根据装配等因素，考虑到液压缸的臂厚在7mm，所以该液压缸的外径为27mm.
（3） 活塞杆的计算校核
活塞杆的尺寸要满足活塞（或液压缸）运动的要求和强度要求。对于杆长L大于直径d的15倍以上，按拉、压强度计算：
F???????2d4
设计中活塞杆取材料为碳刚，故???=100~120Mpa，活塞直径d=10mm,L=150mm,现在进行校核。
??F?23?106?100?106MPa π2d4结论： 活塞杆的强度足够。
2.4液压驱动系统设计
液压控制机械手机构的一种主要的控制形式。机械手机构的运动速度和操作室根据油的流量与压力来确定，因而只要控制油的流量和压力，就可以控制机械手机构的运动速度和操作力，油压压力一般在5—140公斤/厘米范围内，最大臂力可达160公斤以上。
主要优点：
(1)液压执行元件(马达和油缸)结构紧凑，重量轻，功率小。
(2)可通过液压油带走大量热能，保证机械的正常运行，并由于液压油的润滑作用，可延长元件的使用寿命。
(3)液压元件有直线位移式和旋转式二种，适用范围较广，其控制速度的区间也比较宽。只要通过阀和泵的调节就能实现开环和闭环的控制系统。
(4)响应速度比较快，能高速启动，制动和反向，无后滞现象。其力矩一惯量比也较大，因而其加速度能力较强。
(5)液压元件于其他驱动元件相比，刚度较大，位置误差小，定位精度高，而且耐振动等。
缺点:
(1)液压控制需要一套液压系统，不像电力容易获得，而且价格较贵。
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(2)油温有上限，并难以保持不漏，比较脏，易于使阀和执行元件堵塞。 (3)控制系统比较复杂，处理功率讯号的数学运算误差，检测，放大，测试和补偿功能不如电子，机电装置灵活简便。总体系统图
图 2-4-1总体系统图
(1)总体系统图如图 2-4-1所示 (2)工作过程:
小臂伸长→手部抓紧→腕部回转→小臂回转→小臂收缩→手部放松 (3)电磁铁动作顺序表:
表2-4-1总体系统图
元件 动作 小臂伸长 手部抓紧 腕部回转
1DT 2DT 3DT 4DT 5DT - - -
+ + +
+ - -
- - +
- - -
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小臂收缩 手部放松 卸荷
- - +
- - ±
- + ±
- - ±
- - ±
(4)确电机规格：
液压泵选取CB-D型液压泵，额定压力P =10Mpa，工作流量在32～70ml/r之间。选取80L/min为额定流量的泵，
因此：传动功率 N ?P?Q/?式中：η=0.8 （经验值） 所以代入公式得：
N =10×80×103×106/60×0.8
=16.7KN
选取电动机JQZ-61-2型电动机，额定功率17KW，转速为2940r/min。
2.5机身结构的设计
机身是直接支承和传动手臂的部件。一般实现臂部的升降、回转或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上，或者就直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动愈多，机身的结构和受力情况就愈复杂，机身既可以是固定式的，也可以是行走式的，如图2-5-1
图2-5-1机身机座结构图
臂部和机身的配置形式基本上反映了机械手机构的总体布局。本课题机械手机构的机身设计成机座式，这样机械手机构可以是独立的，自成系统的完整装置，便于随意安放和搬动，也可具有行走机构。臂部配置于机座立柱中间，多见于回转型机械手机构。臂部可沿机座立柱作升降运动，获得较大的升降行程。升降过
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程由电动机带动螺柱旋转。由螺柱配合导致了手臂的上下运动。手臂的回转由电动机带动减速器轴上的齿轮旋转带动了机身的旋转，从而达到了自由度的要求。
2.6电机的选择
机身部使用了两个电机，其一是带动臂部的升降运动；其二是带动机身的回转运动。带动臂部升降运动的电机安装在肋板上，带动机身回转的电机安装在混凝土地基上。
带动臂部升降的电机： 初选上升速度 V =100mm/s P =6KW
所以n =（100/6）×60=1000转/分
选择Y90S-4型电机，属于笼型异步电动机。采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为I（014）即全封闭自扇冷却，额定电压为380V，额定功率为50HZ。
如表2-6-1 Y90S-4电动机技术数据所示：
表2-6-1 Y90S-4电动机技术数据
型号 额定功
率KW 电流A
满载时 转速r/min
效率% 功率因
素
堵转电堵转转最大转流
矩
矩
额定电额定转额定转流
矩 2.2
矩 2.2
Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5
2.7减速器的选择
减速器的原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。用来降低转速和增 转矩，以满足工作需要。
初选WD80型圆柱蜗杆减速器。
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WD为蜗杆下置式一级传动的阿基米德圆柱蜗杆减速器。 蜗杆的材料为38siMnMo调质 蜗轮的材料为ZQA19-4 中心矩 a=80
Ms×q=4.0×11
传动比I =30
传动惯量0.265×10ˉ3kg·m2
2.8螺柱的设计与校核
螺杆是机械手机构的主支承件，并传动使手臂上下运动。 螺杆的材料选择：
从经济角度来讲并能满足要求的材料为铸铁。 螺距P =6mm 梯形螺纹 螺纹的工作高度 h =0.5P=3mm
螺纹牙底宽度 b =0.65P=0.65×6=3.9mm
螺杆强度??? = σs/3～5 =30～50Mpa
螺纹牙剪切 ??? =40 弯曲??b?=45～55 (1)当量应力
?4?T?F??????? ????3?2?3????.2d1??01??d22式中 T——传递转矩N·mm [σ]——螺杆材料的许用应力 所以代入公式得：
23224?200?9.8/?d)?3(200?9.8?0.6/0.2d)?= ( 11 2262495/d)?(61.2/d)?30~50?10= (1123=（2495/ d12）2+3（61.2/ d13）2≤900～2500×1012
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