机器人驱动与运动控制 课件 第9、10章 机器人液压与气压传动控制、 机器视觉.pptx

第9章机器人液压与气压传动控制;

传动的类型有很多，按照传动所采用的机件或工作介质的不同，传动可分为：

(1)机械传动。机械传动是通过齿轮、齿条、皮带、链条等机件传递动力和进行控制的一种传动方式。它是最早的、应用最为普遍的传动方式。

(2)电力传动。电力传动是一种利用电力设备，通过调节电参数来传递动力和进行控制的传动方式。

(3)气压传动。气压传动是一种以压缩空气为工作介质进行能量传递和控制的传动方式。

(4)液体传动。液体传动是一种以液体为工作介质进行能量传递和控制的传动方式。;

9.1液压传动概述;;

1.力的传递

在图9-1中，假设小油缸2的活塞面积为A1，驱动力为F1，液体压力为p1，大油缸12的活塞面积为A2，负载力为G，液体压力为p2。

稳态时，小油缸2的活塞和大油缸12的活塞静压力平衡方程式分别为

若不考虑管道的压力损失，则p1=p2=p，液压泵的排油压力又称为系统压力。;

为了克服负载力而使液压缸活塞运动，作用在液压泵活塞上的驱动力F1应该为

由式(9-1)可知，负载力G越大，系统中的压力p也就越大，所需的驱动力F1也就越大，即系统压力与外负载密切相关。

由此得出液压传动系统工作原理的第一种重要特征：液压传动系统中工作压力取决于外负载。;

2.运动的传递

如果不考虑液体的可压缩性、漏损等其他损失，小油缸2排出的液体体积必然等于进入大油缸12的液体体积。设小油缸12活塞的位移为S1，大油缸活塞的位移为S2，则有

式(9-2)两边同除以运动时间t得

式中，v1、v2分别为小油缸活塞和大油缸活塞的平均运动速度，单位为m/s；q1、q2分别为小油缸输出的平均流量和输入大油缸的平均流量，单位为m3/s或L/min。;

液压传动是靠密封工作容积变化相等的原则实现运动传递的。调节进入液压缸的流量即可调节活塞的运动速度，由此得出液压传动系统工作原理的第二个重要特征：活塞的运动速度只取决于输入流量的大小，而与外负载无关。

从上面讨论还可以看出，与外负载力相对应的流体参数是流体压力，与运动速度相对应的流体参数是流体流量。因此压力和流量是液压传动中两个最基本的参数。;

通过分析可知，液压传动系统具有如下特点：

(1)液压传动的液体为传递能量的工作介质；

(2)液压传动必须在密闭的系统(或容器)中进行，且密封的容积必须发生变化；

(3)液压传动系统是一种能量转换系统，而且液压传动过程中有两次能量转换；

(4)工作液体只能承受压力而不能承受其他应力，所以液压传动是通过静压力进行能量传递的。;

9.1.2液压传动系统的组成

下面以图9-2所示的机床工作台液压传动系统为例，说明液压传动系统的组成和各种元件在系统中的作用。;;

从机床工作台液压传动系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压传动系统应该由以下几个主要部分组成：

(1)动力元件。

(2)执行元件。

(3)控制调节元件。

(4)辅助元件。

(5)工作介质。;

9.1.3液压传动系统的图形符号

图9-1、图9-2所示的液压传动系统图是一种半结构式的原理图，其直观性强、容易理解，但难于绘制。

图9-3所示即为用图形符号表示的机床工作台液压传动系统的工作原理图。;;

9.1.4液压传动的特点

1.液压传动的优点

(1)液压传动系统中的各种元件可根据需要进行方便、灵活的布置。

(2)单位功率的重量轻、体积小、传动惯性小、反应速度快。

(3)液压传动系统的控制调节比较简单，操纵方便、省力，可实现大范围的无级调速(调速比可达2000)。当机、电、液配合使用时，易于实现自动化工作循环。

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(4)能比较方便地实现系统的自动过载保护。

(5)一般采用矿物油为工作介质，完成相对运动部件的润滑，延长零部件的使用寿命。

(6)很容易实现工作机构的直线运动或旋转运动。

(7)当采用电、液联合控制后，可实现更高程度的自动控制和遥控。

(8)液压元件已实现标准化、系列化和通用化，因此液压传动系统的设计、制造和使用都比较方便。;

2.液压传动的缺点

(1)由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，因此液压传动的效率较低。如果处理不当，泄漏的液体不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。

(2)工作性能易受温度变化的影响，因此液压传动系统不宜在很高的温度或者很低的温度条件下工作。

(3)液压元件的制造精度要求很高，因而液压传动系统的价格较高。

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(4)由于液体介质的泄漏及可压缩性的影响，因此不能得到严格的定比传动。液压传动出故障时不易找出原因，使用和维修要求具有较高的技术水平。

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