【正文】 ]? =100 110MPa 選用缸體材料為 鍛鋼 []? =110MPa，中等壁厚，則 大 臂俯仰液壓缸 壁厚計算如下： 5 9 0 1 .82 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標準液壓缸外徑 1 108D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =400mm。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 38250F? N 帶入上式求得 1 4 1 . 3 3 8 2 5 0 2 . 5 1 1 . 46 2 0 0d ?? ? ????? mm 由“液壓元件油口螺紋聯(lián)接尺寸 GB/T28781993”取 M12 螺栓 液壓搬運機械手大臂俯仰液壓缸設(shè)計及計算 液壓搬運機械手 大 臂俯仰液壓缸可以為機械手的 大 臂 （既機身） 作 回轉(zhuǎn)運動提供動力，經(jīng)過分析知液壓缸處于 終止位置時 受力最大，機械手 終止 位置模型如下： 圖 機械手 終止 位置模型 大 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，應克服手臂等部件的重量對回轉(zhuǎn)軸線所產(chǎn)生的偏重力濟南大學畢業(yè)設(shè)計 24 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 (229) 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)軸線的偏重力矩（ N? M） M慣—— 手臂做俯仰運動時啟動的慣性力矩 = wM t?慣 工 件 起（ J+J ） (230) 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 1 6 7 /33J m l N M s? ? ? ? ? ? ? ? 22= 3 0 0 0 ( 2 ) 6 0 0 0 /J m l N M s? ? ? ? ?工 件 由設(shè)計要求 /w rad s? ，取 = s 則 0 .3= + 6 0 0 0 9 2 5 0 .50 .2M ??慣 （ 167 ） NM? 由圖 模型可計算 M偏 2 2 1= 3 0 0 0 2 + 5 0 0 + 1 0 0 0 ( ) = 4 7 0 02 4 4M ? ? ?偏 NM? 根據(jù) 229 式，計算 M驅(qū) 得 濟南大學畢業(yè)設(shè)計 25 = 9 2 5 1 4 7 0 0 1 3 9 5 1M M M M? ? ? ? ?驅(qū) 慣 偏 摩 NM? 大 臂俯仰液壓缸驅(qū)動力 NF 的計算 根據(jù) 下圖 大臂俯仰液壓缸受力簡圖 圖 大臂俯仰液壓缸受力簡圖 知， = ?驅(qū) ? =N MF ? 驅(qū) N 大 臂俯仰液壓缸的計算 （ 1） 大 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 ? =。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? ????? 式中 p—— 液壓缸內(nèi)工作壓力 ? —— 強度系數(shù)（當為無縫鋼管時 ? ＝１） Ｃ —— 計入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標準壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 一般常用缸體材料的許用應力 []? : 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 壁厚計算如下： 5 1 0 0 2 .02 .3 1 1 0 5 mm? ????? 由 JB106867查得標準液壓缸外徑 1 121D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =1000mm。故 由 216 式計 算螺釘或螺栓直徑 1d 如下 ： 01 4 QFd ???? 濟南大學畢業(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 ? =。取 濟南大學畢業(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，一般圓整到標準壁厚值 Ｄ —— 液壓缸內(nèi)徑（ m） 一般常用缸體材料的許用應力 []? : 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查得標準液壓缸外徑 1 50D? mm，另根據(jù)設(shè)計要求和 GB/T23491980選用活塞桿行程 l =800mm。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 ? =。為保證小臂伸縮液壓缸不產(chǎn)生卡死現(xiàn)象，則 4 aFG? 。手臂運動時，為運動件表面的摩擦阻力。 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。 液壓搬運機械手的小臂結(jié)構(gòu)采用雙導向桿的手臂伸縮機構(gòu)，由于手臂伸縮缸安裝在兩根導向桿之間，由導向管承受彎曲作用，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，故手里復雜。 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。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 當油進入無桿腔時： 21 4DF F P ????? 當油進入有桿腔時： 濟南大學畢業(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。 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。 液壓搬運 機械手橫移腕部結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 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動的基礎(chǔ)上進一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變得更靈巧，適應性更強。QSF =K QF ,其中 K= D—— 危險剖面直徑 (m) 螺釘?shù)膹姸葪l件為 02 21 1 4= [ ]4Q Q jFFd d??? ???合 14[]QjFd ??? (216) 式中 QjF —— 計算載荷（ N） 。0Q Q QSF F F?? (215) 式中 24Q D PFF ZZ??? F —— 驅(qū)動力（ N） Z—— 螺釘數(shù)目 P—— 工作壓力（ pa） 39。 2K 可按下式近似估算 2 1 aK g?? (25) 其中 a —— 運載工件時重力方向最大上升加速度 g —— 重力加速度， /g mm s? maxva t?響 (26) 式