搬运用液压机械手控制新版系统标准设计.doc

本科毕业设计（论文）题 目搬利用液压机械手控制系统设计学生姓名 学 号 院（系）机电工程学院专 业 指导老师 时 间 摘要在工业生产过程中大家常常受到高温、腐蚀及有毒气体等原因危害，增加了工人劳动强度，甚至于危及生命。自从机械手问世以来，对应多种难题迎刃而解。本文以三自由度搬利用液压机械手为研究对象，该机械手能在空间抓、放、搬运物体，动作灵活，适适用于生产线中、小型批量自动化生产。机械手全部动作由液压缸和液压马达驱动，液压缸和液压马达由电磁阀控制，电磁阀由PLC程序控制。论文关键工作以下：设计了机械手液压系统图，选择了对应液压元器件，给出了PLC控制方案，设计了PLC接线图、控制面板。并以此设计了PLC控制程序，此程序可实现机械手上升/下降、伸出/缩回、抓取/放松和左转/右转等功效。关键词：三自由度、机械手、液压、PLCAbstractIn the process of industrial production, people are often subjected to high temperature, corrosion and toxic gases and other factors, increasing the labor intensity of workers, and even endanger life. Since the advent of manipulator, smoothly done or easily solved the corresponding problems.In this paper, three degrees of freedom to move the use of hydraulic manipulator as the research object, the robot hand in space to grasp, put, moving objects, action flexible, applicable to the production line, small batch automated production. The whole movement of the manipulator is driven by the hydraulic cylinder and the hydraulic motor, the hydraulic cylinder and the hydraulic motor are controlled by the electromagnetic valve, and the electromagnetic valve is controlled by the PLC program.The main work of this paper are as follows: design the manipulator of the hydraulic system diagram, select the corresponding hydraulic components, the PLC control scheme is proposed, and thus the design of the PLC control program, this program can realize the rise of manipulator / down, stretched out / retracted, crawl / relax and turn left / right etc. function.Key Words: Three degrees of freedom，manipulator，hydraulic，PLC目录 1 绪论 （6）1.1 课题研究背景及意义（6）1.2 研究现实状况及发展趋势（6）1.2.1 机械手研究现实状况及发展趋势（6）1.2.2 液压技术研究现实状况及发展趋势（7）1.2.3 PLC研究现实状况及发展趋势（9） 1.3 本设计研究内容（10） 2 机械手液压系统方案确实定 （11） 2.1 机械手工作原理（11）2.2 液压系统设计参数（11）2.3 系统局部关键回路分析（11）2.3.1 调速回路分析（12） 2.3.2 卸荷回路分析和选择（12）2.3.3 平衡回路（13）2.3.4 减速缓冲回路（13）2.3.5 夹紧缸回路（14）2.4 液压系统原理图（14） 2.5 本章小结（16）3 液压系统设计计算（17） 3.1 液压实施元件载荷组成和计算（17）3.1.1 手臂升降缸驱动力计算（17）3.1.2 手臂伸缩缸驱动力计算（19）3.1.3 夹紧缸夹紧力及驱动力计算（21）3.1.4 手臂摆动缸载荷转矩计算（22） 3.2 液压系统关键参数确实定（24）3.2.1 初选液压系统工作压力（24） 3.2.2 液压缸关键尺寸确实定（25） 3.2.3 液压马达排量计算（27） 3.3 液压缸和液压马达所需流量确实定（27） 3.4 各液压缸实施元件实际工作压力确实定（28）3.4.1 液压缸实际工作压力（28）3.4.2 液压马达实际工作压力确定（29）3.5 液压元件选择（29） 3.5.1 液压泵选择（29） 3.5.2 电动机选择（30） 3.5.3 液压元件选择（30） 3.6 液压系统性能计算（30） 3.6.1 液压系统压力损失计算（31） 3.6.2 液压系统发烧温升计算（34） 3.7 本章小结（36）4 搬利用机械手PLC控制方案 （37）4.1 可编程控制器（PLC）概述（37） 4.1.1 可编程控制器概述（37）4.1.2 可编程控制器系统组成（38） 4.2 PLC选型 （39） 4.3 机械手动作要求及控制过程（40）4.4 PLCI/O分配表 （41） 4.5 设计电气控制原理图（42） 4.5.1 主电路设计（42） 4.5.2 控制电路设计（42） 4.5.3 辅助电路设计（43） 4.6 机械手控制梯形图（44） 4.6.1 手动操作方法（44） 4.6.2 单周期操作方法和连续操作方法（45） 4.6.3 回原点操作方法（49） 4.7 本章小结（50） 5总结（51）参考文件（52）致谢（53）1 绪论 1.1课题研究背景及意义工业机械手是近代自动控制领域中出现一项新技术，已经成为现代（自动）制造生产系统中一个关键组成部分。机械手快速发展是因为它含有主动作用正日益为大家所认识：首先，它能部分地替换人工操作；其次，它能根据生产工艺要求，遵照一定程序、时间和位置来完成工件传送和卸载；最终，它能操作必需机具进行焊接和装配。所以，机械手受到各优异工业国家重视，并投入大量人力物力加以研究和应用，尤其在高温、高压、粉尘、噪声和带有放射性和污染性场所，应用更为广泛。本课题采取可编程控制器PLC实现搬利用液压机械手控制系统运行过程手动和自动控制，处理了传统继电器控制方案接线复杂、稳定性差、故障率高缺点。PLC控制方案使控制过程可靠性高、故障率低、而且维修方便，降低了手动工作量，操作过程愈加清楚明确。1.2研究现实状况及发展趋势1.2.1机械手研究现实状况及发展趋势 机械手是一个模拟人手操作自动机械。它可按固定程序抓取、搬运物件或操持工具完成一些特定操作。应用机械手能够替换人从事单调、反复或繁重体力劳动，实现生产机械化和自动化，替换人在有害环境下手工操作，改善劳动条件，确保人身安全，所以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手关键由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（或工具）部件，依据被抓持物件形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多个结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成多种转动（摆动）、移动或复合运动来实现要求动作，改变被抓持物件位置和姿势。运动机构升降、伸缩、旋转等独立运动方法，称为机械手自由度。为了抓取空间中任意位置和方位物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计关键参数。自由度越多，机械手灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。通常专用机械手有23个自由度。 机械手种类，按驱动方法可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方法可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常见作机床或其它机器附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传输工件，在加工中心中更换刀具等，通常没有独立控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品主从式操作手也常称为机械手。 伴伴随人类社会不停发展，科学和技术不停进步，人类对资源依靠也越来越大，最终将不可避免要向陆地以外甚至是地球以外地方扩展，而在这些对人类来说恶劣环境里，搬利用机械手发展就显得尤为关键了。作为新生产力代表劳动工具，搬利用机械手能替换人类在恶劣环境中完成人类无法完成又不得不做工作。因为搬利用机械手应用不得不向更广范围延伸，这就要求搬利用机械手有愈加好通用性，更高适应能力，愈加专业化，当然在这个基础上还有考虑到搬利用机械手经济性要求。所以发展在能满足基础功效要求基础上，实现结构模块化、方便修改设计、通用性强而且可靠性高搬利用机械手是市场所需，社会发展肯定。1.2.2液压技术研究现实状况及发展趋势液压技术渗透到很多领域，不停在民用工业、在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度应用和发展，而且发展成为包含传动、控制和检测在内一门完整自动化技术。现今，采取液压传动程度已成为衡量一个国家工业水平关键标志之一。如发达国家生产95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上自动线全部采取了液压传动技术。 多年来，中国液压元件制造行业坚持技术进步，涌现出一批各具特色高新技术产品。如：北京机床所直动式电液伺服阀、杭州精工液压机电企业低噪声百分比溢流阀（拥有专利）、宁波华液企业电液百分比压力流量阀（已申请专利），均为机电一体化高新技术产品，并已投入批量生产，取得了很好经济效益。北京华德液压集团企业恒功率变量柱塞泵，填补了中国大排量柱塞泵空白，适适用于冶金、锻压、矿山等大型成套设备配套。天津特精液压股份三种齿轮泵，含有结构新奇、体积小、耐高压、噪声低、性能指标优异等特点。榆次液压件高性能组合齿轮泵，可广泛用于工程、冶金、矿山机械等领域。广东广液企业高压高性能叶片泵、宁波永华企业超高压软管总成、无锡气动技术研究所为多种自控设备配套WPI新型气缸系列全部是很有特色新产品；另外，一批优质产品成功地为国家关键工程和关键主机配套。如：天津市精研工程机械传动天然气输送管道生产线液压设备是国家西气东输工程配套设备；慈溪博格曼密封材料企业高温高压W型缠绕垫片，现已成功地用于加氢裂化装置上；大连液压件厂和山西长治液压件厂转向叶片泵，是中、重型汽车转向系统中关键部件，现在两个厂年产量已达10台以上；青岛基珀密封企业新型组合双向密封和大型防泥水油封是分别为一汽解放牌9吨车和一拖拖拉机配套密封件；另外天津特精液压股份静液压传动装置和多路阀、湖州生力液压件企业多功效滑阀、威海气动元件企业组合调压阀空气减压阀、贵州枫阳液压企业液压泵站和液压换挡阀等，全部深受用户好评。 由此可见液压传动产品等在国民经济和国防建设中地位和作用十分关键。它不仅能最大程度满足机电产品实现功效多样化必需条件，也是完成重大工程项目、重大技术装备基础确保，更是机电产品和重大工程项目和装备可靠性确保。液压传动产品发展是实现生产过程自动化、尤其是工业自动化不可缺乏关键手段。1.2.3 PLC研究现实状况及发展趋势 可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)是专为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子系统，是微机技术和传统继电接触控制技术相结合产物，它克服了继电接触控制系统中机械触点接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差缺点，充足利用了微处理器优点。经过30多年发展，PLC已十分成熟和完善，在中国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环境保护及文化娱乐等各个行业，应用情况大致可归纳为以下几类： （1）开关量逻辑控制 这是可编程序控制器最基础和最广泛应用领域，它替换传统继电器电路，实现逻辑控制、次序控制，既可用于单台设备控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 （2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有很多连续改变量，如温度、压力、流量、液位和速度等全部是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必需实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间A/D转换及D/A转换。PLC厂家全部生产配套A/D及D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。 （3）运动控制 可编程序控制器能够用于圆周运动或直线运动控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和实施机构，现在通常使用专用运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机单轴或多轴位置控制模块。世界上各关键PLC厂家产品几乎全部有运动控制功效，广泛用于多种机械、机床、机器人、电梯等场所。 （4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量闭环控制。作为工业控制计算机，可编程序控制器能编制多种多样控制算法程序，完成闭环控制。现在，伴随大规模和超大规模集成电路等微电子技术发展，PLC已由最初一位机发展到现在以16位和32位微处理器组成微机化PC，而且实现了多处理器多通道处理。现在，PLC技术已很成熟，不仅控制功效增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提升，编程和故障检测更为灵活方便，而且伴随远程I/O和通信网络、数据处理和图象显示发展，使PLC向用于连续生产过程控制方向发展，成为实现工业生产自动化一大支柱。1.3 本设计研究内容 搬运机械手是生产线上常见自动化设备之一。本课题以液压机械手为平台，选择对应液压元件，设计一套完整液压控制系统。该系统可实现下动作要求：从原位置出发坐标为（0，0），把待搬动物体放置于坐标（400mm，400mm）处。延时20秒后返回出发点。其中，运动负载质量为10kg，移动速度为5m/min，工作行程500-600mm。另外，该系统可分别实现自动控制和手动控制，自动控制即上述动作循环反复，手动控制即可分别控制各液压缸工作。具体工作以下：（1）熟悉该系统机械传动机构、驱动机构、实施机构，分析设计任务和控制要求，设计控制原理图；（2）依据负载及控制要求，进行液压缸、液压泵及液压阀等关键元器件选型工作，并依据控制动作设计出液压控制基础回路，得出液压系统图；（3）依据任务控制关系设计控制系统硬件接线图，编写PLC控制程序并调试，设计控制面板，选定所需电气元件，列出清单； （4）撰写设计计算说明书，字数不少于0.5万字。（非设计类论文字数再核查一下是否为0.5万字）2 搬利用机械手液压系统方案确定以三自由度液压机械手为平台，选择对应液压元件设计一套完整液压系统。2.1机械手工作原理三自由度搬利用机械手动作过程图2.1所表示，其中1为立柱作90回转运动；2位沿立柱作300mm上下移动；3为沿水平方向作400mm伸缩运动；4为手指夹紧、放松运动。 图2.1机构示意图2.2 液压系统设计技术参数（1） 抓重：抓取工件为铸铁，最大重量为10kg；（2） 自由度数：3个自由度；（3） 坐标形式：直角坐标；（4） 大臂运动参数： 升降行程：300mm；旋转范围：0-90；旋转速度：5m/min；（5） 小臂运动参数： 伸缩行程：400mm。2.3系统局部关键回路分析2.3.1调速回路分析调速回路按其调速方法不一样，有节流调速回路、容积调速回路、容积节流调速回路三类。因为机械手速度比较低，且节流调速回路费用低廉，故选择节流调速回路来调速。按回路中节流阀位置不一样，节流调速有进口节流调速回路、出口节流调速回路、旁路节流调速回路三种形式。当负载方向和液压缸运动方向一致时，液压缸回油腔油液是有一定压力，所以液压缸进油腔压力在出现负载荷情况下，也不应快速下降。所以，采取图2.2所表示变载荷回路来进行调速，液压缸因节流阀调整作用而平稳运动，确保了液压系统平稳性和可靠性。 图2.2变载荷液压回路2.3.2卸荷回路分析和选择 图2.3所表示为采取二位二通阀卸荷回路。卸荷时经过二位二通阀流量应等于液压泵输出流量，不能小于液压泵输出流量，假如二位二通阀不能将液压泵输出流量全部流回油箱，势必使二位二通阀起节流作用，不能完全卸荷，引发系统发烧。所以这么卸荷回路只能适适用于小流量液压系统，故不常使用。图2.4所表示为采取二位二通阀控制溢流阀卸荷回路。当二位二通阀通电时，溢流阀远程控制口通向油箱，泵输出压力油以很低压力打开溢流阀全部流回油箱，实现卸荷。二位二通阀只需经过溢流阀控制油路中流出油，从而能够选择较小阀，而且能够进行远距离控制。当电磁阀断电时，这种卸荷回路也远比图2.3所表示回路缓解。所以总而言之，选择图2.4所表示回路来用作卸荷回路。 图2.3 采取两位两通阀卸荷回路 图2.4 采取两位两通阀控制溢流阀 卸荷回路2.3.3平衡回路 平衡回路功用是预防垂直放置液压缸和和之相连工件部件因自重而自行下落。图2.5所表示为一使用单向次序阀平衡回路，溢流阀在此作背压阀，在回路中保持运行平稳。由图可见，当换向阀右位接入回路使活塞下行时，回油路上存着一定背压；只要调整单向次序阀改变液压缸内背压压力使活塞平稳下降；当换向阀处于中位时，活塞就停止运动，不再继续下移。 图2.5 平衡回路 图2.6 减速缓冲回路2.3.4减速缓冲回路 伸缩缸行程为400mm，所以在伸缩回路中需要有缓冲。图2.6就是一个减速缓冲回路。它是由二位二通电磁换向阀和可调整流阀并联组成。经过控制二位二通电磁换向阀来调整伸缩缸运动速度。2.3.5夹紧缸回路 图2.7所表示回路。为预防手指夹紧缸在夹紧工件情况下意外断电，应加锁紧保压回路。压力继电器是对手指夹紧缸进行过载保护，当其作业过程中发生过载时即可发出电信号使泵卸载。同时为预防夹紧缸受系统压力波动影响或压力过高，造成夹紧力过大损坏工件或压力过低无法夹紧工件，造成意外事故，故需要在油路上增加减压阀确保夹紧缸压力恒定不变。 图2.7 夹紧缸回路为便于机械手自动控制如采取可编程序控制器或微机进行控制，同时系统压力和流量全部不高,故选择电磁换向阀回路，以取得很好自动化程度和经济效益。液压机械手通常采取单泵或双泵供油，手臂伸缩、手臂升降和手臂旋转等机构采取并联供油，这么可有效降低系统供油压力，此时为了确保多缸运动系统互不干扰，实现同时或非同时运动，换向阀需釆用中位“O”型换向阀。从技术参数中可知，系统功率较小，故选择单栗供油和简单节流阀进行调速，以取得很好经济效益。2.4液压系统原理图在上述关键油路选好以后，参考部分其它机械手液压系统，机械手液压系统原理图设计图2.8所表示，其作业程序和电磁阀动作次序见表2.1。图2.8 液压系统原理图1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-压力表；5-溢流阀；6、21-两位两通换向阀；7-单向阀；8、14、18-二位四通O型换向阀；9、10、15、16-单向节流阀；11-单向次序阀；13、22-双作用液压缸；17-摆动马达；19、20-可调整流阀；23-减压阀；24-一般型调速阀；25-两位三通换向阀；26-液控单向阀；27-压力继电器；28-单作用液压缸表2.1 作业程序和电磁阀动作次序1DT2DT3DT4DT5DT6DT7DT8DT9DT液压泵开启+上升+正转+伸出+伸出缓冲+夹紧+缩进+缩进缓冲+反转+下降+卸荷+2.5本章小结 本小节经过对搬利用液压机械手中国外研究分析，对其整体结构进行了设计。依据工作要求，对搬利用液压机械手进行自由度和运动学研究，确定3个自由度搬利用液压机械手为本文研究对象。关键介绍了搬利用液压机械手在工作中用于将原工作台上物块般到其它库位上要实现上升/下降、左转/右转、伸出/缩回、夹紧/放松等动作控制要求及液压传动回路原理。3 液压系统设计计算3.1液压实施元件载荷组成和计算3.1.1手臂升降缸驱动力计算 升降缸只需计算无杆腔进油时(即上升)工况，当有杆腔进油时，整个手臂会产生负载荷,所以在此不予讨论。 （1）工作载荷Fg 升降缸工作载荷包含升降台本身所受重力和所夹工件重力。这些力方向如和活塞运动方向相同为负,相反为正。 上升：Fg=G 下降:Fg=-G G-零件及工件所受总重, m工件=10Kg现在对机械手手臂做粗略估算:m爪=5Kg，m大臂=10Kg，m小臂=7Kg，伸缩缸m伸=5Kg，摆动缸m摆=5Kg，升降缸活塞杆m杆=2Kg m=m爪+m大臂+m小臂+m伸+m工件+m摆+m杆=44Kg (3.1)上升时:Fg=mg=449.8N=431.2N（2）惯性载荷Fa (3.2)式中，g重力加速度，g=9.8m/s2； 速度改变量(m/s)； 开启或制动时间(s)。通常机械t=0.1-0.5s，对于轻载低速运动部件取小值,对重载高速部件取大值。本设计要求手臂升降是V60mm/s，在计算惯性力时候,起动或制动时间差=0.2s，开启速度=V=0.06m/s， G近似估算为59Kg；将数据带入公式(3.2)有： （3）摩擦阻力Ff计算:(受力分析见图3.1) 现在对机械手手臂重心做粗略估算:P=0.37m，h=0.3m （3.3） 取=0.16,将数据代人公式(3.3)得: 图3.1升降缸受力分析图 （4）液压缸在这里选择0型密封，所以密封摩擦力能够经过近似估算 F密=0.03F （5）外载荷受力分析: 升降缸所受负载: (3.4)式中，液压缸机械效率, 取=0.95（）。 上升时： 起动加速时： 稳态时： 减速制动时：3.1.2手臂伸缩缸驱动力计算 伸缩缸伸出未夹工件时，受力相比夹取工件时较小，故不予讨论，只计算伸缩缸夹取工件后工况。 （1）导轨摩擦载荷Ff 图3.2机械手臂部受力示意上图3.2是机械手手臂示意图，本设计是双导向杆，导向奸对称配置在伸缩缸两侧。计算以下: m=m爪+m工件+m伸+m小臂=27Kg因为导向杆对称配置,两导向杆受力均衡,可按一个导向杆计算。 得： 得： (3.5) (3.6) 式中G总参与运动零部件所受总重力(含工件)(N)； L手臂和运动零部件总重量重心到导向支撑前端距离(m)； a导向支撑长度(m)； u当量摩擦系数，其值和导向支撑截面相关。对于圆形导轨： u摩擦系数，参考机械设计手册起动时：u=0.15-0.20；低速时：u=0.1-0.12；高速时：u=0.05-0.08；导向杆材料选择钢，导向支撑选择铸铁u=0.21.5=0.3，G总=279.8N=264.6N，L=200mm=0.2m，导向支撑a设计为0.05m，将以上数据代人公式(3.6)得： （2）惯性载荷Fa 本设计要求手臂平动是V200mm/s，在计算惯性力时候，起动或制动时间差t=0.2s，开启速度V=V=0.2m/s，将数据带入公式(3.2)有： （3）液压缸密封处摩擦阻力，由Fm于多种缸密封材质和密封形成不一样， 密封阻力难以正确计算，通常估算为：式中液压缸机械效率，取=0.9（） （4）工况分析 起动加速时： 稳态时： 减速制动时：3.1.3夹紧缸夹紧力及驱动力计算手指加在工件上夹紧力，需要克服工件重力所产生静载荷和工件运动状态改变惯性力产生载荷，方便工件保持可靠夹紧状态。手指对工件夹紧力可按公式计算： (3.7) 式中K1安全系数，通常1.2-2.0；K2工作情况系数，关键考虑惯性力影响。可近似按下式估量， 式中a为重力方向最大上升加速度，g为重力加速度，g=9.8m/s2 。 ， 为运载时工件最大上升速度；为系统达成最高速度时间，通常选择0.030.5s；K3 方位系数，依据手指和工件位置不一样进行选择；G 被抓取工件所受重力(N)。计算： 假设a=2b，；机械手达成最高响应时间为0.5s，求夹紧力FN和驱动力F。 取K1=1.5； K3=0.5依据公式（3.7），将已知数据条件代入得：夹紧力： 依据图3.3受力分析，驱动力计算式为：取=0.85；设夹紧时弹簧回复力为50N，所以夹紧缸夹紧工件时，夹紧缸负载为：F=255.686N。图3.3手爪受力分析3.1.4手臂摆动缸载荷转矩计算 手臂回转回转驱动力矩Tw, 应该和手臂运动时所产生惯性力矩Ta及各密封装置处摩擦阻力矩Tf相平衡。 （1）工作载荷力矩Tg=0 （2）惯性力矩Ta （3.8）式中角加速度(rads2)；J手臂回转部件(包含工件)对回转轴线转动惯量(kgm2)；角速度改变量(rads)；起动或制动时间(s)； (3.9）式中P手臂回转零件重心和回转轴距离(P=O.37m)；J0回转部件重心转动惯量。 （3.10）回转部件能够等效为一个长为400mm,直径为100mm，质量为44Kg圆柱体。因为最大搬运速度为5m/min，最大工作距离600mm，转速n=0.265r/s,则开启角速度=513rad/s，开启时间设计为0.2s。将数据分别代入公式（3.8-3.10）有： （3）轴径摩擦阻力力矩Tf 密封处摩擦阻力矩能够粗略估算下Tf=0.03T，因为回油背差通常很小，故在这里忽略不计。 马达载荷转矩： (3.11)取 （4）外载荷受力分析 开启加速时： 稳态运动时： 减速制动时： 3.2液压系统关键参数确实定3.2.1初选液压系统工作压力机械手液压系统属于低压系统，且本机械手设计为单步工作，载荷最大时为机械手夹取工件后大臂伸缩缸上升工况。因为F大臂max=926.775N，所以选择液压缸压力油工作压力P1=1.0MPa。表3.1 液压缸工作压力作用在活塞上外力（N）液压缸工作压力（MPa）作用在活塞上外力（N）液压缸工作压力（MPa）50000.810300002.04.05000100001.5230000500004.05.01000002.53500005.07.03.2.2液压缸关键尺寸确实定 （1）确定升降液压缸内径D和活塞杆直径d: 受力分析图3.3所表示。 (3.12) P2为回油路中背压力依据机械设计手册4表23.4.4，在轻载节流调速系统中背压力P2=0.2-0.5 Mpa；依据机械设计手册4表23.4.5，选择活塞杆直径d=0.5D。 图3.4 升降缸 将数据代入公式(3.12)有： 依据机械设计手册4表23.6-33，选择液压缸内径为：D=32 mm。则活塞杆内径为：d=320.5=16mm，依据机械设计手册4表23.6-34，选择d=16mm。（2）确定小臂伸缩液压缸内径D和活塞杆直径d：液压缸内径D和活塞杆直径d计算(图3.5所表示) 图3.5 双作用液压缸示意图 当油进入无杆腔:F=P1A1-P2A2，回油路中压力P2可忽略不记。 (3.13） 当油进入有杆腔中: (3.14） F=926.775N， 依据机械设计手册4表23.4-2，选择液压缸压力油工作压力P1=1.0MPa；依据机械设计手册4表23.4-4，在轻载节流调速系统中背压力P2=0.2-0.5 Mpa；依据机械设计手册4表23.4-5，选择活塞杆直径d=