【文章內容簡介】 150 P=2 1P =4N=600（ N） PP??實=560(N) 1K 為安全系數(shù)： 取 1K 為 = 2K =1+a/g (抓取工件的最大加速度為 a=g) 3K 為方位系數(shù) 3K = P實 =56kg 設液壓缸直徑為 D 、 d 為半徑。 =d4PP221實 π（ D ） （ 45） 1 2 3 1 16P120 m m m mPN K K K G K P D m mD? ? ?實實 2π （ ）取 為 ， 所 以 d 為 10mm , 壁 厚 取 10 。 （ 46） 端蓋螺釘校核 彈簧剛度： k= n/m ,行程 ： 15mm 彈簧總長： 30mm，活塞桿總長為 60mm 油的工作壓力 ： 2=13kgf/cmP1 Q ??1 預緊力： = kgfQ K Q Q?? 總拉長： bbmC= Q P+ C + CQF（ ）= (47) 相對剛度 : bbmCC +C（ ） =, 總拉力需增加 30% 所以： 哈爾濱理工大學學士學位論文 13 ? ?4 1 . 3 Qd 3 .2 m m????π （ 48） ? ? s s 3 sA 24 0 M P aN N .5d 8 m m? ? ? ????1 為 普 通 碳 素 鋼 鋼 ，安 全 系 數(shù) ， 由 于 是 靜 截 面 ， 取 =1 所 以 ： 完 全 符 合 要 求 。 腕部回轉油缸計算 腕部是臂部和手部的連接部位，其作用實在臂部運動的基礎上進一步改變手部或調整手部在空間的方向，從而增加手部工作的靈活性，擴大手部的工作范圍。 本設計將運用回轉油缸來驅動，設計時我將考慮以下幾點： a、 結構緊湊，重量輕 b、 動作靈活平穩(wěn) c、 保證有足夠的剛度和強度 =+M M M M?驅 回偏 封 如下圖所示： 圖 42 腕部驅動力矩計算圖 除工件以外，將擺動體等效為一直徑 D=70mm， 長為 200mm 的圓 柱體。則重量 m=pv =pπ D2L/4 （ 49） =6kg 取物重 10kg 平均直徑 D=50mm， 則由 G=mg=pvg 所以： L=4m / pπ D2 = 653mm （ 410） 將手部等效為 150mm，直徑為 60mm 的圓柱體，則 m=pv= 哈爾濱理工大學學士學位論文 14 （ 411） 其中： 2 2 2m122m12J = R + m x 0 . 2 1 .J = + m x = 2 .1 k g . mk g m?22 2 2工 件（ 1 + 3 ）（ 1 3 R ） + 所以： M 0 .01 7 5 J + Jt??慣 工 件 起（ ） = ，擺動體重心偏移所需力矩 =m l +m l =10 + = mM??手 手偏 工 件 工 件 （ 412） ： 121121=+= b b3 b rM M MM R PM???封 封 封封CP封公 式 中 ：（ R ） PR （ 413） 腕部擺動時受力圖如下 : 圖 43 腕部擺動受力圖 M 0 .01 7 5 J + J t??慣 工 件起（ ）哈爾濱理工大學學士學位論文 15 其中 ?? 50b mm? 1 5b mm? 45R mm? 20r mm? 10MPap取 cpR 3 2 .52Rr mm??? 則 1M封 = 2M封 = 12=+M M M封 封 封 = = kgfm （ 414） ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 （ 415） 其中：取 p回 =1MP b=60mm R=35mm r= 20mm 則 ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 == ： =+M M M M M??驅 回偏 封 慣 = + + + =14. 19kgf 22 ()M 2 2 0 . 58p b D d kg f???驅 則 `MM?驅 驅 所以： 所設計的相關尺寸滿足，強度要求合理。 ： QS = Q +QS` Q=P/Z=π（ R2 – r2 ） p/3Z QS ： 每個螺釘在危險截面上承受的拉力 Q ： 工作載荷 QS`： 預緊力 P ： 驅動力 P ： 工作油壓 Z : 螺釘數(shù)目 取 6 則代入已知數(shù)據(jù)知 : Q=P/Z =π（ R2 – r2 ） p/3Z = 1327 N QS` ==1725N 所以： QS = Q +QS` =3025N 螺釘?shù)膹姸葪l件為： ? ?s= d / 4Q???π 哈爾濱理工大學學士學位論文 16 所以： ? ?1 4SQd ??? π 查取機械工程手冊第 5 冊，取螺釘工程直徑為 6mm ： 動片與輸出軸連接方式如下圖： 如圖 44 動片與輸出軸連 接圖 1— 動片 2— 輸出軸 3— 定片 依動片所受力矩的平衡條件： 22( ) Q Z f r2bp R r M? ? ?摩 （ 416） 22bp( )Q=2RrZfr?? 式中： Q— 每個螺釘?shù)念A緊力 P— 油壓 B— 動片寬度 Z— 螺釘數(shù)目 F— 被連接件配合面處摩擦系數(shù)取 螺釘?shù)膹姸葪l件為： ? ? / 4SQ????π （ 417） 所以： ? ?s1 4d Q??? π 將以上數(shù)據(jù)代入公式得： Q= 螺釘材料選用 40Cr，查取相關資料， ??? =400MPa 哈爾濱理工大學學士學位論文 17 則： ? ?11 .3 4SQd???π= 查取《機械手冊》，取螺釘工程直徑為： 8mm 小臂結構設計 做水平伸縮直線運動的油缸的驅動力 P P P P P? ? ? ?回密 摩 慣 式中： P摩 — 摩擦阻力，手臂運動，運動表面間的摩擦力 P密 — 密封圈處的摩擦阻力 P回 — 油缸回油腔低壓油液所造成的阻力 P慣 — 啟動或制動時所受的平均慣性力 （ a） P摩 的計算 由于活塞桿與液壓缸的相對運動，它們將產生一定的摩擦 如下圖： 如圖 45 受力尺寸圖 F0??MA（ ） =bG AR總 P P P P P? ? ? ?回密 摩 慣 b=RaGR?總 得： Ra = laGa?總 ab=+P P P摩 摩 摩 （ 418） =u`Ra +u`Rb ` l+a=u aPG總摩 （ 2 ） 哈爾濱理工大學學士學位論文 18 G總 — 參與運動的零件的總重量 L — 重心導向支撐前端距離 a — 支撐長度 u`— 當量摩擦系數(shù) u` 為 （ ~）取 由前面的計算可知，手爪夾緊油缸，腕部回轉油缸的總重量為： G1 =( + ) = 93 N G2 = 100N G總 = G1 +G2 =193 N P摩 = u`G總 2)laa?（ L = 450 mm a = 60 mm 帶入數(shù)據(jù)知，所以： P摩 = kgf （ b） P密 的計算： P密 與所用的密封的形狀有關，選用“ o”型密封圈密封 P密 = P密 1 + P密 2 + P密 3 P密 1 + P密 2 = 式子中 P為驅動力 P密 3 = npπ d1 p為工作壓力 （ kgf/ cm3） U= ~ l— 密封的等效的長度 1（ cm） d伸縮管直徑 所以： P密 3 = kg 從而： P密 = + = kg （ c） P回 的計算 : 背壓阻力較小，可以按下列公式計算 P回 = P (d) P慣 的計算： vP=gtG ??總慣 （ 419） G總 參與運動的零部件 g 取 10 kg / N v? — 由靜止加到常數(shù)的變化量取 m / s t? — 運動時間 （ s） 一般取 ~ s 取 t= s 所以 ： vP=gtG ??總慣 = kgf 從而： P =P密 + P密 + P回 + P慣 = kgf 哈爾濱理工大學學士學位論文 19 ： 液壓油缸內徑的計算 當油液進入有桿腔時： 2 P =P d )=P 4?????22π (D 式子中： P —— 驅動力 P1—— 油缸的工作壓力 d —— 活塞桿直徑 D —— 油缸內徑 ? —— 油缸機械效率 ， 取 d 的確 定 ： 由于該活塞桿與臂部相連，當活塞桿移動到右端最大距離時，活塞桿端蓋處處于最 大彎曲應力，活塞桿必須滿足最大彎曲應力作用，活塞桿彎曲應力如下： 如圖 46 活塞桿受力應力圖 式子中： Max = Ma = GL = 193? = N 其中： Max— 最大彎曲應力 L— 重心最大距離 G— 臂部重力 又因為： W = d 323π 式子中： W— 抗彎截面系數(shù) d— 橫截面直徑 哈爾濱理工大學學士學位論文 20 由 彎曲的強度條件： ? ?m a xm a x=MW??? （ 420） 得： ? ?a3