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2.3 回路方式的选择
图2-5 液压机械手液压系统图
其动作循环表如下：
表2-1 各电磁铁动作顺序表 机械手各部分动作 YA1 手臂顺转 手臂逆转 手臂上升 手臂下降 手臂伸出 手臂缩回 手腕顺转 + + - + YA2 + - YA3 - + YA4 + - YA5 ± ± ± ± YA6 - + YA7 + - YA8 YA9 YA10 YA11 + - 淮海工学院二〇一二届本科毕业设计（论文） 第 7 页 共 29 页
手腕逆转 手指夹紧 手指松开 + - + - + - + 对机械手各部分动作的具体分析如下：
（1）手臂回转
当电磁铁YA5通电时，换向阀11左位工作，手臂在齿条液压缸20驱动下做快速回转，电磁铁YA6和YA7的通、断电控制手臂的回转方向。
若YA7得电、YA6断电，换向阀9接入到系统中，手臂顺时针快速转动。其回油路分析如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→换向阀11（右）→换向阀9→阀21的单向阀→液压缸20右腔。
回油路：液压缸20左腔→阀22的节流阀→换向阀9→油箱。
若YA7通电，YA5、YA6断电，换向阀9右位接入系统，手臂顺时针慢速转动。其油路分述如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→节流阀12→换向阀9→阀21的单向阀→液压缸20右腔。
回油路：液压缸20左腔→阀22的节流阀→换向阀9→油箱。 若YA5、YA6通电，YA7断电，手臂实现逆时针快速转动。 若YA5、YA7断电，YA6通电，实现手臂逆时针慢速转动。 （2）手臂上下运动
当电磁铁YA5通电时，换向阀11的左位接入系统，手臂在液压缸27的驱动下可快速上下运动，电磁铁YA3、YA4的通断电可控制手臂上下运动的方向。
电磁铁YA5、YA5通电，YA4断电，手臂可实现快速向下运动。其油路分述如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→换向阀11→换向阀8→阀25的单向阀→液压缸27上腔。
回油路：液压缸27下腔→阀23的顺序阀→阀24的节流阀换向阀8→油箱。 电磁铁YA5、YA4通电，YA3断电，手臂可实现快速向上运动。 电磁铁YA5、YA4断电，YA3通电，手臂可实现慢速向下运动。
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→节流阀12→换向阀8→阀25的单向阀→液压缸27上腔。
回油路：液压缸27下腔→阀23的顺序阀→阀24的节流阀→换向阀8→油箱。 手臂快速运动速度由单向阀24和26来调节，慢速运动速度由节流阀21调
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节。单向阀23使液压缸下腔白痴一定的背压，以便与重力负载相平衡，避免手臂在下行中因自重而超速下滑；单向阀26在手臂快速向下运动时，起到补充油液的作用。
（3）手臂伸缩
伸出：电磁铁YA2通电而YA1断电，换向阀7右位接入系统，手臂在液压缸28驱动下可快速伸出。其油路分述如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→换向阀7→阀21的单向阀→液压缸28右腔。
回油路：液压缸28右腔→换向阀7→油箱。
缩回：电磁铁YA1通电而YA2断电，换向阀7左位接入系统，手臂在液压缸28驱动下可快速缩回。
（4）手腕回转
电磁铁YA8而YA9断电，换向阀10左位接入系统，手腕在齿条液压缸19的驱动下顺时针回转。其油路分述如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→经过滤器13→减压阀14→单向阀15→换向阀10→液压缸19左腔。
回油路：液压缸右腔→换向阀10→油箱。
电磁铁YA9通电而YA8断电，换向阀10接入系统，手腕在液压缸19驱动下可逆时针快速回转。
单向阀29和30在手腕迅速回转时，可起到补充油液的左右；溢流阀33对手腕回转油路起到安全保护作用。
（5）手指夹紧与松开
当电磁阀YA10和YA11断电时，手指在弹簧力的作用下处于夹紧状态；例如YA10
通电，换向阀11左位接入系统，左手指松开。其油路分述如下所示：
进油路：过滤器1→液压泵2→单向阀4→经过滤器13→减压阀14→单向阀15→换向阀16→液压缸18左腔。
回油路：液压缸18右腔→换向阀17→油箱。
电磁铁YA11通电时，换向阀17接入系统，右手指松开。
2.4 液压元件的选用
2.41 手指部分的计算[8]
（1）手指液压腔推力为：
FP=(π/4)D2P
=(π/4)30.523253103
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=4908.7N
F1=（2b/a）3（cosα）2N F1=（2b/a）3（cosα）2N
=（23150/50）3（cos30°）3392 = 1764N
=176431.531.1/0.85=3423N
(2)根据手指夹持的方位，查夹紧力计算公式：
其中N=4398N=392N,代入公式得：
实际夹紧力F1=PK1PK2/η 取F1=3500N
L=(D/2)tgψ =253tg30° =23mm
（3）手指活塞杆的行程计算：
取L=25mm
（4）手指液压腔的流量计算： 取手指驱动活塞速度V=60mm/s
Q=sv =60πr2 =6033.143252 =1177.6ml/s
（5）手指工作压强的计算：
P=F1/S
=3500/1962.5=1.78Mpa
2.42 腕部设计计算[8]
要求：回转±90°
角速度W=45°/s
用最大负荷计算：当工件处于水平位置，液压缸的扭矩最大，取工件重
量为1kg，长度l=650mm。
（1）扭矩M1计算：
设重力集中在离手指中心200mm处，扭矩M1为：
M1=FS
=139.830.2=1.96（N2M） F=539.8N S=10mm
（2）伸缩油缸的估算扭矩M2：
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M2=FS=539.830.1=4.9（N2M）
(3) 摆动缸的摩擦力矩 M磨：
F磨=300N
S=20mm
M磨=F磨3S=6（N2M）
M=M1+M2+M磨=12.86（N2M）
（4）摆动缸总的摩擦力矩M： （5）根据公式：
T=P3b（ΦAl2-Φmm2）106/8 其中：b—叶片密度，取b=3
ΦAl—摆动缸内径，取ΦAl=10cm Φmm—转轴直径，取Φmm=3cm
P=8T/b（ΦAl2-Φmm2）3106
=0.89Mpa
代入上式：
=8330.5/0.033(0.12-0.032) 3106
又因为：
W=8Q/（ΦAl2-Φmm2）b 所以： Q=W（ΦAl2-Φmm2）b/8
=（π/4）（0.12-0.032）30.03/8 =0.27310-4m3/s =27ml/s
2.43 手臂伸缩结构的计算[8]
手臂是机械手的主要运动部件。其原始数据取：手臂的伸缩速度为200mm/s
行程为500mm
（1） 手臂液压缸流量的计算：
Q =sv
=2003π3402 =1004800mm3/s =1000ml/s
（2） 手臂液压腔的工作压力：P=FS
式中F为机械手的重量，估算为30kg，摩擦力F=1000N。 所以：
P=（F+F摩）/S