【正文】 若只用一個(gè)節(jié)流閥調(diào)速時(shí)，則進(jìn)油要按照達(dá)到最大允許速度來調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥的流量，因?yàn)楫?dāng)無桿腔進(jìn)油時(shí)，其速度就小于最大允許速度。同時(shí)考慮到，盡管手臂俯仰液壓缸是單一速度工作，但也需要進(jìn)行節(jié)流調(diào)速，以保證液壓缸運(yùn)動的平穩(wěn)運(yùn)動。液壓搬運(yùn)機(jī)械手采用單泵供油，手指夾緊、手腕橫移、手臂伸縮以及手臂的俯仰等機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)供油，這樣可以有效的降低系統(tǒng)的供油壓力。此液壓動力機(jī)構(gòu)采用直線液壓缸，用于實(shí)現(xiàn)手臂的伸縮升降和仰俯轉(zhuǎn)動以及手腕的橫移運(yùn)動。液壓搬運(yùn)機(jī)械手的電氣控制部分將在第四章表述。液壓搬運(yùn)機(jī)械手要完成物料搬運(yùn)（包括上、下料）的功能，所以選用有限點(diǎn)位控制的程序控制機(jī)械手。故 由 216 式計(jì)算螺釘或螺栓直徑 如下：[]240?? ???——工作載荷（N）且 =——液壓缸驅(qū)動力將驅(qū)動力 N 帶入上式求得38? ????由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M10 螺栓3 液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動技術(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),適用于承載能力大的工作場合。取活塞桿直徑 d=、工作壓力 p=5 MPa，所以 d=45 mm（2）大臂俯仰液壓缸壁厚及外徑的計(jì)算：大臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)成中等壁厚，中等壁厚：即 16＞ ＞ 時(shí)D? 1([])pDC??????式中 p——液壓缸內(nèi)工作壓力——強(qiáng)度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時(shí) ＝１）??Ｃ——計(jì)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(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 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，則大臂俯仰液壓缸壁厚計(jì)算如下：??????由 JB106867 查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 mm，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 GB/T23491D?1980 選用活塞桿行程 =400mm。故 由 216 式計(jì)算螺釘或螺栓直徑 如下：[]240?? ???——工作載荷（N）且 =——液壓缸驅(qū)動力濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 將驅(qū)動力 N 帶入上式求得38250F? ????由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M12 螺栓 液壓搬運(yùn)機(jī)械手大臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)及計(jì)算液壓搬運(yùn)機(jī)械手大臂俯仰液壓缸可以為機(jī)械手的大臂（既機(jī)身）作回轉(zhuǎn)運(yùn)動提供動力，經(jīng)過分析知液壓缸處于終止位置時(shí)受力最大，機(jī)械手終止位置模型如下：圖 機(jī)械手終止位置模型 大臂俯仰液壓缸驅(qū)動力矩計(jì)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(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副處摩擦力矩，即(229)=M?驅(qū) 慣 偏 摩式中 ——鉸接處的摩擦力矩，采用滾動軸承時(shí) 0摩 M摩 ?——手臂等部件重量對回轉(zhuǎn)軸線的偏重力矩（N M）偏 ?——手臂做俯仰運(yùn)動時(shí)啟動的慣性力矩M慣濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 (230)=wMt?慣 工 件 起（ J+）式中 ——工件對手臂回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（ ）J工 件 2NMs? ——手臂回轉(zhuǎn)部件對手臂回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動慣量（ ）? ——手臂回轉(zhuǎn)過程的角速度w ——起動過程中所需的時(shí)間（s） ，一般取t起 :故 22150167/3JmlNMs????? =()0工 件由設(shè)計(jì)要求 ，取 s ?=.2t起 =+??慣 （ 17） NM?由圖 模型可計(jì)算 偏 21=30+50()=470??偏 N?根據(jù) 229 式，計(jì)算 得M驅(qū) =92514703951???驅(qū) 慣 偏 摩 NM? 大臂俯仰液壓缸驅(qū)動力 的計(jì)算NF根據(jù)下圖大臂俯仰液壓缸受力簡圖濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 大臂俯仰液壓缸受力簡圖知， =?驅(qū) N?=?驅(qū) 大臂俯仰液壓缸的計(jì)算（1）大臂俯仰液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算根據(jù) 22222 式，初步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 =。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(jì)算：濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 小臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)成中等壁厚，中等壁厚：即 16＞ ＞ 時(shí)D? 1([])pDC??????式中 p——液壓缸內(nèi)工作壓力——強(qiáng)度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時(shí) ＝１）??Ｃ——計(jì)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，則小臂俯仰液壓缸壁厚計(jì)算如下：??????由 JB106867 查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 mm，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 GB/T23491D?1980 選用活塞桿行程 =1000mm。故 由 216 式計(jì)算螺釘或螺栓直徑 如下：[]240?? ???——工作載荷（N）且 =——液壓缸驅(qū)動力將驅(qū)動力 N 帶入上式求得4? ????由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M8 螺栓 液壓搬運(yùn)機(jī)械手小臂俯仰液壓缸設(shè)計(jì)及計(jì)算液壓搬運(yùn)機(jī)械手小臂俯仰液壓缸可以為機(jī)械手的小臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動提供動力，經(jīng)過分析知液壓缸處于初始位置時(shí)的受力最大，機(jī)械手初始位置模型如下：濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 機(jī)械手初始位置模型 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力矩計(jì)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(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩以及各回轉(zhuǎn)副處摩擦力矩，即(227)=M?驅(qū) 慣 偏 摩式中 ——鉸接處的摩擦力矩，采用滾動軸承時(shí) =0摩 M摩——手臂等部件重量對回轉(zhuǎn)軸線（轉(zhuǎn)動點(diǎn) A）的偏重力矩（N M）偏 ?——手臂做俯仰運(yùn)動時(shí)啟動的慣性力矩M慣(228)=wMt?慣 工 件 起（ J+）式中 ——工件對手臂回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（ ）J工 件 2NMs? ——手臂回轉(zhuǎn)部件對手臂回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動慣量（ ）? ——手臂回轉(zhuǎn)過程的角速度w ——起動過程中所需的時(shí)間（s） ，一般取t起 :故 ?????濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 22=????工 件由設(shè)計(jì)要求 ，取 s 則./wrads= .5=+1??慣 （ 376） N?由圖 模型可計(jì)算 M偏 =+=42?偏 NM?根據(jù) 227 式，計(jì)算 得驅(qū) =15042195M????驅(qū) 慣 偏 摩 N? 小臂俯仰液壓缸驅(qū)動力 的計(jì)算NF根據(jù)圖 知， =?驅(qū) N?=?驅(qū) 小臂俯仰液壓缸的計(jì)算（1）小臂俯仰液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算根據(jù) 22222 式，初步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 =。取活塞桿直徑 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(jì)算：小臂伸縮液壓缸設(shè)計(jì)成中等壁厚，中等壁厚：即 16＞ ＞ 時(shí)D? 1([])pDC??????式中 p——液壓缸內(nèi)工作壓力——強(qiáng)度系數(shù)（當(dāng)為無縫鋼管時(shí) ＝１）??Ｃ——計(jì)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[]濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 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(jì)算如下：[]??????由 JB106867 查得標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑 mm，另根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 GB/T23491D?1980 選用活塞桿行程 =800mm。一般取 — s，對輕載低速運(yùn)動部件取較小值，t對重載取較大值根據(jù) 226 式，由設(shè)計(jì)要求取 = m/s， = s，G=3000 N，則vt =6981F?慣濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 根據(jù)以上（1） 、 （2） 、 （3） 、 （4）所分析，結(jié)合 223 式得：驅(qū)動力 F計(jì) ????計(jì) 算 計(jì) 算 計(jì) 算 N?9?計(jì) 算取液壓缸機(jī)械效率 ，則 驅(qū)動力 ??40?計(jì) 算 小臂伸縮液壓缸的計(jì)算（1）小臂伸縮液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算根據(jù) 22222 式，初步設(shè)計(jì)中取機(jī)械效率為 =。為保證小臂伸縮液壓缸aF不產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，則 。手臂運(yùn)動時(shí)，為運(yùn)動件表面的摩擦阻力。根據(jù)液壓缸運(yùn)動時(shí)所需要克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個(gè)方面的阻力，來確定液壓缸所需的驅(qū)動力。液壓搬運(yùn)機(jī)械手的小臂結(jié)構(gòu)采用雙導(dǎo)向桿的手臂伸縮機(jī)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)。手臂的各種運(yùn)動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)（如液壓缸）和各種傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運(yùn)動又較多，故手里復(fù)雜。l 液壓缸缸蓋聯(lián)接方式與強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)表 ，螺栓或螺釘材料選用 Q235，則 ，取螺栓或螺釘個(gè)數(shù)240sMPa??Z=4， MPa。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。一般取 — s，對輕載低速運(yùn)動部件取較小值，t對重載取較大值根據(jù) 220 式，由設(shè)計(jì)要求取 = m/s， = s，G=2500 N，則v?t =98F?慣根據(jù)（1） 、 （2） 、 （3） 、 （4）所分析，結(jié)合 218 式得：驅(qū)動力 ???得 =955 N N?18 腕部液壓缸的計(jì)算濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 雙作用液壓缸示意圖（1）腕部橫移液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算當(dāng)油進(jìn)入無桿腔時(shí)： 214DFP???當(dāng)油進(jìn)入有桿腔時(shí)： ??224d?液壓缸的有效面積： 1FSP?故有： （無桿腔） (221)??? （有桿腔） (222)21d?式中 F ——驅(qū)動力（N）——液壓缸的工作壓力（pa）1p——活塞桿的直徑（m）d——液壓缸的直徑（m） D濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 ——液壓缸的機(jī)械效率。根據(jù)液壓缸運(yùn)動時(shí)所需要克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個(gè)方面的阻力，來確定液壓缸所需的驅(qū)動力。1t 液壓搬運(yùn)機(jī)械手橫移腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算手腕部件設(shè)置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。QSF: D——危險(xiǎn)剖面直徑(m)螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 =[]QjFd?????合 (216)1[]Qj?式中 ——計(jì)算載荷（N）。0S??式中 24QDPFZ?? F ——驅(qū)動力（N） Z——螺釘數(shù)目 P——工作壓力（pa） ——預(yù)緊力 =K ,其中 K= 39。 可按下式近似估算 2 2(25)21aKg??其中 ——運(yùn)載工件時(shí)重力方向最大上升加速度a——重力加速度，?(26)axvt?響式中 ——運(yùn)載工件時(shí)重力方向最大上升速度maxv——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間，t響 =:響濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 ——