【正文】 片連接處的直徑，初步計(jì)算可按 D=（ ~） d D=110mm=，則 d=44mm； 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 ? ?214QFd??? ?合 所以 ? ? 04 ???? 帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得 QF = )(4 22 dDZfdbp ? = )( 226 ???? ?? =22234N 螺釘材料選擇 Q235， 則 ? ? ??? 0sn?? 200MPa（ n=~） 螺釘?shù)闹睆? ? ? 04 ???? ?? ???= 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=14mm。 （ 2） 雙層油缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu) （ 3） 采用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降結(jié)構(gòu) （ 4） 雙活塞伸縮油缸結(jié)構(gòu) （ 5） 活塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。使用液壓驅(qū)動(dòng) ,液壓缸選取雙作用液壓缸。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算為 F F F F F? ? ? ?回摩 密 慣 5． 3． 1 手臂摩擦力的分析與計(jì)算 由于導(dǎo)向桿對(duì)稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。39。 2 LaFG a? ????? ????總摩 式中 G總 —— 參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件）（ N）； L—— 手臂與運(yùn)動(dòng)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(jì)算 。 39。 對(duì)于圓柱面： ? ?????? ~~4 ?????????‘ ? —— 摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 ~?? 鋼對(duì)鑄鐵：取 ~?? 計(jì)算：導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵 . ????? ， N1400?總G ，L=656mm,導(dǎo)向支撐 a 設(shè)計(jì)為 160mm 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算 ??????? ??? a aLGF 2?總摩 1400 ?????? ???? 160 =3864N 5． 3． 2 手 臂密封處的摩擦阻力的計(jì)算 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用 O 型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于 10Mpa。 5． 3． 3 手臂慣性力的計(jì)算 慣F = tvG ???總 式中 總G —— 參與運(yùn)動(dòng)的零件的總重力（包括工件） (N)； 19 v? —— 從靜止加速到工作速度的 變化量 (m/s)； t? —— 啟動(dòng)時(shí)間 (s)，一般取 ~； 設(shè)啟動(dòng)時(shí)間為 ， v? 最大為 。 5． 4 手臂伸縮油缸結(jié)構(gòu)的確定 表 51 液壓缸的工作壓力 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 作用在活塞上外力 F（ N） 液壓缸工作壓力 Mpa 小于 5000 ~1 20210~30000 ~ 5000~10000 ~ 30000~50000 ~ 10000~20210 ~ 50000 以上 ~ 經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F=4378N，根據(jù)表 51 選擇液壓缸的工作壓力 P=1MPa； （ 1） 確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸： 液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖 52 所示 圖 52 雙作用液壓缸示意圖 當(dāng)油進(jìn)入無桿腔： ??? 4 211 DPPF ?? 20 當(dāng)油進(jìn)入有桿腔： ???4 )( 2212 dDPPF ??? 液壓缸的有效面積： 1PPS? (mm2 ) 所以 ??? ???? 11 P PP PD （無桿腔） 214 dP PD ??? ?? （有桿腔） 式中 P —— 活塞驅(qū)動(dòng)力 (P)； 1p —— 油缸的工作壓力 (MPa)； d —— 活塞桿直徑； ? —— 油缸機(jī)械效率， 工程機(jī)械中用耐油橡膠可 取 ? =； 由上節(jié)求得驅(qū)動(dòng)力 F=4378N， 1p =1MPa，機(jī)械效率 ? = 將數(shù)據(jù)代入得： ??? ???? 11 P PP PD= ??= 根據(jù)表 41（ JB82666），選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇 D=80mm. （ 2） 液壓缸外徑的設(shè)計(jì) 外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表 42（ JB106867） 取外徑選擇 133mm. （ 3） 活塞桿的計(jì)算校核 a，活塞桿的尺寸要滿足活塞（或液壓缸）運(yùn)動(dòng)的要求和強(qiáng)度要求。本次取 ??? =110 則： 437 84 ????d= 所以活塞直徑按下表取 d=20mm，滿足強(qiáng)度要求。 按中長(zhǎng)桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其臨界力 kp =F( ?ba? ) 式中 F—— 活塞桿截面面積 (mm2 )； a， b—— 常數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)，碳鋼 a=461， b=； ?— — 柔度系數(shù)，經(jīng)計(jì)算為 70。 5． 5 油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算 (1) 缸體材料選擇無縫鋼管，此時(shí)端蓋的連接方式多采用半環(huán)鏈接優(yōu)點(diǎn)是 加工和裝拆方便，缺點(diǎn)是缸體開環(huán)槽削弱了強(qiáng)度 (2) 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 為保證連接的緊密性，螺釘間距 t1 應(yīng)適當(dāng)（如圖 42） ，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力 0Q 為工作載荷 Q 和剩余預(yù)緊力 SQ? 之和 0Q =Q + SQ? 22 式中 Q—— 工作載荷， Q = Z pDZP 42?? ； 0D —— 螺釘中心所在圓的直徑； P—— 驅(qū)動(dòng)力。 0Q =Q + SQ? =837+1257=2095N 螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算 1d ? ?lJQ??4? 式中 JQ —— 計(jì)算載荷， JQ = 0Q ； ??l? —— 許用抗拉應(yīng)力， ??l? = ns? ； s? —— 螺釘材料的屈服點(diǎn)，材料選擇 45 鋼，則屈服強(qiáng)度為 352MPa； n—— 安全系數(shù)， n=，此處取 n=2； 1d —— 螺紋內(nèi)徑， 1d =， d 為螺釘公稱直徑， S 為螺距。一般實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)， 這些運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)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。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(dòng)。為了設(shè)計(jì)出合理的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮分析。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)。其缺點(diǎn)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)路 線長(zhǎng)，花鍵軸的變形對(duì)回轉(zhuǎn)精度的影響較大。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。 （ 3） 活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。 綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)。如圖 6 所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升 降缸的活塞桿是一體的。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。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。 24 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過兩個(gè)油孔，一個(gè)進(jìn)油孔，一個(gè)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)。 圖 6 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖 25 6． 2 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 6． 2． 1 回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩 驅(qū)M 的計(jì)算公式為： 驅(qū)M = 慣M + 回M + 封M (N m2 ）； ?? —— 回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量，在啟動(dòng)過程 ?? =? (rad/s)； t? —— 啟動(dòng)過程的時(shí)間 (s)； 若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 ? (前面計(jì)算得 ? =800mm)，則 2c0 ?gGJJ ?? 式中 cJ —— 回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 cJ = )3(121 22 Rlm ? = ).(12160 22 ?? = kg m2 慣M = 0J t??? =175 .? =550 mN? 為了簡(jiǎn)便計(jì)算，密封處的摩擦阻力矩 驅(qū)封 MM ? ，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)， 回M =0 所以 驅(qū)M =550+0+ 驅(qū)M 驅(qū)M =567 mN? 26 6． 2． 2 回轉(zhuǎn)缸 尺寸的確定 回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑 D 計(jì)算公式為： 23 810 dbpMD ??? 驅(qū) 式中 P—— 回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力； d—— 輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，初步設(shè)計(jì)按 D/d=~； b—— 動(dòng)片寬度，可按 2b/(Dd)≥ 2 選取。 6． 2． 3 油缸 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算 回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為 6Mpa, 所以螺釘間距 t 應(yīng)小于 80mm。 危險(xiǎn)截面 ）（ 22 rRS ??? = 4 22 ?? = 2m 所以 QF? ZPS=10400N KFQS? QF =14800 =15600N (K=) 所以 QF?10400