【文章內(nèi)容簡介】 4合 ? ???Fd Qj41? (313) 式中 FQj—— 計算載荷（ N） 。 FQj = 抗拉許用應(yīng) 力 (MPa) 第三章 手臂的設(shè)計 16 ? ? ns?? ? n=~ d1 —— 螺紋內(nèi)徑 Qs—— 螺釘材料屈服極限 （見表 31） 查 表 21 根據(jù)以上分析 取 k= n= 螺釘數(shù)目 Z=8 選擇剛的 材料為 Q235 Qs=240 MPa 所以 ?? ns??? = ? MPa ZpDFQ 42?? =2512 N FQs39。 =KFQ =? 2512=3768 N FQi==(FQ+FQs39。) 所以根據(jù)式 （ 313） ? ???Fd Qj41? ? ??? 251 ???? ? m 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第四章 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計 手臂回轉(zhuǎn)時所需要的驅(qū)動力矩 采用回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí)現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動時，其受力情況可 簡 化 成圖 41 圖 41 手臂運(yùn)動時 的受力簡圖 驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩 M驅(qū)，應(yīng)該與手臂起動時所產(chǎn)生的慣性力矩 M慣及各密封裝置處的摩擦力矩 M封相平衡。 MMMM回封慣驅(qū) ??? （ 41） 式中 M封—— 密封裝置處的摩擦力矩 （ N M） MMM 39。39。封’封封 ?? （ 42） pRb bFFM 139。39。 ???封 pRbRFM CPFrR )(22 139。39。39。39。 ??? ?封 2 rRRcp ?? 第四章 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計 18 tJJM ???? ?? 00慣 （ 43） 式中 ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量（ srad ）， 在起動過程中 ?? =? t? —— 起動過程的時間 J0—— 手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 ? ，則 ?20 gGJJ c?? （ 44） 式中 Jc—— 回轉(zhuǎn)零件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 M回—— 回轉(zhuǎn)缸回油腔的背壓反力矩 )(2 22 rRpM bpdbRr ??? ? ??回回 （ 45） 初定 b=5 cm R=4 cm r=2cm b1= cm ? = 所以 2rRRcp ??=3mm )(2 22 rRpM bpdbRr ??? ? ??回回 = pRb bFFM 139。39。 ???封 = pRbRFM CPFrR )(22 139。39。39。39。 ??? ?封 = MMM 39。39。封’封封 ?? =2+= 工件轉(zhuǎn)動慣量： 根據(jù)圓柱體的轉(zhuǎn)動 慣量計算公式： RJ mz 221? (46) 平行軸定理： dJJ mzzc 2?? (47) 已知： m=3kg R= d= 代入上式 （ 46）和式（ 47） 可得： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 RJ mz 221? = N m dJJ mzzc 2?? =+3 = N m 夾緊缸的轉(zhuǎn)動慣量： 根據(jù)空心圓柱轉(zhuǎn)動慣量計算公式： ? ?rRJ mz 222 ?? (48) 已知： m=10kg R= r= d= 代入 式 (48)和 （ 47） 可得： ? ?rRJ mz 222 ?? = N m dJJ mzzc 2?? =+ = N m 由以上分析可 得手臂包括工件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量 JJJ 夾緊缸工件 ??0 =+ = N m 根據(jù)式 (43) tJJM ???? ?? 00慣 取 w? = t? = 可得 M慣 = 又根據(jù) 式 （ 41） MMMM 回封慣驅(qū) ??? =++30 = N m 回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑 D的計算 如圖 42 所示 回轉(zhuǎn)液壓缸的進(jìn)油腔壓力油 液 ，作用在動片上的合成液壓力，即驅(qū)動力 矩 M39。驅(qū) 。第四章 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計 20 圖 42 回轉(zhuǎn)液壓缸計算圖 ? ?? ??? Rr dDM pbdpb 2239。 2??驅(qū) （ 49） 根據(jù) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 MM 39。驅(qū)驅(qū) ? ? ?8 22 dDM pb ??驅(qū) dMbpD 28 ?? 驅(qū) （ 410） 式中 D —— 回轉(zhuǎn)缸內(nèi)徑（ m） M驅(qū)—— 作用在動片的外載荷力矩 (N m) P —— 回轉(zhuǎn)缸工作壓力（ pa） d —— 輸出軸與共片聯(lián)接 處的直徑（ m） 初步設(shè)計時按 dD =— 選取 b —— 動片寬度（ m） 為減少 動片與輸出軸的聯(lián)接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇選 片寬度（及液壓缸寬度）時，可選用 22??dDb D —— 回轉(zhuǎn)液壓缸內(nèi)徑（ m） 根據(jù)以上分析以及式（ 410）可得 dMbpD 28 ?? 驅(qū) =10 ??? ? = 根據(jù)表 31 選取 內(nèi) 徑 D=160mm 因為采用平鍵鏈接，所以根據(jù)《機(jī)械零件設(shè)計手冊》選得鍵為 I 型平鍵 GB1096— 72 其尺寸如下： b=24mm,h=14,L=60~250mm,其形狀如圖 42 所示。 缸蓋聯(lián)接螺釘和動片聯(lián)接螺釘計算 缸蓋聯(lián)接螺釘計算 缸蓋與回轉(zhuǎn)液壓缸的缸體用螺釘聯(lián)接時，其螺釘?shù)膹?qiáng)度計算方法與伸縮液壓缸缸蓋螺釘強(qiáng)度計算方法相同 。 根據(jù) 節(jié)講述的方法可算出缸蓋連接螺釘 ?d mm 第四章 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計 22 動片與輸出軸聯(lián)接螺釘計算 動片與輸出軸用螺 釘聯(lián)接， 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 43。 聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對稱地安裝，并用兩個銷釘定位。 聯(lián)接螺釘?shù)淖饔檬牵菏箘悠c輸出軸的配合面緊密接觸不留間隙，當(dāng)油腔通高壓油時，動片 受油壓作用，產(chǎn)生一個合成液壓力矩，克服輸出軸上所受的外載荷力矩。 圖 43 動片與輸出軸連接方式及動片受力圖 根據(jù) 動片所受力矩的平衡條件，有： ? ? 28 22 dZFbp FMdD Q??? 摩 于是得 ? ?dDFZ f dbpQ 224 ?? （ 411） 式中 FQ—— 每個螺釘?shù)念A(yù)緊力 b —— 動片的寬度 P —— 回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力 D —— 動片外徑 d —— 動片與輸出軸配合處直徑 Z —— 螺釘數(shù)目 f —— 被聯(lián)接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對剛?cè)?f = 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 ][4??FQjd? （ 412） 式中 d—— 螺釘?shù)牡讖? FQj—— 計算載荷， FQj=Q ??? —— 螺釘材料的許用應(yīng)力，見表 31 選 取 材料Ｑ 235 ??? =240 MPa 設(shè)計中取螺釘數(shù)目 Z=4，工作壓力 P=，結(jié)合以上章節(jié)所計算出的結(jié) 果，根據(jù)式 （ 411）和（ 412）可得螺釘 的底徑 ?d mm 軸的校核 許用彎曲應(yīng)力的計算 ： 由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 1b? 應(yīng)有以下關(guān)系式： 1[]bb???? ，由材料力學(xué)可得到： 39。11[]bbMW????? （ 413） 式中 39。M —— 回轉(zhuǎn)缸扭轉(zhuǎn)時的當(dāng)量彎矩（ .Nm）； W—— 花鍵軸截面抗扭系數(shù)，查 機(jī)械設(shè)計 得 332Wd?? （漸開線花鍵軸）； 又 ? ?TMM 1 2239。 ???驅(qū) （ 414） 式中 ?—— 根據(jù)該換轉(zhuǎn)缸性質(zhì)而定的應(yīng)力校正系數(shù)， 取 11[] 60 0 .2 7 2 7[ ] 2 2 0?? ? ??? ? ?； M驅(qū) —— 回轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的扭矩； 則有 7 2 ???T? 10 45 33 ???M 驅(qū) 因此 第四章 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸的設(shè)計 24 ? ?TMM 1 2239。 ??? 驅(qū) = )10533 ( 22 ???? W= ? /32*d3=*= 106（ m2） 1b? =( 106)=≦60MPa 故設(shè)計滿足要求！ 花鍵剪 應(yīng)力的計算 又由于花鍵軸在徑向受到抗扭矩的作用且作用在花鍵最小截面上產(chǎn)生最大剪應(yīng)力 ，即 max []tTW???? 42( ) ( )32t d D d D d N BW D? ? ? ? ?? （ 415） 式中 ?max— 作用在花鍵最小截面上產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力 N — 螺釘數(shù)目； B — 螺釘寬度； 則有： 6324 68)()( ?? ??? ?????????W t m3 所以 ? ? MP aMP aTWt 10 6m a x ?????? ? ?? 故設(shè)計合理！ 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 第五章 液壓 驅(qū)動系統(tǒng) 機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的選擇 各類驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn) 工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng) ,按動力源分為液壓 ,氣動和電動三大類 .根據(jù)需要 也可由這三種基本類型組成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng) 。 a 液壓驅(qū)動系統(tǒng) 由于液壓技術(shù)是一種比較成熟的技術(shù) ,它具有動力大 ,力(或力矩 )慣量比大 ,快速響應(yīng)高 ,易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動等特點(diǎn) ,適用于承載能力大 ,慣性大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手 。 b氣動驅(qū)動系統(tǒng) 具有速度快 ,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ,維修方便 ,價格低等特點(diǎn) ,適用于中 ,小負(fù)載的系統(tǒng)中 ， 但難于實(shí)現(xiàn)伺服控制 ,多用于程序控制的機(jī)械手中 。