内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
时要考虑液压缸与导向杆的平行度要求。
d：导向杆可采用直线导轨或直线导轴。直线导轨可选用外购件，直接从生产厂家的有关资料中获得所需参数（网上查询直线导轨、直线导轴）。采用直线导轴时可自行设计，并且要考虑导向杆的润滑，润滑方式参考有关手册设计。 ② 强度及刚度计算
本机械手夹持工件重量约3Kg 左右，夹持器重量约15Kg，夹持器长度最大约 250mm。从受力角度分析，可参考其它机器作类比设计即可。伸缩臂的机构 力学模型如图2.2 所示。
夹持器夹着工件，伸缩臂全部伸出，是导杆受力最大的状态,也是变形最大的位置。
在此情况下，用材料力学的知识计算它的强度和刚度。
图2.2
2.3 伸缩臂机构结构设计
2.3.1 伸缩臂液压缸参数计算 2.3.1.1 工作负载R
液压缸的工作负载R 是指工作机构在满负荷情况下，以一定加速度启动时对液压缸产生的总阻力，即： R=Ri+Rm+Rg 式中：
Ri -工作机构的荷重及自重对液压缸产生的作用力； Rm -工作机构在满载启动时的静摩擦力； Rg -工作机构满载启动时的惯性力。 (1) Ri的确定 ① 工件的质量m m =ρv =ρπr*rh
?8???=7.85* 3.14* ?2? *60
2
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
=23.66304 (kg)（可23.7kg）
②夹持器的质量 15kg(已知) ③伸缩臂的质量 40kg(估计) ④其他部件的质量 15kg(估计)
工作机构荷重： Ri=(23.7+15+40+15)*10=937(N) 取Ri=940N
(2) Rm 的确定 Rm=fRi ??940* 0.2 ??188 (N) 取190(N) (3) Rg 的确定Rg=
Gv0.02*=190*=38 (N) t0.1g式中： t为启动时间，其加速时间约为0.1～0.5s
t =0.1s ,v =20mm∕s=0.02m∕s
总负载 R=Ri+Rg+Rm=940+190+38=1168 (N) 取实际负载为 R =1200 N
2.3.1.2 液压缸缸筒内径D 的确定
缸筒是液压缸的主要零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭容腔，形成内压，推动活塞运动。设计缸筒时，不仅要保证液压缸的作用力、速度和行程，而且必须有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其他外力的作用。如图2.3
图2.3
液压缸以驱动负载为主要目的故D=
4F3.14p=39mm
1式中：R=1200 N <5000 N , p 可取0.8～1 MPa , p =1 MPa
根据《机械设计手册》第五卷第二十一篇第六章2液压缸的主要参数 表21-6-2取液压缸缸筒内径为40mm。
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
表2.1 液压缸内径尺寸系列（GB2348-80） （mm） 8 40 125 320 10 50 （140） 400 12 63 160 500 16 80 （180） 630 20 （90） 200 25 100 （220） 32 （110） 250 2.3.1.3 活塞杆设计参数及校核
b =570 MP (1)活塞杆材料：选择45 号调质钢，其抗拉强度óa(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λ =1.33。
1则d=D1??=20根据《机械设计手册》第五卷第二是一篇第六章2液压缸的主
要参数 表21-6-2取d=20mm且缸筒的厚度为5mm。
表2.2 活塞杆直径系列（GB2348-80） （mm）
4 20 56 160 5 22 63 180 6 25 70 200 8 28 80 220 10 32 90 250 12 36 100 280 14 40 110 320 16 45 125 360 18 50 140 400 最小导向长度如图2.4： L=
D20050=+=35mm
2202201l+
L0≦（20～30）D
B=(0.6～1)D取C=30mm
L取决于主机运动的最大行程即200mm
1导向套滑动面长度C:当D小于80mm时，C=(0.6～1)D取C=30mm
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
图2.4
2.3.1.4 缸筒设计参数及校核
b =570 MP (1)缸筒材料：选择ZG310-570 铸钢,其抗拉强度óa(2)缸筒壁厚 及校核：取壁厚δ =5mm
0.1D?δ? 0.3D?因此属于普通壁厚 缸筒壁厚的校核 δ≥
pmaxD
2.3[?]-3Pmax式中：Pmax为缸筒内最高工作压力；Pmax =7 M pa
[?]材料的许用应力 570[?]=5=114 M pa
n-材料的安全系数通常取5 由δ≥
pmaxD2.3[?]-3Pmax=
7*40=1.19
2.3*114?3*7校核 符合要求
(3)缸筒外径：D1?? D??????????????50mm
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
2.3.1.5 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ó ?375～460 Mpa b(2)缸底厚度如图2.5
7=4.387mm 460[?]
3取缸底厚度为5mm是满足要求。 a≧0.433 D
max
P=4.33*50*
图2.5
2.3.1.6 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： 螺纹处的拉应力： δ=
?4?dKP21-D2?
螺纹处的剪应力：
液压机械手夹持器伸出臂机构设计
