液壓機(jī)械中機(jī)械手的手臂設(shè)計(jì)5.16

1、 繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 液壓傳動(dòng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用 專業(yè)名稱： 機(jī)電一體化工程 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 朱行強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 摘要 機(jī)械手的組成和分類，機(jī)械手的自由度和座標(biāo)型式，氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)，PLC控制的特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r。本文簡(jiǎn)要地介紹了工業(yè)機(jī)器人的概念，本文對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了總體方案設(shè)計(jì)，確定了機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度，確定了機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)。同時(shí)，分別設(shè)計(jì)了機(jī)械手的夾持式手部結(jié)構(gòu)以及吸附式手部結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手腕結(jié)構(gòu)，計(jì)算出了手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩和回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩;設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手臂結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了手臂伸縮、升降用液壓緩沖器和手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器。設(shè)計(jì)出了機(jī)械

2、手的氣動(dòng)系統(tǒng)，繪制了機(jī)械手氣壓系統(tǒng)工作原理圖。利用可編程序控制器對(duì)機(jī)械手進(jìn)行控制，選取了合適的PLC型號(hào)，根據(jù)機(jī)械手的工作流程制定了可編程序控制器的控制方案，畫出了機(jī)械手的工作時(shí)序圖和梯形圖，并編制了可編程序控制器的控制程序。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人，機(jī)械手，氣動(dòng)，可編程序控制器(PLC) 目 錄第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1機(jī)械手的組成 1.2機(jī)械手的主要運(yùn)動(dòng) 1.3 課題的提出、任務(wù)、技術(shù)特性第二章 機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1臂部設(shè)計(jì)的的基本要求2.2臂部的結(jié)構(gòu)選擇2.3手臂偏重力矩的計(jì)算2.4升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件2.5手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算2.6手臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算2.7手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)

3、動(dòng)力矩計(jì)算2.8手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)第三章 聯(lián)接板第四章 螺釘與液壓缸壁厚的校核4.1手臂液壓缸螺釘?shù)男：?.2動(dòng)片與輸出軸之間的聯(lián)接螺釘校核4.3手臂升降液壓缸筒的壁厚校核第五章手臂液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及液壓圖5.1液壓泵的選擇5.2液壓系統(tǒng)的原理圖如下參考文獻(xiàn)致謝 第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書工業(yè)機(jī)械手是能夠模仿人手部的部分動(dòng)作，按給定的程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置，在工業(yè)上生產(chǎn)中應(yīng)用的工業(yè)機(jī)械手簡(jiǎn)稱為“機(jī)械手”。在本設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要是用來抓取工件，再把工件放到預(yù)定的位置，根據(jù)機(jī)械手的要求，該機(jī)械手可采用五自由度。主要是手臂的上下升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、左右伸

4、縮運(yùn)動(dòng)、手部的夾緊和松開。這就是機(jī)械手的機(jī)械原理。11機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、及位置檢測(cè)裝置等組成。如圖所示。 圖 機(jī)械手組成及相互間關(guān)系（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂等部件。1）手部 是與物體接觸的部件，主要起抓取和放置物件的作用。2）手腕 是連接手部和手臂的部件，可以調(diào)整和改變工件方位。3）手臂 是支撐手腕和手部的部件，用以改變工件的空間位置（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，常用的有液壓、氣壓、電力和機(jī)械式驅(qū)動(dòng)四種形式1）液壓傳動(dòng)機(jī)械手: 是以液壓的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主y要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)

5、平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴(yán)格，成本高。2）氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由

6、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。4)電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。參考工業(yè)機(jī)器人表9-6和表9-7，按照設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手采用的驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)如下：液壓技術(shù)比較成熟，具有動(dòng)力大、力慣量比大、快速響應(yīng)

7、高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)，適用于承載能力大、慣量大以及在防爆環(huán)境中工作的機(jī)械手。（3）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是機(jī)械手動(dòng)作的指揮系統(tǒng)，用來控制動(dòng)作的順序、位置、時(shí)間、速度、加速度等。（4）位置檢測(cè)裝置位置檢測(cè)裝置控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，可隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定的位置，機(jī)械手常用的位置檢測(cè)方式有三種：行程開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。本機(jī)械手采用行程開關(guān)式和數(shù)字式。1.2機(jī)械手的運(yùn)動(dòng) 機(jī)械手以及其手部夾持的工件在空間的位置，由臂部、腕部等組成部件以及整機(jī)的各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的合成來確定。如下圖所示，機(jī)械手完成如下動(dòng)作

8、：手部的運(yùn)動(dòng)：夾緊和松開。手腕的運(yùn)動(dòng)：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、左右伸縮運(yùn)動(dòng)。手臂的運(yùn)動(dòng)：上下升降運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)，都有一個(gè)相匹配的一個(gè)原動(dòng)件，當(dāng)各原動(dòng)件按一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械手各運(yùn)動(dòng)部件隨之作確定的運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)和位置的確定性，同時(shí)在手臂的升降缸和回轉(zhuǎn)缸上安有位置檢測(cè)器，保證運(yùn)動(dòng)精度。 1.3課題的提出、任務(wù)、技術(shù)特性（1）課題的提出隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動(dòng)場(chǎng)合必將由機(jī)器人所代替。這一方面可以減輕工人的勞動(dòng)，以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。例如，目前在我國(guó)的許多中小型汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，

9、又影響效率。為此，我們把上下料機(jī)械手作為我們研究的課題。（2）本課題將要完成的主要任務(wù)1)機(jī)械手為通用機(jī)械手，因此相對(duì)于專用機(jī)械手來說，它的適用面必須更廣.2)選取機(jī)械手的座標(biāo)型式和自由度3)設(shè)計(jì)出機(jī)械手的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括:手部、手腕、手臂等部件的設(shè)計(jì)。4)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本課題將設(shè)計(jì)出機(jī)械手的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，包括氣動(dòng)元器件的選取，液動(dòng)回路的設(shè)計(jì)，并繪出液動(dòng)原理圖。（3）本機(jī)械手的技術(shù)特性承載能力：530kg自由度數(shù)：4手臂垂直位移：100mm手臂回轉(zhuǎn)角度：220手腕水平位移：500mm手腕回轉(zhuǎn)角度：90水平位移速度：75mms垂直位移速度：25mms角位移速度：110s定位精度：1mm由于課

10、題的分工合作，本人將對(duì)通用液壓機(jī)械手聯(lián)接板以下手臂部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第二章 機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1臂部設(shè)計(jì)的基本要求1）臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕2）臂部運(yùn)動(dòng)速度要高，慣性要好3）手臂動(dòng)作應(yīng)該靈敏4)位置精度高2.2臂部的結(jié)構(gòu)選擇常見的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下五種(1)雙導(dǎo)向桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)手臂的伸縮缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承受彎曲作用，活塞桿均受拉壓，故受力簡(jiǎn)單傳動(dòng)平穩(wěn)。(2)雙層液壓缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)其特點(diǎn)是工作液壓缸容積小、運(yùn)動(dòng)速度快、外形整齊、活塞桿直徑大、增加手臂剛性。(3)采用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降機(jī)構(gòu)內(nèi)部導(dǎo)向，活塞桿直徑大、剛度大、傳動(dòng)平穩(wěn)，花鍵軸端部的定位裝置值得注意

11、，必須保證手臂安裝在正確的初始設(shè)計(jì)位置上。(4)雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)活塞桿速度先慢后快，是用短液壓缸實(shí)現(xiàn)大行程的結(jié)構(gòu)。(5)活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂聯(lián)接的齒輪做往復(fù)回轉(zhuǎn)而使手臂左右擺動(dòng)經(jīng)過以上綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇花鍵套導(dǎo)向的手臂升降機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng)，液壓缸選取雙作用液壓缸。2.3手臂偏重力矩的計(jì)算手臂各部件重心位置圖初計(jì)算G1 =300N G2 =200N G3 =200N G4 =800N所以G總 =G1 + G2 + G3 + G4=300+200+200+800=1500N初計(jì)算工件 =1100mm 手部 =1000mm 手腕 =800mm 手臂 =300mm所以偏轉(zhuǎn)

12、力矩 M偏 =G總L=1500620=930Nm式中 重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離（mm）2.4升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件手臂在G總的作用下有向下的趨勢(shì)，而立柱導(dǎo)套則防止這種趨勢(shì)。由力平衡條件得： FR h=G總 FR =所謂不自鎖的條件為：G總 F1 + F2= 2F2 =2FR 查表得=0.25 即 G總2 h0.5=0.5620=310mmG總 =G總 + G回轉(zhuǎn)缸 + G活塞桿取G回轉(zhuǎn)缸 =200N G活塞桿 = 600N因此 G總 =G總 + G回轉(zhuǎn)缸 + G活塞桿 =2300NFR =4600N因此在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套長(zhǎng)度大于310mm式中摩擦系數(shù) h立柱導(dǎo)套的長(zhǎng)度2.5手臂升降液壓缸驅(qū)

13、動(dòng)力的計(jì)算由手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式得：F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密G總（1）F摩的計(jì)算F摩 =2FR 取=0.25 FR=4600N所以 F摩 =2FR =246000.25 =2300N（2）F慣的計(jì)算由摩擦力公式 F慣式中 V由靜止加速到常速的變化量（mm/s） t啟動(dòng)過程時(shí)間（t），一般取0.01s0.05s。手臂啟動(dòng)速度V=0.025m/s,啟動(dòng)時(shí)間t=0.02s，g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得： F慣=293.4N(3) F回的計(jì)算一般背壓阻力較小，為了計(jì)算方便，將其省略。（4）F密的計(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時(shí)，液壓

14、缸密封處的總的摩擦阻力為： F密 =0.03F驅(qū)經(jīng)過以上的分析計(jì)算，液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為： F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密G總 =2300 + 293.4 + 0.03 F驅(qū) 2300所以 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí) F驅(qū) =5044.7N 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí) F驅(qū) =302.4N2.6手臂升降液壓缸參數(shù)計(jì)算經(jīng)過上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F驅(qū)，液壓缸的工作壓力由驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表可得P=0.8MPa，為了滿足要求，此時(shí)取F驅(qū) =1.25044.7N=6053.6N進(jìn)行計(jì)算。驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表2-1（1）液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算：當(dāng)油從無桿腔進(jìn)入：F驅(qū) = F1=P1當(dāng)油從有桿腔進(jìn)入：F

15、驅(qū) = F2=P2液壓缸的有效面積： S =所以 D= （油從無桿腔進(jìn)入） D= （油從有桿腔進(jìn)入） 式中 F驅(qū)手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力（N） D液壓缸內(nèi)徑（mm） d活塞桿直徑（mm） 液壓缸機(jī)械效率，在工程機(jī)械中可用耐油橡膠查表得=0.90 P液壓缸的工作壓力（MPa）帶入數(shù)據(jù)得：D=0.1035m根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列（JB82666），為了更好的滿足要求，選取液壓缸的內(nèi)徑為：D=160mm標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列表2-2（JB82666） 單位mm（2）活塞桿直徑d計(jì)算活塞桿直徑d根據(jù)工作壓力選取，當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比v有要求時(shí)，則： d = D液壓缸工作壓力與活塞桿直徑表2-3液壓缸工作壓力P

16、/MPa5577推薦活塞桿直d（0.50.55）D（0.60.7）D0.7D液壓缸往復(fù)速度比推薦值表2-4工作壓力p/MPa10102020往復(fù)速度比v1.331.4622由液壓缸往復(fù)比推薦值表可知v=1.33,帶入公式則有： d = D=160=79.7mm活塞桿直徑系列表2-5（JB82666）根據(jù)活塞桿直徑系列（JB82666），選取活塞桿直徑為：d=80mm標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表2-6（JB106867）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇，為了盡可能滿足要求，取液壓缸外徑D=245mm所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為：液壓缸內(nèi)徑D液壓缸外徑D工作壓力P活塞桿直徑d驅(qū)動(dòng)力F160mm245mm0.8

17、MPa80mm6053.6N手臂升降缸工作原理：當(dāng)液壓油從下端油口輸入時(shí)，升降液壓缸將做上升運(yùn)動(dòng)，液壓油從上端油口回油；當(dāng)液壓油從上端油口進(jìn)油時(shí)，液壓缸做下降運(yùn)動(dòng)，液壓油從下端油口回油。2.7手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩 M驅(qū) =M慣+M密+M回（1） M慣的計(jì)算M慣=J=Jo Jo=Jc + Jc =回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)高1500mm，半徑為60mm的圓柱體，圓柱體重量為G總=1500N,設(shè)啟動(dòng)角速度=0.314rad/s,啟動(dòng)時(shí)間=0.1s。所以 Jc = =28.8Nm Jo=Jc +=28.8+=144.7Nm M慣=J=Jo=144.7=（2） M密和M回的計(jì)算

18、為了方便計(jì)算，密封處的摩擦阻力矩M密=0.03 M驅(qū)，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計(jì)，即M回=0。因此 M驅(qū) =M慣+M密+M回=454.5+0.03M驅(qū) +0 即M驅(qū)2.8手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)粗取b=60mm 液壓缸工作壓力P=4MPa，d=50mm,則由 M驅(qū) = 得 D=0.1346m根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，為了盡可能滿足要求，取D=150mm式中 D液壓缸內(nèi)徑（mm） P回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（MPa） b動(dòng)片寬度（mm） d輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑（mm）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇，為了盡可能滿足要求，取液壓缸外徑D=245mm所以手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為：工作壓力P液壓

19、缸內(nèi)徑D液壓缸外徑D動(dòng)片寬度b輸出軸直徑d驅(qū)動(dòng)力矩M4MPa140mm245mm60mm50mm回轉(zhuǎn)液壓缸回轉(zhuǎn)液壓缸的工作原理： 改回轉(zhuǎn)液壓缸為，軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，缸桶轉(zhuǎn)動(dòng)。軸當(dāng)液壓油從B側(cè)進(jìn)入時(shí)，回轉(zhuǎn)液壓缸缸桶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)液壓油從A側(cè)進(jìn)入時(shí)，回轉(zhuǎn)液壓缸缸桶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。第三章 聯(lián)接板 聯(lián)接板的介紹及作用聯(lián)接板采用鑄鐵制作而成，主要是聯(lián)接、支撐的作用，同時(shí)將液壓油通過油口輸送到上端手臂。聯(lián)接板的B面對(duì)A面的平行度有很大的要求.每100長(zhǎng)度不大于0.02。同時(shí)要求鑄件的組織均勻，不得有沙眼、縮松、縮孔、疏松等缺陷，表面的粗糙度要低，防止接觸面高壓油泄露。尺寸長(zhǎng)度是依據(jù)聯(lián)接手臂的長(zhǎng)度、重量，形狀所確定的。

20、 聯(lián)接板第四章 螺釘與液壓缸壁厚的校核4.1手臂液壓缸螺釘?shù)男：寺葆旈g距t與壓力P之間的關(guān)系表4-1t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓力有關(guān)，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力為： FQs = FQ + FQs FQ為工作載荷，F(xiàn)Qs為預(yù)緊力（1）手臂升降液壓缸螺釘手臂升降液壓缸的工作壓力為0.8MPa。所以螺釘間距t小于150mm，試選擇4顆螺釘 = =83.73mm 150mm所以選擇螺釘數(shù)目Z=6顆 危險(xiǎn)截面面積： S= =3.14 =0.01507 FQ = = =2009.3NFQs=K FQ (K=1.5 取K=1.7 則FQs=K FQ =1.72009.3=3415.9NFQs = FQ

21、 + FQs=2009.3 +3415.9=5425.1N 合= 式中 D缸體內(nèi)徑 螺釘材料的許用拉應(yīng)力（MPa） d螺釘螺紋內(nèi)徑（mm）螺釘材料選擇Q235A，查表得s=240MPa = = =160MPa （n =1.22.5） 即 d=0.0074m按標(biāo)準(zhǔn)螺釘直徑系列選取，為了更好的滿足要求，取d=10mm（2）手臂回轉(zhuǎn)液壓缸螺釘手臂回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為4MPa。所以螺釘間距t小于100mm，試選擇6顆螺栓 = =73.2mm 100mm所以選擇螺釘數(shù)目為6顆。同理可得 按標(biāo)準(zhǔn)螺釘直徑系列選取，為了更好的滿足要求，取d=10mm4.2動(dòng)片與輸出軸之間的聯(lián)接螺釘校核動(dòng)片與輸出軸之間的聯(lián)接螺釘

22、見上回轉(zhuǎn)液壓缸圖由 = FQsz得 FQs=15456N式中 被聯(lián)接件配合面間的摩擦系數(shù) 查表得 =0.15 D動(dòng)片外徑（mm） d動(dòng)片與輸出軸配合處直徑（mm） FQs動(dòng)片和輸出軸間聯(lián)接螺釘?shù)念A(yù)緊力（N） B動(dòng)片寬度（mm） P回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力（Pa）螺釘?shù)膹?qiáng)度校核： 合=螺釘材料選擇Q235A，取s=240MPa = = =160MPa （n =1.22.5）即 d=0.0126m螺釘?shù)闹睆竭x擇d=12mm，選擇M12的開槽盤頭螺釘。螺釘材料的許用拉應(yīng)力（MPa） d螺釘螺紋內(nèi)徑（mm）4.3手臂升降液壓缸筒的壁厚校核液壓缸的壁厚為： =42.5mm =3.710 該液壓缸壁為厚壁壁厚按

23、下式進(jìn)行校核： 式中 D缸筒內(nèi)徑； Py缸筒的試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力Pn16MPa時(shí)取Py=1.5Pn，當(dāng)Pn16MPa時(shí)取Py=1.25Pn； 缸筒材料的許用應(yīng)力，=b/n; n安全系數(shù)，一般取n=5.Pn=0.8MPa Py=1.5Pn=1.2MPa 缸筒材料為20鋼，b =100MPa 將數(shù)據(jù)帶入式中： =11.5mm 故液壓缸壁厚滿足要求。 同理手臂回轉(zhuǎn)液壓缸壁厚也滿足要求。第五章手臂液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及液壓圖5.1液壓泵的選擇（1）液壓回轉(zhuǎn)缸的流量計(jì)算q=VAV= 而 =110/s=1.92rad/s q=VA=V=1.920.07=574.6mL/s（2）液壓升降缸的流量計(jì)算q=V

24、A=V=0.025=376.8mL/s(3)確定液壓泵的額定流量qpqmax即 qpqmax=1.2574.6=689.5mL/s式中 qp泵的輸出流量； K系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，一般K=1.11.3； qmax執(zhí)行原件實(shí)際需要的最大流量(4)確定液壓泵的額定壓力PpKPmax即 PpKPmax=1.44=5.6MPa式中 Pp泵的工作壓力；Pmax執(zhí)行元件的最高工作壓力； K系數(shù)，考慮液壓泵至執(zhí)行元件管路中的壓力損失，查表得K=1.31.5。因此選擇YB150型號(hào)葉片泵，轉(zhuǎn)速960r/min，工作流量q=800mL/s。5.2液壓系統(tǒng)的原理手臂升降液壓缸液壓工作原理液壓缸上升時(shí)進(jìn)油路：油箱過濾器泵換向閥右位接通單向閥液壓缸下端油口回油路：液壓缸上端油口換向閥右位油箱液壓缸下降時(shí)進(jìn)油路：油箱過濾器泵換向閥