自由度圓柱坐標(biāo)機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

11.11.21.31.422.12.22.333.13.23.33.444.1

目次緒論……………1工業(yè)機(jī)械手的概述…………1工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用………………1機(jī)械手的組成概述…………2工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)……………………3總體設(shè)計(jì)方案…………………4設(shè)計(jì)題目……………………4初始參數(shù)與設(shè)計(jì)要求………4方案擬定……………………5機(jī)械手手部設(shè)計(jì)計(jì)算…………6手部設(shè)計(jì)基本要求…………6手部力學(xué)分析………………7夾緊力及驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算……………………8機(jī)械手手抓夾持精度的分析計(jì)算…………9機(jī)械手腕部設(shè)計(jì)計(jì)算…………11腕部設(shè)計(jì)基本要求……………1

14.2

腕部結(jié)構(gòu)的選擇………………1

14.3

腕部回轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算…………1

255.15.2

機(jī)械手臂部設(shè)計(jì)計(jì)算…………16機(jī)械手臂部設(shè)計(jì)的基本要求………………16手臂的典型機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的選擇……………16/

5.35.45.5

手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力計(jì)算………17手臂伸縮油缸結(jié)構(gòu)的確定…………………19油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算…………21/

6

機(jī)身設(shè)計(jì)與計(jì)算…………………6.16.26.377.1

機(jī)身的整體設(shè)計(jì)……………23機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………25機(jī)身升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………28液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算…………31繪制液壓系統(tǒng)的工況圖………3

17.2

計(jì)算和選擇液壓元件…………36總結(jié)…………………38致謝…………………38參考資料………………39

1

機(jī)手組工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三部分組成。1.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)(1)手部既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動(dòng)型（多為回轉(zhuǎn)型，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單手部多為兩指（也有多指據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(pán)（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸盤(pán)。傳力機(jī)構(gòu)形式教多，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。(2)腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作要求，有些動(dòng)作較為簡(jiǎn)單的專(zhuān)用機(jī)械手，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，可以不設(shè)腕部，而直接用臂部運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)手部搬運(yùn)工件。目前，應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓（氣）缸，它的結(jié)構(gòu)緊湊，靈巧但回轉(zhuǎn)角度小（一般小于270

并且要求嚴(yán)格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。(3)臂部

手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件它的作用是支撐腕部和手（包括工作或夾具并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的手部送到空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)任意一點(diǎn)改變手部的姿方位則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此，一般來(lái)說(shuō)臂部具有三個(gè)自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降（或俯仰）運(yùn)動(dòng)。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動(dòng)載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)較為多，受力復(fù)雜。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。(4)行走機(jī)構(gòu)有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)，我國(guó)的正處于仿真階段。/

1.3.2驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分根據(jù)動(dòng)力源的不同工業(yè)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大致可分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)等四類(lèi)。采用液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。1.3.3控制系統(tǒng)分類(lèi)在機(jī)械手的控制上有點(diǎn)動(dòng)控制和連續(xù)控制兩種方式大多數(shù)用插銷(xiāo)板進(jìn)行點(diǎn)位控制，也有采用可編程序控制器控制、微型計(jì)算機(jī)控制，采用凸輪、磁盤(pán)磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標(biāo)位置，并注意其加速度特性。1

工機(jī)手發(fā)趨(1)工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修，而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的0.3萬(wàn)美元降至97年的6.5萬(wàn)美元。(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化:由關(guān)節(jié)模塊連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。(3)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于C機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展便于標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高控制柜日見(jiàn)小巧且采用模塊化結(jié)構(gòu):大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。(4)機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺(jué)、聲覺(jué)力覺(jué)觸覺(jué)等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。(5)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺(jué)來(lái)操縱機(jī)器人。(6)當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。/

2

總體設(shè)計(jì)方2

設(shè)題：圓柱坐標(biāo)式四自由度機(jī)械手設(shè)計(jì)2

初參與計(jì)求1、抓重：250N2、自由度：4個(gè)3、臂部運(yùn)動(dòng)參數(shù)：表2-1運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)伸縮升降

符號(hào)XZ

行程范圍0~500mm0~330mm

速度<300mm/s<60mm/s回轉(zhuǎn)

Φ

0

~210

<70

/s4、腕部運(yùn)動(dòng)參數(shù)：表2-2運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)

符號(hào)

行程范圍

速度回轉(zhuǎn)

0

~180

90

/s5、手指夾持范圍：棒料，Φ85mm6、定位方式：緩沖，死擋塊定位7、驅(qū)動(dòng)方式：液壓（中、低壓系統(tǒng)）8、定位精度：2

方擬2.3.1初步分析/

機(jī)械手抓重為，按工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)，屬于中型，按用途分為通用機(jī)械手，其特點(diǎn)是具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)程序可變作靈活多樣通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適合于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。由表和表2-2、及機(jī)械手的各規(guī)格參數(shù)可以了解到，設(shè)計(jì)方案為通用型機(jī)械手，其通用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，自身體積和重量適中，成本適中，維修較容易。圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手與直角坐標(biāo)式械手相比，占地面積小而活動(dòng)范圍大，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，并能達(dá)到很高的定位精度，因此應(yīng)用廣泛。但由于機(jī)械手的結(jié)構(gòu)關(guān)系，沿軸方向移動(dòng)的最低位置受到限制，故不能抓取地面上的對(duì)象。2.3.2擬定方案由初始參數(shù)擬定整體設(shè)計(jì)方案通用機(jī)械手是個(gè)自由度而本次設(shè)計(jì)為4由度圓柱坐標(biāo)機(jī)械手其大致結(jié)構(gòu)如圖2-1，運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖2-2：圖2-1

圖2-22.3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)(1)手部即直接與工件接觸的部分一般是回轉(zhuǎn)型或平移型也有吸盤(pán)式和電磁式結(jié)構(gòu)，本次選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)。手部為二指。傳力機(jī)構(gòu)常用有滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。本次選用滑槽杠桿式機(jī)構(gòu)。/

(2)腕部連接手部與手臂的部件。要求0~180°的回轉(zhuǎn)動(dòng)作，因此選用具有單自由度的回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，靈活。(3)臂部臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。他的作用是支撐腕部和手部（包括工件與工具并帶動(dòng)他們作空間運(yùn)動(dòng)。臂部設(shè)計(jì)的基本要求為：a承載能力大，剛度好，自重輕b運(yùn)動(dòng)速度高，慣性小c動(dòng)作靈活手臂動(dòng)作應(yīng)靈活d位置精度要高因此本設(shè)計(jì)選用雙導(dǎo)向桿手臂伸縮結(jié)構(gòu)與雙作用液壓缸其特點(diǎn)為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，活塞桿只受拉壓作用，受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。2.3.4驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分據(jù)動(dòng)力源不同大致可分為氣動(dòng)壓、電動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)根據(jù)課題特點(diǎn)本設(shè)計(jì)選用液壓驅(qū)動(dòng)其特點(diǎn)是速度快結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，傳遞力矩大，并且控制精度高。3

機(jī)械手手部計(jì)計(jì)算3

手設(shè)基要(1)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力應(yīng)考慮到在一定的夾緊力下不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需要的驅(qū)動(dòng)力大小是不同的。(2)手指應(yīng)具有一定的張開(kāi)范圍，以便于抓取工件。(3)在保證本身剛度，強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以利于減輕手臂負(fù)載。(4)應(yīng)保證手抓的夾持精度。3

手力分/

11通過(guò)綜合考慮，本設(shè)計(jì)選擇二指雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手抓，采用滑槽杠桿式，夾緊裝置采用常開(kāi)式夾緊裝置，他在彈簧的作用下手抓閉合下面對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析：滑槽杠桿圖3-1(a)為常見(jiàn)的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)。ααα

ααα(a)(b)圖3-1滑杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析1——手指2——銷(xiāo)軸3——杠在杠桿3的作用下，銷(xiāo)軸2向上的拉力為F，并通過(guò)銷(xiāo)軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對(duì)銷(xiāo)軸的反作用力為FF其力的方向垂直于滑槽的中心并指向2，點(diǎn)，交的延長(zhǎng)線于A及B。

o由

FXFY

=0=0

得得

=F=

2cos

=由

Mol(F)

=0

得

=F·h1N/

NNh

a

bF=cosFa式中a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱(chēng)中心的距離mm)。

——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)的夾角。由分析可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力F一定時(shí)角增大，則握F也隨之增大，過(guò)N大會(huì)導(dǎo)致拉桿行程過(guò)大，以及手部結(jié)構(gòu)增大，因此最=~3

夾力驅(qū)力計(jì)手指加在工件上的夾緊力，是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)。必須對(duì)大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析計(jì)算一般來(lái)說(shuō)需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷，以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。手指對(duì)工件的夾緊力可按公式計(jì)算：KGN式中

K

——安全系數(shù)，通常；K

——工情況系數(shù)主要考慮性力的?？山瓢聪率焦繿vK其中a是重力方向的最大上升加速度，g=9.8m/s；gt響v

max

——運(yùn)載時(shí)工件最大上升速度t

——系統(tǒng)達(dá)到最高速度的時(shí)間，一般選??；K——方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件位置不同進(jìn)行選擇；3G——被抓取工件所受重力（計(jì)算：設(shè)a=40mm,b=120mm,=35°；機(jī)械手達(dá)到最高響應(yīng)時(shí)間0.5s，求夾緊F和驅(qū)動(dòng)力FN

和驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸。(1)K=1.6

Vmax

=60mm/s

t=0.5s/

NNK2K=0.53根據(jù)公式，將已知條件帶入：

ag

==1.01根據(jù)驅(qū)動(dòng)力公式得：

F=1.6×1.01×0.5×250=202NN(2)F

=計(jì)算

2bcosa

2

120cosF=40

2

35

202=886N取

(3)F實(shí)際

F計(jì)算

=

886

=1043N(4)確定液壓缸的直徑F實(shí)際

4

2

選取活塞桿直徑d=0.5D，選擇液壓缸壓力油工作壓力

10

Pa則D=

實(shí)際0.5

）

104339.2

0.0213m根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列表JB826-66取液壓缸內(nèi)徑為D=32mm，根據(jù)裝配關(guān)系，外徑為50mm。則活塞桿直徑為：d=32

0.5=16mm，選取d=16mm3

機(jī)手抓持度分計(jì)機(jī)械手的精度設(shè)計(jì)要求工件定位準(zhǔn)確，抓取精度高，重復(fù)定位精度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，并有足夠的抓取能。機(jī)械手能否準(zhǔn)確夾持工件把工件送到指定位置不僅取決于機(jī)械手的定位精度（由臂部和腕部等運(yùn)動(dòng)部件來(lái)決定而且也于機(jī)械手夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定要進(jìn)行機(jī)械/

手的夾持誤差分析。/

圖3-3手夾持誤差分析示意圖該設(shè)計(jì)以棒料來(lái)分析機(jī)械手的夾持誤差精度。機(jī)械手的夾持范圍為Φ65~Φ85mm。夾持誤差不超過(guò)±3mm，分析如下：工件的平均半徑：

CP

=

302

=45mm手指長(zhǎng)L=120mm，取V型夾角

偏轉(zhuǎn)角：β=

Lsin

=

45sin60

=64.34°按最佳偏轉(zhuǎn)角確定：β=64.34°計(jì)算理論平均半徑

R0

因?yàn)?/p>

R

max

＞R0

minL1

RRmax)2Lsinsin

cos

2

L

sin

2

22

60sin60

60)2cos64.34264.34sin60

21.484/

22

RRmin)Lsinsin

cos

2

L

sin

2

2

2

30sin60

)

2

30cos64.34sin60

2

120

2

sin

2

64.34

2

0.166所=1.484<3夾持誤差滿足設(shè)計(jì)要求。4

機(jī)械手腕部計(jì)計(jì)算4．1

腕設(shè)基要(1)力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。(2)結(jié)構(gòu)考慮，合理布局腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)承擔(dān)連接和支撐作用保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。(3)必須考慮工作條件對(duì)于本設(shè)計(jì)機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料因此不太受環(huán)境影響沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。4．2

腕結(jié)的擇腕部結(jié)構(gòu)有四種，分別為：(1)具有單自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)/

(2)用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)(3)具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)(4)機(jī)——液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)要求腕部有一個(gè)回轉(zhuǎn)自由度，因此，綜合考慮分析，選擇第一種結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)直接用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。4．3腕回力的算4．3．1腕部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算腕部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算：M=M+M+M+M驅(qū)摩(1)腕部加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩

封

(N·m)若腕部啟動(dòng)過(guò)程按等加速運(yùn)動(dòng)，腕部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)加速度為(rad/s)啟動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間(s)，或轉(zhuǎn)過(guò)的角度(rad)，則或式中

M=（J+J)M=JJ)2—參與腕部轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（—工件對(duì)腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m

2

(2)腕部轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩因?yàn)槭肿A持在工件中間位置，所以e等于，即：M=Ge+Ge=01133

(3)腕部轉(zhuǎn)動(dòng)軸載軸頸處的摩擦阻力矩M

摩為簡(jiǎn)化計(jì)算，一般取

M=0.1M摩

總驅(qū)力矩(4)

回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片和缸徑定片端蓋等處密封裝置的摩擦阻力M與選封/

用的密封裝置類(lèi)型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。/

設(shè)夾取棒料直徑100mm長(zhǎng)度1000mm重量50Kg當(dāng)手部夾持工件中間位置回轉(zhuǎn)

1

時(shí)，將手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，長(zhǎng)，半徑為60mm，其所受重力為G=200N等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速s3.49rad/s。因?yàn)?/p>

M=+)

21G==22

2

=

200.06.8

=0.0367N

1=m(l2)=21212

)=4.1979

代入

M=(0.0367+4.1979)

3.492

=47所以

M=0.1M驅(qū)

總驅(qū)力矩

+0+474．3．2

M=52.22驅(qū)腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算表4-1液缸的內(nèi)徑系列（JB826-66）（mm）2070110

2575125

3280130

4085140

5090160

5595180

63100200

65105250設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表4-1設(shè)缸體內(nèi)壁半徑R=55mm，外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，由表4-2選取168mm，片寬度b=66mm，輸出軸r=25mm?；境叽缛鐖D所示。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力P=

252.22=bR20.066(0.05520.0252

=6.59MPa，所以選擇P=7MPa/

圖4-1腕液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意表4-2標(biāo)液壓缸外徑JB1068-67（mm油缸內(nèi)徑20鋼，P＜1645鋼，P＜20

405050

506060

637676

809595

90108108

100121121

110133133

125168168

140146146

150180180

160194194

180219219

2002452454．3．3

油缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算圖4-2缸螺釘間距示意表4-3螺間距t與力P之的關(guān)系工作壓力P（Mpa）0.5~1.51.5~2.52.5~5.05.0~10.0

螺釘?shù)拈g距t(mm)小于150小于120小于100小于80/

‘bpQ‘bpQt為螺釘?shù)拈g距，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為：

FFQQ

式中為工作載荷，計(jì)算：

'

為預(yù)緊力液壓缸工作壓強(qiáng)為Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,試選擇個(gè)螺釘；πd/4=110π/80=4.3＜8，所以選擇螺釘數(shù)目合適個(gè)危險(xiǎn)截面

S

0.11

4

2

=0.0075m

所以，Q

=

0.00758

6

=6562.5NKF(K=1.5~1.8)取K=1.5，F(xiàn)1.5×6562.5=9843.75NFFQQ

=16407N螺釘材料選擇Q235，則

240sMPan1.5

（n=1.2~2.5）螺釘?shù)闹睆?/p>

d

4Fd

4F

164076

=0.0131m螺釘?shù)闹睆竭x擇d=14mm。4．3．4

動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱(chēng)安裝，并用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密當(dāng)油腔通高壓油時(shí)動(dòng)片受油壓作用產(chǎn)生一個(gè)合成液壓力矩，克服輸出軸上所受的外載荷力矩。由

bp8

2

2

M摩Q

d2得

F4/

——單個(gè)螺釘?shù)念A(yù)緊力；QD——?jiǎng)悠鈴?；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)鋼??；d——輸出軸與動(dòng)片連接處的直徑，初步計(jì)算可按（1.5~2.5D=110mm=2.5d，則d=44mm；螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為

合

1.3F214

所以帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得

d

4FF=Q

bp4Zfd

(D

2

)=

(0.112

2

螺釘材料選擇Q235，

n

240200MPa（n=1.2~2.5）1.2螺釘?shù)闹睆?/p>

d

4F

6

=0.01356m螺釘?shù)闹睆竭x擇d=14mm。5

機(jī)械手臂部計(jì)計(jì)算5．1機(jī)手部計(jì)基要（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?。?）手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活（4）位置精度要高5．2手的型構(gòu)及構(gòu)選/

aa常見(jiàn)的手臂伸縮機(jī)構(gòu)有以下幾種：（1）導(dǎo)桿手臂伸縮機(jī)構(gòu)。（2）層油缸空心活塞桿單桿導(dǎo)向結(jié)構(gòu)（3）用花鍵套導(dǎo)向的手臂升降結(jié)構(gòu)（4）活塞伸縮油缸結(jié)構(gòu)（5）塞桿和齒輪齒條機(jī)構(gòu)。綜合考慮本設(shè)計(jì)選擇雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)其手臂的伸縮油缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間，由導(dǎo)向桿承擔(dān)彎曲作用，活塞桿受拉壓作用，受力簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，外形整齊美觀，結(jié)構(gòu)緊湊。使用液壓驅(qū)動(dòng),液壓缸選取雙作用液壓缸。5．3手伸驅(qū)力算先進(jìn)行粗略的估算或類(lèi)比同類(lèi)結(jié)構(gòu)根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，再進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)，繪出最終的結(jié)構(gòu)。做水平伸縮直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸的驅(qū)動(dòng)力根據(jù)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服的摩擦慣性等幾個(gè)方面的阻力來(lái)確定來(lái)確定液壓缸所需要的驅(qū)動(dòng)力液壓缸活塞的驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算為FFF摩密回慣5．3．1

手臂摩擦力的分析與計(jì)算由于導(dǎo)向桿對(duì)稱(chēng)配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。

MAaF總b得

F

L總F總b得

Fa總/

a總摩a總摩F摩b摩摩

F摩

G總

式中

總

——參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（含工件L——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m參考上一節(jié)的計(jì)算;a——導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（m）;

——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。對(duì)于圓柱面：

~~1.57

——摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無(wú)潤(rùn)滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取鋼對(duì)鑄鐵：取

0.50.18~0.3計(jì)算：導(dǎo)向桿的材料選擇鋼，導(dǎo)向支撐選擇鑄鐵，G1400N，總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656F

=3864N5．3．2

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O型密封圈，當(dāng)液壓缸工作壓力小于10Mpa。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：=0.03F。封5．3．3

手臂慣性力的計(jì)算F慣總

式中

——參與運(yùn)動(dòng)的零件的總重力（包括工件）；總/

——從靜止加速到工作速度的變化m/s)；——啟動(dòng)時(shí)間s)，一般取0.01~0.5；設(shè)啟動(dòng)時(shí)間為0.2s，最大為0.233m/s則：F=0.11400由于背壓阻力較小，可=0.05F回

0.233

=163N所以

F

=+++F=3864+163+0.03F+0.05F摩慣封回F=4378N所以手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力為=4378N。5．4手伸油結(jié)的定表5-1液缸的工作壓力作用在活塞上外力F（N）液壓工作壓力Mpa

作用在活塞上外力F（N）液缸工作壓力Mpa小于50005000~1000010000~20000

0.8~11.5~2.02.5~3.0

20000~3000030000~5000050000以上

2.0~4.04.0~5.05.0~8.0經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算，確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力，根據(jù)表5-1擇液壓缸的工作壓力P=1MPa；（1）定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸：液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，如圖所示圖5-2雙用液壓缸示意圖當(dāng)油進(jìn)入無(wú)桿腔：F11

4

2

/

當(dāng)油進(jìn)入有桿腔：FPP2

2)4

液壓缸的有效面積：

PP

(mm

)所以

4P

（無(wú)桿腔）

4

（有桿腔）式中P——活塞驅(qū)動(dòng)力(P)；p——油缸的工作壓力(MPa)；1

——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=0.96；由上節(jié)求得驅(qū)動(dòng)力F=4378N，=1MPa，機(jī)械效率1將數(shù)據(jù)代入得：

4=P

=0.0766根據(jù)表4-1（JB826-66選擇標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列，選擇D=80mm.（2）壓缸外徑的設(shè)計(jì)外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表（JB1068-67）取外徑選擇（3）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。對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d的倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：d

4

(mm)設(shè)計(jì)中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應(yīng)力次則：

d

43.14

=0.0072m所以活塞直徑按下表取，滿足強(qiáng)度要求。/

表5-2活塞桿直徑系列GB/T2348-931045

1250

1456

1663

1870

2080

2290

25100

28110

32125

32140

36160

40180現(xiàn)在進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為ppnk式中

——臨界力(N)；n——安全系數(shù)n=2~4。k按中長(zhǎng)桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核，其臨界力p=F(式中F——活塞桿截面面積(2；a，b——常數(shù)，與材料性質(zhì)有關(guān)，碳鋼，b=2.47；

——柔度系數(shù)，經(jīng)計(jì)算為。代入數(shù)據(jù)，臨界力

n=3

pp4378knk

=30154.47MPa所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。5．5油端的接式強(qiáng)計(jì)(1)缸體材料選擇無(wú)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(kāi)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t應(yīng)適當(dāng)（如圖4-2這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉為工作載和剩余預(yù)緊Q0=Q+Q0S

之和/

式中

Q工作載荷Q=

PZ

4Z

p

；/

JJJJ——螺釘中心所在圓的直徑；0P——驅(qū)動(dòng)力。Z——螺釘數(shù)目，Z=0t1

；QS

——剩余預(yù)緊力QS

=KQ，K=1.5~1.8；計(jì)算：D=80mmD=88mm距工作壓強(qiáng)有關(guān)表4.3距應(yīng)小于150mm，0試選螺釘數(shù)為6個(gè)：則Z=t1

，代入數(shù)t=46<150，滿足要求；Q

PZ

D24Z

p

=838N；選擇K=1.5QS

Q=1255N;=Q=837+1257=2095N0S螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算d

4l式中

——計(jì)算載荷；Jll

；

——螺釘材料的屈服點(diǎn)，材料選擇鋼，則屈服強(qiáng)度為；n——安全系數(shù)，n=1.2-2.5，此處取；d——螺紋內(nèi)徑=d-1.224S，d為螺釘公稱(chēng)直徑，S為螺距。計(jì)算：=1.3=1.3×2095=2723.5N代入數(shù)據(jù)：

d

4l

=

4Js

=

3526

=0.0045m/

6

機(jī)身設(shè)計(jì)與算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動(dòng)手臂的部件。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。因此，臂部的運(yùn)動(dòng)越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。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)。6

機(jī)的體計(jì)按照設(shè)計(jì)要求機(jī)械手要實(shí)現(xiàn)手臂2000的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在機(jī)身處。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。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)，升降運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械手的重要組成部分。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1）轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是能承受較大偏重力矩其缺點(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。（2）轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運(yùn)動(dòng)部件較大。（3）塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)齒條齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動(dòng)。綜合考慮設(shè)計(jì)選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)身包括兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。如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)。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接，回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸體連接，由缸體帶動(dòng)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?；剞D(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的?；钊麠U采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導(dǎo)向花鍵軸與與升降缸的下端蓋用鍵來(lái)固定下短蓋與連接地面的的底座固定。這樣就固定了花鍵軸，也就通過(guò)花鍵軸固定了活塞桿。這種結(jié)構(gòu)是導(dǎo)向桿在內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動(dòng)，回轉(zhuǎn)缸通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來(lái)決定對(duì)于本設(shè)計(jì)就是考慮兩個(gè)葉片之間可以轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為滿足設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)中動(dòng)片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)200

0

。/

圖6回轉(zhuǎn)置于升降缸之上的機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖66．2．1

機(jī)回機(jī)的計(jì)算回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算/

radsrads手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)力M的計(jì)算公式為：驅(qū)M=M驅(qū)

++M慣回

封

(N·m)慣性力矩

=J慣

0

式中

J——臂部回轉(zhuǎn)部件包括工件)對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（0

2

回轉(zhuǎn)缸動(dòng)片角速度變化量，在啟動(dòng)過(guò)(rad/s)——啟動(dòng)過(guò)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，則0

Gg

式中

J——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。J=

112

(lR2)回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)長(zhǎng)，直徑為100mm的圓柱體，質(zhì)量為設(shè)置起動(dòng)角=18

，則起動(dòng)角速

=0.314，起動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)為。J=

1160(lR2)=20.1)=30.4kg·m1212

20c

G22000.8g9.8

2

=175kg·m

2=J慣

0

=550N0.1為了簡(jiǎn)便計(jì)算，密封處的摩擦阻力小，故在這里忽略不計(jì)=0回

封

M，由于回油背差一般非常的驅(qū)所以6．2．2

M=550+0+0.03驅(qū)M=567驅(qū)回轉(zhuǎn)缸尺寸的確定

驅(qū)/

回轉(zhuǎn)缸油腔內(nèi)徑D計(jì)算公式為：/

10

3

8驅(qū)bp

2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；b——?jiǎng)悠瑢挾龋砂?b/(D-d)≥2選取。設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片寬b=60mm，工作壓力為6MPa10

3

860

50

2

=123mm按標(biāo)準(zhǔn)油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為125mm。6．2．3油缸缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為所以螺釘間距t應(yīng)小于80mm數(shù)目×3.14=4.9所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇6個(gè)。

125=t80危險(xiǎn)截面

（

2

0.125

2

0.054

2

=0.0104所以

F

Z

=10400NF

F=14800×1.5=15600N(K=1.5)所以

10400+15600=26000N螺釘材料選擇Q235，則

240n1.2

MPa（n=1.2~2.5螺釘?shù)闹睆絛

41.3F

=0.0147mm螺釘?shù)闹睆竭x擇d=16mm.選擇M16的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為，外徑按中等壁厚設(shè)計(jì)，根據(jù)表4-2（JB1068-67）取外徑選擇194mm輸出軸徑為50mm。/

bpQbpQ6．2．4

動(dòng)片聯(lián)接螺釘?shù)挠?jì)算動(dòng)片和輸出軸之間的聯(lián)接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱(chēng)安裝，并用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘?dòng)片和輸出軸之間的配合面緊密接觸不留間隙根據(jù)動(dòng)片所受力矩的平衡條件有M

驅(qū)

=M

摩即式中

F4——每個(gè)螺釘預(yù)緊力；QD——?jiǎng)悠耐鈴?；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，鋼對(duì)鋼取螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為

合

1.3F214

或帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得

d1

4FF=Q

bp4Zfd

(D

2

)=

640.15

2

0.05

2

)=26200N螺釘材料選擇Q235，

240n1.2

MPa（n=1.2~2.5螺釘?shù)闹睆絛

41.3F

=0.0140mm螺釘?shù)闹睆竭x擇d=14mm.選擇M14的開(kāi)槽盤(pán)頭螺釘。66．3．1

機(jī)升機(jī)的計(jì)算手臂片重力矩的計(jì)算/

ii(1)估算重量G

件

圖6-3手各部件重心位置圖=300N=200N=400NG=800N爪腕臂(2)計(jì)算零件的重心位置，求出重心到回轉(zhuǎn)軸線的距離:

件

=1100mm，=960mm，=790mm爪腕

=430mm。由于

=總

i

Xi

i所以

X

XXX爪

=0.695m(3)計(jì)算偏重力矩M

偏

總G=11826．3．2

升降導(dǎo)向立柱不自鎖條件手臂G的作用下有向下的趨勢(shì)，而里立柱導(dǎo)套卻阻止這種趨勢(shì)。所謂不自鎖總條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑，即/

＞=f總21

總h

所以

h2f若取摩擦系數(shù)f=0.16，則導(dǎo)套長(zhǎng)度h即h＞0.32×0.695=0.223m6．3．3

升降油缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算FFFF慣摩密回式中

F摩擦阻力，2f摩

，取f=0.16。G——零件及工件所受的總重。(1)F的計(jì)算慣F慣

G總g設(shè)定速度起動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間t=0.02s;G近似估算為總2800N。將數(shù)據(jù)帶入上面公式有：慣(2)的計(jì)算摩

0.02

2172NF2Ff摩F1

總h

=

3538.2N所以

F2Ff=2×3538.2×0.16=1132.2N摩(3)液壓缸在這里選擇O型密封，所以密封摩擦力可以通過(guò)近似估算(4)由于背壓阻力較小，為簡(jiǎn)便計(jì)算，可將其忽略，F(xiàn)=0回所以F=2172+1132.2+0.03F2800/

F密

當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=6293N/

當(dāng)液壓缸向下驅(qū)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)=521N6．3．4

油缸尺寸參數(shù)的計(jì)算(1)液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算液壓缸驅(qū)動(dòng)力按上升時(shí)計(jì)算，，由表(5-1)擇油缸工作壓力為，計(jì)算如5.4節(jié)公式，代入數(shù)據(jù)：

4P

=1.13

0.96

=0.0747根據(jù)表(4-1)可選取液壓缸內(nèi)徑D=100mm。(2)液壓缸外徑的計(jì)算按厚壁計(jì)算(

D

3.2)：D

PP

式中

力無(wú)縫鋼管根據(jù)表4-2（JB1068-67）取外徑選擇168mm.(3)活塞桿的計(jì)算設(shè)計(jì)中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應(yīng)力次則：

d

4P

4110

=0.0085m活塞桿直徑應(yīng)大于8.5mm。(4)缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算D=100mm，取D=160mm，P=1.5MPa，間距與工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表，間距應(yīng)小于120mm，試選螺釘數(shù)為6個(gè)：則Z=

D0t1

，代入數(shù)t=84<120，滿足要求；

=

PZ

4Z

p

=1962.5N；/

JJJJ選擇K=1.5QS

Q=2943.75N;=Q0S螺釘直徑按強(qiáng)度條件計(jì)算d

4l式中

——計(jì)算載荷；Jll

；

——螺釘材料的屈服點(diǎn)，材料選擇鋼，則屈服強(qiáng)度為；n——安全系數(shù)，n=1.2-2.5，此處?。籨——螺紋內(nèi)徑=d-1.224S，d為螺釘公稱(chēng)直徑，S為螺距。計(jì)算：=1.3=1.3×4907=6379.1N代入數(shù)據(jù)：

d

4l

=

4Js

=

6379.1352

=0.0068m77.1

液壓驅(qū)動(dòng)系的計(jì)算繪制液壓統(tǒng)的工況圖根據(jù)前面幾部分設(shè)計(jì)好的各液壓執(zhí)行元件的參數(shù)以及設(shè)計(jì)要求等對(duì)液壓系統(tǒng)作進(jìn)一步的工況分析，確定每個(gè)執(zhí)行元件在工作循環(huán)各階段中的速度、載荷變化規(guī)律，繪制出液壓系統(tǒng)有關(guān)工況圖即液壓缸的P-t、Q-t圖、N-t圖。1，手部夾缸(圖7-1)已知參數(shù)：D=32mm，d=16mm，F(xiàn)計(jì)算工況圖：

244.8Nt1160t

/s/

11244.8/1160/110t11244.8/1160/110t3QD501

F/F/

D2D2

22

0.305MPaMPaQ1

4

D

4

32

0.06

m

/s2.893/MinNF111

0.06Wt69.6Wt1

1圖7-12，腕部回缸(圖7-2)52.22N已知參數(shù)：D=110mmd=50mmN1/34/

31.82N/計(jì)算工況圖：p/502/331.82/25020.402MPa4/b228

3.49276.41

m

/s16.58/Min/

567/125t567/125t487/1254.95MPaQD125N2

52.223.49t1/342.023.4934/31.82111.05W4/圖7-23，臂部回缸(圖7-3)567Nt1/3已知參數(shù)：D=125，d=50mm，b=60mm，M=N1/rad/s

N73計(jì)算工況圖：p

2/23/22b6088

108.28

m

/s6.5L/MinF

567t1/3/487//

222222圖7-34，臂部伸缸(圖7-4、圖7-5)N已知參數(shù)：D=80mm，d=40mmF3052N計(jì)算工況圖：無(wú)桿腔進(jìn)油情況下

t0.050.55

v0.233m/sp

43780.87MPat/0.64MPa0.0530523.14Q4

70.24L/0.2331020.1Wt0.05N749.1W30520.2330.55圖7-4/

p437840432154043052/404’p437840432154043052/404’6293/1254p4121/12541949/12543.14’有桿腔進(jìn)油情況下‘4

22

1.16MPat0.85MPa0.050.55Q

3.144

220.23352.68L/Min圖7-55，臂部升缸(圖7-6)N已知參數(shù)：D=125mm