液压机械手设计说明书

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图3.1.4 三位四通换向阀

当液压伸缩缸带动手爪夹持工件时须停留一段时间，这时活塞杆不需要移动，但是仍要保持一定的压力。此时可以将三位四通阀处在中间位置，通过中立加压能使整个回路转化为差动电路，不仅能为下步的油缸的运动加速，还能起到密封的功能。三位四通阀能通过电磁控制，因此，能够通过设定的程序来调控电信号的变化，从而通过三位四通电磁阀改变油路的变化。 1.5缓冲回路

本设计采用蓄能器减少冲击，当液压回路压力升高时，蓄能器吸收能量，减少冲击，实现缓冲。当液压系统工作时，由于泵的故障或突然断电等原因使得油泵不能正常供油时，为了确保工作安全，蓄能器可作应急动力源，向回路释放压力油，使工件不会脱落。

图3.15 缓冲回路

3.2控制系统方案设计

该设计采用的是机械内在反馈开环控制系统方案。

内在反馈系统内部各参数之间互为因果关系，这对动态性能有非常重要的影响，而且难以控制。此时，系统按照一定的规律联系相关的元素，通过信号的传输和交换。系统表现出处在运动状态下，是由于元素之间有着联系，有信息的传输与交换。因此，在系统中通过反馈校正来

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改善控制系统的性能。采用校正系统后，除了能收到校正效果外，还能消除系统的不可变部分中为反馈所包围的那部分环节的参数波动对系统的影响。当系统一些参数，特别是压力，随着工作条件的改变而发生大幅度的变化时，系统能够取出适当的反馈信号，即有条件采用反馈校正，是恰当的。下图为反馈校正框图：

图3.2.1 反馈框图

开环系统的优点是系统简单、成本低，但缺点是精度不高。

3.3液压泵及液压原件选择

液压泵选择

在机械手工作过程中，手爪的伸缩和手臂的回转速度变化范围大，为了节省能量，减少系统发热，选用双联叶片泵供油。其中一个为小流量泵，另一个为大流量泵，两泵可分别向系统提供一定量的压力油，也可以同时向系统供应较大流量的液压油，以满足执行器对速度的要求。两泵可以通过溢流阀调定的压力来控制。选用双联叶片泵，其型号为YB-6/40，系统的压力为1.6~2.5MPa，电动机的功率为5.5Kw.同步转速为1500r/min。

液压泵站的油箱容量为25L。在油箱处还应设置滤油器，滤油器在液压系统中，滤除外部或者系统运转中内部产生的液压油的固体杂质，使液压油保持清洁，延长液压原件的使用寿命，保证液压系统的工作可靠性。该设计中液压系统的压力为1.6~2.5 MPa，为一般液压系统，液压系统中固体颗粒的大小约为25~50μm选取的普通网式滤油器，装在液压泵的吸油管路上。该滤油器具有结构简单、通油能力大，清洗方便，

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容易拆换等特点。 液压系统原件的选择

溢流阀：Y6-60 ; 单向阀：Y10B ;

调速阀：Q63B ;

节流阀：L-25B ； 换向阀：34E-63B 。

驱动缸的选定：

驱动缸的内径和活塞杆外径的计算

由方案设计得驱动缸的内径即为回转缸内直径，设此工作压力P=6.3Mpa则： 缸筒内径 D=

4F4?7777.8/??38.65mm， ?P??6.3按JB2183-77,选取D=40mm；

由活塞杆直径d=0.45?D=0.45?40=18mm。 按JB2183-77,选取d=20mm。 驱动缸外径及行程： 按GB1068-67得D’=60mm；

由GB2349-80选取缸的行程S=650mm。 强度校核： A、壁厚校核：

由于D/??50/5?10,故可视为薄壁，

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???PD1.5?6.3?50=≈2.4mm；

2002[?]显然?=10>2.4mm,故壁厚安全。 B、活塞杆的稳定性校核： 活塞杆断面回转半径k=20/4=5mm； m=85,由于两端铰链n=1；

故细长比l/k=630/7=90,而mn=85；

4

故l/k>mn,因??30156.56mm

3.14?3.14?2.1?1011?30156.56?10-12n?2??此时Pk?==1005kN； 20.632l而实际使用时，为了保证活塞杆不产生纵向弯曲， 则P≤Pk/nF=1005/4=251.3kN。（nF=4）

参 考 文 献

[1] 天津大学《工业机器手设计基础》编写组.工业机器手设计基础[M]，天津；

天津科技出版社，1980 [2] 华东纺织工学院, 哈尔滨工业大学, 天津大学, 主编.机床设计图册［M］，

上海；上海科学技术出版社，1981.5

[3] 何存兴.液压元件[M]，北京;北京机械工业出版社，1982 [4] 王占林.近代液压控制[M]，北京;北京机械工业出版社，1997

[5] 《机械设计手册》编辑组编.机床设计手册［M］.北京：机械工业出版社，

1986.12

[6] 雷天觉.新编液压工程手册[M]，北京;北京理工大学出版社，1998 [7]濮良贵，纪名刚．机械设计 第七版[M]．北京：高等教育出版社，2003．5 [8]卜炎．机械传动装置手册[M]．北京：机械工业出版社．1998．12

[9]陈宏钧．实用机械加工工艺手册 第二版[M]．北京机械工业出版社，2003．1 [10]哈尔滨工业大学理论力学教研室编．理论力学第六版[M]．北京：高等教育

出版社，2004．4

[11]刘鸿文．材料力学 第四版[M]．北京：高等教育出版社，2004．3 [12]张利平．液压传动系统及设计[M]．北京化学工业出版社，北京工业装备与

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