【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， d=，由圖 知液壓缸密封處總的摩擦力為 2+F = 1 封 （ 3） F回 的計(jì)算 一般背壓阻力較小，可按 F回 = （ 4） F慣 的計(jì)算 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 =GvF gt????慣 (220) 其中 G—— 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（包括工件重量） g—— 重力加速度，取 v? —— 由靜止加速到常速的變化量 t? —— 起動(dòng)過(guò)程時(shí)間。一般取 — s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取較小值，對(duì)重載取較大值 根據(jù) 220 式，由設(shè)計(jì)要求取 v? = m/s， t? = s， G=2500 N，則 2 5 0 0 0 .1= = 2 5 59 .81 0 .1F ??慣 N 根據(jù) （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 、 （ 4） 所 分析 ， 結(jié)合 218 式得：驅(qū)動(dòng)力 F 700 255F F F? ? ? ? 得 =955 N ? 1038F? N 腕部液壓缸的計(jì)算 圖 雙作用 液壓缸示意圖 （ 1） 腕部橫移液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)： 21 4DF F P ????? 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔時(shí)： 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ? ?222 4DdF F P ?????? 液壓缸的有效面積 ： 1FS P? 故有： 114 1 .1 3FFD PP? ? ??? （無(wú)桿腔） (221) 214FDdP???? （有桿腔） (222) 式中 F —— 驅(qū)動(dòng)力（ N） 1p —— 液壓缸的工作壓力（ pa） d —— 活塞桿的直徑（ m） D —— 液壓缸的直徑（ m） ? —— 液壓缸的機(jī)械效率。 初步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 ? =。代入已求得的 F=1038 N, 則 無(wú)桿腔算得的液壓缸內(nèi)徑 D=16 mm，有桿腔算得的液壓缸內(nèi)徑為 D= mm，故由 GB/T 23481993 取 D=32 mm。 取 活塞桿直徑 d=、 工作壓力 p=5 MPa，所以 d=16 mm （ 2） 腕部橫移液壓缸壁厚及外徑的計(jì)算： 腕部橫移液壓缸設(shè)計(jì)成中等壁厚， 中等壁厚：即 16＞ D? ＞ 時(shí) 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ????? 式中 p—— 液壓缸內(nèi)工作壓力 ? —— 強(qiáng)度系數(shù)（當(dāng)為無(wú)縫鋼管時(shí) ? ＝１） Ｃ —— 計(jì)入管壁公差及侵蝕的附 加厚度，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 一般常用缸體材料的許用應(yīng)力 []? : 鍛鋼 []? =110 120MPa 鑄鐵 []? =60MPa 無(wú)縫鋼管 []? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110MPa，中等壁厚，則腕部橫移缸壁厚計(jì)算如下： 5 2 0 0 .42 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 1 36D? mm，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =80mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ， 取螺栓或螺釘個(gè)數(shù) Z=4，[ ] 240? ? MPa。 故 由 216 式計(jì)算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 0QF —— 工作載荷（ N）且 0QF = F—— 液壓缸驅(qū)動(dòng)力 將驅(qū)動(dòng)力 1038F? N 帶入上式求得 1 4 1 .3 1 0 3 8 2 .5 3 .04 1 2 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M5 螺釘 液壓搬運(yùn)機(jī)械手小臂伸縮缸 設(shè)計(jì)及計(jì)算 臂部運(yùn)動(dòng)的目的是把手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意一點(diǎn)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故手里復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小 和定 位精度等直接影響機(jī)械手的工作性能。 液壓搬運(yùn)機(jī)械手的小臂結(jié)構(gòu)采用雙導(dǎo)向桿的手臂伸縮機(jī)構(gòu)，由于手臂伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向管承受彎曲作用，活塞桿均受拉壓，故受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)。 液壓搬運(yùn)機(jī)械手的 小臂伸縮 液壓缸可以等效為如下簡(jiǎn)圖進(jìn)行計(jì)算： 圖 機(jī)械手小臂伸縮液壓缸受力等效簡(jiǎn)圖 小臂伸縮液壓缸驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 液壓搬運(yùn)機(jī)械手的小臂伸縮液壓缸可以等效為做垂直伸縮直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個(gè)方面的阻力，來(lái)確定液壓缸所需的驅(qū)動(dòng)力。 液壓缸 活塞驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 + F + F + FF F G??回摩 密 慣 (223) 式中 F摩 —— 摩擦阻力 ,。手臂運(yùn)動(dòng)時(shí)，為運(yùn)動(dòng)件表面的摩擦阻力。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力 F密 —— 密封裝置處的摩擦阻力 F回 —— 液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力 F慣 —— 啟動(dòng)或者制動(dòng)時(shí)， 活塞桿所受的平均慣性 G —— 零部件及工件所受總重力 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 （ 1） F摩的計(jì)算 由 摩擦阻力 F摩的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算 4 aF F f??摩 (224) 其中 f —— 摩擦系數(shù)，取 f = aF —— 如圖 ，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套筒間的摩擦阻力。為保證小臂伸縮液壓缸不產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，則 4 aFG? 。取 aF =500 N 根據(jù) 224 式， 計(jì)算的 F摩 為 = 4 50 0 0. 16 32 0F ? ? ?摩 N （ 2） F密 的計(jì)算 小臂伸縮液壓缸 采用“ o”型密封圈進(jìn)行密封，且工作壓力 5 10p?? MPa， d=，由圖 知液壓缸密封處總的摩擦力為 =F F F F??密 封 1 封 2 封 3 (225) 又 2+F = 1 封 其中 F—— 驅(qū)動(dòng)力 =F p d l?? ? ?封 3 式中 p —— 工作壓力，取 5 610? MPa ? —— 摩擦阻力 ， 3? ? （取 ?? ） d —— 伸縮油管直徑（ m） l —— 密封有效長(zhǎng)度（ m） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，取 d=， l = ? 6= 5 1 0 0 .0 3 0 .0 4 0 .0 0 2 6 5 = 1 5 .9 1 6F ? ? ? ? ?封 3 N 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （ 3） F回 的計(jì)算 一般背壓阻力較小，可按 F回 = （ 4） F慣的計(jì)算 =GvF gt????慣 (226) 其中 G—— 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（包括工件重量） g—— 重力加速度，取 v? —— 由靜止加速 到常速的變化量 ,取 v? = m/s t? —— 起動(dòng)過(guò)程時(shí)間。一般取 — s，對(duì)輕載低速運(yùn)動(dòng)部件取較小值，對(duì)重載取較大值 根據(jù) 226 式，由設(shè)計(jì)要求取 v? = m/s， t? = s， G=3000 N，則 3 0 0 0 0 .2= = 3 0 69 .81 0 .2F ??慣 N 根據(jù) 以上 （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 、 （ 4） 所分析，結(jié)合 223 式得：驅(qū)動(dòng)力 F計(jì) 算 3 2 0 0 .0 3 1 6 0 .0 5 3 0 6 3 0 0 0F F F? ? ? ? ? ?計(jì) 算 計(jì) 算 計(jì) 算 ? 3960F ?計(jì) 算 N 取液壓缸機(jī)械效率 ?? ，則 驅(qū)動(dòng)力 4400FF???計(jì) 算 N 小臂伸縮 液壓缸的計(jì)算 （ 1） 小臂伸縮 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 根據(jù) 22 222 式， 初 步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 ? =。代入已求得的 驅(qū)動(dòng)力F=4400 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264400 45 10D ??? ?? ? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=40 mm。取 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 活塞桿直徑 d=、工作壓力 p=5 MPa，所以 d=20 mm （ 2） 小臂伸縮液壓缸 壁厚及外徑的計(jì)算： 小臂伸縮液壓缸 設(shè)計(jì)成中等壁厚， 中 等壁厚：即 16＞ D?＞ 時(shí) 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ????? 式中 p—— 液壓缸內(nèi)工作壓力 ? —— 強(qiáng)度系數(shù)（當(dāng)為無(wú)縫鋼管時(shí) ? ＝１） Ｃ —— 計(jì)入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 一般常用缸體材料的許用應(yīng)力 []? : 鍛鋼 []? =110 120MPa 鑄鐵 []? =60MPa 無(wú)縫鋼管 []? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110MPa，中等壁厚，則 小臂伸縮液壓缸 壁厚計(jì)算如下： 5 4 0 0 .82 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 1 50D? mm，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =800mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ，取螺栓或螺釘個(gè)數(shù) Z=4，[ ] 240? ? MPa。故 由 216 式計(jì) 算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 0QF—— 工作載荷（ N）且0QF= Z F —— 液壓缸驅(qū)動(dòng)力 將驅(qū)動(dòng)力 4400F? N 帶入上式求得 1 4 1 .3 4 4 0 0 2 .5 6 .24 1 2 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M8 螺栓 液壓搬運(yùn)機(jī)械手小臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)及計(jì)算 液壓搬運(yùn)機(jī)械手小臂俯仰液壓缸可以為機(jī)械手的小臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，經(jīng)過(guò)分析知液壓缸處于初始位置時(shí)的受力最大，機(jī)械手初始位置模型如下： 圖 機(jī)械手初始位置模型 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 驅(qū)動(dòng)手臂仰俯的驅(qū)動(dòng)力矩，應(yīng)克服手臂等部件的重量對(duì)回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩和手臂在啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn) 副處摩擦力矩，即 =M M M M??驅(qū) 慣 偏 摩 (227) 式中 M摩 —— 鉸接處的摩擦力矩，采用滾動(dòng)軸承時(shí) M摩 =0 M偏 —— 手臂等部件重量對(duì)回轉(zhuǎn)軸線（轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn) A）的偏重力矩（ N? M） M慣 —— 手臂做俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí) 啟動(dòng)的慣性力矩 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 = wM t?慣 工 件 起（ J+J ） (228) 式中 J工 件—— 工件對(duì)手臂回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2N Ms??） J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件對(duì)手臂回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ 2N Ms??） w —— 手臂回轉(zhuǎn)過(guò)程的角速度 t起 —— 起動(dòng)過(guò)程中所需的時(shí)間（ s），一般取 故 2211 5 0 0 1 .5 3 7 5 /33J m l N M s? ? ? ? ? ? ? ? 22= 25 00 1. 5 56 25 /J m l N M s? ? ? ? ?工 件 由設(shè)計(jì)要求 /w rad s? ，取 = s 則 0 . 5= + 1 5 0 0 00 . 2M ??慣 （ 3 7 5 5 6 2 5 ） NM? 由圖 M偏 = 50 0 0. 75 + 25 00 1. 5= 41 25M ??偏 NM? 根據(jù) 227 式，計(jì)算 M驅(qū) 得 = 15 00 0 41 25 19 12 5M M M M? ? ? ? ?驅(qū) 慣 偏 摩 NM? 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動(dòng)力 NF 的計(jì)算 根據(jù)圖 知， = ?驅(qū) ? =N MF ? 驅(qū) N 濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 小臂俯仰液壓缸的計(jì)算 （ 1） 小臂俯仰液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算 根據(jù) 22 222 式， 初步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 ? =。代入已求得的 驅(qū)動(dòng)力F=38250 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264 382505 10D ??? ?? 98D? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=100 mm。取 活塞桿直徑 d=、工作壓力 p=5 MPa，所以 d=50 mm （ 2） 小臂俯仰液壓缸壁厚及外徑的計(jì)算： 小臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)成中等壁厚， 中等壁厚：即 16＞ D? ＞ 時(shí) 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ?????