机械手臂说明书

1、二、手臂的设计2.1、手臂伸缩的设计计算手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。 根据液压缸运动时所需克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力，来确定液压缸所需的驱动力。手臂的伸缩速度为250mm/s行程L=300mm液压缸活塞的驱动力的计算 式中 一一摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。 一一密封装置处的康擦阻力; 一一液压缸回油腔低压油

2、掖所造成的阻力; 一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。 、的计算如下。、的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。图4-15为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧，启动时，导向装置的摩擦阻力较大，计算如下: 由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。 得 式中参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算=+=(80+60+60+250)N=450N L手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mm a导向支承的长度,a=150mm; 一一当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状

3、有关。 对子圆柱面: 取=1.5 摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时: 钢对青铜: 取=0.10.15 钢对铸铁: 取=0.180.3 取=0.15 , =0.18代入已知数据得=405N、的计算同的密封圈其摩擦阻力不同，其计算公式如下:(1)“O”形密封圈当液服缸工作压力小于10Mpa. 活寒杆直径为液压缸直径的一半，活塞与活塞杆处都采用“O”形密封圈时，液压缸密封处的总的摩擦力为:式中 F为驱动力， P工作压力(Pa); P <10MPa, =0. 050.023,取p=2Mpa, =0.06; d伸缩油管的直径,d=7mm; L密封的有效长度(mm). 得 、的计算一般背压阻力较小，可

4、按=0.05P、的计算一一参与运动的零部件所受的总重力(包括工作重量)（N）g一一重力加速度，取9.81一一由静止加速到常速的变化量=0.2m/s一一起动过程时间(s)，一般取0.010.5s，对轻载 低速运动部件取较小值，对重载高速运动部件 取较大值。取=0.02s所以所求驱动力 2.2、确定液压缸的结构尺寸、液压缸内径的计算 如图4一16，当油进入无杆腔 当油进入有杆腔液压缸的有效面积:故有 ，查表4-3圆整取D=32mm式中 P驱动力N); 液压缸的工作压力,取=1Mpa; d一一活塞杆直径(m); D一活塞缸内径m); 液压缸机械效率，在工程机被中用耐油橡胶可取n =0.960 选择适

5、当的液压缸工作压力很重要。选高了，可以减小液压缸内径及其执行机构的尺寸，使机械手手臂结构紧凑，但要选用价格较贵的高压油泵和阀，井使密封复杂化。选低了，可用价格较低的泵和阀，但使结构庞大，自重增加。一般取28Mpa.表4-2推荐了几组数据，可供选择液压缸工作压力时参考。表4一1液压缸工作压力作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力（Mpa）作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力（Mpa）50000.8120000300002.04.05000100001.52.030000500004.05.010000200002.53.0500005.07.0 通过计算所选择的液压缸内径，应尽可能是标准值

6、，液压缸内径系列(JB826-66 )如表4-3所示。表4-2液压缸内径系列JB826-66 （mm）20253240*50*5563*（65）70（75）80*（85）90*（95）100*（105）110125*（130）140*160*180200*250注：1.内的尺寸尽可能不用。2. *号为（JB1086-67）标准系列 液压缸壁厚计算，按中等壁厚进行计算：估取壁厚中等壁厚，即时， 查表得圆整 故壁厚符合要求。式中 F液压缸内工作压力Mpa 强度系数(当为无缝钢管时=1) C计入管壁公差及侵蚀的附加厚度，一般圆整到标准壁厚值; D液压缸内径（m） 式中 材料的抗拉强度（Mpa） n安

7、全系数，n=3.55 一般常用缸体材料的许用应力锻钢=110120Mpa,取=120Mpa铸铁=60Mpa无缝钢管=100110Mpa将计算结果按有关资料选择，如表4-4油缸外径, 根据表4-4，mm,用45号刚。表4-4标准液压缸径（JB6867） （mm）油缸内径4050638090100110125140（150）16018020020钢16 5060769510812113314616818019421924545钢2050607695108121133146168180194219245缸体为无缝钢管。2.3、活塞杆的计算、活塞杆的尺寸要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度的要求。对

8、于杆长t大于直径d的I5倍(即t )活塞杆还必须具有足够的稳定性。按强度条件决定活塞杆直径d按拉、压强度计算:或 故活塞杆直径d=14mm符合要求。碳钢取=110120Mpa，取=100Mpa；n一般不小于1.4，取n=1.4;表4-5活塞杆直径系列（JB82666）101214161820222528（30）323540455055（60）63（65）70（75）80（85）90（95）注：括号内的尺寸尽可能不用经计算圆整出活塞杆长度l=400mm。、活塞杆的稳定性校核当括塞杆L>15d时，一般应进行稳定性校核。稳定性条件可表示为式中临界力（N），可按材料力学有关公式计算。安全系数，=

9、24取=4、大柔度杆的临界力当时，临界力为=式中为活塞杆的计算柔度（柔度系数）， L为活塞杆的计算长度（m），油缸支承情况和活塞杆端部支承情况不同，活塞杆计算长度不同，见表46； i为活塞杆横截面的惯性半径（m）,J为活塞杆截面对中性轴的惯性矩（）E为弹性横量，E=210GPa为长度折算系数，见表46；为特定的柔度值，=，为比例极限。=，故活塞杆的稳定性满足条件。、油缸端盖的连接方式及强度计算保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，进而决定螺钉的数目。缸的一端为缸体与缸盖铸造成一体，另一端缸体与缸盖采用螺钉连接。(1)缸盖螺钉的计算为保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，进而决定螺钉的数目在这种连接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力为工作载荷Q和预进力之和。式中：P驱动力NP工作压力MpaZ螺钉数目，取4预紧力N=K螺钉的强度条件为：式中：=1.3,计算载荷（N），螺钉内径取=6mm。表3-1 螺钉间距与压力p的关系工作压力（）螺钉间距（mm）0.51.5<1501.52.5<1202.55.0<1005.0