【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取 CBD型液壓泵（齒輪泵） 此泵工作壓力為 10Mpa，轉(zhuǎn)速為 1800r/min，工作流量 Q在 32— 70ml/r之間，可以滿足需要。 驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸： T=PD（Φ A1178。Φ mm178。）η m179。 106/8 （ ） W=8θη v/（Φ A1178。Φ mm178。） b （ ） 式中：Η m— 機(jī)械效率?。? ～ Η v— 容積效率?。? ～ 所以代入公式（ ）得： T=179。 179。（ 178。178。）179。 179。 106/8 =（ N178。 M） TM=（ N178。 M） 代入公式（ ）得： W=（ 8179。 27179。 106）179。 （ 178。178。）179。 =Wπ /4≈ 因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 圓整其他缸的數(shù)值： 手部抓取缸工作壓力 PⅠ =2Mpa 16 流量 QⅠ =120ml/s 小臂伸縮缸工作壓力 PⅠ = 流量 QⅠ =1000ml/s 臂部液壓缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 臂部的伸縮油缸采用單作用式直線油缸 工作載荷的計(jì)算 油缸提升的工作載荷為 F,則 F＝ K(G+Fa)/η 其中 K—— 安全系數(shù)，取 K＝ G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，若取 m＝ 200kg，則 G＝ mg＝ 200179。 ＝ 1920N Fa—— 慣性載荷， Fa＝ G178。a/g ,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度 a＝ 14m/s2 , 則 Fa＝ G178。a/g ＝ 980179。14/ ＝ 4200N η —— 液壓缸的機(jī)械效率，取 η ＝ ∴F ＝ K(G+Fa)/η ＝ 179。( 1920+4200)/ ＝ 8700N 主要尺寸的確定 D＝ ? ?? ?122 14ppF?? ?? 其中， φ —— 活塞桿直徑 d與 D的比值，即 φ ＝ d/D,這里取 φ ＝ 。 F—— 工作載荷，前已計(jì)算過，為 8700N. 2p —— 工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng)，取 2p ＝ 2MPa 1p —— 工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng)，取 1p ＝ 0MPa 最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑 D＝ ? ?? ?122 14 pp F ?? ??＝ ? ?39674 ???＝ 若按標(biāo)準(zhǔn)取 D＝ 60mm,則取 d＝ D? ＝ 60179。 ＝ 31mm ∴ 取 D＝ 60mm,d＝ 31mm。 (3)液壓缸行程的制定 升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出，這里為 500mm. 17 材料選擇 缸筒 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用 3 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中， 20號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工 粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到 HB241～ HB285。這里液壓缸筒選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) .缸筒內(nèi)徑采用 H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí)，取 ～ 。 活塞 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用 45 號(hào)鋼。 缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套 缸蓋采用 35 號(hào)鋼或 45 號(hào)鋼鍛件，或 ZG3 ZG45 及 HT250、 HT300、 HT350 等鑄鐵材料。活塞桿導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取 45 號(hào)鋼。 活塞桿 活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用 35 或 45 號(hào)鋼，要求高的可用 40Gr 鋼?？招牡挠?35 號(hào)、 45 號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 d。缸的活塞桿也選 45 號(hào)鋼。 液壓缸的緩沖、排氣與密封 以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大，而且運(yùn)行速度慢，所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大，不再專門設(shè)置排氣裝置，安 裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封，活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用 O 型密封圈 ,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取 Y 型密封圈， Y 型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心，在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。 校核 （ 1）剛筒壁厚 在中低壓液壓系統(tǒng)中，剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。 （ 2）活塞桿直徑的校核 d ? ???F4? 式中 F—— 活塞桿上的作用力 [? ]—— 活塞桿材料的許用應(yīng) 力， [? ]＝ ? b/ ? b＝ 598MPa 18 d ? ???F4?＝ 87004 ??＝ 所以活塞桿符合要求。 （ 3）缸蓋固定螺栓的校核 ds ]z[ ??? 式中 F—— 液壓缸負(fù)載； K—— 螺紋擰緊系數(shù)， k＝ ～ ； Z—— 固定螺栓個(gè)數(shù)； ? —— 螺栓材料的許用應(yīng)力； [? ]＝ ? s/(～ ),? s為材料屈服點(diǎn) ? s＝ 225 MPa ds ]z[ ???＝ 119 ?? ??＝ 故聯(lián)接螺栓符合要求。 機(jī)身升降裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。 一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上，或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。如圖 臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式，這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動(dòng)，也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng)，獲得較大的升降行程。升降過程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到 了自由度的要求。 機(jī)身升降油缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)身部的升降油缸采用單作用式直線油缸。 工作載荷的計(jì)算 油缸提升的工作載荷為 F,則 F＝ K(G+Fa)/η 其中 K—— 安全系數(shù)，取 K＝ G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力，若取 m＝ 300kg，則 G＝ mg＝ 400179。 ＝ 3740N Fa—— 慣性載荷， Fa＝ G178。a/g ,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度 a＝ 14m/s2 ,則 Fa＝ G178。a/g ＝980179。14/ ＝ 4200N 19 η —— 液壓缸的機(jī)械效率，取 η ＝ ∴F ＝ K(G+Fa)/η ＝ 179。( 3740+4200)/ ＝ 16333N 主要尺寸的確定 D＝ ? ?? ?122 14ppF?? ?? 其中， φ —— 活塞桿直徑 d與 D的比值，即 φ ＝ d/D,這里取 φ ＝ 。 F—— 工作載荷，前已計(jì)算過，為 16333N. 2p —— 工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng)，取 2p ＝ 2MPa 1p —— 工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng)，取 1p ＝ 0MPa 最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑 D＝ ? ?? ?122 14 pp F ?? ??＝ ? ? 35444 ???＝ 若按標(biāo)準(zhǔn)取 D＝ 100mm,則取 d＝ D? ＝ 115179。 ＝ 60mm ∴ 取 D＝ 100mm,d＝ 60mm。 (3)液壓缸行程的 制定 升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出，這里為 600mm. 材料選擇 缸筒 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合，常用 3 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中， 20號(hào)鋼用的較少，因?yàn)槠漭^軟，機(jī)械強(qiáng)度也低，加工粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼，并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒，常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好，一般調(diào)質(zhì)到 HB241～ HB285。這里液壓缸筒選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) .缸筒內(nèi)徑采用 H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度，當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí) ，取 ～ 。 活塞 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用 45 號(hào)鋼。 20 缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套 缸蓋采用 35 號(hào)鋼或 45 號(hào)鋼鍛件，或 ZG3 ZG45 及 HT250、 HT300、 HT350 等鑄鐵材料?；钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身，但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?；钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入，采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取 45 號(hào)鋼。 活塞桿 活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用 35 或 45 號(hào)鋼，要求高的可用 40Gr 鋼?？招牡挠?35 號(hào)、 45 號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 d。缸的活塞桿也選 45 號(hào)鋼。 液壓缸的緩沖、排氣與密封 以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大，而且運(yùn)行速度慢，所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大，不再專門設(shè)置排氣裝置，安裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封，活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用 O 型密封圈 ,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取 Y 型密封圈， Y 型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心，在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。 校核 （ 1）剛筒壁厚 在中低壓液壓系統(tǒng)中，剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定，一般不要校核。 （ 2）活塞桿直徑的校核 d ? ???F4? 式中 F—— 活塞桿上的作用力 [? ]—— 活塞桿材料的許用應(yīng)力， [? ]＝ ? b/ ? b＝ 598MPa d ? ???F4?＝ 119004 ??＝ 所以活塞桿符合要求。 （ 3）缸蓋固定螺栓的校核 ds ]z[ ??? 式中 F—— 液壓缸負(fù)載； K—— 螺紋擰緊系數(shù)， k＝ ～ ； Z—— 固定螺栓個(gè)數(shù)； ? —— 螺栓材料的許用應(yīng)力； [? ]＝ ? s/(～ ),? s為材料屈服點(diǎn) ? s＝ 225 MPa 21 ds ]z[ ???＝ 119 ?? ??＝ 故聯(lián)接螺栓符合要求。 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 要求：回轉(zhuǎn)177。 90186。 角速度 W=45186。/s 以最大負(fù)荷計(jì)算： 當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 10kg，長(zhǎng)度 l=650mm。 計(jì)算扭矩 M1 設(shè)重力集中于離手指中心 200mm處，即扭矩 M1 為： M1=F179。S （ ） =10179。 179。 =（ N178。M ） 油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 M2 F=5kg S=10cm 帶入公式 M2=F179。 S=5179。 179。 =（ N178。M ） 擺動(dòng) 缸的摩擦力矩 M 摩 F 摩 =300（ N）（估算值） S=20mm （估算值） M 摩 = F 摩 179。 S=6（ N178。 M） 擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 M M=M1+M2+ M 摩 =（ N178。 M） （ ） （ ） T=P179。b （ Φ A1178。Φ mm178。）179。 106/8 （ ） 其中： b— 葉片密度，這里取 b=3cm； Φ A1——— 擺動(dòng)缸內(nèi)徑 , 這里取 Φ A1=10cm； Φ mm——— 轉(zhuǎn)軸直徑 , 這 里取 Φ mm=3cm。 22 所以代入（ ）公式 P=8T/b（ Φ A1178。Φ mm 178。）179。 106 =8179。 179。（ 178。178。）179。 106 = 又因?yàn)? W=8Q/（ Φ A1178。Φ mm 178。） b 所以 Q=W（ Φ A1178。Φ mm178。） b/8φ A1 =（π /4）（ 178。178。）179。 =179。 104m179。/s =27ml/s 來復(fù)螺旋牙形的設(shè)計(jì)