【文章內(nèi)容簡介】 ， d=，由圖 知液壓缸密封處總的摩擦力為 2+F = 1 封 （ 3） F回 的計算 一般背壓阻力較小，可按 F回 = （ 4） F慣 的計算 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 =GvF gt????慣 (220) 其中 G—— 參與運動的零部件所受的總重力（包括工件重量） g—— 重力加速度，取 v? —— 由靜止加速到常速的變化量 t? —— 起動過程時間。一般取 — s，對輕載低速運動部件取較小值，對重載取較大值 根據(jù) 220 式，由設(shè)計要求取 v? = m/s， t? = s， G=2500 N，則 2 5 0 0 0 .1= = 2 5 59 .81 0 .1F ??慣 N 根據(jù) （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 、 （ 4） 所 分析 ， 結(jié)合 218 式得：驅(qū)動力 F 700 255F F F? ? ? ? 得 =955 N ? 1038F? N 腕部液壓缸的計算 圖 雙作用 液壓缸示意圖 （ 1） 腕部橫移液壓缸內(nèi)徑的計算 當(dāng)油進入無桿腔時： 21 4DF F P ????? 當(dāng)油進入有桿腔時： 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 ? ?222 4DdF F P ?????? 液壓缸的有效面積 ： 1FS P? 故有： 114 1 .1 3FFD PP? ? ??? （無桿腔） (221) 214FDdP???? （有桿腔） (222) 式中 F —— 驅(qū)動力（ N） 1p —— 液壓缸的工作壓力（ pa） d —— 活塞桿的直徑（ m） D —— 液壓缸的直徑（ m） ? —— 液壓缸的機械效率。 初步設(shè)計中取機械效率為 ? =。代入已求得的 F=1038 N, 則 無桿腔算得的液壓缸內(nèi)徑 D=16 mm，有桿腔算得的液壓缸內(nèi)徑為 D= mm，故由 GB/T 23481993 取 D=32 mm。 取 活塞桿直徑 d=、 工作壓力 p=5 MPa，所以 d=16 mm （ 2） 腕部橫移液壓缸壁厚及外徑的計算： 腕部橫移液壓缸設(shè)計成中等壁厚， 中等壁厚：即 16＞ D? ＞ 時 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ????? 式中 p—— 液壓缸內(nèi)工作壓力 ? —— 強度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時 ? ＝１） Ｃ —— 計入管壁公差及侵蝕的附 加厚度，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 一般常用缸體材料的許用應(yīng)力 []? : 鍛鋼 []? =110 120MPa 鑄鐵 []? =60MPa 無縫鋼管 []? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110MPa，中等壁厚，則腕部橫移缸壁厚計算如下： 5 2 0 0 .42 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 1 36D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =80mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ， 取螺栓或螺釘個數(shù) Z=4，[ ] 240? ? MPa。 故 由 216 式計算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 0QF —— 工作載荷（ N）且 0QF = F—— 液壓缸驅(qū)動力 將驅(qū)動力 1038F? N 帶入上式求得 1 4 1 .3 1 0 3 8 2 .5 3 .04 1 2 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M5 螺釘 液壓搬運機械手小臂伸縮缸 設(shè)計及計算 臂部運動的目的是把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(gòu)（如液壓缸）和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動又較多，故手里復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小 和定 位精度等直接影響機械手的工作性能。 液壓搬運機械手的小臂結(jié)構(gòu)采用雙導(dǎo)向桿的手臂伸縮機構(gòu)，由于手臂伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向管承受彎曲作用，活塞桿均受拉壓，故受力簡單，傳動平穩(wěn)。 液壓搬運機械手的 小臂伸縮 液壓缸可以等效為如下簡圖進行計算： 圖 機械手小臂伸縮液壓缸受力等效簡圖 小臂伸縮液壓缸驅(qū)動力計算 液壓搬運機械手的小臂伸縮液壓缸可以等效為做垂直伸縮直線運動的液壓缸進行設(shè)計計算。 根據(jù)液壓缸運動時所需要克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個方面的阻力，來確定液壓缸所需的驅(qū)動力。 液壓缸 活塞驅(qū)動力計算 + F + F + FF F G??回摩 密 慣 (223) 式中 F摩 —— 摩擦阻力 ,。手臂運動時，為運動件表面的摩擦阻力。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力 F密 —— 密封裝置處的摩擦阻力 F回 —— 液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力 F慣 —— 啟動或者制動時， 活塞桿所受的平均慣性 G —— 零部件及工件所受總重力 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 （ 1） F摩的計算 由 摩擦阻力 F摩的計算公式進行計算 4 aF F f??摩 (224) 其中 f —— 摩擦系數(shù)，取 f = aF —— 如圖 ，導(dǎo)向桿與導(dǎo)向套筒間的摩擦阻力。為保證小臂伸縮液壓缸不產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，則 4 aFG? 。取 aF =500 N 根據(jù) 224 式， 計算的 F摩 為 = 4 50 0 0. 16 32 0F ? ? ?摩 N （ 2） F密 的計算 小臂伸縮液壓缸 采用“ o”型密封圈進行密封，且工作壓力 5 10p?? MPa， d=，由圖 知液壓缸密封處總的摩擦力為 =F F F F??密 封 1 封 2 封 3 (225) 又 2+F = 1 封 其中 F—— 驅(qū)動力 =F p d l?? ? ?封 3 式中 p —— 工作壓力，取 5 610? MPa ? —— 摩擦阻力 ， 3? ? （取 ?? ） d —— 伸縮油管直徑（ m） l —— 密封有效長度（ m） 根據(jù)設(shè)計要求，取 d=， l = ? 6= 5 1 0 0 .0 3 0 .0 4 0 .0 0 2 6 5 = 1 5 .9 1 6F ? ? ? ? ?封 3 N 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 （ 3） F回 的計算 一般背壓阻力較小，可按 F回 = （ 4） F慣的計算 =GvF gt????慣 (226) 其中 G—— 參與運動的零部件所受的總重力（包括工件重量） g—— 重力加速度，取 v? —— 由靜止加速 到常速的變化量 ,取 v? = m/s t? —— 起動過程時間。一般取 — s，對輕載低速運動部件取較小值，對重載取較大值 根據(jù) 226 式，由設(shè)計要求取 v? = m/s， t? = s， G=3000 N，則 3 0 0 0 0 .2= = 3 0 69 .81 0 .2F ??慣 N 根據(jù) 以上 （ 1） 、 （ 2） 、 （ 3） 、 （ 4） 所分析，結(jié)合 223 式得：驅(qū)動力 F計 算 3 2 0 0 .0 3 1 6 0 .0 5 3 0 6 3 0 0 0F F F? ? ? ? ? ?計 算 計 算 計 算 ? 3960F ?計 算 N 取液壓缸機械效率 ?? ，則 驅(qū)動力 4400FF???計 算 N 小臂伸縮 液壓缸的計算 （ 1） 小臂伸縮 液壓缸內(nèi)徑的計算 根據(jù) 22 222 式， 初 步設(shè)計中取機械效率為 ? =。代入已求得的 驅(qū)動力F=4400 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264400 45 10D ??? ?? ? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=40 mm。取 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 活塞桿直徑 d=、工作壓力 p=5 MPa，所以 d=20 mm （ 2） 小臂伸縮液壓缸 壁厚及外徑的計算： 小臂伸縮液壓缸 設(shè)計成中等壁厚， 中 等壁厚：即 16＞ D?＞ 時 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ????? 式中 p—— 液壓缸內(nèi)工作壓力 ? —— 強度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時 ? ＝１） Ｃ —— 計入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標(biāo)準(zhǔn)壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 一般常用缸體材料的許用應(yīng)力 []? : 鍛鋼 []? =110 120MPa 鑄鐵 []? =60MPa 無縫鋼管 []? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110MPa，中等壁厚，則 小臂伸縮液壓缸 壁厚計算如下： 5 4 0 0 .82 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 1 50D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =800mm。 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強度計算 根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 240s MPa? ? ，取螺栓或螺釘個數(shù) Z=4，[ ] 240? ? MPa。故 由 216 式計 算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 0QF—— 工作載荷（ N）且0QF= Z F —— 液壓缸驅(qū)動力 將驅(qū)動力 4400F? N 帶入上式求得 1 4 1 .3 4 4 0 0 2 .5 6 .24 1 2 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M8 螺栓 液壓搬運機械手小臂俯仰液壓缸設(shè)計及計算 液壓搬運機械手小臂俯仰液壓缸可以為機械手的小臂作回轉(zhuǎn)運動提供動力，經(jīng)過分析知液壓缸處于初始位置時的受力最大，機械手初始位置模型如下： 圖 機械手初始位置模型 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力矩計算 驅(qū)動手臂仰俯的驅(qū)動力矩，應(yīng)克服手臂等部件的重量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩和手臂在啟動時所產(chǎn)生的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn) 副處摩擦力矩，即 =M M M M??驅(qū) 慣 偏 摩 (227) 式中 M摩 —— 鉸接處的摩擦力矩，采用滾動軸承時 M摩 =0 M偏 —— 手臂等部件重量對回轉(zhuǎn)軸線（轉(zhuǎn)動點 A）的偏重力矩（ N? M） M慣 —— 手臂做俯仰運動時 啟動的慣性力矩 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 21 = wM t?慣 工 件 起（ J+J ） (228) 式中 J工 件—— 工件對手臂回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（ 2N Ms??） J —— 手臂回轉(zhuǎn)部件對手臂回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動慣量（ 2N Ms??） w —— 手臂回轉(zhuǎn)過程的角速度 t起 —— 起動過程中所需的時間（ s），一般取 故 2211 5 0 0 1 .5 3 7 5 /33J m l N M s? ? ? ? ? ? ? ? 22= 25 00 1. 5 56 25 /J m l N M s? ? ? ? ?工 件 由設(shè)計要求 /w rad s? ，取 = s 則 0 . 5= + 1 5 0 0 00 . 2M ??慣 （ 3 7 5 5 6 2 5 ） NM? 由圖 M偏 = 50 0 0. 75 + 25 00 1. 5= 41 25M ??偏 NM? 根據(jù) 227 式，計算 M驅(qū) 得 = 15 00 0 41 25 19 12 5M M M M? ? ? ? ?驅(qū) 慣 偏 摩 NM? 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力 NF 的計算 根據(jù)圖 知， = ?驅(qū) ? =N MF ? 驅(qū) N 濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 22 小臂俯仰液壓缸的計算 （ 1） 小臂俯仰液壓缸內(nèi)徑的計算 根據(jù) 22 222 式， 初步設(shè)計中取機械效率為 ? =。代入已求得的 驅(qū)動力F=38250 N, 則 由 24F D p?? ? ? 得 264 382505 10D ??? ?? 98D? mm 故由 GB/T 23481993 取 D=100 mm。取 活塞桿直徑 d=、工作壓力 p=5 MPa，所以 d=50 mm （ 2） 小臂俯仰液壓缸壁厚及外徑的計算： 小臂俯仰液壓缸設(shè)計成中等壁厚， 中等壁厚：即 16＞ D? ＞ 時 11( 2 .3 [ ] )pD Cp? ?????