【文章內容簡介】 —螺釘數目 F—螺釘的強度條件為： （417） 所以： 將以上數據代入公式得： Q=螺釘材料選用40Cr，查取相關資料， =400MPa則： =查取《機械手冊》，取螺釘工程直徑為：8mm做水平伸縮直線運動的油缸的驅動力 式中： —摩擦阻力，手臂運動，運動表面間的摩擦力 —密封圈處的摩擦阻力 —油缸回油腔低壓油液所造成的阻力 —啟動或制動時所受的平均慣性力（a） 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 得： Ra = （418） =u`Ra +u`Rb— 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 u` 為 （~）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： =( + ) = 93 N = 100N = +=193 N = u` L = 450 mm a = 60 mm帶入數據知，所以： = kgf（b） 的計算：與所用的密封的形狀有關，選用“o”型密封圈密封 = + + + = 式子中 P為驅動力 = npπd1 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： = kg 從而：= + = kg（c）的計算: 背壓阻力較小，可以按下列公式計算 = P(d) 的計算： （419） 參與運動的零部件 g 取 10 kg / N —由靜止加到常數的變化量取 m / s —運動時間 （s）一般取 ~ s 取 t= s所以 ： = kgf 從而： P = + + + = kgf ：液壓油缸內徑的計算當油液進入有桿腔時： 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 = = 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 = 式子中： W—抗彎截面系數 d—橫截面直徑 由彎曲的強度條件： （420）得： 查《機械設計手冊》P368 ，表 151得：選取 材料 45 = 300 Pa 帶入數據知道： mm所以： = mm 考慮到制造時的總體尺寸和多種用途，取內徑為： D=70mm d = 40 mm壁厚可以根據《機械設計手冊》，表44，取=10mm3. 端蓋螺釘的強度校核：取螺釘為 M8， 每個螺釘所受的力為 = 式子中： —工作載荷 —預緊力 =/Z = =k = = == kgf 螺釘的強度條件為：= kgf/ —材料的屈服極限 n—安全系數 所以： 即是取 M8 合格。 俯仰缸能使其手臂上仰下俯，使手臂的抓取范圍大大得到提高，設置一個俯仰缸，還可以使機械手得到重量上的平衡，使本機械手更加的穩(wěn)定。1．本機械手臂上下活動的范圍為30度，以下為俯仰缸的結構設計：圖47 俯仰缸設計 1—底座 2—大臂 3—小臂 4—俯仰缸 活塞總長 活塞桿內部工作的長度手臂機構受力圖如下：如圖48 手部機構受力圖設：驅動力為P，則經過計算： 32400 – – 80 – P 124 =0 P = 所以：取油缸內徑為32mm，活塞直徑為 20mm 缸臂為 ， 缸蓋四顆雙頭螺柱 M6 2. 雙頭螺柱的校核： = 式子中： —工作載荷 ——預緊力 =/ Z = kgf螺釘的強度條件為： = kgf /所以： , 即是取 M8 合格。 —材料的屈服極限 n—安全系數 大臂是整個機械手的支撐部件，能實現機械手的大范圍的回轉，設計時應該注意以下幾點：1. 要有足夠的承載力2. 要有足夠的剛度和強度3. 要結構緊湊，重量輕，盡量減少偏心力矩大臂回轉示意圖如下： 如圖49 大臂回轉示意圖大臂回轉時的力矩：M驅= M慣 + M封 +M回：、 式中： 臂部擺動時受力圖如下： 圖410 大臂擺動時受力圖其中：　 ＝ b= 50mm =5mm R= 45mm r = 20 mm p 取10MPa 則： = kgfm = kgfm = kgfm：手臂結構受力圖如下： 圖411 手臂結構受力圖設重心于`o’處，則有： 手臂可以近似看成一根桿： L=800mm =1/12++ = 所以： ：其中： =1MPa b=80mm R=50mm r=20mm則： = kgfm 其中d=4mm ： = 式子中： —工作載荷 — 預緊力 = / Z = kgf螺釘的強度條件為 ： = kgf /所以： , 即是取 M8 合格 大臂是整個機械手的支撐部件，能實現機械手大范圍的升降，設計時應注意以下幾點：（1） 要有足夠的承載力（2） 要有足夠的剛度和強度（3） 要結構緊湊，重量輕：圖412 大臂受力圖G—升降油缸個部件的重力 f—摩擦力 —上升驅動力= kgf = kgf = kgf G = + + = kgf根據力矩平衡方程： G + f = = / () = kgf k為安全系數 k= = = ：由式子： （421） = 所以取D為110mm ，d為60mm： = 式子中： —工作載荷 —預緊力= / Z = kgf 螺釘的強度條件為：= kgf /所以： , 即是取 M8 合格 —材料的屈服極限 n—安全系數 直到現在，本設計的機械手的機構尺寸基本確定，其移動將根據實際應用要求適當調整。活塞運動速度 v 取 , 油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量為 ： Q=VS = =則油孔中每秒通過的流量： 所以： 得 d =所以取油孔尺寸為 4mm油缸每秒進入油量 ： （為45度每秒） = 而油孔每秒流入的流量： 由 所以： = 取油孔尺寸為 ：4mm 油缸每秒進入的油量： （為15度每秒） （422） = 而油孔每秒流入的流量： 由 ： 所以： = 取油孔尺寸為 ：6mm,油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量： （423） = 而油孔中每秒通過的流量： = mm 所以取油孔尺寸d為8mm ,油的流速為 3m/s則油缸中每秒通過油量： = 而油孔中每秒通過的流量： 由 所以： =所以 ：取油孔尺寸d=6mm本章對各個部分的具體數據進行了計算，包括手部夾持器、腕部回轉油缸，腕部伸縮油缸、小臂伸縮油缸、大臂回轉油缸、大臂升降油缸、伸縮臂油缸的型號選擇，及其各個油缸的活塞、活塞桿計算，各個油缸進出油口尺寸的確定。第5章 各油缸活塞桿校核 手部驅動油缸活塞桿校核 ： （51） = 碳鋼 取 100 ~120 MPa 所以： 強度條件滿足。2．穩(wěn)定性校核：條件： （52）其中——臨界力 ； 取 2~4 ； ，L取 40mm =d/4 = 5mm則： =4 =60 腕部回轉油缸活塞桿校核 在本設計中，手爪夾緊油缸腕部等效成一個圓柱體，由上面的論述可知，該圓柱體重量是33N。所以： 腕部活塞桿受力圖如下：圖51 腕部活塞桿受力圖 F=G=133N ,相應產生的彎矩為 ： M=GL=則應力強度校核：先求支反力