【正文】 m=pv =pπ D2L/4 （ 49） =6kg 取物重 10kg 平均直徑 D=50mm， 則由 G=mg=pvg 所以： L=4m / pπ D2 = 653mm （ 410） 將手部等效為 150mm，直徑為 60mm 的圓柱體，則 m=pv= 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 （ 411） 其中： 2 2 2m122m12J = R + m x 0 . 2 1 .J = + m x = 2 .1 k g . mk g m?22 2 2工 件（ 1 + 3 ）（ 1 3 R ） + 所以： M 0 .01 7 5 J + Jt??慣 工 件 起（ ） = ，擺動(dòng)體重心偏移所需力矩 =m l +m l =10 + = mM??手 手偏 工 件 工 件 （ 412） ： 121121=+= b b3 b rM M MM R PM???封 封 封封CP封公 式 中 ：（ R ） PR （ 413） 腕部擺動(dòng)時(shí)受力圖如下 : 圖 43 腕部擺動(dòng)受力圖 M 0 .01 7 5 J + J t??慣 工 件起（ ）哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 其中 ?? 50b mm? 1 5b mm? 45R mm? 20r mm? 10MPap取 cpR 3 2 .52Rr mm??? 則 1M封 = 2M封 = 12=+M M M封 封 封 = = kgfm （ 414） ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 （ 415） 其中：取 p回 =1MP b=60mm R=35mm r= 20mm 則 ： D / 2 22pd / 2= b p d = b /2 ( R r ) pM ?回 回 回 == ： =+M M M M M??驅(qū) 回偏 封 慣 = + + + =14. 19kgf 22 ： QS = Q +QS` Q=P/Z=π（ R2 – r2 ） p/3Z QS ： 每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力 Q ： 工作載荷 QS`： 預(yù)緊力 P ： 驅(qū)動(dòng)力 P ： 工作油壓 Z : 螺釘數(shù)目 取 6 則代入已知數(shù)據(jù)知 : Q=P/Z =π（ R2 – r2 ） p/3Z = 1327 N QS` ==1725N 所以： QS = Q +QS` =3025N 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?s= d / 4Q???π 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 所以： ? ?1 4SQd ??? π 查取機(jī)械工程手冊(cè)第 5 冊(cè)，取螺釘工程直徑為 6mm ： 動(dòng)片與輸出軸連接方式如下圖： 如圖 44 動(dòng)片與輸出軸連 接圖 1— 動(dòng)片 2— 輸出軸 3— 定片 依動(dòng)片所受力矩的平衡條件： 22( ) Q Z f r2bp R r M? ? ?摩 （ 416） 22bp( )Q=2RrZfr?? 式中： Q— 每個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力 P— 油壓 B— 動(dòng)片寬度 Z— 螺釘數(shù)目 F— 被連接件配合面處摩擦系數(shù)取 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ? / 4SQ????π （ 417） 所以： ? ?s1 4d Q??? π 將以上數(shù)據(jù)代入公式得： Q= 螺釘材料選用 40Cr，查取相關(guān)資料， ??? =400MPa 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 則： ? ?11 .3 4SQd???π= 查取《機(jī)械手冊(cè)》，取螺釘工程直徑為： 8mm 小臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 做水平伸縮直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的油缸的驅(qū)動(dòng)力 P P P P P? ? ? ?回密 摩 慣 式中： P摩 — 摩擦阻力，手臂運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)表面間的摩擦力 P密 — 密封圈處的摩擦阻力 P回 — 油缸回油腔低壓油液所造成的阻力 P慣 — 啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)所受的平均慣性力 （ a） P摩 的計(jì)算 由于活塞桿與液壓缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，它們將產(chǎn)生一定的摩擦 如下圖： 如圖 45 受力尺寸圖 F0??MA（ ） =bG AR總 P P P P P? ? ? ?回密 摩 慣 b=RaGR?總 得： Ra = laGa?總 ab=+P P P摩 摩 摩 （ 418） =u`Ra +u`Rb ` l+a=u aPG總摩 （ 2 ） 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 G總 — 參與運(yùn)動(dòng)的零件的總重量 L — 重心導(dǎo)向支撐前端距離 a — 支撐長(zhǎng)度 u`— 當(dāng)量摩擦系數(shù) u` 為 （ ~）取 由前面的計(jì)算可知，手爪夾緊油缸，腕部回轉(zhuǎn)油缸的總重量為： G1 =( + ) = 93 N G2 = 100N G總 = G1 +G2 =193 N P摩 = u`G總 2)laa?（ L = 450 mm a = 60 mm 帶入數(shù)據(jù)知，所以： P摩 = kgf （ b） P密 的計(jì)算： P密 與所用的密封的形狀有關(guān)，選用“ o”型密封圈密封 P密 = P密 1 + P密 2 + P密 3 P密 1 + P密 2 = 式子中 P為驅(qū)動(dòng)力 P密 3 = npπ d1 p為工作壓力 （ kgf/ cm3） U= ~ l— 密封的等效的長(zhǎng)度 1（ cm） d伸縮管直徑 所以： P密 3 = kg 從而： P密 = + = kg （ c） P回 的計(jì)算 : 背壓阻力較小，可以按下列公式計(jì)算 P回 = P (d) P慣 的計(jì)算： vP=gtG ??總慣 （ 419） G總 參與運(yùn)動(dòng)的零部件 g 取 10 kg / N v? — 由靜止加到常數(shù)的變化量取 m / s t? — 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 （ s） 一般取 ~ s 取 t= s 所以 ： vP=gtG ??總慣 = kgf 從而： P =P密 + P密 + P回 + P慣 = kgf 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 ： 液壓油缸內(nèi)徑的計(jì)算 當(dāng)油液進(jìn)入有桿腔時(shí)： 2 P =P d )=P 4?????22π (D 式子中： P —— 驅(qū)動(dòng)力 P1—— 油缸的工作壓力 d —— 活塞桿直徑 D —— 油缸內(nèi)徑 ? —— 油缸機(jī)械效率 ， 取 d 的確 定 ： 由于該活塞桿與臂部相連，當(dāng)活塞桿移動(dòng)到右端最大距離時(shí)，活塞桿端蓋處處于最 大彎曲應(yīng)力，活塞桿必須滿(mǎn)足最大彎曲應(yīng)力作用，活塞桿彎曲應(yīng)力如下： 如圖 46 活塞桿受力應(yīng)力圖 式子中： Max = Ma = GL = 193? = N 其中： Max— 最大彎曲應(yīng)力 L— 重心最大距離 G— 臂部重力 又因?yàn)椋? W = d 323π 式子中： W— 抗彎截面系數(shù) d— 橫截面直徑 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 由 彎曲的強(qiáng)度條件： ? ?m a xm a x=MW??? （ 420） 得： ? ?a3 32d M?? π 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P368 ，表 151 得： 選取 材料 45??? = 300 Pa 帶入數(shù)據(jù)知道： d? mm 所以： 424 p dpdPD ?? ππ = mm 考慮到制造時(shí)的總體尺寸和多種用途，取內(nèi)徑為： D=70mm d = 40 mm 壁厚可以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P53 ，表 44，取 ? =10mm 3. 端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核： 取螺釘為 M8， 每個(gè)螺釘所受的力為 0? 0? = s+?? 式子中： ? — 工作載荷 s? — 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) /Z = s? =k? = ?= 0? = s+??= kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π ?合 = kgf/ 3cm ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? s? — 材料的屈服極限 n— 安全系數(shù) 所以： ? ????合 即是取 M8 合格。 1． 本機(jī)械手臂上下活動(dòng)的范圍為 30 度，以下為俯仰缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 圖 47 俯仰缸設(shè)計(jì) 1— 底座 2— 大臂 3— 小臂 4— 俯仰缸 1 124L mm? 活塞總長(zhǎng) 2 80L mm? 活塞桿內(nèi)部工作的長(zhǎng)度 3 100L mm? 手臂機(jī)構(gòu)受力圖如下： 如圖 48 手部機(jī)構(gòu)受力圖 設(shè)：驅(qū)動(dòng)力為 P，則經(jīng)過(guò)計(jì)算： oM (F)=0? 32? 400 – ? 124 – ? 80 – P ? 124 =0 P = 所以：取油缸內(nèi)徑為 32mm，活塞直徑為 20mm 缸臂為 ， 缸蓋四顆雙頭螺柱 M6 2. 雙頭螺柱的校核： 0? = `s+?? 式子中： ? — 工作載荷 `s? —— 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) / Z = kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ?合 = kgf / 3cm ? ?