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1、摘要3Abstract4前 言5第1章 绪 论61.1 清洗机械手的发展状况61.2 课题的来源和意义61.3主要技术性能指标7第2章 液压系统设计82.1 液压系统的构成82.2液压系统设计概述82.3 设计依据82.4 主要机构简述82.5 主要工作机构液压回路的设计102.5.1机械手底座回转液压回路的设计102.5.2清洗机械手吊臂伸缩机构液压回路设计122.5.3清洗机械手手腕回转机构液压回路132.5.4清洗机械手自适应液压回路设计142.6 整体液压回路设计14第3章液压系统的设计计算173.1上臂油缸的设计173.1.1 确定液压缸类型和安装方式173.1.2 确定液压缸的主要
2、性能参数和主要尺寸183.2下臂油缸的设计计算223.2.1 确定液压缸类型和安装方式233.3回转机构液压马达设计283.3.1 转矩计算1728第4章 液压泵的确定304.1 液压泵的主要技术参数304.1.1 主要技术参数304.1.2 各种泵的比较304.2 液压泵的确定314.3 油箱的选择32总 结34致 谢35参 考 文 献36摘要随着汽车保有量的增加，各式的洗车店也蓬勃发展起来，有门槛低，行业里又没有规范的规定，在互相竞争的同时，也造成洗车市场的混乱。一桶水，几把刷子的路边洗车在国内各个城市里见怪不怪了，虽然很多车主明白这样的方式会对车漆面有一定的损害，但是由于其费用低廉仍成为
3、路边店的忠实用户。这也成为这种没技术、没资金投入的洗车模式存在的依靠。虽然车主不在意，但是洗车留下的脏兮兮的污水在街道横行，可并不那么容易被接受。随着整顿力度的加大，会有越来越多的洗车店淘汰传统的洗车方式，引进机械洗车机势在必行，这里我们仿照飞机表面清洗机械手，设计一款适用于汽车行业的清洗机械手，来替代原有的手工清洗，本文主要对清洗机械手的液压传动部分进行设计，设计出一套灵活的液压系统。关键词: 清洗机械手；液压传动系统；AbstractAlong with the increase of auto possession, various Wash the garage also flouri
4、shed and have low, the industry threshold and not the norms, in competition with each other, but also cause car market chaos. A bucket of water, a few brush roadside car wash in various local city inured to the weird, although many owners of the way will understand car paint has certain harm, but be
5、cause its cheaper still be loyal users roadside shop. It also become this didnt technology, no funds washing pattern existing on. Although owners dont care, but the car wash dirty sewage left in the street, across is not so easy to be accepted. Along with the overhaul intensified efforts, there will
6、 be more and more Wash the garage eliminated the traditional car wash ways, the introduction of mechanical washer is imperative, here we model on the plane surface cleaning manipulator, design a applicable to clean auto industry manipulator, to replace the old manual cleaning, this paper focuses on
7、the part of the manipulator cleaning design of hydraulic drive, the design gives a set of flexible hydraulic system. Keywords: Cleaning manipulator ; Hydraulic transmission system 前 言清洗机械手目前在美国、日本德国应用于飞机表面清洗中，我国现在还没有运用于实际生产中，这里我们借鉴飞机表面清洗机器人，设计出一款适用于汽车行业的清洗机械手。液压传动是以流体（液压液）作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式，对于机
8、械传动来说，它是一门新技术。但如从1650年帕斯卡提出静压传递原理，1850年开始英国将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也已有二三百年的历史了。而液压传动在工业上的真正推广使用，则是在20世纪中叶以后的事。近几十年来，随着微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液压技术之中并与之紧密结合，使其应用领域遍及到各个工业部门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。本文共分四章，主要内容有：清洗机械手发展状况；课题来源；液压系统设计概述；液压系统的构成；主要工作机构液压回路的设计；整体液压回路设计；上臂油缸的设计计算；下臂油缸的设计计算；回转机构液压马达设计；伸
9、缩机构液压缸设计；起升机构液压马达设计计算等。液压部分的设计计算主要要考虑动作的实现、泄漏、安全、经济性等方面的问题，由于时间能力等方面的限制，在此次实际过程中考虑的问题不是很周全。在设计过程中，以机械设计手册4、起重机设计手册为根本，参考相关方面的教材、书籍以及论文。在此次设计中，遇到很多问题，动作的实现，油路的设计，液压马达转矩的计算等，在指导老师罗烈雷老师的指导和帮助下，顺利解决了这些问题，在此谨致忠心的感谢。 由于学生水平有限，本文错误之处和不妥之处必定不少，敬请老师批评指正。第1章 绪 论1.1 清洗机械手的发展状况清洗机械手是目前专业用于飞机表面清洗的专用机械。作为一种生活机械设备
10、，有着广阔的发展前景。飞机表面清洗作业已成为飞机保养过程中的一个重要环节, 它不但使飞机表面保持清洁美观、有效地缓解和减轻蒙皮腐蚀, 而且还可以清除蒙皮表面粘着的污染物对气动特性带来的不良影响, 保证起落架收放机构、舵轴颈部位和活动翼结合部位机构的正常运动, 对提高机上电子设备的感应灵敏度也有一定帮助。目前飞机表面清洗基本是手工作业。手工作业清洗飞机虽简便易行, 但劳动强度大, 清洗存在着很大的危险性和隐患。首先, 站在升降平台或举高车上的清洁工在高处作业具有一定危险性, 另外飞机每一块蒙皮对水压的要求都不同, 水枪喷射出的高压水, 容易导致飞机电子仪器设备损坏。可见, 采用人工清洗不仅效率低
11、, 且难以满足清洗质量。随着飞机数量的增加, 清洗作业也不断增加, 为了减少劳动力、削减经费开发全自动飞机表面清洗机越来越显得重要。日本、美国、德国相继开发出了飞机表面清洗机器人。目前，我国的汽车行业发展迅速，汽车的需求量也越来越大，这里我们根据飞机表面清洗机械手，设计出了一款适用机汽车表面清洗的机械手。1.2 课题的来源和意义本课题以国外飞机表面清洗机械手为参照，设计出一款适用于汽车清洗的液压机械手，本文重点介绍液压系统的设计液压系统设计在清洗机械手的设计里占重要地位，例如机械手臂的旋转，变幅，吊臂升缩和回转等机构组成，这些机构都靠液压系统驱动，实现作业要求。液压系统元件的类型可分为动力元件
12、，控制元件，执行元件，辅助元件等。随着经济技术的快速发展，国内对清洗机械手市场这种产品的需求越来越大，我国近年来通过实行积极的财政政策和内需拉动等手段，加强和改善宏观调控，将产生巨大的社会经济效益。液压系统设计在整个清洗机械手的设计里具有重要的意义，它使整个机器实现自动化。其中安全性等方面的考虑，设计更是减少了故障的发生，相当程度上确保运行该清洗机械手的工人的安全。1.3主要技术性能指标 清洗机械手平台作业工作状态图：图1.1 飞机表面清洗机械手结构图构件2和构件1间由腕关节联结, 有3个自由度, 控制安装其上的执行机构滚刷1的方位。整个机械手共有6个主轴, 3个腕关节轴及2个自适应轴,总共1
13、1个自由度。第2章 液压系统设计2.1 液压系统的构成 由于液压系统具有功率重量比大、力矩惯量比大、易于实现直接驱动的特点, 因此本清洗机械手选用液压系统作为动力。整个液压控制系统由供油部分、控制部分、执行部分、液压管路组成。供油部分由泵、高压滤油器、安全阀等组成; 执行部分由7个伸缩液压缸、3个回转液压马达、2个摆动马达组成; 控制部分主要由电磁换向阀组成。液压控制系统可以在计算机控制下自动完成动作, 也可按照人工操作遥控器所发出的指令工作。2.2液压系统设计概述 液压系统有传动系统和控制系统之分,本次设计中所说的系统设计主要是针对传动系统设计而言,主要是确定整个清洗机械手的液压回路,以及其
14、间主要执行元件、控制元件等的主要尺寸和基本性能参数。其实从结构组成和工作原理来看，传动系统和控制系统并无本质上的区别，仅仅一类以传递动力为主，追求传动特性的完善，其执行元件用来驱动某个控制元件的操纵装置（例如液压泵、液压马达的变量机构、控制阀的阀心等）而已。因此，传动系统的设计内容和方法只需略做调整，即可直接用于控制系统的设计。 系统的设计除应满足主机要求的功能和性能外，还必须考虑符合质量轻、体积小、成本低、效率高、结构简单、使用维护方便等一般要求及工作可靠这一特别重要的要求。 系统设计的出发点，可以是充分发挥其组成元件的工作性能，也可以是着重追求其工作状态的绝对可靠。前者着眼于效能，后者着眼
15、于安全；实际的设计工作则常常是这两种观点不同程度的组合，考虑具体要求不同而有所侧重。2.3 设计依据 本课题以国外飞机表面清洗机械手为参照，主要依据机械设计手册4里液压传动系统设计步骤和方法，设计出一款适用于汽车清洗的液压机械手2.4 主要机构简述一 手臂伸缩工作部分 机械手每节手臂由伸缩液压缸7、8、9、10、11控制做仰俯运动, 对应转角范围为0 180#,各节臂液压回路基本相同, 电磁换向阀处于右位时, 压力油进入油缸的无杆腔, 压力油同时打开液压锁使有杆腔回油, 推动机械手臂做仰俯运动。二 机械手底座回转部分 机械手可以由回转马达17控制带动底座整体回转, 角度范围大小为0 360#。压力油经梭阀进入制动油缸有杆腔, 克服弹簧压力上行, 使液压马达的制动器松闸, 同时压力油经单向阀驱动回转马达17
