机械手小臂回转液压系统设计课程论文

液压与气压传动课程设计任务书设计题目：机械手小臂回转液压系统设计年级：机械设计制造及其自动化姓名：设计题目：机械手小臂回转液压系统设计题目说明：某型机械手小臂回转装置采用摆动缸驱动，实现“快进-工进-任意位置停止-快退”工作循环，基本设计参数如下：参数类别参数值参数类别参数值回转角度220°快进角度120°快进、快退转速60o/s工进转速25o/s最大转矩150Nm机械效率容积效率题目要求：驱动装置：单叶片摆动缸；安装方式：中心轴双端固定，缸筒回转；调速方式：双向回油节流调速，背压1.5MPa。设计要求：1、进行工况分析与计算，绘制工况图（包括速度图、负载图）。2、拟定液压系统原理图，选择标准液压元件，绘制电磁铁动作循环表。3、液压缸设计计算、图纸绘制。上交材料：1、设计说明书一份。2、液压系统原理图一张（A2）。3、液压缸（A1）装配图及部分零件图（A2）。目录1工况分析与计算………11.1工况分析…………11.1.1工作循环……………………11.1.2工作循环图绘制……………21.2负载分析与计算…………………2……………22液压系统图的拟定…………………4……………………4……………………4……………………5……………………63液压元件的计算与选择…………6………………6……74液压缸设计………84.1液压缸结构的拟定……………8…………10…………………115设计总结………126参考文献………13设计某型机械手腰部回转装置采用摆动缸，实现“快进-1工进-2工进-快退”工作循环。基本设计参数如下：参数类别参数值参数类别参数值回转角度220°快进角度120°快进、快退转速60o/s工进转速25o/s最大转矩150Nm机械效率容积效率工况分析对液压传动系统的工况分析就是明确各执行元件在工作过程中的速度和负载的变化规律，也就是进行运动分析和负载分析。工作循环通过该液压系统，可以使机器人手臂实现快进120°-工进100°-快退220°的工作状态。工作循环图绘制SKIPIF1<0负载分析与计算负载分析就是研究各执行元件在一个工作循环内各阶段的受力情况。工作负载TL=150Nm;根据题目给定条件，初步计算得：快进SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0工进SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0快退SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0负载图与速度图绘制SKIPIF1<0图1速度图SKIPIF1<0图2工况图液压系统图的拟定系统功能分析通过该液压系统，可以使机器人手臂实现回转快进120°-工进100°-快退220°的工作过程。系统图的拟定在制定各液压回路方案的基础上，经整理所得的液压系统原理图如图所示。由电磁铁动作顺序表容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。压系统图的拟定，主要是考虑一下几个方面问题：1）供油方式从工况图分析可知，该系统在正转和反转时所需流量较大，且比较接近，因此从提高小效率节省能量的角度考虑采用单个定量泵供油方式显然是不合适的，故宜选用电动机驱动的叶片泵作为油泵。2）调速回路由工况图可知，该系统的在慢速时速度需要调节，考虑到系统功率小，工作负载变化小，所以采用双回油节流调速。3）速度换接回路由于正转和反转之间速度需要换接，但对缓冲的位置要求不高，所以采用三位四通电磁换向阀实现速度换接。4）平衡及锁紧泵口用一个溢流阀来对整个液压系统定压并进行安全保护。5)背压回路在出油口设置一个溢流阀使整个回路有个有背压，正常工作。6）辅助回路在液压泵口设置一过滤器以保证吸入液压泵的油液清洁：出口设置一液压表及其开关，以便液压阀调压和观测。在制定各液压回路方案的基础上，经整理所得的液压系统原理图如图所示。由电磁铁动作顺序表容易了解系统的工作原理及各工况下的油液流动路线。系统图的绘制SKIPIF1<0图3机械手小臂回转液压系统原理图1-过滤器；2-电动机；3-单向定量泵；4-压力表开关；5-压力表；6-溢流阀；7-三位四通电磁换向阀；8-调速阀；9-二位二通电磁换向阀；10-调速阀；11-二位二通电磁换向阀；12-单叶片摆动缸系统功能说明SKIPIF1<0液压元件的计算与选择确定液压泵的型号及电动机功率1.液压泵的最高工作压力出现在快进阶段，即SKIPIF1<0SKIPIF1<0则液压泵的最高压力SKIPIF1<02．液压泵的流量计算泵的供油量SKIPIF1<0按液压缸的快进阶段的流量SKIPIF1<0进行计算，由于系统较小，取泄漏系数SKIPIF1<0，则液压泵供油量SKIPIF1<0应为SKIPIF1<0根据系统所需流量，拟初选液压泵的转速为n1=1200r/min泵的容积效率SKIPIF1<0，泵的排量参考值为SKIPIF1<0根据以上结果查阅产品样本，选用规格相近的SKIPIF1<0型叶片泵泵的额定压力为SKIPIF1<0，泵的额定转速为SKIPIF1<0，容积效率SKIPIF1<0倒推算得泵的额定流量为SKIPIF1<0比系统流量稍大4.确定泵的驱动功率，最大功率出现在快进阶段SKIPIF1<0，液压泵快进所需驱动功率为SKIPIF1<0电动机的选定选择SKIPIF1<0型卧式三项异步电动机，其额定功率为SKIPIF1<0。转速为SKIPIF1<0。用此转速驱动液压泵时，泵的实际流量为495.8mL/r，仍能满足系统各工况对流量的要求，同步转速SKIPIF1<0阀类元件及辅助元件的选择表1元件列表序号名称型号额定压力（MPa）额定流量（SKIPIF1<0）通过流量（SKIPIF1<0）1过滤器SKIPIF1<0322双作用定量叶片泵SKIPIF1<0763三相异步交流电动机SKIPIF1<04溢流阀SKIPIF1<0635三位四通电磁换向阀SKIPIF1<0756调速阀SKIPIF1<0212507调速阀SKIPIF1<0211608二位二通电磁换向阀SKIPIF1<01009二位二通电磁换向阀SKIPIF1<010010压力表SKIPIF1<011压力表开关SKIPIF1<035油管：油管内径一般可参考所接元件口尺寸进行确定，也可按管中允许速度计算，在本设计中，出油口采用内径为4mm，外径为14mm的钢管油箱：本系统属于中低压系统，取经验系数SKIPIF1<0，得油箱容量为：SKIPIF1<0液压缸设计液压缸结构的拟定液压缸的分类及组成液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸、和摆动缸三类。活塞缸和柱塞刚实现往复运动，输出推力和速度。摆动缸则能实现小于360°的往复摆动，输出转矩和角速度。液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来和其他机构组合起来，在特殊场合使用，已实现特殊的功能。摆动液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、密封装置、缓冲装置，以及排气装置等。液压缸的主要参数设计二、液压缸主要参数的确定液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑一下因素：考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重，压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。缸体与缸盖的连接形式常用的连接方式法兰连接、螺纹连接、外半环连接和内半环连接，其形式与工作压力、缸体材料、工作条件有关。该液压缸采用螺纹连接。密封圈的选用应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常见的密封圈类型：O型圈，O型圈加挡圈，高底唇Y型圈，Y型圈，奥米加型，该液压缸采用O型密封圈.液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使缸体与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。液压缸排气装置对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。液压缸设计需要注意的事项1）尽量使液压缸有不同情况下有不同情况，摆动缸在摆动状态下承受最大负载。2）考虑到液压缸有不同行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题，缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应措施。3）根据主机的工作要求和结构设计要求，正确确定液压缸的安装、固定方式，但液压缸只能一端定位。4）液压缸各部分的结构需根据推荐结构形式和设计标准比较，尽可能做到简单、紧凑、加工、装配和维修方便。液压缸主要零件的材料和技术要求1）缸体材料---灰铸铁:HT200粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为SKIPIF1<0技术要求：a内径用H7-h6的配合b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度2）缸盖材料---灰铸铁：HT200粗糙度---导向表面粗糙度为SKIPIF1<0技术要求：同轴度不大于SKIPIF1<0叶片材料---45钢：粗糙度---导向表面粗糙度为SKIPIF1<0SKIPIF1<0液压缸结构的计算1．初选液压缸的工作压力根据分析此设备的负载不大，初选此设备的工作压力为SKIPIF1<0，出口压力SKIPIF1<0;2.计算液压缸的尺寸题目中给定液压缸为双叶片式摆动缸，根据双叶片式摆动缸输出转矩以及角速度公式：取b=60mm得SKIPIF1<0SKIPIF1<0取SKIPIF1<0最大工作转矩SKIPIF1<0确定液压缸的尺寸数据：SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，b=60mm，SKIPIF1<0液压缸结构图见装配图设计总结刚开始接触这门课的课程设计时，才发现它比我想象中难得多。第一天刚开始，老师就布置了每个人的任务。当然每个人的任务是不同的，这对同学的互相学习起了重要作用。任务一下后，我脑子里一片混沌，不明白要从哪里入手，只好回去好好地把《液压传动设计指南》看完一遍又一遍，并在老师和同学的指导下，弄清楚了这次设计的大致方向。就凭看懂的这么一点点大致方向，慢慢摸索前进。前进的过程真的是困难重重，比如液压系统原理图的绘制，改了又改，实在解决不了就请教老师，老师不在时，就和同学一起讨论，有时候讨论很久仍然得不到一个明确的结果。所以在设计初期，我们的设计结果总是漏洞百出。我不敢说我的设计最为合理经济可靠，但是我从中学会了很多知识，对液压系统有了更深一步的认识了解。将在课堂中学习的知识运用到实践中去，加深对理论的理解，并且重新学习了CAD制图的知识。在经过一周多的课程设计，让我明白一个道理，有些事情，只能依靠自己，哪里不会学哪里，一边动手一边学习。在摸索中前进，在摸索中成长。非常感谢这次课程设计，也感谢老师的耐心指导。6参考资料左建明·《液压与气压传动》：机械工业出版社张力平·《液压传动设计指南》：化学工业出版社3、《机械零件设计手册》（液压与气动部分）：冶金出版社4、《机械设计手册》·第四卷：机械工业出版社，2004ISBN7-111-14736-75、《液压工程手册》·第二卷：机械工业出版社，2004ISBN7-111-14734-0课程设计成绩评定表评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01工作态度与主动性55能够遵守纪律，工作主动、努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研55能够通过查阅文献、了解生产实践等获取与课程设计有关的材料。03设计说明书工作量55能够按期完成规定的说明书撰写任务，工作量饱满。04绘图工作量55能够按期完成规定的图纸绘制任务，工作量饱满。能力水平35%05综合运用知识能力110能够综合运用所学知识发现、解决设计问题，对题目进行准确的理论分析。06应用文献能力55能够独立查阅相关文献，较好地论述题目的设计方案；有收集、加工各种信息、获取新知识的能力。07方案、结构设计能力110能基于题目正确设计结构方案，合理进行各类元件的选型；设计思路清晰、完整。08计算准确性110能够根据设计参数准确计算结构设计参数，数据计算正确、可靠。成果质量45%09图纸质量、设计规范化程度330装配图、零件图的结构绘制准确，能清晰反映结构关系，能正确进行公差设计；图纸绘制符合设计规范。10设计说明书质量110综述简练完整，立论正确，论述充分；计算正确，分析处理科学。11创新55总体设计工作有改进或突破，或有独特见解。得分总评成绩：指导教师签名：年月日内部资料请勿外传精品文档———————————————————————————————————精品文档