【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0000~50000以上~經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力F=4378N，根據(jù)表51選擇液壓缸的工作壓力P=1MPa；（1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸：液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖52所示圖52 雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無桿腔： 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： 液壓缸的有效面積： (mm)所以 （無桿腔） （有桿腔）式中——活塞驅(qū)動(dòng)力(P)；——油缸的工作壓力(MPa)；——活塞桿直徑；——油缸機(jī)械效率，工程機(jī)械中用耐油橡膠可取=；由上節(jié)求得驅(qū)動(dòng)力F=4378N，=1MPa，機(jī)械效率=將數(shù)據(jù)代入得：==根據(jù)表41（JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=80mm.（2） 液壓缸外徑的設(shè)計(jì)外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表42（JB106867）取外徑選擇133mm.（3） 活塞桿的計(jì)算校核a，活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算： (mm)設(shè)計(jì)中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應(yīng)力的=100~120Mpa。本次取=110則： =所以活塞直徑按下表取d=20mm，滿足強(qiáng)度要求。表52 活塞桿直徑系列（GB/T234893）1012141618202225283232364045505663708090100110125140160180現(xiàn)在進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為式中 ——臨界力(N)； ——安全系數(shù)，=2~4。按中長(zhǎng)桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其臨界力=F()式中 F——活塞桿截面面積(mm)； a，b——常數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)，碳鋼a=461，b=； ——柔度系數(shù)，經(jīng)計(jì)算為70。代入數(shù)據(jù)，臨界力 =F()==取=3 = MPa所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。5．5 油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算(1) 缸體材料選擇無縫鋼管，此時(shí)端蓋的連接方式多采用半環(huán)鏈接優(yōu)點(diǎn)是加工和裝拆方便，缺點(diǎn)是缸體開環(huán)槽削弱了強(qiáng)度(2) 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算為保證連接的緊密性，螺釘間距t應(yīng)適當(dāng)（如圖42），在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為工作載荷和剩余預(yù)緊力之和 =+式中 ——工作載荷，=；——螺釘中心所在圓的直徑；P——驅(qū)動(dòng)力。 Z——螺釘數(shù)目，Z=； ——剩余預(yù)緊力，=KQ，K=~；計(jì)算： D=80mm，取=88mm，P=1MPa，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，間距應(yīng)小于150mm，試選螺釘數(shù)為6個(gè)：則 Z=，代入數(shù)據(jù)=46150，滿足要求； ==838N；選擇K=，==1255N。=+=837+1257=2095N螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算式中 ——計(jì)算載荷，=； ——許用抗拉應(yīng)力，=； ——螺釘材料的屈服點(diǎn)，材料選擇45鋼，則屈服強(qiáng)度為352MPa； n——安全系數(shù)，n=，此處取n=2； ——螺紋內(nèi)徑，=，d為螺釘公稱直徑，S為螺距。計(jì)算： ==2095=代入數(shù)據(jù)： === 6 機(jī)身設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。機(jī)身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運(yùn)動(dòng)。6．1 機(jī)身的整體設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂2000的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮分析。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路線長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。（2） 回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運(yùn)動(dòng)部件較大。（3） 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)：齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。如圖6所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體連接，由缸體帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的?；钊麠U采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導(dǎo)向。花鍵軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定，下短蓋與連接地面的的底座固定。這樣就固定了花鍵軸，也就通過花鍵軸固定了活塞桿。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)見下圖。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過兩個(gè)油孔，一個(gè)進(jìn)油孔，一個(gè)排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來決定，對(duì)于本設(shè)計(jì)就是考慮兩個(gè)葉片之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，為滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中動(dòng)片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)2000。圖6 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖6．2 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算6．2．1 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算公式為： =++ (Nm)慣性力矩 =式中 ——臂部回轉(zhuǎn)部件(包括工件)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm）； ——回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量，在啟動(dòng)過程=(rad/s)； ——啟動(dòng)過程的時(shí)間(s)；若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為(前面計(jì)算得=800mm)，則式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 =回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)1500mm，直徑為100mm的圓柱體，=180，則起動(dòng)角速度=。=== kgm=+=175 kgm==175=550 為了簡(jiǎn)便計(jì)算，密封處的摩擦阻力矩，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)，=0所以 =550+0+=5676．2．2 回轉(zhuǎn)缸尺寸的確定 回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑D計(jì)算公式為：式中 P——回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力； d——輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，初步設(shè)計(jì)按D/d=~； b——?jiǎng)悠瑢挾?，可?b/(Dd)≥2選取。設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片寬b=60mm，工作壓力為6MPa，d=50mm=123mm按標(biāo)準(zhǔn)油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為125mm。6．2．3 油缸缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為6Mpa,所以螺釘間距t應(yīng)小于80mm。螺釘數(shù)目Z===所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇6個(gè)。危險(xiǎn)截面 ==所以 =10400N =14800=15600N (K=)所以 10400+15600=26000N螺釘材料選擇Q235，則（n=~）螺釘?shù)闹睆? d=螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。經(jīng)過以上的計(jì)算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為125mm，外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表42（JB106867）取外徑選擇194mm，輸出軸徑為50mm。6．2．4 動(dòng)片聯(lián)接螺釘?shù)挠?jì)算動(dòng)片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘?dòng)片和輸出軸之間的配合面緊密接觸不留間隙。根據(jù)動(dòng)片所受力矩的平衡條件有=即 式中 ——每個(gè)螺釘預(yù)緊力；D——?jiǎng)悠耐鈴剑籪——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)鋼取f=螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得===26200N螺釘材料選擇Q235，則（n=~）螺釘?shù)闹睆絛=螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。6．3 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算6．3．1 手臂片重力矩的計(jì)算圖 63 手臂各部件重心位置圖(1) 估算重量：=300N，=200N，=400N，=800N(2) 計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離:=1100mm，=960mm，=790mm ，=430mm。由于 = 所以 =(3) 計(jì)算偏重力矩=11826．3．2 升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件手臂在的作用下有向下的趨勢(shì)，而里立柱導(dǎo)套卻阻止這種趨勢(shì)。所謂不自鎖條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑，即＞=所以 若取摩擦系數(shù) f=，則導(dǎo)套長(zhǎng)度h＞即 h＞=6．3．3 升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算式中 摩擦阻力，取f=。G——零件及工件所受的總重。(1) 的計(jì)算設(shè)定速度為V=。起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間差t=。 近似估算為2800N。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：2172N(2) 的計(jì)算 = N所以 =2=(3) 液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過近似估算 (4) 由于背壓阻力較小，為簡(jiǎn)便計(jì)算，可將其忽略，=0所以