阀10，能实现手臂回转运动的缓冲。由油路分配版13、两位四通电磁阀17（两只）、两位三通电磁阀9和三位四通电磁阀16等，组成机械手运动方向的控制装置。机械手的动作程序由电子程序控制器进行控制。手臂上下摆动机构本设计课题中涉及到手臂做两个运动，即：回转运动和上下摆动。机械手臂上下摆动采用液压缸来实现，液压传动的承载能力大，缓冲效果好，正好应用于此设计中。在“手臂上下摆动结构装配图”中，双作用油缸3的活塞杆2端部与联轴圈1用铰链连接，并通过联轴圈1与机械臂固定连接，油缸下端盖与油缸支座4铰链连接。当压力油分别进到双作用油缸3的上下两油腔时，使活塞上下运动到两端时，靠活塞两端的三角形节流槽和缸盖凹孔形成节流缓冲，并由活塞与缸盖相碰而定位。手臂回转机构手臂的回转运动结构，基本上是由驱动机构和导向装置所组成。驱动结构一般用油缸，油马达齿轮、齿条来实现回转运动，回转运动可由以下几种机构实现。（1） 液压驱动，动作平稳承载能力强，占用空间大，油污多。（2） 齿轮齿条传动，动作迅速，但是工作角度小，方向性不强。（3） 齿轮传动，动作迅速，工作空间大，污染小，但是承载能力有限。根据要求，在本设计中选择液压驱动更加符合要求。“手臂回转机构装配图”中表示了手臂回转、单向可调节流缓冲阀和死挡铁定位等结构。在底板15上固定连接立柱7，立柱上装有控制块座9、油路分配器8和回转套5，三者彼此用螺钉连接。回转油缸4的两端盖分别与回转套5、转柱3用螺钉连接，回转缸壳体与动片亦用螺钉连接。在转柱3上支承着配油盘2和连接圈1，转柱和配油盘间油孔对应情况见A-A面，连接圈1可绕O点摆动。回转油缸4的定片和回转油缸6（两者用螺钉连接）通过十字联轴器与立柱7连接。当压力油经过立柱7内的油路、油路分配器8、电磁阀连接板13和三向四通电磁换向阀16并经过管路而进入回转油缸4内，使回转缸壳体回转，并带动连接圈1匙手臂回转。手臂回转的位置检测系采用五触点开关式（有永磁铁14和干簧管12组成），分别安置在底板15上面成0。、90。、180。三个位置。手臂在两极端位置，采用单向可调节流阀10节流缓冲，并用丝铁挡板11来实现定位。手臂在中间位置（即90。位置）的停止是通过控制三向四通电磁换向阀16为“O”型滑阀机能来实现。手腕结构设计机械手的手爪是用来抓取工件的部分。手爪抓取工件要满足迅速，灵活，准确和可靠的要求，所以机械手的手爪是机械手的关键部位之一。设计夹紧机构手爪时，首先应从机械手的坐标形式，运动速度和加速度的情况来考虑，其夹紧力的大小则应根据物体的重量，惯性和冲击力的大小来确定，同时要考虑到有足够的开口尺寸，以适应工件的尺寸变化，为了防止夹坏工件，夹紧力应在一定的范围内，并镶有软质垫片，弹性衬垫或自动定心结构。夹紧结构本身则应结构简单，体积小，重量轻，动作灵活和工作可靠。夹紧机构的分类：夹紧机构形式多样，有机械式；吸盘式和电磁式等。有的夹紧机构还带有传感装置和携带工具进行操作的装置。本设计的夹紧机构采用机械式，下面对机械式夹紧机构介绍如下：机械式夹紧机构是最基本的一种，应用广泛，种类繁多。如按手指运动方式和模仿人手动作可分为回转型、直进型；按夹持方式可分为内撑式，外撑式和自锁式；按手指数目可分为三指式，二指式；按动力源则分为弹簧式、气动式、液压式等。机械夹紧机构是由驱动元件，手爪支持部件，传动机构，手指及各种垫片，附件等组成。（1）驱动元件：主要有油缸，弹簧等。（2）手爪支持部件：一般固定在手腕和手臂上，而驱动件，传动机构和手指安装在手爪的支持部件上；（3）传动机构：是把活塞杆的运动变成手指开闭运动的机构，有齿条，齿轮机构杠杆滑槽机构，及铰链连杆机构等。它不仅把活塞杆的运动传递给手指，而且又将这个机构设计成为力的倍增机构。第三章.液压缓冲装置的计算分析3.1油缸端部节流口的型式及其减速特性 当活塞运动到距离油缸端盖某一距离时，能在活塞与端盖之间形成一缓冲室，利用节流原理使缓冲室产生临时背压阻力，以使运动减速至定位停止，这种避免硬性冲击的装置称为油缸端部缓冲装置。在缓冲过程中，节流口恒定的称为恒节流，节流口不断变化的称为渐变节流。图1为节流口的型式及其减速特性图。图1a为圆柱塞恒节流口式。从其减速特性曲线可看出：开始减速时，突然出现减速度峰值，产生较大的冲击，而后减速度逐渐下降，减速效率降低，因而减速行程较长，这是它的特点。其优点是结构简单，制造容易，适用于低速机械手。这种形式可以制造成可调式固定节流口缓冲装置，可根据油温u或载荷等参数的变化调节节流阀，得到所需要的运动特性，因此，适应性比较强。3-1a图1b为三角槽渐变节流口式。从其减速特性曲线可看出：开始减速时，减速度较小，随后连续变化，减速度峰值接近中部，因此定位时减速度较小。与固定节流相比，开始减速时冲击很小，运动平稳，减速行程短，其缺点是不易调节，适应性差，而且制造也比较麻烦。3-1b图1c为方槽方槽抛物线渐变节流口式。从其减速特性曲线可看出：这种结构形式减速特性较好，可实现等减速，减速行程比其他节流型式短，但定位时有冲击，对定位精度稍有影响，而且槽口的加工较为麻烦。3-1c图1d为圆锥形柱塞节流口式。从其减速特性曲线可看出：他耳朵节流减速特性比三角形渐变节流减速特性稍差，减速初期速度下降较慢，后期减速度变化较大，减速度峰值比较靠后，因而减速行程稍长，锻造稍有偏差时，其减速峰值可能在定位点处，引起较大冲击。应特别注意角度的设计，角度太大时，前一段柱塞不起节流阀减速作用，角度一般在1左右。这种结构形式的最大优点是结构简单，容易制造，但使用时不能调节其减速特性，适应性差。3-1d上述四种形式各有其有优缺点，在机器人和机械手的各种形式的油（气）缓冲装置中都有其应用，一般来说单用其中一种节流型式，只能满足低速机械手或机器人缓冲的要求。综合应用固定节流与渐变节流，就可提高减速性能，满足中、高速机器人或机械手缓冲的要求。3.2油缸端部节流缓冲装置的结构行程固定的工业机械手或机器人多采用油缸端部节流缓冲装置，其典型的结构形式介如下。（1） 图5-9为控制加速度与减速度的油缸端部节流缓冲装置的结构图。启动时，油经节流孔1、单向阀2进入油缸缓冲室3，活塞5退出缓冲室后，主油口进油，快速运行。活塞进入缓冲室过程中，三角槽控制节流减速，这种结构适宜于速度低于40厘米/秒的机械手或机器人。3-2（2） 图5-10为油缸顶部二级节流缓冲装置的结构图。本装置的圆锥形节流缓冲柱塞的锥度为0.5，缓冲柱塞1进入节流环2的过程中，可实现渐变节流减速。缓冲柱塞1的圆柱段将主油口封闭后，余油经节流环的槽及可调节流阀挤出，可实现二级节流缓冲。这种结构适合于惯性符合大的机械手或机器人。3-33.3油缸端部节流缓冲装置的设计计算（1） 选择平均减速度a。当工业机械手的工作速度小于40厘米/秒时，可选a=20600（cm/s），当工业机械手的工作速度大于40厘米/秒时，可选a=80100（cm/s）（2） 求缓冲柱塞长度L： （3-4a）式中 L缓冲柱塞长度（cm）；v缓冲前的工作速度（cm/s）；a平均减速度（cm/s）（3） 求缓冲室有效面积A： （3-4b）式中A缓冲室有效截面积，其值一般为A=a/4，其中d为缓冲柱塞直径（cm）；A活塞端面有效工作面积，一般为A=（D-d）/4，其中，D为活塞直径；P活塞工作压力（Pa）；W运动部件（包括活塞、手臂、抓中等）总重量（N）；p减速前工作速度（m/s）；g重力加速度（9.8m/s）；L缓冲柱塞长度（或缓冲行程）（cm）；Fm运动部件的摩擦阻力（N）；G运动部件的重力（N）（当垂直升降时，上升为“-”，下降为“+”，当水平方，向工作时，G=0）； （4）估计恒节流口截面积： （3-4c）式中 f节流口截面积（m）； V缓冲过程的平均速度，V =v/2（m/s）； v油液重量，一般可取0.9X10（N/m）； 流量系数，可取为0.62；其余符号同前。节流口缓冲装置最好与可调节流阀一起使用，这样便于调整，此时总结流口截面积应比计算值大23倍。采用二级恒节流时，最好使第一级恒节流口的截面积是第二级恒节流口的截面积的2倍。（5） 求最大缓冲压力，并校核油缸耐压强度。最大缓冲压力可按下列经验公式计算： （3-4d）最大缓冲压力Pmax不应超过油缸的允许耐压强度，否侧油缸将会破裂，油缸的允许耐压强度【p】是其材料及结构尺寸所决定的，【p】值可按下式计算： （3-4e） 式中 【】油缸材料的许用接应力（Pa），其大小为【】=/n，其中为油缸料的抗拉强度（Pa），n为安全系数，一般取n=5； D油缸的内径（cm）； 油缸的壁厚（cm）； 如果Pmax超过油缸允许耐压强度【p】，可采取下列措施予以解决； 提高油缸的耐压强度【p】，即增加油缸的壁厚或选用抗拉强度高的材料； 增大缓冲室面积； 增大缓冲节流口； 在进入缓冲行程前，降低进油口的油压； 用溢流阀控制缓冲腔的油压，溢流阀的压力一般调整为油缸最大工作压力的2倍左右，缓冲压力提高时，部分油液从溢流阀流回油箱，使缓冲室内的压力不致升的过高，但这样就会降低缓冲效果，产生一定能跟的冲击。表5-1为工业机械手缓冲装置的经验数据。缓冲装置的几个经验数据表3-52. 液压缓冲回路（1） 节流缓冲回路。用流量控制阀在适当的时候增加背压力，使油缸减速、缓冲的回路称为节流缓冲回路。 一级恒节流缓冲回路。图为一级恒节流缓冲回路。3DT通电时，实现恒节流减速，这种回路只用于轻负载、速度低于30厘米/秒的机械手。3-6 二级恒节流缓冲回路。图为二级恒节流缓冲回路。当3DT，1DT通电时，活塞快速运行，到达终点前使1DT断点，油液经过节流阀1与2回油，实现一级恒节流减速。当2DT通电时，油液只能经过节流阀1回油，实现二级恒节流减速。这种回路可用于中等速度的机械手，应当注意，节流阀1的开口应小于节流阀2的开口。 3-7 行程节流阀回路。图为形程节流阀回路。当与导杆1连在一起的凸块3将单向行程节流阀2的阀杆渐渐下压时，使回油路慢慢关闭。实现渐变节流阀减速。只要改变凸块在导杆上的位置和凸块的形状，就可以实现所需要的运动规律，所以这种方式可以实现任意位置的调速和缓冲。由于其缓冲效果好，可在高速机械手中应用。 3-8结论机械手设计是一个集机械结构，电子技术，传感器技术，控制测试技术，液压与气压传动等多学科统一的综合系统。本文以在线自动抛光机械手为研究课题，提出其各项技术指标，以此基础进行设计。文中着重研究分析了机械手的机械整体结构及各部分零件结构、液压传动部分和电气电子控制部分三大问题，初步完成了一个机械手的整体设计。本课题的设计工作总结如下：1.课题要点：通过在大学学习期间所学到的知识，对机械手的机械原理进行建摸，再进行各方案比对，选出最佳方案。此后设计均围绕所选方案开展。2.课题核心：利用CAD对机械手的整体机械结构以及部分非标零件进行实体设计并装配。在设计中不仅要遵照最初方案，还要充分考虑部分实体设计的合理性。3.验证工作：用力学知识对机械手的非标零件进行设计及校核，来验证其是否可以适应工作要求。机械手的设计与开发涉及多个领域和多个学科。由于作者水平有限和时间有限，此课题仍有许多问题需要解决。根据实
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