毕业设计（论文）
计算可得夹紧液压缸壁厚??10mm。
5.2 手臂伸缩机构结构尺寸的设计校核
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设计校核
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 机身摆动机构的设计校核
机身摆动选用的液压马达，由上一章已知其载荷力矩的大小。 液压马达的排量为
2?3.14?318.33?4m?2.5?10/r 68?10根据实际工况设计中选取GM05型的液压马达。
V臂?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
（5.10）
式中： F——活塞杆的作用力，单位N； 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:
?手腕58.3?10?6??0.015?10?6MPa 3.14?702420
毕业设计（论文）
?伸缩76?10?6??0.01?10?6MPa 3.14?1002464?10?6??0.02?10?6MPa 3.14?7024?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?Fk（5.11）
nk
K2L2N （5.12）
?2E1I?106 E1?EMPa （5.13）
(1?a)(1?b) I??d464 m4 （5.14）
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：
L——液压缸支承长度（m）；
，可由下式计算： I——活塞杆横截面惯性矩（m4） E1——实际弹性模数，可由下式计算：
21
毕业设计（论文）
E——材料的弹性模数（MPa），钢材E?2.0?105； 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。
22
6 液压系统的设计
6 液压系统的设计
6.1 基本回路的选择
设计合理的液压系统才能确保全面、可靠地实现设计任务书中规定的各项技术指标，通常做法是先选定系统类型，分别选择各项要求的基本回路，最后再将各基本回路组合成完整的液压系统。由于影响液压系统方案的因素很多，设计中仍主要靠经验来完成。
1）压力源回路：压力源回路又称动力源回路，其功能是向液压系统提高满足执行机构需要的压力和流量。压力源回路是由油箱、油箱附件、液压泵、电动机（发动机）、安全阀、过滤器、单向阀等组成。设计中采用高低压双联泵液压源回路。
2）压力控制回路：压力控制回路是以控制系统及各支路压力，使之完成特定功能的回路。压力控制回路的种类很多，在一个工作循环的某一段时间内各支路均不需要新提供的液压能时，考虑采用泄卸荷回路；当某支路需要稳定的低于动力油源的压力时，应考虑减压回路；当载荷变化较大时，应考虑多级压力控制回路；当有惯性较大的运动部件时容易产生冲击时，应考虑缓冲或制动回路；在有升降运动部件的液压系统中应考虑平衡回路等。本设计中采用通常将调压、限压回路与油源回路合并考虑。
3）速度控制回路：液压系统原理图的核心是调速回路，调速方案和调速回路对其它回路的选择具有决定性的影响。本系统是功率较小的，故选用简单的进油路节流阀调速。同样的道路选用单泵供油，力求较好的经济性。在机械手的升降缸采用单伸出杆时，为了使往复运动速度一致时要采用两个单向节流阀来实现。若只用一个节流阀调速时，则应将节流阀放到换向阀下面，并按有杆腔进油达到最大允许速度，但仍然符合设计要求。
4）方向控制回路：控制执行元件的启动、停止或改变运动方向或控制液流通断或改变方向均需采用方向控制回路。实现方向控制的基本方法有：阀控主要是采用控制阀分配液流；泵控是采用双向定量泵或双向变量泵改变液流的方向和流量；执行元件控制是采用双向液压马达来改变液流方向。本设计中采用阀控。
6.2 液压元件的选择与校核
6.2.1 液压泵的选择
23
毕业设计（论文）
油泵作为液压系统的动力元件，是液压系统的心脏，它把原动机（电动机、柴油机等）输入的机械能（转矩和角速度）转换为液压能（压力和流量）输出，为执行元件提供压力油。液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作特性和可靠性，在液压传动中占有及其重要的地位。液压泵按排量能否改变分为定量泵和变量泵；按进、出油口的方向是否可变分为单向泵和双向泵；按运动构件的形状和运动方式分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。
选用液压泵的原则和根据有：
（1） 是否要求变量 要求变量选用变量泵，其中单作用叶片泵的工作压力
较低，仅适用于机床系统。
（2） 工作压力 目前各类液压泵的额定压力都有所提高，但相对而言，柱
塞泵的额定压力最高。
（3） 工作环境 齿轮泵的抗污染能力最好，因此特别适于工作环境较差的
场合。
（4） 噪音指标 属于低噪音的液压泵有啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆
泵，后两种泵是瞬时理论流量均匀。
（5） 效率 按结构形式分，轴向柱塞泵的总效率最高；而同一种结构的液
压泵，排量大的总效率高；同一排量的液压泵，在额定工况（额定压力、额定转速、最大排量）时总效率最高，若工作压力低于额定压力或转速低于额定转速、排量小于最大排量，泵的总效率将下降，甚至下降很多。因此，液压泵应在额定工况（额定压力和额定转速）或接近额定工况是条件下工作。
目前在机械手上多数采用齿轮泵和叶片泵，而从流量特性来看，多数是采用定量泵。设计中采用PV2R双联叶片泵。已知系统压力为8MPa，选取PV2R12，查机械设计手册表20-5-33选取其前泵排量V1为33mL/r，后泵排量V2为12mL/r，其允许最高转速1800r/min，最低转速750r/min。该泵使用普通液压油时前泵的最高使用压力为14MPa，后泵为16MPa，满足系统要求的8MPa。
前泵的流量：
q前?V?n （6.1）
式中： V——泵的排量（mL/r）；
。 n——泵的额定转速（r/min）
q前max?33?1800?59.4L/min q前min?33?750?24.75L/min
后泵的流量：
24