图2-2-3.1 缸盖螺钉间距示意 表2-2-3.2 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 缸盖螺钉的计算，如图2-2-3.1 所示，t为螺钉的间距，间距跟工作压强有关，见表2-2-3.2 ，在这种联结中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力
FQ0?FQ?FQs'
计算：
液压缸工作压强为P=1Mpa,所以螺钉间距t小于150mm,试选择5个螺钉，
πD3.14?110??62.8mm?80mm，所以选择螺钉数目合适Z=5个 550.112?0.0452危险截面S??R??r???0.007908875m2
422FQ?P?S1?0.007908875??3954.4 ； K?1.5?1.8
5ZFQS?K?FQ?1.5?3954.4?5931.6N
所以 FQ?FQ?FQ'=3954.4+5931.6=9886N 0s 16
螺钉材料选择Q235，则????螺钉直径 ：d?4?1.3FQ04?1.3FQ0?sn?240?160MPa（n?1.2?2.5） 1.5???? d?????=4?1.3?9886=0.0101
3.14?160?106螺钉的直径选择d=12mm.
2.3臂部的设计及有关计算
手臂部件是机械手的主要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工件或工具），并带动它们作空间运动。手臂运动应该包括3个运动：伸缩、回转和升降。本章叙述手臂的伸缩运动，手臂的回转和升降运动设置在机身处，将在下一章叙述。
臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部应该具备3个自由度才能满足基本要求，既手臂伸缩、左右回转、和升降运动。手臂的各种运动通常用驱动机构和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的静、动载荷，而且自身运动较多。因此，它的结构、工作范围、灵活性等直接影响到机械手的工作性能。
2.3.1 臂部设计的基本要求
（1）刚度要大： 为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形状的选择要合理。弓字形截面弯曲刚度一般比圆截面大；空心管的弯曲刚度和扭曲刚度都比实心轴大得多。所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。
（2）导向性要好： 为防止手臂在直线移动中，沿运动轴线发生相对运动，或设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆。
（3）偏重力矩要小： 所谓偏重力矩就是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的静力矩。为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分的重量，以减少偏重力矩和整个手臂对回转轴的转动惯量。
（4）运动要平稳、定位精度要高： 由于臂部运动速度越高、重量越大，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动即不平稳，定位精度也不会高。故应尽量减少小臂部运动部分的重量，使结构紧凑、重量轻，同时要采取一定的缓冲措施。
2.3.2 手臂结构的选择及相关设计计算
1、手臂的典型运动机构
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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） 手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；
回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸空心结构。
（3） 双活塞杆液压岗结构。 （4） 活塞杆和齿轮齿条机构。 2、手臂运动机构的选择
通过以上，综合考虑，本设计选择双导杆伸缩机构，使用液压驱动,液压缸选取双作用液压缸。
3、手臂直线运动的驱动力计算
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。
图2-3-2.1手臂活塞杆简图
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。
F?F摩?F密?F回?F惯
4、手臂摩擦力的分析与计算 分析：
摩擦力的计算 不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力是不同的，要根据具体情况进行估算。设计是双导向杆，导向杆对称配置在伸缩岗两侧。 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。
?M得：
A?0 ，G总L?aFb
Fb?G总La ， ?Y?0 ，G总?Fb?Fa
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?L?a?Fa?G总?''?F?F?F??F??Fba摩b摩a?a? ，摩得：
?2L?a?
?F摩??'G总??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。
'对于圆柱面：
?'???4????????1.27?1.57???2??
?——摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时：
钢对青铜：取μ=0.1~0.15 钢对铸铁：取μ=0.18~0.3
'?导向杆的材料选择钢，导向支撑选择铸铁?0.20?1.5?0.3 ，G?300N，
L=0.198导向支撑a设计为0.0216m
将有关数据代入进行计算
F摩?G总?2L2?0.198?0.0216?300?0.3??1740N a0.02165、手臂惯性力的计算
本设计要求手臂平动是V=5mmin,在计算惯性力的时候,设置启动时间
?t?0.2s,启动速度?v?v?0.083m/s。
F惯?G总?v400?0.083?12.7N =
9.8?0.2g?t6、密封装置的摩擦阻力
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，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。 经过以上分析计算最后计算出液压缸的驱动力：
F?0.03F?F摩?F惯=1807N
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2.3.3 液压缸工作压力和结构的确定
经过上面的计算，确定了液压缸的驱动力F=461N，根据表2-1-3.1 选择液压缸 的工作压力P=2MPa
（1） 确定液压缸的结构尺寸：
液压缸内径的计算，如图2-3-2.1所示
图2-3-2.1 双作用液压缸示意图
当油进入无杆腔：
F?F1??p?D24?
当油进入有杆腔中：
F?F2??pS?Fp1
??D2?d2?4?
液压缸的有效面积：
D?故有
4FF?1.13?p1??p1 （无杆腔） 4F?d2?p1? （有杆腔）
D?选择机械效率??0.95 将有关数据代入： D?4FF1807=0.031m ?1.13?1.136πP??P0.95?2?1011根据表2-1-3.2 ，选择标准液压缸内径系列，选择D=32mm.
（2） 液压缸外径的设计
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