液压课程设计机械手腰部回转液压系统设计.doc

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 30 o/s 最大转矩 650Nm 机械效率 0.95 容积效率 0.88 题目要求： 驱动装置：单叶片摆动缸； 安装方式：缸筒顶端法兰固定，中心轴回转； 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12 o/s 和 30 o/s，其最大转矩为650Nm，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50 Nm，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+Tms 50 加速 T=Tfd2+Tmd 50 恒速 T=Tfd2+Tmd 50 工进 工进 T=Te+Tmd 650 快退 启动 T=Tms+Tg 50 加速 T=Tfd2+Tmd+ Tg 50 恒速 t=tfd2+tmd+ Tg 50 1.2.1负载分析 工作负载 Tmd=650Nm-50 Nm=600 Nm 摩擦负载Tfs=50 Nm 1.2.2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=1.39 L/min 表2 负载流量 工况 负载值(Nm) 流量(L/min) 快进 启动 50 0 加速 50.15 0 恒速 50 18.14 工进 工进 650 1.39 快退 启动 50 0 加速 50.15 0 恒速 50 18.14 1.2.3负载图与速度图绘制 快进时w=30 o/s，工进时w=12 o/s，快退时w=30 o/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30 o/s，工进速度是10 o/s，快进行程120 o，工进行程100 o，快进行程，最大转矩为650Nm,摩擦转矩为50 Nm。 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