電纜掛鉤機(jī)械手課程設(shè)計(jì)說明書

1、精品資料推薦目錄任務(wù)書 2一目的和要求 2二主要內(nèi)容 2三進(jìn)度計(jì)劃 3四課程設(shè)計(jì)成果要求 3五考核方式 3一、機(jī)械手總體設(shè)計(jì) 4二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算 6三、手腕部分的設(shè)計(jì) 9四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核 19五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì) 23六、電纜掛鉤機(jī)械手的整體裝配及其二維工程圖的生成 26七、液壓控制原理圖及PLC控制原理圖 28八、心得體會(huì) 30九、參考文獻(xiàn) 309任務(wù)書一、目的與要求專業(yè)課程設(shè)計(jì) 是機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)方向?qū)W生的重要實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)，也是該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)前的最后一次課程設(shè)計(jì)。擬通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)來著重提高學(xué)生的機(jī)構(gòu)分析與綜合的能力、機(jī)械結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)能力、 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力

2、和綜合運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力。在專業(yè)課程設(shè)計(jì)中，應(yīng)始終注重學(xué)生 能力的培養(yǎng)與提高。專業(yè)課程設(shè)計(jì) 的題目為工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)，要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程。學(xué)生通過專業(yè)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)該在下述幾個(gè)方面得到鍛煉：1. 綜合運(yùn)用已學(xué)過的“機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)”、“液壓傳動(dòng)”、“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)輔助設(shè) 計(jì)”等課程和其他已學(xué)過的有關(guān)先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，解決某一個(gè)具體設(shè)計(jì)問題，是 所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。2. 通過比較完整地設(shè)計(jì)某一機(jī)電產(chǎn)品，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般方法和步驟。3. 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者必備的基本技

3、能，及熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料，如設(shè)計(jì)圖表、 手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。4. 進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。二、主要內(nèi)容電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。 本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。 設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤 的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走（不一定在地面上），可采用手動(dòng)。（參看圖1）吊線皚纜掛鉤圖I安裝電纜扌:鉤的I藝動(dòng)作圖1該電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)見表1掛鉤在電纜上的卡掛間距應(yīng)為50cm,允許偏差不大于土3cm。電纜的桿距為 35-45m，電纜到地面的距離為 3-5.5m。水泥桿長為6-10m, 6m桿的埋深 為 1.4-1m , 10m桿的埋深為 1.4-2

4、.0m 。表1電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)掛鉤形式使用電纜外徑（mm）吊線外徑（mm）掛鉤重量（N/只）25v 126.60.363512186.60.364518246.60.365524327.80.3665> 329.01.03表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)控制方式自定驅(qū)動(dòng)方式液壓、氣動(dòng)、機(jī)械均可運(yùn)動(dòng)簡圖自定手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定自由度自定定位精度± 5mm（1）根據(jù)以上相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)及要求，完成電纜掛鉤安裝機(jī)械手方案設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（2） 撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)內(nèi)容完成時(shí)間備注1總體方案設(shè)計(jì)第3天2繪制部件及

5、總體設(shè)計(jì)草圖第6天3繪制零件圖第8天4繪制液壓原理圖第9天5繪制電器原理圖第10天6繪制正式圖第15天7編寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第18天8答辯第19天四、課程設(shè)計(jì)成果要求1 機(jī)械手總裝圖1張（0號(hào)圖紙）、部件圖若干張（0號(hào)圖紙）；2 全部非標(biāo)零件圖（圖紙類型是零件類型及復(fù)雜程度而定）；3 液壓原理圖和電器控制原理圖各一張；4撰寫專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一份，不少于10000字。五、考核方式專業(yè)課程設(shè)計(jì)的成績?cè)u(píng)定采用五級(jí)評(píng)分制，即優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格。成績的評(píng)定主要考慮學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)質(zhì)量、答辯情況和平時(shí)表現(xiàn)等幾個(gè)方面，特別要注意學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工程技術(shù)工作的能力和創(chuàng)新精神，全面衡量學(xué)生的真實(shí)

6、質(zhì)量。學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：楊曉紅、楊化動(dòng)、花廣如2013年1月13日?qǐng)?bào)告正文一、機(jī)械手總體設(shè)計(jì)1、序言工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人手部分動(dòng)作，按照預(yù)先設(shè)定的程序， 軌跡或其他要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的一種新型自動(dòng)化裝置。它在二十世紀(jì)五十年代就已用于生產(chǎn)，是在自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種機(jī)械裝置，開始主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料和搬運(yùn)工件，完成單機(jī)自動(dòng)化和生產(chǎn)線自動(dòng)化，隨著應(yīng)用范圍的不段擴(kuò)大，現(xiàn)在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。近年來，隨著電子技術(shù)特別是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)迅速發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械

7、化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。實(shí)踐證明它可以代替代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的繁重勞動(dòng)，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。電纜掛鉤安裝機(jī)械手設(shè)計(jì)。 本機(jī)械手是為安裝架空電纜掛鉤服務(wù)的。 設(shè)計(jì)安裝電纜掛鉤 的機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)圖1所示的工藝動(dòng)作。人在地面上操作。小車的行走（不一定在地面上），可采用手動(dòng)2、主要技術(shù)參數(shù) （見表1，2） 表1電纜掛鉤的有關(guān)參數(shù)掛鉤形式使用電纜外徑（mm）吊線外徑（mm）掛鉤重量（N/只）25v 126.60.363512186.60.364518246.60.365524327.80.3665> 329.01.03表2電纜掛鉤安裝機(jī)械手主要技術(shù)參數(shù)控制方式自定

8、驅(qū)動(dòng)方式液壓、氣動(dòng)、機(jī)械均可運(yùn)動(dòng)簡圖自定手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)自定自由度自定定位精度± 5mm3、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的動(dòng)作過程機(jī)械手工作流程：啟動(dòng)一手臂伸出一夾緊一腰部上升一手腕旋轉(zhuǎn) 90手臂收回一腰部 上升一手臂伸出一手腕回轉(zhuǎn) 90腰部下降一松開一手腕旋轉(zhuǎn) 90-手臂收回-腰部下降-回歸 原位4、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的總體設(shè)計(jì)簡圖由動(dòng)作要求和實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)的綜合考慮，初步擬定機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡圖如下:5、電纜掛鉤安裝機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡圖可看出， 該機(jī)械手有3個(gè)自由度：腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；臂部的 水平移動(dòng)；腰部的上下移動(dòng)。I、手部主要功能：夾緊、放松驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)II、腕

9、部主要功能：旋轉(zhuǎn)（90°）驅(qū)動(dòng)方式：液壓III、臂部主要功能：上下移動(dòng)（伸長、縮短）驅(qū)動(dòng)方式：液壓IV、腰部（機(jī)身）主要功能：水平移動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式：液壓6、機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì)由于液壓壓傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏，阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機(jī)械手采用液壓壓傳動(dòng)方式。7、機(jī)械手的控制方案設(shè)計(jì)考慮到機(jī)械手的通用性，同時(shí)使用點(diǎn)位控制，因此我們采用可編程序控制器（PLC）對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制。當(dāng)機(jī)械手的動(dòng)作流程改變時(shí)，只需改變PLC程序即可實(shí)現(xiàn)，非常方便快捷。二、手部的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 夾緊力的計(jì)算N > K1K2K3G kgf式中，K1 安全系數(shù)，通常取 1.22，取K1=1.5aK2

10、 動(dòng)載系數(shù)，K2=1+，a為機(jī)械手在搬運(yùn)過程中的加速度，取最大加速g度為3g，則K2=4K3 方位系數(shù)，取 K3 =5 ,所以，N > 30.9 N1、手指手部的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式及驅(qū)動(dòng)力根據(jù)工作條件選用連桿傳動(dòng)的手部結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)力公式2b 2cos式中，b夾緊力至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離，取b=200mm ;a連桿繳銷至回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的垂直距離，取a=50mm ;連桿的傾斜角，=30°連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取=0.9則 P=206N所以夾持掛鉤所需的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為206N.2. 液壓缸尺寸的計(jì)算1）內(nèi)徑D和活塞桿直徑d3.57 10式中F液壓缸推力P選定的工作壓力所以，D=36.8mm,圓整為

11、D=40mm2）活塞桿直徑dd= D式中一一速度比;表1 和p的關(guān)系工作壓力p/MPa< 1012.520> 20速度比1.331.46; 22表2 D和d的關(guān)系1.151.251.331.462d0.36D0.45D0.5D0.56D0.71D所以， =1.33，d=0.5D=20mm.表3液壓缸內(nèi)徑尺寸系列810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400500630表4活塞桿直徑系列456810121416182022252832364045505663708090100110125140160

12、1802002202502803203604003. 液壓缸壁厚和外徑計(jì)算起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，壁厚按薄壁圓筒公式計(jì)算PyD2式中：一一液壓缸壁厚(m)D液壓缸內(nèi)徑(m)Py 試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的(1.25 1.5 )倍(MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼：110 120MPa ；鑄鋼:100 110MPa ；無縫鋼管：100110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵：60MPa灰鑄鐵：25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到> 0.9mm.根據(jù)表5取液壓缸合適外徑表5工程機(jī)械用液壓缸外徑系列缸徑/mm液壓

13、缸外徑/mmP三16MPa202531.540505050545060606063.5637676838380959510210290108108108114100121121121127110133133133140125146146152152140168168168168160194194194194180219219219219200245245245245所以，液壓缸外徑 D1 =50mm，壁厚 =5mm4. 液壓缸工作行程的確定（參考表 6）表6液壓缸活塞行程參數(shù)系列（mm）I25508010012516020025032040050063080010001250160020002

14、50032004000II406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900III24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800根據(jù)工作條件，取工作行程S=50mm5缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。無空時(shí)有空時(shí)t 0.433D2PyD2t 0.433D2 、2YD2 do式中 t缸蓋有效厚度（m）D2缸蓋止口內(nèi)徑（m） do缸蓋孔的直徑（m）得t=9.5

15、mm圓整后得t=10mm三、手腕部分的設(shè)計(jì)1. 任務(wù)目標(biāo)作為機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)缸，其主要的功能是實(shí)現(xiàn)手部在水平方向上的選裝，以達(dá)到手部 觸及水平位置的變化要求。2 .液壓缸主要零部件設(shè)計(jì)1.缸體的結(jié)構(gòu)本機(jī)身采用了擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如下圖：精品資料推薦4112. 材料的選擇1 ）要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取 鑄鋼為材料。2 ）缸筒毛坯，普通采用退火的冷拔或熱處理。3. 對(duì)缸筒的要求1 ）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2）有足夠的的剛度，能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 ）內(nèi)表面的一活塞的密封

16、件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。3.液壓缸主要技術(shù)性能參考的計(jì)算1）驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf試中Fm各支承處的摩擦力Fg 啟動(dòng)時(shí)慣性力W運(yùn)動(dòng)部件的總重量上升為正，下降為負(fù)所以Pq 480 N2）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U，所以由公式_D2Rd2)P2 Ffc(2 1)試中P1 液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力精品資料推薦p2 液壓缸回油腔的背壓力， 初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出， 可根據(jù)表2 2估計(jì)dD活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表2 3選取;系統(tǒng)類型背 壓 （MPa）中、低壓系統(tǒng)0

17、8MPa簡單的系統(tǒng)和一般的輕載截流調(diào) 速系統(tǒng)0.2 0.5回油路帶調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)0.5 0.8回油路帶背壓閥0.5-1.5米用帶補(bǔ)液壓泵的閉式回路0.8-1.5中等壓系統(tǒng)大于8 16MPa同上比中低壓系統(tǒng)咼50%-80%高壓系統(tǒng)大于16 32MPa如鍛壓機(jī)械等初算時(shí)背壓可忽略不 計(jì)表7執(zhí)行元件背壓的估計(jì)按機(jī)床類型選取d/D按液壓缸工作壓力選取d/D機(jī)床類別d/D工作壓力p/（MPa）d/D磨床.研磨機(jī)床0.2 0.3小于等于20.2 0.3插床.拉床.刨床0.5大于2-50.5 0.58鉆.鏜.車.洗床0.7大于5-70.620.70大于70.7表8 液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系F工作循

18、環(huán)中最大的外負(fù)載;Ffc 液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率cm進(jìn)行估算。般cm =0.9 0.97，將cm代入公式（2 1）可求得D4FPi cmPi2d_D19活塞桿直徑可由d/D值算出，由計(jì)算所得的D與d值分別按表2 4與表2 5圓整到,近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 4800.4 0.95 10.20.40.72124.12mm查表2 4得，D圓整為125mm所以 d=0.3D=37.5 mm根據(jù)表25圓整為36mm?；钊麠U如下圖:3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可

19、知，承受內(nèi)壓力的 圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。工程機(jī)械的液壓缸， 一般用無縫鋼管材料, 計(jì)算液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D10的圓筒稱為薄壁圓筒。起重運(yùn)輸機(jī)械和大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)， 其壁厚按薄壁圓筒公式PyD2式中：一一液壓缸壁厚（m）D液壓缸內(nèi)徑（m）Py試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25 1.5)倍 (MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼:110 120MPa ；鑄鋼:100 110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵:60MPa ；100 110MPa ；無縫鋼管:灰鑄鐵：25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得

20、到1.25 48 0.0632 1100.0101m無空時(shí)0.433D2L 300mmt按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。所以圓整壁厚為11mm在低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D 10時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以D1120 2 11142，圓整缸的外徑 D1146mm4）液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行

21、程來確定，并參照表26中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。I2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000II406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900III24026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800表9液壓缸活塞行程參數(shù)系列（mm）參照整體工作尺寸，選擇缸的工作行程是5）缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度有空

22、時(shí)t 0.433DJPyD2D2 d 0式中 t缸蓋有效厚度（m）D2缸蓋止口內(nèi)徑（m）do缸蓋孔的直徑（m）把數(shù)據(jù)D2 125mm代入公式，算得t=14.5圓整后得t=15mm缸端蓋如下圖:6）最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離 H稱為最小 導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性， 因此 設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求:L D20 2式中：L液壓缸的最大行程；D 液壓缸的內(nèi)徑。因?yàn)長=300mmD=125mm代入公式30012520 2所以H圓整到80mm 既

23、H=100mm活塞的寬度B=（ 0.61.0） D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度11,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;當(dāng) D<80mm 時(shí),取 11(0.6 1.0) D當(dāng) D>80mm 時(shí),取 l1（0.61.0）d所以取 B 0.6 125 75mm又因?yàn)镈<80mm, 所以l1102mm7）缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考 慮到端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度 Lz L B t 452 30 15487 mm8）缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，經(jīng)

24、過查表決 定選用法蘭連接。9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。11）活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12）液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)1.液壓缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和工作要求不同可有長螺栓安裝、腳架安裝、法蘭安裝、軸銷和耳環(huán)安裝等。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求我們選用尾部外法蘭安裝的安裝形式。2.液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的進(jìn)、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出 油口可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。 如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處，以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式

25、一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表214選取。表2 14 單桿液壓缸油口安裝尺寸（mm）缸體內(nèi)徑D進(jìn)、出油口缸體內(nèi)徑進(jìn)、出油口25M14 1.580M 27 232M14 1.5100M 27 240M18 1.5125M 27 250M 22 1.5160M33 263M 22 1.5200M42 2根據(jù)表2 14選用M221.5的進(jìn)、出油口。4.其他主要零件附圖1非標(biāo)準(zhǔn)件精品資料推薦仃精品資料推薦估算。232標(biāo)準(zhǔn)件M10螺釘M8螺釘、；. 四、手臂液壓缸設(shè)計(jì)及校核1、材料的選擇1 ）要求有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取 鑄鋼為材料。2 ）缸筒毛坯，普通采用退火的冷

26、拔或熱處理。2、對(duì)缸筒的要求1 ）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2 ）有足夠的的剛度，能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 ）內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。4 ）需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭盤接頭后，不致于 產(chǎn)生裂紋或過大的變形。3、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf式中Fm各支承處的摩擦力，320NFg 啟動(dòng)時(shí)慣性力，900NW運(yùn)動(dòng)部件的總重量，1400N上升為正，下降為負(fù)所以 Pq

27、3120N2）液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U，所以由公式-D2P1 F （D2 d2）p2 FfC（ 21）44試中 P1 液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力，2.7MPaP2 液壓缸回油腔的背壓力， 初算時(shí)無法準(zhǔn)確酸楚算出， 可根據(jù)表2 2估計(jì)2 3選取;d D 活塞直徑與液壓缸內(nèi)徑之比，可按表表2-2執(zhí)行元件背壓的估計(jì)表2-3液壓缸內(nèi)徑D與活塞桿直徑d的關(guān)系F工作循環(huán)中最大的外負(fù)載；cm進(jìn)行Ffc 液壓缸密封處摩擦力，它的精確值不易求得，常用液壓缸的機(jī)械效率般cm =0.9 0.97，將cm代入公式（2 1）可求得D4FP2 Pl cm 1 孑 1活塞桿直徑可由d/

28、D值算出，由計(jì)算所得的與 d值分別按表2 4與表25圓整到, 相近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 21200.4 0.95 10.20.40.72136.7 mm查表得，D圓整為140mm所以d=0.5D=70 mm3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的 圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D10的圓筒稱為薄壁圓筒。 起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸， 一般用無縫鋼管材料, 計(jì)算大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)， 其壁厚按薄壁圓筒公

29、式PyD2式中：一一液壓缸壁厚（m）D 液壓缸內(nèi)徑（m）Py試驗(yàn)壓力，一般取最大工作壓力的（1.25 1.5)倍 (MPa)缸筒材料的許用應(yīng)力。其值為：鍛鋼:110 120MPa ；鑄鋼:100 110MPa ；無縫鋼管:100 110MPa ；高強(qiáng)度鑄鐵:60MPa ；灰鑄鐵:25MPa。因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到1.25 40 140 小5.9mm 2 120所以圓整壁厚 為10mm在低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選

30、取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D10時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。精品資料推薦液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以 D11402 10160 mm4）液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2 6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求，選工作行程為500mm表2-6 液壓缸活塞行程參數(shù)系列（mn）255080100125160200250I3204005006308000100012501600200025003200400II406390110140180220280360450550700900011

31、001400180022002800390240260300340380420480530III600650750850950010501200130015001700190021024000260030003805）缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。無空時(shí)有空時(shí)式中tD2缸蓋止口內(nèi)徑（mdo缸蓋孔的直徑（m把數(shù)據(jù)D2160mm代入公式，圓整后得 t=62mm>6）最小導(dǎo)向長度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動(dòng)支承面中點(diǎn)的距離H稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將會(huì)使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)

32、時(shí)必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度H應(yīng)該滿足以下要求:500160"20105 mmHL D20 2式中：L液壓缸的最大仃程；D液壓缸的內(nèi)徑。因?yàn)長=500mm D=160mm代入公式活塞的寬度B=（ 0.61.0）D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 h,根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑D而定;當(dāng) D<80mn時(shí),取 11（0.6 1.0）D當(dāng) D>80mn時(shí),取 11（0.6 1.0）d所以取 B 1.0 160160mm又因?yàn)?D>80mm,所以 111.0 160160mm7）缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要

33、考 慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度LZL B 2t 500 160 2 62 784mm8）缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，所以選用拉 桿連接。9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。10）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作，由于工作行程較長，故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置。11）活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12）液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)14）液壓缸的安裝形式根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用長螺栓安裝形式。15）液壓缸

34、進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的進(jìn)、出油口，可布置在端蓋或缸體上。對(duì)于活塞桿固定的液壓缸，進(jìn)、出油口 可設(shè)計(jì)在活塞桿端部。如果液壓缸無專用的排氣裝置，進(jìn)、出油口應(yīng)設(shè)在液壓缸的最高處， 以便空氣能首先從液壓缸排出。進(jìn)、出油口的形式一般選用螺孔或法蘭連接。根據(jù)表2 14選取。表2 14 單桿液壓缸油口安裝尺寸（mr）i缸體內(nèi)徑D進(jìn)、出油口缸體內(nèi)徑進(jìn)、出油口25M14 1.580M 27 232M14 1.5100M 27 240M18 1.5125M 27 250M 22 1.5160M33 263M 22 1.5200M42 2五、機(jī)身液壓缸設(shè)計(jì)1、缸筒的設(shè)計(jì)（1）材料的選擇1 ）要求有足夠的

35、強(qiáng)度和沖擊韌性，對(duì)焊接的缸筒還要求有良好的抗熱性能，取 鑄鋼為材料。2 ）缸筒毛坯，普通采用退火的冷拔或熱處理。（2）對(duì)缸筒的要求1 ）有足夠的的剛度，能長期承受最高工作壓力及短期動(dòng)態(tài)，試驗(yàn)壓力不至于導(dǎo) 致永久的變形。2 ）有足夠的的剛度，能承受活塞的側(cè)向力和安裝的的反作用力而不致產(chǎn)生彎曲。3 ）內(nèi)表面的一活塞的密封件的摩擦力的作用下，能長期工作而磨損少于公差等 級(jí)及形位公差等級(jí)足以保證活塞密封件的密封性。4 ）需焊接的缸筒還要求有良好的可焊性，以便在焊接上法蘭盤接頭后，不致于 產(chǎn)生裂紋或過大的變形。（3）液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）驅(qū)動(dòng)力作的確定根據(jù)公式Pq Fm Fg W Kgf算得 Pq 500

36、0N2）液壓缸內(nèi)徑 D和活塞桿直徑d的確定因?yàn)槭菃位钊麠U，所以由公式D2R F （D2 d2）p2 Ffc（ 21）44式中 p1 液壓缸工作壓力，初算時(shí)可取系統(tǒng)的工作壓力3.6MPa4FP1 cm 1 匹 1P1活塞桿直徑可由d/D值算出，由計(jì)算所得的 近的標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封元件。4 50000.4 0.95 10-210.40.72D與d值分別按表圓整到，相189.6mm查表得，D圓整為200mm，所以d=0.5D=100 mm3）液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算液壓缸的壁厚由液壓缸的強(qiáng)度條件來計(jì)算。液壓缸的壁厚一般是指缸筒結(jié)構(gòu)中最薄處的厚度，從材料力學(xué)可知，承受內(nèi)壓力的 圓筒，其內(nèi)應(yīng)力分

37、布規(guī)律因壁厚的不同而各異。一般計(jì)算時(shí)可氛圍薄壁圓筒和臂厚圓筒。液壓缸的內(nèi)徑D與其壁厚 的比值D 10的圓筒稱為薄壁圓筒。 起重運(yùn)輸機(jī)械和工程機(jī)械的液壓缸，一般用無縫鋼管材料，大多屬于薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，其壁厚按薄壁圓筒公式 計(jì)算PyD2因?yàn)椴牧鲜氰T鋼，所以取=108MPa把數(shù)據(jù)代入上式可一得到1.25 48 0.22 1200.0147m35所以圓整壁厚為15mm在低壓液壓系統(tǒng)中，按上式計(jì)算所得液壓剛液壓缸的壁厚往往很小，使的缸體的剛度往往很不夠，如在切削加工過程中的變形、安裝變形等引起液壓缸工作過程卡死或漏油。因此一般不作計(jì)算，按經(jīng)驗(yàn)選取，必要時(shí)按上式進(jìn)行校核。對(duì)于D10時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)中的壁厚圓

38、筒公式進(jìn)行壁厚的計(jì)算。液壓缸的壁厚算出后，即可求出缸體的外徑D1為D1 D 2所以 D1200 2 15230 mm4）液壓缸工作行程的確定液壓缸工作行程長度，可根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際工作的最大行程來確定，并參照表2 6中的系列尺寸來選取標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)工作要求，選工作行程為500mm5）缸蓋厚度的確定一般液壓缸多為平底缸蓋，其有效厚度t按強(qiáng)度要求可用下面?zhèn)z式進(jìn)行近似計(jì)算。有空時(shí)0.433D2PyD2D2 d 0把數(shù)據(jù)D2200mm代入公式，圓整后得t=50mm=6）最小導(dǎo)向長度的確定對(duì)一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 H應(yīng)該滿足以下要求:L D20 2因?yàn)長=500mm D=200mm代入公式H500200

39、 350 mm20 2活塞的寬度B= （ 0.61.0 ） D;缸蓋滑動(dòng)支承面的長度 A ；根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑 D而定;當(dāng)D>80mm寸,取11(0.6 1.0)d所以取B1.0 200200mm又因?yàn)?D>80mm,所以 111.0 200200mm7）缸體長度的確定液壓缸缸體的內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外型長度還要考 慮到倆端端蓋的厚度。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的2030倍。所以缸體的長度LZL B 2t 500 200 2 25 800mm8）缸體與缸蓋的連接形式缸體端部與缸蓋的連接形式與工作壓力、缸體材料以及工作條件有關(guān)，所以選用拉 桿連接。9）活塞桿與活塞的連接結(jié)構(gòu)查表可得，選用整體式結(jié)構(gòu)。10）活塞桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)機(jī)身主要完成上下移動(dòng)的動(dòng)作，由于工作行程較長，故選用導(dǎo)向套和花鍵軸做導(dǎo)向裝置。11）活塞及活塞桿處密封圈的選用查表得選用O形密封圈。12）液壓缸的緩沖裝置查表選用環(huán)狀間隙式節(jié)流緩沖裝置。13）液壓缸的安裝連接結(jié)構(gòu)14）液壓缸的安裝形式根據(jù)設(shè)計(jì)的要求采用 LB軸向地角型安裝形式。15）液壓缸進(jìn)、出油口形式及大小的確定液壓缸的