电机壳体搬运机械手设计说明书(8)

d=D性不好。推荐液压缸的速度比?如表所示。

液压缸的速比?过大会使无杆腔产生过大的背压，速度比?过小则活塞杆太细，稳定

??1（5-7）

? 表5-3 按速比要求确定d/D

[11]

往复速比? 1.15 0.3 1.25 0.4 1.33 0.5 1.46 0.55 1.61 0.62 2 0.71 d/D 经过计算可得夹紧液压缸的液压缸内径D?96mm，活塞杆直径d?67.2mm。按照GB/T2348-1993标准

[9]，圆整其值为D?100mm，活塞杆直径d?70mm。

液压缸的缸筒长度由活塞杆最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定。一般活塞杆宽度B?（1.6～1.0）D；在D>80mm时，导向套滑动面长度A?（0.6～1.0）d[9]。为了减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内

径的20～30倍。根据以上原则并联系实际工况取夹紧液压缸缸筒长度L?160mm。

缸筒是液压缸中最重要的零件,它承受液体作用的压力,其臂厚?需进行计算。活塞杆受轴向压缩负载时，为避免发生纵向弯曲，还要进行压杆稳定性验算。

中、高压缸一般用无缝钢管作缸筒，大多数属薄壁微，即壁厚用材料力学薄壁圆筒公式计算壁厚，即：

4q≥10时，其最薄处的?v??式中：p——缸筒内最高工作压力；

pmax?D2?p（5-8）

?p——缸筒材料的许用应力，由下式可计算：

?p=

?b（5-9）

n

D式中： ?b——材料的抗拉强度，查机械手册得610MPa；

n——安全系数，当

缸筒大都属于此类。

D?≥10时一般取n=5；当

?<10时，称为厚壁筒，高压缸的

计算可得夹紧液压缸壁厚??20mm。

5.2 手臂伸缩机构结构尺寸的确定

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手臂伸缩机构采用的双作用活塞缸，由上章已知其载荷力大小。同理，经过计算可得夹紧液压缸的液压缸内径D?145mm，活塞杆直径d?101.5mm。按照GB/T2348-1993标准，圆整其值为D?160mm，活塞杆直径d?100mm。根据以上原则并联系实际工况取手臂伸缩液压缸缸筒长度L?2000mm，壁厚??36mm。

5.3 手臂俯仰机构结构尺寸的确定

手臂俯仰机构采用的双作用活塞缸，由上章已知其载荷力大小。同理，经过计算可得夹紧液压缸的液压缸内径D?101mm，活塞杆直径d?70.7mm。按照GB/T2348-1993标准，圆整其值为D?100mm，活塞杆直径d?70mm。根据以上原则并联系实际工况取手臂俯仰液压缸缸筒长度L?630mm，壁厚??28mm。

5.4 手腕摆动机构的确定

手腕摆动选用的叶片式摆动液压缸，由上一章已知其载荷力矩的大小。 摆动液压缸的排量为

V?2??T （5-10） ?p式中： T——液压马达的载荷转矩（N?m）；

?p?p1?p2——液压马达的进出口压（Pa）,已知为8MPa。 计算可得：

V腕?2?3.14?31.8?53?2.5?10m/r 68?10根据实际工况取设计中选取YMD30叶片摆动液压缸。

5.5 机身摆动机构的确定

机身摆动选用的叶片式摆动液压缸，由上一章已知其载荷力矩的大小。 摆动液压缸的排量为

V臂?2?3.14?318.3?43?2.5?10m/r 68?10根据实际工况设计中选取YMD300的叶片摆动液压缸。

5.5 强度校核

活塞杆在稳定工况下，如果只受轴向的推力和拉力，可以近似地用直杆承受拉压负载的简单强度计算公式进行计算：

??F?10?6?4d2??p（5-11）

式中： F——活塞杆的作用力，单位N；

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d——活塞杆直径，单位m；

?p——材料的许用应力，查机械设计手册为600MPa。

下面各液压缸的活塞杆校核如下:

?夹紧58.3?10?6??0.015?10?6MPa 3.14?702476?10?6??0.01?10?6MPa 3.14?1002464?10?6??0.02?10?6MPa 3.14?7024?伸缩?俯仰故?<

5.6 弯曲稳定性校核

活塞杆受轴向压力作用时，有可能产生弯曲，当此轴向力达到临界值Fk时，会出现压杆不稳定现象学，临界值的大小与活塞杆长和直径，以及缸的安装方式等有关。只有当活塞杆的计算长度L≥10d时，才进行活塞杆的纵向稳定性计算。所以只需校核手臂伸缩液压缸，其计算按材料力学的有关公式进行。

使缸保持稳定性的条件为：

F?Fk（5-12）

nk

N （5-13）

Fk??2E1I?106K2L2E1?EMPa （5-14）

(1?a)(1?b)I??d464 m4 （5-15）

式中： F——缸承受的轴向压力（N）； nk——安全系数，一般取nk?3.5～6；

K——液压缸安装及导向系数，见机械设计手表20-6-17。 Fk——活塞杆弯曲失稳的临界压力（N），可由下式计算：

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L——液压缸支承长度（m）；

I——活塞杆横截面惯性矩（m4），可由下式计算：

E1——实际弹性模数，可由下式计算：

5 E——材料的弹性模数（MPa），钢材E?2.0?10；

a——材料组织缺陷系数，钢材一般取a?1/12a； b——活塞杆截面不均匀系数，一般取b?1/13b； d——活塞杆直径（m）。 计算可得：

I?4.9×10?6m4

E1?1.8?105MPa Fk?2898.7N

F?293.6N?Fk/nk?483.1N

所以弯曲强度满足要求。

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第6章 液压系统的设计

6.1 液压缸或液压马达所需流量的确定 6.1.1 液压缸工作时所需流量：

qV?A?v （6-1）

式中： A——液压缸有效作用面积（m）； v——活塞与缸体的相对速度（m/s）。

1.无杆活塞杆有效作用面积：

（6-2） A1??'4D2

式中: D——油缸内径（mm）。

2.有杆活塞杆有效作用面积：

（6-3） A2??/4(D2?d2)

式中: d——活塞杆直径（mm）。经过计算可得各活塞的有效面积如下表：

表6-1 各活塞的有效面积 2 有效面积 液压缸 手臂俯仰油缸 手臂伸缩油缸 手指夹紧油缸 经过计算可得各液压缸流量下表所示：

表6-2 各液压缸流量 ) A1(mm27850 20096 7850 ) A2(mm24003.5 12246 4003.5 工 况 执行元件 运动速度m/s 0.035 结构参数(m) 2流量 (L/s) 计算公式 手指夹紧 夹紧缸 手指松开 手臂前伸 伸缩缸 手臂缩回 手臂上升 俯仰缸 手臂下降

A1=0.0079 0.28 q?A1v q?A2v q?A1v 0.85 0.070 0.042 0.070 0.035 0.07 A2=0.0040 A1=0.0201 A2=0.0122 A1=0.0079 0.28 q?A2v q?A1v q?A2v A2=0.0040 20