工業機械手液壓控制設計(三)

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第二章機械手系統組成
2.1 系統組成
機械手系統由機體，傳送機構，動力源和控制裝置四部分組成。其中機體由小車及本體等部分組成；傳送機構主要由伸縮臂及抓緊機構所組成；動力源由液壓驅動和機械驅動兩種形式構成控制裝置主要由自動控制和手動控制兩部分組成。
2.2 機械手的選定
畢業設計的目的就是要把我們所學的比較分散的知識綜合起來，并進行靈活運用。現在的發展趨勢是機電一體化，因此，我們的畢業設計是要我們將“機”、“電”、“液”三者有機的結合起來。
“機”即是指機械，機械手的動作過程可以分五部分，即機械手的上升下降、機械手的前伸后縮、機械手的加緊放松、機械手的左轉右轉、小車的前進后退。這五部分中我們靠機械完成機械手的上升下降動作，即本課題所做的機械手采用電動機帶動絲杠螺母機構來實現手臂的上升、下降方面。
機械手的上升與下降主要是靠滾珠螺旋傳動來完成的。滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產生滾動摩擦。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或者其他直線運動副相比，有以下特點：
1）傳動效率高    一般滾珠絲杠副的傳動效率達85%-98%，為滑動絲杠副的3-4倍。
2）運動平穩      滾動摩擦系數接近常數，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，低速時無爬行。
3）能源預緊      預緊后可消除間隙產生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。同時增加的摩擦力矩相對不大。
4）工作壽命長    滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲杠副的4-10倍以上.
5）定位精度和重復定位精度高    由于滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預緊進行預拉伸的補償的膨脹，因此，可以達到較高的定位精度和重復定位精度。
6）同步性好      用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的運動部件。可以得到較好的同步運動。
7）可靠性高     潤滑密封裝置結構簡單，維修方便。
8）不自鎖       用于垂直運動，必須在系統中附加自鎖或制動裝置。
9）經濟性差，成本高    由于結構工藝復雜，故制造成本高價格往往以 mm計。
經過計算，選擇如下：
電動機型號： Y802-2
功率： 1.1W
絲杠型號： Tr40×7
2.2.1 動作分析
工業機械手的機械機構是指它的執行系統，是機械手抓持工件、進行操作及各種運動的機械部件。機械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉部分以及機座和行走機構。
2.2.2 手部
手部：包括杠桿手指，單向作用式握緊油缸等。其工作原理：物體進入手指后，拉桿手油缸作用，通過拉桿帶動杠桿手指回轉，實現握緊或松開動作。
2.2.3 手臂的前后伸縮部分
手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現。
當直線油缸工作時通過活塞桿行程的變化，完成手臂的伸縮運動。
2.2.4 手臂的上下升降部分
手臂的上下升降部分是由電動機、絲桿傳動副、立柱等部分組成。
當電動機工作時，通過聯軸器轉動絲桿，由于絲桿螺母周受到立柱的徑向轉動限制，使得螺母及手臂架只能作上下運動。
2.2.5 腰轉部分
腰轉部分主要由轉盤和回轉油缸組成。
當壓力油進入回轉油缸時，回轉油缸的回轉軸回轉，通過活塞桿的伸縮帶動轉盤的轉動，從而實現機械手的左右轉動，

2.2.6 行走機構
行走機構主要是由電動機、齒輪、鏈輪等組成。
當電動機工作時，通過齒輪、鏈輪的傳動，帶動小車的輪子轉動，從而實現行走。

第三章機械手的液壓部分
3.1 液壓部分設計
液壓系統相對于機械傳動來說，是一門較成熟的技術。雖然人類使用水力機械及液壓技術雖然已有很長的歷史，但是液壓技術在機械領域中得以應用并取得迅速發展則是本世紀。由于液壓傳動具有許多突出的優點，因而目前已廣泛的應用在工、農業機械、機床、交通運輸、陸地行走設備、船舶控制、火炮控制、飛機、導彈等各方面。
3.1.1 液壓系統的工作原理
所謂液壓系統就是以液體為介質，依靠運動者的液體的壓力能來傳遞力的。液壓系統工作是，液壓泵把電動機傳來的回轉式機械能轉變成油液的壓力能：油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達）后，又由液壓缸（或液壓馬達）把油液的壓力能變為直線式（或回轉式）的機械能輸出。液壓系統中的油液在受調節、控制的狀態下進行工作的因此液壓傳動和液壓控制在這個意義上來說難以截然分開。液壓系統必須滿足起執行元件在力和速度方面的要求。
3.1.2 液壓傳動的工作特性
液壓系統工作是，外界負載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統的由壓力（簡稱系統的壓力，下同）大小取決于外界負載。負載大，系統壓力大；負載小，系統壓力小；負載為零，系統壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統的速度，下同）取決于單位時間通過節流閥進入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統的速度越快，反之亦然。流量為零，系統的速度亦為零。液壓系統的壓力和外在負載，，速度和流量的這兩個關系稱作液壓傳動的兩個工作特性。
3.1.3 液壓系統的組成
液壓系統由以下五個部分組成：
1）動力元件      它是將原動機輸入的機械能轉換為液壓能的裝置。液壓泵即為動力元件。
2）執行元件      它是將液體的壓力能轉換為機械能的裝置，以驅動部件。液壓缸和液壓馬達即為執行元件。
3）控制調節元件控制調節元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統中油液的壓力、流量和方向，以保證執行元件完成預期的工作運動。
4）輔助元件      輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。
5）工作介質      在液壓系統中使用液壓油（通常為礦物油）。
3.1.4 液壓系統的優、缺點

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