液压课程设计--机械手腰部回转液压系统设计

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1、液压与气压传动课程设计说明书学院：机电工程学院设计题目：机械手腰部回转液压系统设计专业班级：机械电子工程二班学生：设计题目：机械手腰部回转液压系统设计题目说明：某型机械手腰部回转装置采用摆动缸驱动，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°最大回转速度30o/s最大转矩650Nm机械效率0.95容积效率0.88题目要求：1、驱动装置：单叶片摆动缸；2、安装方式：缸筒顶端法兰固定，中心轴回转；3、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

2、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）。1工况分析与计算1.1工况分析机械手腰部回转是机械手完成整个动作的一部分，在工作过程中所受载荷相对比较平稳，冲击和振动的比较小，驱动它所用的力矩也不大，在工作过程中要求机械手腰部所能回转的角度为220°，最小回转速度和最大回转速度分别是12o/s和30o/s，其最大转矩为650

3、Nm，考虑在工作过程中还受到摩擦力等方面的影响所受摩擦转矩为50Nm，液压系统在工作中还会受到其他因素的影响，该回路中的机械效率和容积效率分别是0.95和0.88。1.1.1工作循环机械手腰部回转的工作循环为：启动→快进→工进→快退。1.1.2工作循环图1.2负载分析与计算工作循环负载见表一。表1工作循环负载工况负载组成负载值(Nm)快进启动T=Tfs+Tms50加速T=Tfd2+Tmd50恒速T=Tfd2+Tmd50工进工进T=Te+Tmd650快退启动T=Tms+Tg50加速T=Tfd2+Tmd+

4、Tg50恒速t=tfd2+tmd+Tg501.2.1负载分析工作负载Tmd=650Nm-50Nm=600Nm摩擦负载Tfs=50Nm1.2.2负载计算负载流量计算在恒速时，T=50Nm,根据T=b(R22–R12)(p1-p2)/2和ω=2q/b(R22–R12)得q实=ωb(R22–R12)/2=1.39L/min表2负载流量工况负载值(Nm)流量(L/min)快进启动500加速50.150恒速5018.14工进工进6501.39快退启动500加速50.150恒速5018.141.2.3负载图与速度

5、图绘制快进时w=30o/s，工进时w=12o/s，快退时w=30o/s。负载图与速度图见图2。图2负载图与速度图2液压系统图的拟定2.1系统功能分析要求此液压系统实现的工作循环是：启动→快进→工进→快退，快进和快退的速度是30o/s，工进速度是10o/s，快进行程120o，工进行程100o，快进行程，最大转矩为650Nm,摩擦转矩为50Nm。对于此液压系统，要求加工过程中定位精确，能够快速换向。在设计阀的时候，要考虑到工作在最低速度时节流阀的最小调节流量能否满足要求。在行程方面，应该比要求的工作行程大

6、点，包括工作行程和最大行程，主要是考虑到安全方面和实际运用中，在压力方面也要考虑到满足最大负载要求。并且在满足要求的情况下，尽量使液压系统的成本降低。2.2调速方式的选择考虑到机械手腰部回转液压系统中，由于机械手在来回的旋转过程中会产生热量，导致系统中温升比较高，而其要求运动过程中要平稳和具有一定承受负值负载的能力，所以选择双向回油节流调速，因为在回油节流调速回路中有背压力存在，它可以起到阻尼的作用，同时空气也不容易进入，而且也能阻止工作部件的前冲。2.3执行元件的选择因系机械手腰部回转要求实现来回的

7、旋转，而且统动作循环要求正向快进和工作，反向快退，且快进、快退速度相等，所以选择单叶片摆动缸。2.4换向回路的选择由于机械手腰部回转的过程中要求具有换向精度高，为了便于工作台在任意位置停止，方便调整，所以采用三位四通换向阀“O”型中位机能，因为“O”型中位机能具有锁定和换向精度高的特点，虽然“O”型中位机能在换向的过程中有冲击，但是冲击也是比较小的，对此系统的影响也不是特别大。2.5快速运动回路和速度换接回路因为快进、快退和工进的速度相差比较大，通过改变电磁体的通断电情况和节流阀的同流量来实现此功能。

8、2.6系统图的绘制将上述所选定的液压回路进行组合，并根据要求作必要的修改补充，即组成如图三所示的液压系统图。图3液压系统图液压系统中电磁铁的动作顺序见表3。表3电磁铁的动作顺序表动作电磁铁工作状态1YA2YA快进+-工进+-快退-+停止--3液压元件的计算与选择3.1液压泵的选择根据系统要求，选取变量叶片泵YBP-E作为系统液压泵。该泵额定排量为20~125mL/r，额定压力为16MPa，额定转速为1000~1500r/min。3.2阀类元件及辅助元件的