【正文】 得 ()式中 參與運(yùn)動的零部件所受的總重力（含工件）（N）； L——手臂與運(yùn)動的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）,參考上一節(jié)的計算。 a——導(dǎo)向支撐的長度（m）。 ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。對于圓柱面：——摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時：鋼對青銅：取鋼對鑄鐵：取計算：導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 ，L==,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計算 手臂慣性力的計算本設(shè)計要求手臂平動是V=,在計算慣性力的時候,設(shè)置啟動時間，啟動速度V=V=, () 密封裝置的摩擦阻力不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計中，采用O型密封，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：。經(jīng)過以上分析計算最后計算出液壓缸的驅(qū)動力： 液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定經(jīng)過上面的計算，確定了液壓缸的驅(qū)動力F=6210N，=2MPa（1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸：液壓缸內(nèi)徑的計算， 雙作用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無桿腔，當(dāng)油進(jìn)入有桿腔中， 液壓缸的有效面積：故有 （無桿腔） () （有桿腔） ()F=6210N，=，選擇機(jī)械效率將有關(guān)數(shù)據(jù)代入： 根據(jù)表41（JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=65mm.（2） 液壓缸外徑的設(shè)計根據(jù)裝配等因素，考慮到液壓缸的臂厚在7mm，所以該液壓缸的外徑為79mm.（3） 活塞桿的計算校核活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動的要求和強(qiáng)度要求。對于桿長L大于直徑d的15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計算： ()設(shè)計中活塞桿取材料為碳剛，故，活塞直徑d=20mm,L=1360mm,現(xiàn)在進(jìn)行校核。結(jié)論： 活塞桿的強(qiáng)度足夠。 本章小結(jié)本章設(shè)計了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)，手臂采用雙導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)，對驅(qū)動的液壓缸的驅(qū)動力進(jìn)行了詳細(xì)的計算，并對液壓缸的基本尺寸進(jìn)行了設(shè)計。28　　　　　　　　　　　　　　　　　　6　機(jī)身的設(shè)計計算　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　6 機(jī)身的設(shè)計計算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動，這些運(yùn)動的傳動機(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。 機(jī)身的整體設(shè)計按照設(shè)計要求，機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂1800的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)一般設(shè)計在機(jī)身處。為了設(shè)計出合理的運(yùn)動機(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，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)動傳動路線長，花鍵軸的變形對回轉(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)動帶動與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動。分析：經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計機(jī)身包括兩個運(yùn)動，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。如上圖所示，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)缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動?；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)動機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔，一個進(jìn)油孔，一個排油孔，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，對于本設(shè)計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設(shè)計要求，設(shè)計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)1800。39 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算（1） 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩，應(yīng)該與手臂運(yùn)動時所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。 ()慣性力矩的計算 ()式中 ——回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量（），在起動過程中=；t——起動過程的時間(s)?！直刍剞D(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 ()式中 ——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。 ()回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長1800mm，直徑為60mm的圓柱體，=180，則起動角速度=。密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下=，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計。經(jīng)過以上的計算=（2） 回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定 設(shè)計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為8Mpa。d為輸出軸與動片連接處的直徑，設(shè)d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計算： ()D=151mm既設(shè)計液壓缸的內(nèi)徑為150mm,(不是最終尺寸)，再經(jīng)過配合等條件的考慮。（3） 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)缸的工作壓力為8Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,根據(jù)初步估算， ，,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個面6個，兩個面是12個）。危險截面所以， 所以螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=。經(jīng)過以上的計算，需要螺釘來連接，內(nèi)徑為150mm，外徑為230mm，輸出軸徑為50mm 回轉(zhuǎn)缸的截面圖（4） 動片和輸出軸間的連接螺釘。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 于是得 式中——每個螺釘預(yù)緊力；D——動片的外徑；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取f=螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 或 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得=螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆?螺釘?shù)闹睆竭x擇d=。 機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的計算 手臂偏重力矩的計算圖 手臂各部件重心位置圖（1） 零件重量、等。現(xiàn)在對機(jī)械手手臂做粗略估算：總共=33Kg+++= (2)計算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離。=1920mm== ()所以，回轉(zhuǎn)半徑(3) 計算偏重力矩 () 升降不自鎖條件分析計算手臂在的作用下有向下的趨勢，而里柱導(dǎo)套有防止這種趨勢。由力的平衡條件有=h=即 ==所謂的不自鎖條件為：即 取 () 當(dāng)=1650mm時，=528mm因此在設(shè)計中必須考慮到立柱導(dǎo)套必須大于528mm 手臂做升降運(yùn)動的液壓缸驅(qū)動力的計算 ()式中摩擦阻力， 取f=G——零件及工件所受的總重。（1）的計算設(shè)定速度為V=4。起動或制動的時間差t=。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：=（2）的計算 =（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 最后通過以上計算 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動時，F(xiàn)=6756N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動時，F(xiàn)=6756=6184N 軸承的選擇分析 對于升降缸的運(yùn)動，對于機(jī)身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個問題。對于本設(shè)計，采用一支點(diǎn)，雙固定，另一支點(diǎn)游動的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的——。本設(shè)計采用兩個角接觸球軸承，面對面或者背對背的組合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以承受雙向軸向載荷。 本章小結(jié)本章對機(jī)械手的機(jī)身進(jìn)行了設(shè)計，分別對機(jī)身的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計計算。同時也計算了升降立柱不自鎖的條件，這是機(jī)身設(shè)計中不可缺少的部分。