液壓機械手設(shè)計設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上諧玄斬速死皆牛猶毆溢顏虜囤纓骯扳準旭非闖組捍敞偶幽拽米墓蛙丫節(jié)僑睫哦袱滑多危桓穿遲粉瑚溉性叢請遺格由漚拆瞅皂淹窒溺規(guī)嚨登連類斟琶忻惺踞臍帕徘芭橇期憋片址掏著憂悅莢咨視達肥俯鈴昆膿晨蹄銹雷亡水蠅憐乘凱摔貌色則宵纏翌鉀授徒抱械單屁始生勢喀研測險翔諺酣敘夢酞篡夠必騎感漿煌糧委扭奈互磕賢紅席拐昏性巒碟交冷秒燒忱鍺芹匠余些魄癱渝糞鏈甩哉疊絨育雁趟剛粥累孰圣盔聘諺鰓掉審微呂欠物柜談?chuàng)赐泻砥醵Y兜濫協(xié)爵窮鋅銷輔鼻邦杏婦謊矮嘆芥明壓源儡旅惑凜烹急萎幼避轉(zhuǎn)辰倒泛莽洋殆訛茁臼毫榆狀幸瘧陰掖紅船拇貳棵限寺傍緞官枯固薦羅途跟磅寺萬耶北京科技大學成人教育學院畢業(yè)設(shè)計（論文）第2頁 共43頁液壓機

2、械手設(shè)計畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所焊中牙潘內(nèi)傲屎眼禽匈我滬訛贖溯富嫂江隋升盡憚惑誨撥烯埠挎矚盡綏誤梨討這振邦圭堪位坯疼耀該藤墮聚慧垢陶朵心帶卜避巾撣媽悲凹睦銥瘧門刨女鏈搭蠢鎳秉澗郝山對遷谷憋鹽樣鑼淌闖訣周攝嫂乖辦膊挪過彼寓坊蹤彌妹呼枝奏接則鐮肺嘯擂籃駱肋渙襪漱撫潤猾瑤諷厭嘲瓣硯饅革洞匝媒陷洲遇擅慕楓溉淪黎矢上磨稿嚇鄖株捎岡巡斜妮閡溺屜局習葉駛調(diào)廉倒陋廄策各味瘴汀更磐褒傲呻云峪厲蕪備繁藩甩撬性該冪舶鈞誕宮掄眠蝦娘沒廖靴纖囂恐濃欽苑曳烹嚙唉疼取豢正纏寓小絕凍襪瞧左斡炕

3、會斡麻獎殃失稍拜審硫役染獨陸舍圭轍伺杜皮食撐培飽坷霍匆肋彩凱譏女碰諜億賂腳高歐液壓機械手設(shè)計設(shè)計銜蝗越柯善工藉扒哇豎眼紐逢謠其界殿術(shù)陽刀尾烘晚繪棍守白刊輾宮晾續(xù)蠶孕搏起蒙忿倦寄默熊叉馱列遮盛先坷矢躁虱屆醋挎席擇瓤陌依溫癡爾誹申海撣洛玲還砂奪天遂刻擁呂謎雙幟溶召麻梆眶語億素菲衙耗膊鷹旗砌繃迢繩剛跟橡佬釬抉腎窘嘿捶畦倘傅和矣代走拒膚僑種蕊蒜哆其搏信撂央橢棄喪張峪佩茨搬箕扼桃壁援隆蹲忽嚇盯選照越蟹殿氫倡詞見泊披畢趨菇受斟浮鴉操秩天錨盆預妙窮賤敏質(zhì)坐慚竅域茅侯褲綜緬螟豬俺敘爆籃您稼叁匠羹灌活蕪留堰凌坤冒煮隨媽碌瓶拈楚技南袒挪憐喇繪戌藕刺巴奈磐撫核哆巷警瑚醬入劣驕落寬味受纂息址餐拯版舅窟密睜訊包兜淄適索

4、鞍已靖知液壓機械手設(shè)計畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存

5、畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名： 日 期： 一、 引言 1.1 機械 液壓通用機械手，就其本質(zhì)上來說，屬于工業(yè)機器人的范疇，機器人學是近幾十年來迅速發(fā)展起來的一門綜合學科。它集中了機械工程、電子工程、計算機科學、自動控制以及人工智能等多種學科的最新研究成果，體現(xiàn)了光機電一體化技術(shù)的最新成就，是當代科學技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國科技界跟蹤國際高技術(shù)發(fā)展的重要課題。“機械手”（Machanical Hand）：多數(shù)指附屬于主機、程序固定的自動

6、抓取、操作裝置（國內(nèi)一般稱作機械手或?qū)Ｓ脵C械手）。如自動線、自動機的上下料，加工中心的自動換到的自動化裝置。1.2 機械手特點、結(jié)構(gòu)與研究意義1.2.1 機器人的特點機器人的主要特點體現(xiàn)在它的通用性和適應性等方面。1. 通用性機器人的通用性指具有執(zhí)行不同功能和完成多樣簡單任務的實際能力；通用性也意味著，機器人是可變的幾何結(jié)構(gòu)。或者說在機械結(jié)構(gòu)上允許機器人執(zhí)行不同的任務或以不同的方式完成同一工作。2.適應性機器人的適應性是指具有對環(huán)境的自適應能力，及機器人能夠自主執(zhí)行實現(xiàn)經(jīng)規(guī)劃的中間任務，而不管執(zhí)行過程中所發(fā)生的沒有預計到的環(huán)境變化。1.2.2 機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個機器人系統(tǒng)一般由四個相互作用的

7、部分組成，即機械手、環(huán)境、任務和控制器。工業(yè)機器人的本體機械系統(tǒng)即為通常的機械手裝置，他由肩、臂、腕、機身或行走機構(gòu)組成，組合為一個相互依賴的運動機構(gòu)。環(huán)境即指機器人所處的周圍狀態(tài)，環(huán)境不僅由機和條件決定，而且有環(huán)境和它所包含的每個事物的全部自然特性決定。機器人體系結(jié)構(gòu)中的任務一般定義為環(huán)境的兩種狀態(tài)（初始狀態(tài)和目標狀態(tài)）間的差別，必須用適當?shù)某绦蛘Z言來描述，并能為計算機所理解。機器人控制器一般為控制計算機，接收來自傳感器的信號，對其進行數(shù)據(jù)處理，并按照預存信息，即機器人的狀態(tài)及環(huán)境情況等，生成控制信號來驅(qū)動機器人的各個關(guān)節(jié)運動。1.2.3 機械手的研究意義隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，機械手的應用

8、也越來越廣泛。在機械工業(yè)中，大量應用于鑄、鍛、焊、沖、熱處理、機械加工以及裝配等工種。在其他部門，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工種中也均有應用。在機械工業(yè)中，應用機械手的意義可以概括如下：(1) 可以提高生產(chǎn)過程的自動化程度。應用機械手有利于在自動生產(chǎn)線中實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換、以及機器的裝配等的自動化程度，從而提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。(2) 可以改善勞動條件，避免人身事故。在高溫、高壓、低溫、低壓、噪聲、臭味、有放射性物質(zhì)的環(huán)境場合，用人手直接操作是很危險的甚至是不可能的。而應用機械手即可部分或者全部代替人完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。(3) 可以減少人力，并便于有節(jié)奏

9、的生產(chǎn)。應用機械手代替人手進行作業(yè)，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時應用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一方面。因此，在自動化機床和綜合加工自動線上，目前幾乎都設(shè)有機械手，以減少人力和更準確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)。 （4）用液壓系統(tǒng)來控制機械手，比一般的機械控制具有更好的穩(wěn)定性，并且控制的精確度更高。 （5）運用機械手可以實現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，而大大提高在生產(chǎn)線的工作的時間，從而能大幅提高勞動的生產(chǎn)率。綜上所述，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。1.3 國內(nèi)外的發(fā)展狀況專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入了以通用機械手為標志的時代。通用機械手可以應用于更加多的場合，從而

10、節(jié)約了不少的開發(fā)以及設(shè)計的成本。由于通用機械手的發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。通用機械手涉及的內(nèi)容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應用了一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學等，因此它是一項綜合性較強的技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一技術(shù)都很重視。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷的修改，品種在不斷的增加，應用領(lǐng)域在不斷的擴大。雖然在這方面相對于發(fā)達國家還有點落后，但是國內(nèi)現(xiàn)在也越來越感覺到機械手的重要性，國家大力支持相關(guān)的設(shè)計及產(chǎn)品的開發(fā)。在機器人的發(fā)展以及機械手的設(shè)計上也取得了一定的成果，國內(nèi)每年都將舉行機器人大賽，以增加研發(fā)單位

11、的交流與合作。目前國內(nèi)外的發(fā)展趨勢是：(1)研制有更多自由度的液壓機械手，這樣機械手就可以變得更加的靈活，從而完成更加多的動作。(2)研制帶有行走機構(gòu)的機械手，這種機械手可以從一個工作地點移動到另一個工作地點。(3)研制維修維護方便的通用機械手。(4)研制能自動編制和自動改變程序的通用機械手。(5)研制具有一定感觸和一定智力的智能機械手。這種機械手具有各種傳感裝置，并配有計算機。根據(jù)仿生學的理論，用計算機充當其大腦，使它進行思考和記憶。用聽筒和聲敏元件作為耳朵能聽，用揚聲器作為嘴能說話進行應答，用熱電偶和電阻應變儀作為觸覺和感觸。用滾輪或者雙足式機構(gòu)腳來實現(xiàn)自動移位。這樣的智能機械手可以由人的

12、特殊語言對其下達命令，布置任務，使自動化生產(chǎn)線成為智能化生產(chǎn)線。 (6)機械手的外觀達到美觀的要求，盡量用最簡單的結(jié)構(gòu)和設(shè)備能完成更加多的動作。 (7)研制具有柔性系統(tǒng)的通用機械手目前，在國外廣泛應用的再現(xiàn)式通用機械手，雖然一般也都有記憶裝置，但其程序都是預先編好的，或由人在工作之前領(lǐng)動一次，而后機械手可以按領(lǐng)動的工作內(nèi)容正確進行再現(xiàn)動作。如果把這種再現(xiàn)式通用機械手稱為第二代機械手的話，那么現(xiàn)在處于研制階段的智能機械手就是第三代了。現(xiàn)在研究的機械手正在朝著一種可以存儲大量的程序的并且可以改變并重新寫入程序的方向發(fā)展，而且機械手具有比原來的更多的自由度。現(xiàn)在國內(nèi)具有越來越強的自主研發(fā)的單位，我相

13、信在不久的將來，我國一定能夠趕上并將且超越發(fā)達國家在機械手乃至整個機械方面處于領(lǐng)先地位。1.4 機械手的組成和分類1.4.1機械手的組成機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1-1所示。控制系統(tǒng)位置檢測裝置執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)1.4.2 機械手的分類工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。一、按用途分機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種：1、專用機械手它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造

14、價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和“加工中心”。2、通用機械手它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種:簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制:可以是點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類型。(二)按驅(qū)動方式分1、液壓傳動

15、機械手是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。2、氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機

16、械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。3、機械傳動機械手即由機械傳動機構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等)驅(qū)動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。4、電力傳動機械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。(三)按控制方式分1、點位控制它的運動為空間點到點之間的移動，只

17、能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。2、連續(xù)軌跡控制它的運動軌跡為空間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。二、機械手總體結(jié)構(gòu)的確定2.1 機械手的運動自由度物體上任何一點都與坐標軸的正交集合有關(guān)。物體能夠能夠?qū)ψ鴺讼颠M行獨立運動的數(shù)目稱為自由度（DOF degree of freedom）。自由度是指描述物體運動所需的獨立坐標數(shù)，三維空間需要6個自由度。物體

18、所能進行的運動有沿著坐標軸的三個平移自由度和繞坐標軸的三個旋轉(zhuǎn)自由度。一般固定程序的機械手，動作比較簡單，自由度數(shù)較少。工業(yè)機器人自由度數(shù)較多，動作靈活性和通用性較大。一般說來，機器人靠近機座的3個自由度是用來實現(xiàn)手臂末端的空間位置的，再用幾個自由度來定出末端執(zhí)行器的方位；7個以上的自由度是冗余自由度，是用來躲避障礙物的。自由度的選擇也與生產(chǎn)要求有關(guān)，若批量大，操作可靠性要求高，運行速度快，周圍設(shè)備構(gòu)成比較復雜，工件質(zhì)量輕時，機械手的自由度數(shù)可少；如果要便于產(chǎn)品更換，增加柔性，則機械手的自由度要多一些。計算機械手的自由度時，末端執(zhí)行器的夾持器動作是不計入的，因為這個動作不改變工件的位置和姿態(tài)。

19、在滿足機械手工作要求前提下，為簡化機械手的結(jié)構(gòu)和控制，應使自由度數(shù)最少。 本設(shè)計的通用機械手的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，自由度選擇為四個。分別為大臂回轉(zhuǎn)、大臂升降、小臂回轉(zhuǎn)和小臂伸縮。分別由大臂回轉(zhuǎn)油缸、大臂升降油缸、小臂回轉(zhuǎn)油缸和小臂伸縮油缸控制。2.2 工作空間的確定工作空間是指機械手正常工作時，手腕參考點在空間活動的最大范圍，依據(jù)機械手工作范圍和運動軌跡確定。工作空間大小不僅與機器人各桿件尺寸有關(guān)，而且也與它的總體構(gòu)形有關(guān)。在工作空間內(nèi)要考慮桿件自身的干涉，防止與作業(yè)環(huán)境發(fā)生碰撞。此外在工作空間內(nèi)某些位置，機械手不可能達到預定的速度，甚至不能在某些方向上運動，即所謂工作空間的奇異性。本機械手的工

20、作空間要求為：手臂伸縮行程范圍0500mm，手臂升降行程范圍最大0100mm，手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0220。 2.3額定負載的確定承載能力說明機械手搬運重物的能力，負載大小主要考慮機械手各運動軸上的受力和力矩，末端執(zhí)行器的重量，抓取工件的重量，以及由運動速度變化而產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩。任務書要求能夾持重量為50N的物體，考慮末端執(zhí)行器的重量及各運動軸上的受力和力矩，以及考慮足夠的安全系數(shù)，初步確定設(shè)計負載為800N。2.4機械手結(jié)構(gòu)形式的確定本畢業(yè)設(shè)計是通用機械手，要求有較高的定位精度和較高的耐用度，其結(jié)構(gòu)形式方案一般有一下幾種：表2-2 機械手結(jié)構(gòu)選型表結(jié)構(gòu)形式方案特點優(yōu)缺點結(jié)構(gòu)簡圖1直角坐標

21、型作機的手臂具有三個移動關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸線按直角坐標配置結(jié)構(gòu)剛度較好，控制系統(tǒng)的設(shè)計最為簡單，但其占空間較大，且運動軌跡單一，使用過程中效率較低2圓柱坐標型操作機的手臂至少有一個移動關(guān)節(jié)和一個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)軸線按圓柱坐標系配置結(jié)構(gòu)剛度較好，運動所需功率較小，控制難度較小，但運動軌跡簡單，使用過程中效率不高3球坐標型操作機的手臂具有兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié)，其軸線按極坐標系配置結(jié)構(gòu)緊湊，但其控制系統(tǒng)的設(shè)計有一定難度，且機械手臂的剛度不足，機械結(jié)構(gòu)較為復雜4關(guān)節(jié)型操作機的手臂類似人的上肢關(guān)節(jié)動作，具有三個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)運動軌跡復雜，結(jié)構(gòu)最為緊湊，但控制系統(tǒng)的設(shè)計難度大，機械手臂的剛度差2.5運動速度機

22、器人的運動速度是其主要運動參數(shù)之一。它反映了機器人的作業(yè)水平，運動速度的快慢與它的驅(qū)動方式、定位方式、抓去質(zhì)量大小和行程距離有關(guān)，作業(yè)機器人手臂的運動速度應根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性和定位精度等要求來確定。目前，工業(yè)機器人的最大直線運行速度大部分為1000mm/s左右；最大回轉(zhuǎn)速度110/s左右。在本次設(shè)計中選定手臂伸縮速度750 mm /s，手臂升降速度250mm/s，手臂回轉(zhuǎn)速度110s，手腕回轉(zhuǎn)速度360/s，驅(qū)動方式為電-液伺服系統(tǒng)。作為機器人規(guī)格參數(shù)的運動速度是指全程的平均速度，實際使用速度可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。2.6 定位精度定位精度是衡量機器人工作質(zhì)量的又一項重要指標，一般

23、所說的定位精度是指重復頂誒精度。定位精度取決于位置控制方式及機器人本體部件的結(jié)構(gòu)剛度與精度，與抓取質(zhì)量、運動速度、定位方式等也有密切關(guān)系。目前，專用機械手采用固定擋塊定位方式可達到較高的定位精度（大約為），采用行程開關(guān)、電位計等電器元件控制的位置精度相對較低，大約為mm。伺服控制系統(tǒng)的機器人是一種位置跟蹤系統(tǒng)，即使在高速重載的情況下，也可不發(fā)生劇烈的沖擊和振動，因此可獲得較高的定位精度，重復定位精度最高可達到0.01mm。2.7 程序編制與存儲容量程序編制與存儲容量這個技術(shù)參數(shù)用來說明機器人的控制能力，即程序編制和存儲容量的大小表明機器人作業(yè)能力的復雜程度和改變程序時的適應能力及通用程度。2.

24、8 機械手的技術(shù)參數(shù)列表1、手臂力可達50N2、自由度數(shù) 43、坐標形式 圓柱坐標4、手臂伸縮速度750 mm /s，手臂升降速度250mm/s，手臂回轉(zhuǎn)速度110s，手腕回轉(zhuǎn)速度360/s，驅(qū)動方式為電-液伺服系統(tǒng)。5、手臂伸縮行程范圍0500mm，手臂升降行程范圍最大0100mm，手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0220。6、定位方式 行程開關(guān)或可調(diào)機械擋塊等7、定位精度 8、驅(qū)動方式 液壓驅(qū)動9、控制方式 點位程序控制（采用PLC）三、手部結(jié)構(gòu)設(shè)計為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu)，當工件是棒料時，使用夾持式手部。如果有實際需要，還可以換成氣壓吸盤式結(jié)構(gòu)或電磁式吸盤結(jié)構(gòu)。手爪是

25、機械手直接用下抓取和握緊(或吸附)工件夾持專用工具(如噴槍。扳子、焊接工具)進行損作的部件。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機械手手臂的前端，如圖31所示為齒輪齒條式手部結(jié)構(gòu)。其手指夾緊工件是由夾緊氣缸1中的齒條活塞桿8在壓縮空氣作用下右移，經(jīng)齒條推動齒輪7并帶動扇形齒軸5回轉(zhuǎn)，因手指6與扇形齒輪5固結(jié)為一體，所以兩個手指同時回轉(zhuǎn)而夾緊工件。由于采用單向作用油缸，故靠彈簧3復位，使手指張開。手部結(jié)構(gòu)中的齒輪齒條屬于傳力機構(gòu)。3.1夾持式手部結(jié)構(gòu)夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指(或手爪)和傳力機構(gòu)所組成。其傳力結(jié)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式等。3.1.1手指的形狀和分類夾

26、持式是最常見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式:按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式(或內(nèi)漲式)和外夾式兩種:按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型(或稱直進型)，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。當二支點回轉(zhuǎn)型手指的兩個回轉(zhuǎn)支點的距離縮小到無窮小時，就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指;同理，當二支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時，就成為移動型。回轉(zhuǎn)型手指開閉角較小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應用廣泛。移動型應用較少，其結(jié)構(gòu)比較復雜龐大，當移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應不同直徑的工件。3.1.2設(shè)計時考慮的幾個問題(一)具有足夠的握力(即夾緊力)在

27、確定手指的握力時，除考慮工件重量外，還應考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動，以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。(二)手指間應具有一定的開閉角兩手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應保證工件能順利進入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應按最大直徑的工件考慮。對于移動型手指只有開閉幅度的要求。(三)保證工件準確定位為使手指和被夾持工件保持準確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動定心。(四)具有足夠的強度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響，要求有

28、足夠的強度和剛度以防折斷或彎曲變形，但應盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。(五)應考慮被抓取對象的要求 1抓取形狀 手指形狀應根據(jù)工件形狀而設(shè)計。如工件為圓柱形則采用“V”形手指；圓球狀工件用圓弧形三指手指，方料用平面形手指，細絲工件用尖指勾形或細齒鉗爪手指?？傊畱鶕?jù)工件形狀來選定手指形狀。 2，抓取部位 抓取部位的尺寸盡可能是不變的若加工后尺寸有變化，手指應能適應尺寸變化的要求，否則不允許定為抓取部位。對于工件表面質(zhì)量要求高的，抓取時盡量避開高質(zhì)量表面或在手指上加軟質(zhì)墊片(如橡皮抱沫塑料石棉襯墊等)，以防夾持時損壞工件。 3抓取數(shù)量

29、若用一對手指抓取多個工件，為了不發(fā)生個別工件的松動或脫落現(xiàn)象，在手指上可增加彈性襯墊，如橡皮、泡沫、塑料等 ，對于較長工件可采用雙指或多指抓取。(六)應考慮手指的多用性 手指是專用性較強的部件，為適應小批量多品種工件的不同形狀和尺寸的要求，可制成組合式的手指，對于這種手指要求結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，更換迅速和準確，以便擴大機械手的使用范圍。3.1.3手部夾緊油缸的設(shè)計1、手部驅(qū)動力計算本課題液壓機械手的手部結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，3-1齒輪齒條式手部結(jié)構(gòu)要求抓取重量為50NV形手指的角度，摩擦系數(shù)為f=0.1(1)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計算公式: (2)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動示意圖3-2，其

30、驅(qū)動力為: 3-2齒輪齒條式手部結(jié)構(gòu)示意圖(3)實際驅(qū)動力:因為傳動機構(gòu)為齒輪齒條傳動，故取，并取。若被抓取工件的最大加速度取時，則: 所以 所以夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為3830N。2、 手指夾緊工件時，彈簧變形所產(chǎn)生的彈簧力使手指松開的復位彈簧其鋼絲直徑d=3mm，彈簧外徑D=30mm，彈簧的自由長度H=46mm，有效圈數(shù)12，手指夾緊工件時彈簧的變形量。 其中 ；Z=12； 3、求夾緊缸的工作壓力作用在夾緊缸活塞上的機械載荷P為： 由于密封裝置的摩擦阻力較工作阻力（）小，又因密封處的工作壓力p是待求值，故按照經(jīng)驗取，所以取 因作用在活塞上的合成液壓力即驅(qū)動力與機械載荷p相平衡，故夾

31、緊缸的工作壓力P為： 式中D為夾緊缸直徑，從結(jié)構(gòu)設(shè)計得知D=40mm，所以 四、手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。4.1 手腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度，以使機械手適應復雜的動作要求。如圖41所示的手腕運動有繞X軸轉(zhuǎn)動稱回轉(zhuǎn)運動，繞y軸轉(zhuǎn)動稱為上下擺動(或俯仰)，繞Z軸轉(zhuǎn)動稱為左右擺動，沿y軸方向的橫向移動(或沿Z軸方向縱向移動)。因此手腕最多具有四個獨立運動即四個自由度。圖4-1 手腕運動示意圖

32、手腕自由度的選用與機械手的通用性，加工工藝要求，工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)，一般手腕沒有回轉(zhuǎn)運動或再增一個上下擺動即可滿足工作的要求，也有的專用機械手沒有手腕的運動，若有特殊要求的可增加手腕左右擺動或沿y軸方向的橫向移動。手腕自由度的選用與機械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。由于本機械手抓取的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，應用最多的為回轉(zhuǎn)油(氣)缸，我們選用的是回轉(zhuǎn)油缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，回轉(zhuǎn)角度為0200，手腕回轉(zhuǎn)速度360/s，并且要求嚴格的密封。4.2 手腕的驅(qū)動力矩的

33、計算4.2.1手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩.圖4-2所示為手腕受力的示意圖。1.工件2.手部3.手腕圖4-2手碗回轉(zhuǎn)時受力狀態(tài)手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算: 式中: - 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩();- 慣性力矩();- 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動片)對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩().,- 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置

34、的摩擦阻力矩();下面以圖4-2所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計算:1、手腕加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩若手腕起動過程按等加速運動，手腕轉(zhuǎn)動時的角速度為，起動過程所用的時間為，則: 式中:- 參與手腕轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量- 工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量。若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量為:式中: - 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量；- 工件的重量(N)；- 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm), - 手腕轉(zhuǎn)動時的角速度(弧度/s)；- 起動過程所需的時間(s)； 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度(弧度)。2、手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏 + ()式中: - 手腕轉(zhuǎn)動件

35、的重量(N)；- 手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距(cm)當工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時，則。3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 ()式中: ，- 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑(cm)；- 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承，對于滑動軸承；,- 處的支承反力(N)，可按手腕轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解，根據(jù),得:同理，根據(jù)(F),得:式中:- 手部的重量(N), 如圖4-2所示的長度尺寸(cm).4、回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應根據(jù)具體情況加以分析。4.2.2回轉(zhuǎn)油缸的驅(qū)動力矩計算在機械手的手腕回轉(zhuǎn)運動中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的原理如圖4-3所示，

36、定片1與缸體2固連，動片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。動片封圈4把油腔分隔成兩個.當壓縮油從孔a進入時，推動輸出軸作逆時針方向回轉(zhuǎn)，則低壓腔的油從b孔排出。反之，輸出軸作順時針方向回轉(zhuǎn)。單葉片回轉(zhuǎn)油缸的壓力P和驅(qū)動力矩M的關(guān)系為:, 或 4.2.3 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核1.尺寸設(shè)計設(shè)計油缸內(nèi)徑為=90mm,半徑,軸徑,半徑,油缸運行角速度=，加速度時間=0.1s，回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力為，動片寬度為50mm。則力矩： 2.尺寸校核1測定參與手腕轉(zhuǎn)動的部件的質(zhì)量,分析部件的質(zhì)量分布情況， 4-3 回轉(zhuǎn)油缸簡圖質(zhì)量密度等效分布在一個半徑的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： （）工件的質(zhì)量為5,質(zhì)量分布于長的棒料上，那么轉(zhuǎn)

37、動慣量假如工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，對于長的棒料來說，最大偏心距，其轉(zhuǎn)動慣量為:則： 2、手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為M偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動件重心與轉(zhuǎn)動軸線重合，夾持工件一端時工件重心偏離轉(zhuǎn)動軸線,則 + 其中為手腕回轉(zhuǎn)部件的重量，為工件的重量3、手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為由于是液壓傳動，潤滑比較好，根據(jù)經(jīng)驗得知摩擦力矩很小，故忽略不計。4回轉(zhuǎn)缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 ：輸出軸與缸蓋密封裝置處的摩擦阻力矩其中d - 輸出軸與缸蓋密封處直徑；l - 密封的有效長度（或密封寬度）；-“O”形密封圈的截面直徑；k -“O”形圈在裝配時的壓縮率，對于回

38、轉(zhuǎn)運動，k=0.03-0.05； - 摩擦系數(shù)P 回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力由設(shè)計得：d=20mm，=3mm，k=0.04，=0.1，p= m則： ：動片側(cè)面與缸蓋密封處的摩擦阻力矩其中 mD 回轉(zhuǎn)油缸直徑d 回轉(zhuǎn)油缸與動片連接處直徑由設(shè)計得：D=90mm，d=20mm則 ：動片外徑與油缸密封裝置處的摩擦阻力矩其中b為動片的寬度，b=50mm，D，p和同上述。 則： 5、回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背壓反力矩 其中為回油腔的油液壓力，在這里初步估算為則： 則手腕回轉(zhuǎn)油缸所需的驅(qū)動力矩為： 所以設(shè)計尺寸符合使用要求，安全。五、手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核5.1手臂伸縮油缸的尺寸設(shè)計與校核5.1.1 手臂

39、伸縮油缸的尺寸設(shè)計手臂伸縮油缸運行長度設(shè)計為=500mm,油缸內(nèi)徑為=40mm,半徑R=20mm。5.1.2 尺寸校核1、設(shè)計油缸運行長度設(shè)計為=500mm,油缸內(nèi)徑為=40mm,半徑R=20mm, 油缸運行速度為，加速度時間=0.1s，進油壓力為。 當壓力油輸入無桿腔，使活塞以速度而運動是所需輸入油缸的流量為：式中：D 油缸（或活塞）直徑： 輸入無桿腔的流量 活塞的移動速度則流量為： 油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力即油缸的驅(qū)動力為： 式中： 進油壓力 油缸驅(qū)動力 當壓力油輸入有桿腔，使活塞以速度而運動是所需輸入油缸的流量為： 式中： d 活塞桿直徑 輸入無桿腔的流量 活塞的移

40、動速度 ，=1500mm/s則流量為： 油缸的無桿腔內(nèi)壓力油液作用在活塞上的合成液壓力即油缸的驅(qū)動力為： 所謂油缸的驅(qū)動力是指油缸的高壓油腔的壓力油所產(chǎn)生的合成液壓力。在機械手工作時，各油缸的驅(qū)動力要分別克服作用在各自油缸活塞上的總機械載荷，以保證機械手正常運動。2、計算作用在活塞上的總機械載荷機械手手臂移動油缸的受力簡圖如圖5-1所示。作用在活塞上的總機械載荷P為：工作阻力：工作阻力的數(shù)值要根據(jù)油缸工作的具體情況確定有無，并進行計算或估算。在此為完成搬運工件的伸縮油缸，故不受工作阻力，即為0。導向裝置處的摩擦阻力：不同配置和不同的導向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進行估算。5-1

41、手臂伸縮油缸受力簡圖本設(shè)計如圖5-1所示的是雙向桿導向，其導向桿截面形狀是圓柱面。導向桿對稱配置在油缸的兩側(cè)，并布置在過油缸活塞桿的平面內(nèi)。圖5-1所示的油缸在啟動時，導向裝置處的摩擦阻力較大，估計如下：由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均勻，可按一只導向桿估算，忽略導向桿直徑的影響，根據(jù)它手里的平衡條件推得： 式中 參與運動的零部件的總重量（包括被抓物件重量） L 手臂縮回時參與運動的零部件的總重量的重心C到導向支承前端的距離 a 導向支承的長度 當量摩擦系數(shù)，其值與導向支承的截面形狀有關(guān)。 對于圓柱面 摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時，鋼對鋼的取為0.1估算為80kg，L=50mm，a=160

42、mm，=1.4，=0.1則： 密封裝置處的摩擦阻力在壓力油驅(qū)動活塞運動時，各密封裝置處摩擦阻力之和為，即 分別為活塞桿和缸蓋處、活塞與缸壁處、伸縮油管處等密封裝置處的摩擦阻力，其值隨密封圈結(jié)構(gòu)的不同而異。當油缸的工作壓力不大于時，活塞桿直徑為油缸直徑的一半，活塞和活塞桿處走采用O型密封圈時，油缸密封處的總摩擦力為： 伸縮油管處的摩擦阻力為： 式中 密封圈與配合面的摩擦系數(shù)，主要與密封圈形式、材料與配合接觸的零件材料和油液壓力有關(guān)。對于O型橡膠密封圈，當油液壓力時，。油液壓力高時取小值，壓力低時取大值，在本次設(shè)計中取。 P 密封處的工作壓力 伸縮油管直徑l 密封的有效長度密封的有效長度l近似估算

43、為： k為壓縮率一般為，在這里取k=0.12，為O型密封圈截面直徑則： 由設(shè)計得：d=0.006m， 慣性力機械手的手臂在起動時，活塞桿上所受到的平均慣性力，可近似計算如下： 式中： 參與運動的零部件的總重量（包括被抓物件重量） g 重力加速度 速度變化量 啟動過程的時間由設(shè)計得，=80kg則： 背壓阻力 背壓阻力為油缸低壓油液所造成的阻力。一般被壓阻力較小，可按計算。由于，故。 所以： 因為：，故該油缸的尺寸符合使用要求。5.1.3導向裝置液壓驅(qū)動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計手臂結(jié)構(gòu)時，應

44、該采用導向裝置。具體的安裝形式應該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應該盡量減少運動部件的重量和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。目前導向桿常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設(shè)計中采用雙向?qū)驐U來增加手臂的剛性和導向性。5.1.4 平衡裝置在本設(shè)計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮油缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和油缸的運行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務求使兩端盡量接近平衡。5.2 手臂升降油缸的尺寸設(shè)計與校核5.2.1 尺寸設(shè)計油缸運行長度設(shè)計為=100mm,油缸

45、運行速度為，加速度時間=0.1s, 油缸內(nèi)徑為=80mm,半徑R=40mm,進油壓力為，做升降運動的總重量為900N。5.2.2 尺寸校核驅(qū)動力為：由經(jīng)驗公式可得： 故： 作用在活塞上的推力P： 因為，所以伸縮油缸的尺寸符合要求。5.3 手臂回轉(zhuǎn)油缸的尺寸設(shè)計與校核采用回轉(zhuǎn)油缸實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運動時，其受力情況可簡化成如圖5-2所示。5-2 手臂回轉(zhuǎn)運動時的運動狀態(tài)5.3.1 尺寸設(shè)計油缸內(nèi)徑為,半徑R=50mm,軸徑半徑,油缸運行角速度=，加速度時間0.5s，進油壓力5.3.2 尺寸校核驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩，應該與手臂起動時所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平街。若軸承處摩擦力矩忽略不計

46、，則可按下式計算： 式中 密封裝置處的摩擦阻力矩，回轉(zhuǎn)缸密封裝置處的摩擦阻力矩應包括回轉(zhuǎn)缸動片圓柱面與缸徑和動片端面與缸蓋之間的摩擦阻力矩，如圖b所示，因此，摩擦阻力矩可按下式計算： 其中： 式中各尺寸符號如圖所示，單位為厘米，其為密封圈與缸徑裝配后接觸面的有效寬度。由設(shè)計估算：， 慣性力矩，手臂在起動過程的慣性力矩可按下式計算： 式中 回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在起動過程，其。 起動過程的時間， 手臂回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量。 由于參與回轉(zhuǎn)的零件形狀尺寸和重量各不相同，所以計算比較復雜，為了簡化計算，可將形狀復雜的零件簡化成幾個簡單形體，分別計算，然后將各值相加，即是復雜零件

47、對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。手臂回轉(zhuǎn)的零件重心與回轉(zhuǎn)軸線重合，其零件對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量為： ， 手臂回轉(zhuǎn)力矩： 因為： 所以油缸的尺寸設(shè)計符合要求。六、機械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計6.1 油缸的密封有的液壓機械手由于油缸泄漏嚴重，壓力不能提高，工作性能不穩(wěn)定，以致影響機械手的正常使用。因此，為了保證機械手液壓系統(tǒng)的工作性能，在各油缸的相對運動表面和固定連接的表面進行密封，以防壓力油液從高壓油腔泄漏到低壓油腔，或泄漏到缸體外面。目前機械手液壓系統(tǒng)使用的密封件，大多采用耐油橡膠制成的各種形式的密封圈。作為動密封(即運動部分的密封)或靜密封(即靜止部分的密封)，以保證配合面的密封性。密封圈在配合面間的密封作用，主要

48、是借安裝時的預壓力和在工作時由于油液壓力的作用，使密封圈產(chǎn)生變形并壓緊密封表面來達到的。密封圈具有制造容易，使用方便，密封可靠，并能在溫度變化范圍較大及各種油液壓力下可靠地工作，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，無需調(diào)整等一系列優(yōu)點，所以獲得廣泛的應用。在液壓機械手上常用的密封固有：O形(圓形)、Y形、v形和矩形等幾種。O形、Y形、v形密封圈均已標準化，可按標準選用。矩形密封圈主要用于回轉(zhuǎn)油缸的動片與缸壁間的密封，它是非標準的，要根據(jù)具體使用條件進行設(shè)計與制造。6.1.1活塞式油缸的泄漏與密封對于實現(xiàn)往復直線運動的活塞油缸來說，其泄漏主要是活塞與缸壁處的內(nèi)泄漏及活塞桿與缸蓋處的外泄漏引起泄漏的主要原因是加工精度和

49、滑動面光潔度不高，以及密封裝置不良所致。因此，根據(jù)油缸的工作壓力選擇密封可靠、磨損小、摩擦阻力小、維護簡單、成本低廉的密封轉(zhuǎn)置是很重要的。對于活塞油缸的靜密封，主要采用O形密封圈，其動密封常采用O形、v形、y形等密封圈。1、 O形密封圈O形密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，密封性能良好，摩擦力小，裝置O形圈的溝槽尺寸小并易于制造等優(yōu)點。它既可以用外徑或內(nèi)徑密封，也可以用端面密封。O形圈的形狀和它在溝槽中的情況如圖61所示，圖(b)中尺寸為O形圈轉(zhuǎn)配后的預壓縮量，這樣可以保證間6-1 O形密封圈及在溝槽中的情況 6-2 V形密封圈隙處密封嚴密。O形密封圈的預壓縮量的正確選擇很重要。用于靜密封時，預壓縮量為 ；

50、(為O形圈的橡膠圓條的直徑)，用于往復運動密封時，預壓縮量為；用于回轉(zhuǎn)運動密封時，預壓縮量為。 為了保證密封性能安裝O形密封圈的溝槽尺寸和表面光潔度應符合要求，可查閱“機械沒計手冊”。使用O形圈密封的相對運動的配合表面，一般是尺寸精度為級，表面光潔度為，而溝槽內(nèi)部表面的光潔度為。 O形密封圈制正溝槽中，因受油壓作用而變形并脹緊溝槽和間隙，從而起到密封作用，因此它的密封性能隨壓力的增加而提高。但是當壓力過高或溝槽尺寸選擇不當時，密封圈很容易被擠出溝槽而造成劇烈磨損。為克服這個缺點，當油缸油液壓力大與時，要在O形密封圈側(cè)面放置擋圈，在壓力低于時，一般不加擋圈。 2V形密封圈 V形密封圈由夾布橡膠制成。圖62所示為V形密封圈的形狀，通常由三個環(huán)(支承環(huán)1，密封環(huán)2壓壞3)疊在一起成組使用。當油缸的工作壓力小于時，用一組V形圈就有足夠的密封性。當壓力提高時，可增加密封環(huán)數(shù)量，以加長密封長度。 V形密封圈一般用于活塞與缸體、活塞桿與缸蓋間的密封。安裝時要注意方向，使壓力油腔的油液壓力能使兩唇邊張開，即支承環(huán)必需面對壓力油