机械手夹持器毕业设计论文

R

D=

120044 114.3 Mpap

39 mm

aMp式中：R=1000 N <5000 N , p可取0.8～1 取液压缸缸筒内径为40mm。

4.3.1.3活塞杆设计参数及校核

(1)活塞杆材料：选择45号调质钢，其抗拉强度

aMp =1 ,

pb=570

aMp

=1.33。

(2)活塞杆的直径：查《液压传动设计手册》得，当压力小于10Mpa时，速比

则可选取活塞杆直径为20mm系列，且缸筒的厚度为5mm。

lDH

最小导向长度：

202202

3004035

mm

(3)活塞杆强度及压杆稳定性的计算 采用非等截面计算法 ① 油缸稳定性的计算

因为油缸的工作行程较大，则在油缸活塞杆全部伸出时，计算油缸受最大作用力压

缩时油缸的稳定性。

假设油缸的活塞杆的推理为P，油缸稳定的极限应力为Pk，则油缸稳定性的条件为

P

pkk

Pk按下式得到：

p J 1

kgfJ)()(12

式中：1

pk

J

可按《液压传动设计手册》得到

J 1

d 1 4

64 ；64

J 2

DD )(441

式中：1d 为活塞杆直径 1D 为缸体外径。

D为缸体内径。

所以，

J 1

202

64

625.19

)4050(

J 2

64 2215625.44

J 2

15625.44 所以

J 1

625.195.1

2J 、1J 为长度2l 、1l

上的断面惯性矩。

J 2

6.1 l1 1

查

J 1

时极限力的计算图，可由 l2 且

3001mml 查得

（其中，1l

：活塞杆头部至油缸A点处的距离（cm）

l2 :缸体尾部至油缸A点处的距离（cm））。

62106.1625.1990

所以：

Nkgfpk。

所油缸的稳定性是满足条件的。kpp

② 活塞杆强度的计算（E：材料的弹性模量）刚的弹性模量为E＝200Mpa。d

R

120044

2057.3S

60014.3

《液压传动与控制》查得：

4.1

所以活塞杆强度是满足条件的。

4.3.1.4缸筒设计参数及校核

(1)缸筒材料：选择ZG310-570铸钢,其抗拉强度

b=570

aMp (2)缸筒壁厚 及校核：取壁厚

=5mm

508.0

D

40

3.0125.0

因此属于普通壁厚

pDmax

缸筒壁厚的校核

s

p max2.33 式中：maxp

-缸筒内最高工作压力；maxp

=7

paM

570M

spa

pab

114 M

s- 材料的许用应力

5

-

材料的安全系数 =5

pk

J90

1

PDmmmax

2.332.311437p max s

7401.16

校核 符合要求

(3)缸筒外径：

50104021mmDD

4.3.1.5缸底设计参数及校核

(1)缸底材料：选择Q235碳素结构钢，其抗拉强度

b

375～460

aMp D

P max70.50.5404.28

(2)缸底厚度 s

460

3

mm 取缸底厚度为5mm

4.3.1.6油缸零件的连接计算

首先确定油缸缸筒与缸盖采用螺纹连接;缸筒与缸底的连接此处选用焊接方式，此种方式能够使液压缸紧凑牢固。

（1）缸筒螺纹处的强度计算：

kp

1

Ddcmkgf2

螺纹处的拉应力：

22 )(4/

]/[

dkpk 01

Ddcmkgf2 ]/[ 44

1

螺纹处的剪应力： d

1

)(4.0

222

合成应力：]/][[3

cmkgfn

s

cmkgf]/[][2许用应力：

n

式中：P:油缸的最大推力[kgf]; D:油缸内径[cm]; 0d

：螺纹直径[cm]；

d 1 ：螺纹内径，当采用普通螺纹时（GB196-63）时，可近似按下式

（t螺距[cm]）;

K:螺纹预紧力系数，去K＝1.25～1.5；

224.101tdd

k1

：螺纹那摩擦系数（0.07～0.2），一般取1 k ＝0.12；

s：缸筒材料的屈服极限。

n: 安全系数，取n=1.2-2.5,一般取n=1.75.

由前面计算可得：D=40mm=4cm，则查《机械设计课程设计手册》，采用普通螺纹

基本尺寸（GB/T196-2003）公称直径第二系列 4.8，可得螺距t=0.4cm; 0

所以， K取1.5，

d

=4.8cm .

31.44.0224.18.4cmd

1。

k

12.01，

cmkgfMpas]/[23502352

n:取1.75。 所以：

kp

1

Dd )(4/ dpkk01

44 Dd

1005.1

2222

)431.4(4/

2

cmkgf]/[138.74

1

d 1

)(4.0

31.48.41005.112.0 2

cmkgf]/[45.10

44

)431.4(4.0

cmkgfn ]/[32.7645.10314.74322222

Mpa

n

n

5.23235][22 75.1

cmkgfcmkgf]/[9.1342/

][

,满足强度条件。

（2）缸筒与缸底的焊接强度计算

p

2 1

100

222

2 cmkgf]/[3.120

4

dD 2 )(

4

7.0)5.45(

P:油缸推力[kgf]

:焊缝效率，可取 ＝0.7

2/

cmkgf

]

b：焊条材料得抗拉强度 [

n:安全系数，取n＝3.3～4

并查到焊条材料的抗拉强度为900Mpa～1200Mpa(手工焊条)，因此缸体与缸底得焊

缝强度是满足要求得。

4.3.1.7液压油缸其他零件结构尺寸得确定

由于液压缸的工作负载较小，所以选定液压缸的工作压力为低压。取额定工作压力

为2.0

aMp 。

液压缸的基本形式如下图所示：

图 4.3

整个油缸安装在下部伸缩臂基座上。 （1）活塞与活塞杆得连接结构：

油缸在一般工作条件下，活塞与活塞杆采用螺纹连接。其形式如图所示

图4.4

（2）活塞杆导向套：做成一个套筒，压入缸筒，靠缸盖与缸筒得连接压紧固定，

材料选用铸铁材料。基本结构为：