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3.4 机身计算与分析
机身是直接支撑和传动手臂的部件。一般实现臂部的升降，回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上，或者直接构成机体的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂。机身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空轨道运动。此次设计机身为地面轨道运动式。它的驱动系统是步进电机其型号为Y132S—8功率2.2KW转速710r/min，再电动机后接了一个圆锥圆柱齿轮减速器其输出速度为1.2m/s。在后是一个制动箱。其主要参数是由外部计算机调整和控制，在很大程度上是由运动学和轨迹运动而去编制小车的运行程序。由以上对机身的分析和前面的计算完成机身结构图见附录。
由以上对机械手各执行机构的分析与计算，完成机械手总装配图见附录。
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4 液压系统设计
4.1液压系统总体设计
本次设计的机械手是以PLC来控制整个液压元件，通过控制液压缸的电磁换向阀而实现机械手各个关节的运动。至于机械手在空间的运动和定位则由外部的电脑操作系统完成，它主要先进行机器手的运动学分析，动力学分析，轨迹规划和编程。从而由上述系统完成整个机械手在空间的行走，定位和重复定位等操作。
(1) 换向回路的选择
夹紧缸换向选用二位三通阀，其他缸全部选用B型的三位四通电磁换向阀。选用B型电磁阀便于微机控制，选中位为O型是使定位准确。
(2) 调速方案的选择
本系统是功率较小的，故选简单的进油路节流阀调速。 (3) 缓冲回路的选择
选用二位三通阀加入油路，便于微机控制，提高自动化程度。 (4) 系统的安全可靠性的选择
为防止伸缩缸在仰起一定角度后的自由下滑，都采用单向顺序阀来平衡。为保证夹紧缸夹持工件的可靠性选用液控单向阀保压和锁紧。 4.2液压元件的选择 4.2.1液压缸
根据前面设计好的各种液压缸的参数。 （1）活塞缸
已知参数（包括设计出的参数）：Di,di,Fi(t),Ui(t)
i—表示第几个缸的参数： 无杆腔进油：
Pi(t)?Fi(t)/(Di2)4 （4—1）
Qi(t)?Vi(t)?有杆腔进油：
??4Di2 29
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Pi(t)?Fi(t)/[(Di2?di2)]4Qi(t)?Vi(t)???4 （4—2）
(Di2?di2)Ni(t)?Fi(t)?Vi(t) （4—3）
（2）摆动缸
已知参数：Di,di,Mi(t),wi(t),bi,
b Pi(t)?Mi(t)/[i(Di2?di2)] （4—4）
8 Qi(t)?[bi(Di2?di2)/8]?wi(t) （4—5）
Ni(t)?Mi(t)?wi(t) （4—6）
注意已知参数中Fi(t),Vi(t),Mi(t),wi(t)在前面设计中不够明确时，则要进行分析。
① 单作用弹簧复位的夹紧缸；
Di=25mm，di=18mm
F??54.23N275N V1=8.67cm/s
注意：t1为尚未夹持工件的时间。 ②手腕回转缸
D2=80mm，d2=40mm，b2=60mm
?1??t???294.4N?m??3? M2??265?t?1? w2?1000s
??③手腕摆动缸
?1??t???321.4N?m??3? M3???2? w3?50o/s
128.3?t?????3?④手臂回转缸
D4=160mm ,d4=80mm ,b4=120mm
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?1??t???1711N?m??3? M4???4? w4?40o/s
1176?t?????3?注意：忽略角加速度和角减速度的影响 ⑤手臂仰俯活塞缸：
D5=63mm，d5=45mm F5?（3）估算流量 ①夹紧缸：Q1?8.67??1334N?t?0.05?1134N?t?0.55? V=5cm/s
?4?3.01?20.5L/min。
3b(D2?d2)w?62.74L/min ②手腕回转缸：Q2?400③手腕摆动缸：Q3?[b(D2?d2)/8]?w?58.4L/min ④手臂回转缸：Q4?[b(D2?d2)/8]?w?129.6L/min ⑤手臂仰俯活塞缸：Q5?V??4D2?5??4?6.32?1562l/min
4.2.2液压泵的选取要求及其具体选取
（1）计算液压泵的工作压力
泵的工作压力是所有液压缸中工作压力最大者与管道压力损失之和。即：
PS?Pimax???P （4—7）
??P—管道和各类阀的全部压力损失之和。
可先估计，一般取：??P=（5-8）?105Pa
（2）计算液压泵的流量
Qp?Kqimax
式中：K—泄露折算系数，一般，K=1.1-1.5 （3）选择液压泵的规格
参照设计手册或产品样本，选取其额定压力比PS高25%—60%，其流量与上述计算一致的液压泵。
（4）计算功率，选用电动机
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①按工况图，找出所有缸N-t图中最高功率点的Nmax对应的PS（计算值）和泵额定流量的乘积，然后除以泵的总效率?p
N电?PS?Qp?p （4—8）
②确定液压泵的流量压力和选择泵的规格，泵的工作压力的确定。考虑到正常工作中进油路有一定的压力损失，所以，泵的工作压力为：Pp?Pi???P
Pp—液压泵的最高工作压力； Pi—执行元件的最高工作压力
??P—进油管路中的压力损失，初算时，简单系统可取0.2—0.5MP，
a??P=0.5MP，P=4.5+0.5=5MP
apa上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统在各种工况的过渡，阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到，一定的压力储备量并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力Pn应满足Pn?(1.25?1.6)Pp
Pn?1.25Pp?1.25?5?6.25MPa
③泵流量的确定 液压泵的最大流量应为：
qp?Kl(?q)max （4—9）
式中：qp—液压泵的最大流量
(?q)max—同时工作的各执行元件所需流量之和的最大值。如果这时溢流阀正进行工作，尚需加溢流阀的最小溢流量2～3L/min
Kl—系统泄漏系数，一般取Kl=1.1-1.3，现取Kl=1.2
qp?1.2?80?96L/min
④选择液压泵的规格。根据以上算得Pp和qp，再查阅有关手册，现选用YB-80BI双联叶片泵，该泵的基本参数为：每转排量：10-194mL/r;泵的额定压
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