图2-4 腕部液压缸剖截面结构示意
表2-4 标准液压缸外径（JB1068-67） （mm）
油缸内径 20钢，P＜16 45钢，P＜20 40 50 50 50 60 60 63 76 76 80 95 95 90 108 108 100 121 121 110 133 133 125 168 168 140 146 146 150 180 180 160 194 194 180 219 219 200 245 245 三、油缸盖螺钉的计算
图2-5 缸盖螺钉间距示意 表2-5 螺钉间距t与压力P之间的关系
工作压力P（Mpa） 0.5~1.5 1.5~2.5 2.5~5.0 5.0~10.0 螺钉的间距t (mm) 小于150 小于120 小于100 小于80 t为螺钉的间距，间距与工作压强有关，见表2-4，在这种联结中，每个螺钉在危险
'剖面上承受的拉力为： FQ0?FQ?F （2-7） Qs
'式中FQ为工作载荷，FQs为预紧力
计算：
液压缸工作压强为P=7 Mpa,所以螺钉间距t小于80mm,试选择8个螺钉；
πd/4=110π/80=4.3＜8，所以选择螺钉数目合适Z=8个
0.112?0.052危险截面 S??R??r??=0.0075m2
422PS0.0075?7?10==6562.5N 所以，FQ?8Z6FQs?KFQ(K=1.5~1.8) 取K=1.5，则FQs?1.536562.5=9843.75 N FQ0?FQ?FQs'=16407N 螺钉材料选择Q235， 则????螺钉的直径 d?4?1.3FQ0‘?sn?240?160MPa（n=1.2~2.5） 1.54?1.F3Q0????
d??????4?1.3?16407=0.0131m 63.14?160?10螺钉的直径选择d=14mm。 四、动片和输出轴间的连接螺钉
连接螺钉一般为偶数，对称安装，并用两个定位销定位。连接螺钉的作用：使动片和输出轴之间的配合紧密，当油腔通高压油时，动片受油压作用产生一个合成液压力矩，克服输出轴上所受的外载荷力矩。
bp2dD?d2??M摩?FQZf?2 (2-8) 由 8得
FQ?bpD2?d2??4Zfd (2-9)
FQ——单个螺钉的预紧力； D ——动片外径；
f ——被连接件配合面间的摩擦系数，钢对钢取f=0.15；
d ——输出轴与动片连接处的直径，初步计算可按D=（1.5~2.5）d D=110mm=2.5d，则d=44mm； 螺钉的强度条件为
?合 1.3FQ?d421???? (2-10) 所以 d?4?1.F3Q0???? 带入有关数据，得
Fbp220.066?7?106Q=
4Zfd(D?d)=4?8?0.15?0.044(0.112?0.0442)=22234N 螺钉材料选择Q235， 则?????s240n?1.2?200MPa（n=1.2~2.5） 螺钉的直径 d?4?1.F3Q0?????4?1.3?222343.14?200?106=0.013m
螺钉的直径选择d=14mm。
2.4 机械手臂部设计计算
2.4.1 机械手臂部设计的基本要求
（1）臂部应承载能力大、刚度好、自重轻 （2）臂部运动速度要高，惯性要小 （3）手臂动作应该灵活 （4） 位置精度要高
2.4.2 手臂的典型机构以及结构的选择
常见的手臂伸缩机构有以下几种： （1） 双导杆手臂伸缩机构。
（2） 双层油缸空心活塞杆单杆导向结构 （3） 采用花键套导向的手臂升降结构
(2-11)
（4） 双活塞伸缩油缸结构 （5） 活塞杆和齿轮齿条机构。
综合考虑，本设计选择双导杆伸缩机构，其手臂的伸缩油缸安装在两根导向杆之间，由导向杆承担弯曲作用，活塞杆受拉压作用，受力简单，传动平稳，外形整齐美观，结构紧凑。使用液压驱动,液压缸选取双作用液压缸。 2.4.3 手臂伸缩驱动力计算
先进行粗略的估算，或类比同类结构，根据运动参数初步确定有关机构的主要尺寸，再进行校核计算，修正设计。如此反复，绘出最终的结构。
做水平伸缩直线运动的液压缸的驱动力根据液压缸运动时所克服的摩擦、惯性等几个方面的阻力，来确定来确定液压缸所需要的驱动力。液压缸活塞的驱动力的计算为
F?惯F摩?F密?回 F?F (2-12) 一、手臂摩擦力的分析与计算
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。
?MA?0
G总L?aFb
Fb?G总La
得
?Y?0
G总?Fb?Fa
?L?a?Fa?G总???a? 得
''F?F?F??F??Fb aba摩摩摩
2L?a? ?F摩??'G总? (2-13)
???a?式中 G总——参与运动的零部件所受的总重力（含工件）（N）；
L——手臂与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑的前端的距离（m）,参考上一节的计算;
a——导向支撑的长度（m）;
' ?——当量摩擦系数，其值与导向支撑的截面有关。
?4??‘对于圆柱面：???~?????1.27~1.57?? (2-14)
??2??——摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时：
钢对青铜：取??0.1~0.5 钢对铸铁：取??0.18~0.3
计算：导向杆的材料选择钢，导向支撑选择铸铁???0.2?1.5?0.3， G总?1400N，L=656mm,导向支撑a设计为160mm 将有关数据代入进行计算
?2L?a??2?656?160?1400F摩?G总?????0.3????=3864N
160?a???二、手臂密封处的摩擦阻力的计算
不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂设计中，采用O型密封圈，当液压缸工作压力小于10Mpa。液压缸处密封的总摩擦阻力可以近似为： F封=0.03F。 三、手臂惯性力的计算
F惯=0.1G总??v (2-15) ?t式中 G总——参与运动的零件的总重力（包括工件）(N)；
?v——从静止加速到工作速度的变化量(m/s)； ?t——启动时间(s)，一般取0.01~0.5；
设启动时间为0.2s，?v最大为0.233m/s。 则：
F惯=0.1?1400?由于背压阻力较小，可取F回=0.05F
0.233=163N 0.2