工業機械手液壓控制設計(四)

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液壓系統與機械、電力等傳動相比有以下特點：
1）能方便的進行無級調速，調速范圍大。
2）體積小，、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。
3）控制和調節簡單、方便、省力，易實現自動化控制和過載保護。
4）可實現無間隙傳動，運動平穩。
5）因為傳動介質為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。
6）液壓元件實現了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和推廣使用。
7）可以采用大推里的液壓缸和大扭矩的液壓馬達直接帶動負載，從而失去了中間的減速裝置，使傳動簡化。
液壓傳動的主要缺點：
1）漏    由于作為傳動介質的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產生泄漏。同時，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴格的場合。
2）震    液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現象”會產生很大的震動和噪聲。
3）熱    在能量轉換和傳遞過程中，由于存在機械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發熱，總效率降低，故液壓傳動不宜遠距離轉動。
4）液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設施。
5）液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站），這些可能使產品成本提高。
6）液壓系統出現鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。
綜上所述，液壓傳動由于其優點比較突出，故在工、農業各個部門獲得廣泛的應用。它的某些缺點隨著生產技術的不斷發展、提高，正在逐步得到克服。
由于液壓傳動相對于機械傳動有以上幾個突出的優點，所以確定機械手的前伸后退、左轉右轉、夾緊放松著三部分動作用液壓傳動來實現。
3.2 液壓缸主要尺寸的確定
3.2.1 工作壓力的確定
因該系統為中低壓系統所以液壓缸工作壓力值《液壓系統設計簡明手冊》P取3MPa
3.2.2 壓缸內徑和活塞桿直徑d的確定
    據設計要求D查簡明《液壓系統設計簡明手冊》 D取40mm
因為d=D×0.5所以活塞桿直徑為0.5×40=20mm
所以D=40mm       d=20mm
3.2.3 流量計算：
因為工作臺送出速度為100m/s
所以100m/s=0.1m/s=6m/min
因為 q前伸=DV/4
q-前伸時的流量D液壓缸內徑V活塞桿運行速度
所以q前伸=×40×6/ 4=7.5L/min
內徑計算得q前伸=7.5L/min
因為L后退=/4（D-）V
q 后退：活塞桿后退的流量
D 液壓缸的內徑
d 活塞桿直徑
V 活塞桿遠行速度
所以計算得q 后退=/4（40-20）V=5.65L/ min
因為q 前伸〉q 后退，所以液壓缸的最大流量為7.5L/min.
3.3 部件設計
3.3.1 液壓缸的結構設計
1、缸體與缸蓋的連接形式
本設計采用法蘭聯接方式
   優點：結構簡單，成本底
         容易加工，便于裝拆
         強度較大，能承受高壓
   缺點：徑向尺寸較大
         重量比螺紋連接的大
2、塞桿與活塞的連接結構
   本設計采用螺紋連接，其結構簡單便于裝卸
3、塞桿導向部分結構
   活塞桿導向部分的結構，包括活塞桿與端蓋，導向套的結構以及密封、防塵和鎖緊裝置等。導向套的位置可以安裝在密封圈的內側，也可以安裝在外側。本設計采用端蓋直接導向
   特點：端蓋與活塞桿直接接觸導向，結構簡單
         蓋與桿的密封常用O型、Y型、YX型密封圈
   本設計采用O型密封圈。
4、液壓缸的緩沖裝置
液壓缸帶動工作部件運動時，因運動件的質量較大，運動速度較高，則在到達行程終點時會產生液壓沖擊，甚至使活塞與缸筒端蓋之間產生機械碰撞。防止這種現象發生在形程末端
3.2.2 設置緩沖裝置
本設計采用三角槽式節流緩沖裝置也是利用被封閉液體的節流產生的液壓阻力來緩沖的活塞的兩端開有軸向三角槽，前后缸蓋上的鋼球起單向閥的作用。在活塞啟動時壓力油頂開鋼球進入液壓缸，推動活塞運動。當活塞接近缸的端部時，回路被活塞逐漸封閉，使缸內液壓油只能通過活塞上的軸向三角槽緩慢排出，形成緩沖液壓阻力，節流口的通流面積隨活塞的移動而逐漸減小，所以活塞運動速度逐漸減慢，實現制動緩沖。
第四章回轉裝置的總體組成及結構設計
4.1 回轉裝置的組成
回轉裝置主要由執行件、傳遞件、驅動件及控制系統四大部分組成。
4.1.1 執行件
本設計選用的是回轉臺與傳遞件——鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。
驅動件驅動傳遞件——鏈輪傳動，鏈輪通過共用件將回轉運動直接傳遞給與心軸件聯接的回轉臺，并使之旋轉。
4.1.2 傳遞件
本課題中機械手要求作間歇往復回轉運動，因此，考慮采用回轉曲線傳動。
回轉傳動可分為齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動。
齒輪傳動雖然效率高，工作可靠，壽命長，結構緊湊，圓周速度及功率范圍廣，但制造和安裝精度要求較高，不能緩沖，無過載保護，低精度時噪聲大。由于本課題中機械手回轉精度要求不高，因此，不予考慮。
帶傳動雖然結構簡單，制作成本低，傳動平穩，噪聲小，能緩沖吸震，有過載保護作用，但由于是摩擦傳動，傳動比不恒定，傳動效率低，外廓尺寸較大，帶的使用壽命較短。
與帶傳動相的鏈傳動無彈性滑動和打滑現象，工作可靠，具有準確的平均傳動比，傳動效率較高，在傳動相同功率的情況下，結構較為緊湊，鏈條張緊力小，作用于鏈輪軸的力也較小，故鏈傳動能夠在低速重載的條件下使用。與齒輪傳動相比，鏈傳動制造和安裝精度要求較低鏈傳動的主要缺點是不能保持恒定的瞬時傳動比，傳動中有周期性的重載荷和嚙合沖擊，不適合載荷變化很大和急速反向轉動的場合。而在本課題工作要求中，載荷變化很小，且是間歇回轉，并非急速反向轉動。
因此回轉裝置中的運動傳遞本設計使用鏈傳動。

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