ｍｉｌｌ
ｌｌｌｍ
手臂最大中心高度：１０００
伸缩速度：０．３０
ｍ／ｓ
ｍｉｌｌ ｍ／ｓ
回转范围：００～２２００
回转速度：７００／ｓ
夹持部分是机械手的重要部件之一，主要由手指、 杠杆、杠杆支座、楔块、拉簧、夹紧缸体等组成，如图２ 所示。工作时，油缸在压力油作用下推动活塞运动，活 塞带动楔块移动，从而带动手指绕销轴转动，使手指握 紧或在弹簧作用下松开工件。 手／龟
根据以上设计计算，选用ＣＢ－Ｅ１００型油泵，其主 要技术指标为：公称排量１００ ｍＬ／ｒ，额定压力１６ ＭＰａ， 最高压力２０ ＭＰａ，额定转速２０００ ｒ／ｍｉｎ，最高转速
１．泵２．吸油过滤器３、１３．溢流阀４．回油过滤器５．油箱 ６、１４、２８．单向阀７．压力表８、１６、２０、２４、２７．调速阀 ９、１７、２１、２５．电磁换向阀１０、１５、１９、２３．电液方向阀 ｌｌ、１２、２６．液压缸１８、２２．液压马达
将相关参数代入以上公式，通过设计计算，最后 手臂的水平移动缸参数：内径Ｄ＝５０ ｍｍ，长度￡
ｍｍ，壁厚６＝１０ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝３０
ｍｍ。 ３ ６
（ＭＰａ） （Ｌ・ＩＩｌｉｎ。１） 溢流阀 单向阀 调速阀 电磁换向阀 电液换向阀 溢流阀
ＹＦ—Ｂ３２Ｈ ＤＦ．Ｂ３２Ｋｌ ２ｌ ３５ ３２ ２ｌ ２１ ２ｌ ２５０ ２５０ ４０ ３０ ７５ １００
２．４液压马达设计选型 由于系统转速要求不高，因此大臂选用马达型号
为ＮＪＭ—Ｇ４，腕部选用马达型号为ＮＪＭ—Ｇ２．８４，具体性 能指标见表２。
万方数据
四自由度搬运机械手液压系统设计
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 耿跃峰， 夏政伟， GENG Yue-feng， XIA Zheng-wei 许昌学院电气信息工程学院,河南许昌,461000 液压与气动 Chinese Hydraulics & Pneumatics 2012(2)
ｒ／ｍｉｎ，额定驱动功率６１．０ ２．３阀的设计计算
２５００
ｋＷ。
图３液压系统原理图
溢流阀按最大工作压力ｐ。＝１６ ＭＰａ和泵的最大 流量选取。
伸缩缸的流量：
２液压系统部分重要元件选型
２．１
液压缸的设计计算
Ｑ，：Ａ＾：孚。：丛竽×０．２５
＝４．９０６×１０ｑｍ３／ｓ
１）液压缸内径Ｄ及活塞杆直径设计计算 油缸的内径Ｄ由油缸所需输出的最大拉力或推
随着轴向柱塞泵向高压、高速、大流量方向的发
往复运动会使柱塞腔内流体发生变化，影响压力特性
方程，因此建立柱塞运动的理论模型，分析柱形缸体和
展，轴向柱塞泵中的摩擦副粘着磨损和烧伤现象日渐
严重，轴向柱塞马达的柱塞表面与缸孔内表面之间构
锥形缸体对柱塞泵运动方程以及柱塞受力的影响‘１‘”。
成一对摩擦副，称为柱塞副。柱塞副首先要起到密封 的作用，保证缸孔中的压力油液不会产生过大的泄漏；
续表 规格 件号 名称 型号 压力 流量 最大使用 流量（Ｌ・ ｍｉｎ一）
２７５ １４０．４
表２马达型号及性能 型号
ＮＪＭ．Ｇ４ ＮＪＭ．Ｇ２．８４
排量
（Ｌ・ｒ’’）
４ ２．８４
压力（ＭＰａ） 额定
２５ ２５
最高转速 转矩（Ｎ・ｍ） 最大
１８３１６ １３２ ３２
（ＭＰａ） （Ｌ・ＩＩＩｉｎ一）
（兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃兰州７３００５０）
摘要：为提高柱塞泵的工作效率，通过研究柱塞倾角对柱塞受力的影响，得出径向力力的方向不断摆 动，使柱塞与缸体产生滚动摩擦，改善了柱塞的润滑条件，减小柱塞体的磨损，延长柱塞泵的使用寿命。
关键词：柱塞泵；柱塞倾角；径向力 中图分类号：ＴＨｌ３７．５１ 文献标识码：Ｂ文章编号：１０００４８５８（２０１２）０２－００４４旬３
１４ １５ １６ １７ １９ ２０ ２３ ２４ ２７ ２８
４０
５０
单向阀 电液换向阀 调速阀 电磁换向阀 电液换向阀 调速阀 电液换向阀 调速阀 电磁换向阀 单向阀
ＤＦ．Ｂ３２Ｋｌ ３４ＤＹＯ—Ｂ３２Ｈ．Ｔ
３５ ２１ ３２ ２５ ２ｌ ３２ ２１ ３２ ２１ ３５
２５０ １９０ １００ １１０ ３７０ ２００ ３７０ ２００ ３０ ３０
摘要：简述了四自由度搬运机械手及其夹持部分结构特点及工作原理，设计了机械手液压系统，并对 系统其它主要元件（如油缸、油泵、阅、马达等）进行了设计选型。 关键词：机械手；四自由度；夹持手爪；液压系统
中图分类号：ＴＨｌ３７ 前言
文献标识码：Ｂ
文章编号：１０００－４８５８（２０１２）０２－００４２－０３
１液压系统设计 工业机械手是一种模仿人手动作，并按照设定的 液压系统作为搬运机械手的重要驱动方式，主要 用来使机械手完成工作夹／松、手部摆动、手臂水平位 移和垂直升降等动作，主要由油缸、油泵、油压马达和 各种阀组成，本文主要对其进行分析设计。系统主要 技术参数如下： 抓重：２０ ｋｇ 最大工作半径：１７００ 手臂运动参数： 伸缩行程：７００ 升降行程：３５０ 升降速度：０．０５
升降缸的流量：
力来确定，油缸内径。＝后蔬＝Ｌ １３／乏薏
式中：Ｐ——活塞承受的最大推力（Ｎ），Ｐ＝Ｐ。＋Ｔ。＋ 疋＋Ｐ２＋Ｐ３，其中，Ｐ，、Ｔｔ、疋、Ｒ、Ｐ３分别为作用在活 塞上的总推力、活塞密封与油缸内孔的摩擦力、活塞杆 与缸盖或导套处的摩擦力、回油腔中的背压力和运动 部件的惯性力；田。为油缸的机械效率；△：ｐ为油缸进出
二Ｌ盯Ｊ
夹紧缸的流量：
¨Ａ３ｖ３：孚，：芈×ｏ．０６
＝２．００×１０—４ｍ３／ｓ
３０）Ｄ和占＝格来确定。
得出：
＝１０７０
根据压力、流量选择阀的型号如表１所示。
裹１主要液压阀型号衰 规格 件号 名称 型号 压力 流量 最大使用 流量（Ｌ・ ｒａｉｎ‘１）
２８０．７５ ２７５ ４４．９２ ３３ ５５．４ １１２．３
３结束语
１１２．３ １２０ ２７３．４ ２２４．６ ２７３．４ ２２４．６ ３３ ３３
Ｑ一１１２０
ＤＳＧ旬３－２Ｃ ３４ＤＹＯ．Ｆ５０Ｈ．Ｔ
本文主要对四自由度工业搬运机械手进行了简要 介绍，然后根据工作要求，设计了液压系统，并对系统 主要元件如油缸、泵、阀、马达进行了设计计算和选型。 该系统后在某企业生产线上经过一段时间的运行，系
机械电子及其控制方面的教学与研究工作。
万方数据
２０１２年第２期
液压与气动
４３
式中：Ｐ。指油缸工作压力，其值为１６ ＭＰａ，△ｐ．为进、 回油路总压力损失，由于本系统流速不大，且管路简 单，故取△ｐ１＝０．５
ＭＰａ。
ｘ
油泵流量Ｑ。≥Ｋ（２Ｑ）≥１．１
２９．３３７×１０—４ｍ３／ｓ。‘
２６．６７×１０一＝
圈１四自由度搬运机械手结构示意图
ｍｉｌｌ
程序、轨迹和要求代替人手去搬运工件或进行操作的 自动化装置。它移动方便、操作灵活，对于实现生产过 程自动化，提高劳动生产率，减轻劳动强度起着十分重 要的作用。本文所研究到的搬运机械手具有四个自由
度，分别为手腕的旋转运动，手臂的伸缩运动、旋转运
动和升降运动，坐标形式为圆柱坐标，采用液压驱动控 制方式，其结构示意图如图１所示。
油口的压力差。
Ｑ：：Ａ：铲孚：＝丛竽×ｏ．０６
＝１２．０６
Ｘ
ｌＯ＂ｍ３／ｓ
大臂旋转马达的流量：
Ｑ３
２
ｇｏ∞２＝４×４０＝１６０ Ｌ／ｍｉｎ ＝２６．６７×ｌＯｑｍ３／ｓ
手腕旋转马达的流量：
Ｑ４
２
ｇｏ∞３＝２．８４×５０＝１４２ Ｌ／ｒａｉｎ ＝２３．６７×ｌＯｑｍ３／ｓ
根据公式，活塞杆直径ｄ＝Ａ。Ｄ，其中，Ａ，——液 压缸活塞杆直径与缸内径比值。当活塞杆受拉时，Ａ， 一般取Ｏ．３—０．５，当活塞杆受压时，一般取０．５～０．７。 ２）油缸长度￡和壁厚艿 油缸长度￡和壁厚６分别根据公式：￡≤（２０—
同时又要能承受一定的径向分力，并保证柱塞能在缸
收稿日期：２０ｌｌ舶－２３
作者简介：杨逢瑜（１９４８一），男，甘肃临夏人，教授，博导，学
士，主要从事液压技术方面以及磁性物理与磁技术方面科研和
孔中自由往复运动。柱塞沿缸体轴线的相对于缸体的 教学ｔ作。 ■｝—Ｈ—｛卜—督＊＊ｏ｝—＊—稍—｛卜—｛｛一＊＊＊一＊＿｛．＿—Ｈ——舴诲一＊苷钟—量ｆ＊书Ｈ扑船—｛｝・＊一＊
２４ＤＯ．ＢＩＯＨ．Ｔ ３４ＤＹＯ．Ｂ２０Ｈ．Ｔ ＹＦ．Ｂ２０Ｈ
ＭＰａ，
１３
万方数据
液压与气动
２０１２年第２期
柱塞倾角对柱塞受力的影响
杨逢瑜．杨军，王鹏雁，刘欣玉
Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｐｉｓｔｏｎ ａｎｇｌｅ
ｏｎ
ｐｉｓｔｏｎ ｌｏａｄ
ＹＡＮＧ Ｆｅｎｇ—ｙｕ，ＹＡＮＧ Ｊｕｎ，ＷＡＮＧ Ｐｅｎｇ—ｙａｎ，ＬＩＵ Ｘｉｎ—ｙｕ
本文链接：/Periodical_yyyqd201202015.aspx
油缸
手腕运动参数： 回转范围：００一１８００
回转速度：９５。／ｓ
手指夹持范围：邶～４，９０
手指握力：５００
Ｎ
ｍｉｌｌ
根据系统的工作要求和特点，拟定的四自由度搬 运机械手液压系统原理图如图３所示。
图２机械手夹持部分结构图
一菸一
乡董
收稿Ｅｌ期：２０１１－０５－３０
作者简介：耿跃峰（１９ｒ７８一），男，河南汝州人，讲师，主要从事
手臂的升降缸参数：内径Ｄ＝１６０ ｍｍ，长度Ｌ＝
７００
ｍｍ。壁厚６＝１７ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝９０
ｍｍ。
８
夹紧缸的参数：内径Ｄ＝６５ ｍｍ，长度Ｌ＝６０ 壁厚６＝９ ｍｍ，活塞杆直径ｄ＝３５ ２．２油泵的设计计算 油泵的工作压力Ｐ。≥ｐＩ＋Ａｐｌ＝１６＋０．５＝１６．５
ｍｍ。
ｒｎｍ。
９ １０