【文章內容簡介】 （3） 活塞桿的計算校核a，活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運動的要求和強度要求。對于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強度計算： (mm) (219)設計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的=100~120Mpa。本次取=110則： =所以活塞直徑按下表取d=20mm，滿足強度要求。表27活塞桿直徑系列（GB/T234893）1012141618202225283232364045505663708090100110125140160180現(xiàn)在進行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為： (220)式中 ——臨界力(N)； ——安全系數(shù)，=2~4。按中長桿進行穩(wěn)定性校核，其臨界力=F() (221)式中: F——活塞桿截面面積(mm)； a，b——常數(shù)，與材料性質有關，碳鋼a=461，b=； ——柔度系數(shù)，經計算為70。代入數(shù)據，臨界力 =F()==取=3 = MPa所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 油缸端蓋的連接方式及強度計算(1) 缸體材料選擇無縫鋼管，此時端蓋的連接方式多采用半環(huán)鏈接優(yōu)點是加工和裝拆方便，缺點是缸體開環(huán)槽削弱了強度(2) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎銥楸ＷC連接的緊密性，螺釘間距t應適當（如圖25），在這種聯(lián)結中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷和剩余預緊力之和 =+ (222)式中 ——工作載荷，=；——螺釘中心所在圓的直徑；P——驅動力。 Z——螺釘數(shù)目，Z=； ——剩余預緊力，=KQ，K=~；計算： D=80mm，取=110mm，P=1MPa，間距與工作壓強有關，見表25，間距應小于150mm，試選螺釘數(shù)為6個：則 Z=，代入數(shù)據=57150，滿足要求； ==838N；選擇K=，==1255N。=+=837+1257=2095N螺釘直徑按強度條件計算 (223)式中 ——計算載荷，=； ——許用抗拉應力，=； ——螺釘材料的屈服點，材料選擇45鋼，則屈服強度為352MPa； n——安全系數(shù)，n=，此處取n=2； ——螺紋內徑，=，d為螺釘公稱直徑，S為螺距。計算： ==2095=代入數(shù)據： === 則螺釘公稱直徑為d=+()=，取M14的螺釘。 機身設計與計算 機身是直接支撐和驅動手臂的部件。一般實現(xiàn)手臂的回轉和升降運動，這些運動的傳動機構都安在機身上，或者直接構成機身的軀干與底座相連。因此，臂部的運動越多，機身的機構和受力情況就越復雜。機身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運動。 機身的整體設計按照設計要求，機械手要實現(xiàn)手臂2000的回轉運動，實現(xiàn)手臂的回轉運動機構一般設計在機身處。為了設計出合理的運動機構，就要綜合考慮分析。機身承載著手臂，做回轉，升降運動，是機械手的重要組成部分。常用的機身結構有以下幾種：（1） 回轉缸置于升降之下的結構。這種結構優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。其缺點是回轉運動傳動路線長，花鍵軸的變形對回轉精度的影響較大。（2） 回轉缸置于升降之上的結構。這種結構采用單缸活塞桿，內部導向，結構緊湊。但回轉缸與臂部一起升降，運動部件較大。（3） 活塞缸和齒條齒輪機構。手臂的回轉運動是通過齒條齒輪機構來實現(xiàn)：齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉，從而使手臂左右擺動。綜合考慮，本設計選用回轉缸置于升降缸之上的結構。本設計機身包括兩個運動，機身的回轉和升降。如圖27所示，回轉機構置于升降缸之上的機身結構。手臂部件與回轉缸的上端蓋連接，回轉缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉運動?；剞D缸的轉軸與升降缸的活塞桿是一體的?；钊麠U采用空心，內裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導向?；ㄦI軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定，下端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。這種結構是導向桿在內部，結構緊湊。具體結構見下圖。驅動機構是液壓驅動，回轉缸通過兩個油孔，一個進油孔，一個排油孔，分別通向回轉葉片的兩側來實現(xiàn)葉片回轉。回轉角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉動的角度，為滿足設計要求，設計中動片和靜片之間可以回轉2000。圖27 回轉缸置于升降缸之上的機身結構示意圖 機身回轉機構的設計計算一、回轉缸驅動力矩的計算 手臂回轉缸驅動力矩的計算公式為： =++ (Nm) (224)慣性力矩 = (225)式中 ——臂部回轉部件(包括工件)對回轉軸線的轉動慣量（kgm）； ——回轉缸動片角速度變化量，在啟動過程=(rad/s)； ——啟動過程的時間(s)；若手臂回轉零件的重心與回轉軸的距離為(前面計算得=800mm)，則 (226)式中 ——回轉零件的重心的轉動慣量。 = (227)回轉部件可以等效為一個長1500mm，直徑為100mm的圓柱體，=180，則起動角速度=。=== kgm=+=175 kgm==175=550 為了簡便計算，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，=0所以 =550+0+=567二、回轉缸尺寸的確定回轉缸油腔內徑D計算公式為： (228)式中 P——回轉油缸的工作壓力； d——輸出軸與動片連接處的直徑，初步設計按D/d=~； b——動片寬度，可按2b/(Dd)≥2選取。設計回轉缸的動片寬b=60mm，工作壓力為6MPa，d=50mm=123mm按標準油缸內徑選取內徑為125mm。三、油缸缸蓋螺釘?shù)挠嬎慊剞D缸的工作壓力為6Mpa,所以螺釘間距t應小于80mm。螺釘數(shù)目Z===所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇6個。危險截面 ==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=。經過以上的計算，最終確定的液壓缸的尺寸，內徑為125mm，外徑按中等壁厚設計，根據表24（JB106867）取外徑選擇194mm，輸出軸徑為50mm。四、動片聯(lián)接螺釘?shù)挠嬎銊悠洼敵鲚S之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘悠洼敵鲚S之間的配合面緊密接觸不留間隙。根據動片所受力矩的平衡條件有=即 (229)式中: ——每個螺釘預緊力； D——動片的外徑； f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對鋼取f=螺釘?shù)膹姸葪l件為: (230)或 帶入有關數(shù)據，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=。 機身升降機構的設計計算一、手臂片重力矩的計算圖28 手臂各部件重心位置圖(1) 估算重量：=300N，=200N，=400N，=800N(2) 計算零件的重心位置，求出重心到回轉軸線的距離:=1100mm，=960mm，=790mm ，=430mm。由于 = (231) (232)所以 =(3) 計算偏重力矩 (233)=1182二、升降導向立柱不自鎖條件手臂在的作用下有向下的趨勢，而里立柱導套卻阻止這種趨勢。所謂不自鎖條件就是升降立柱能在導套內自由下滑，即＞= (234)所以 若取摩擦系數(shù) f=，則導套長度h＞即 h＞=三、升降油缸驅動力的計算 (235)式中 摩擦阻力，取f=。 G——零件及工件所受的總重。(1) 的計算 (236)設定速度為V=。起動或制動的時間差t=。 近似估算為2800N。將數(shù)據帶入上面公式有： 2172N(2) 的計算 = 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，為簡便計算，可將其忽略，=0所以 F=2172++當液壓缸向上驅動時，F(xiàn)=6293N當液壓缸向下驅動時，F(xiàn)=521N四、油缸尺寸參數(shù)的計算(1) 液壓缸內徑的計算 液壓缸驅動力按上升時計算，F(xiàn)=6293N，由表(24)，代入數(shù)據： ==根據表(41)可選取液壓缸內徑D=100mm。(2) 液壓缸外徑的計算 按厚壁計算()： (237)式中: ——缸體材料的許用應力，無縫鋼管時=100~110MPa根據表24（JB106867）取外徑選擇168mm.(3) 活塞桿的計算設計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的=100~120Mpa。本次取=110則： =。(4) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎鉊=100mm，取=160mm，P