P—液压缸工作压力

[σ]—缸筒材料许用应力，[σ]=σb/s σb—材料的抗拉强度 S—安全系数，一般取S=5 代入数据得

??1.5?0.8?25?0.125mm

2?120经过圆整之后，取δ=3mm

则液压缸外径D1?D?2d=25+3×2=31mm ⒌缸底和缸盖的设计

缸盖和缸底的材料均设计为35号钢，由表3-6缸底与缸筒的连接为外螺纹连接。

表3-6 工程机械液压缸基本参数及连接形式

液压缸内径D（mm） 40 50 63 80 外螺纹连接 缸盖连接形式 速率比? 行程L/mm 法兰连接 内卡环连接 1.33 1.46 2 （8~12）D 1.46 2 100 110 125 140 160 180 200 220 250 3.3机身的设计

工业机器人是由三部分机械结构组成的：手部、手臂、机身。机身，又叫做立柱。机器人要有一个物件是他便于安装，即机座，机座大多数是与机身做成一体的。机身是通过支撑臂部来实现作用的，一般包括升降、回转和俯仰等动作，含有1～3个自由度。

机身设计时需要考虑如下问题： （1）要有足够的稳定性和刚度；

（2）运动灵便，升降缸的导套长度不能太短了，不然会发生卡死现象，而且要有导向装置；

（3）机身布置要合理。

3.3.1机身的整体设计

按照设计要求，手臂要完成旋转运动，实现手臂回转运动的机构一般都设

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计在机身处。为了设计出靠谱的运动结构，这就要求我们全部地考虑分析。机身承载手臂，做升降、回转运动，是机械手不可或缺的部分。常用的机身结构有以下几种：

（1）回转缸放在升降缸下面的机构。这种结构的长处是可以承载较大的偏重力矩，缺点是旋转运动的路径长。

（2）回转缸放在升降缸上面机构。这种结构使用的是单杆活塞缸，结构较小。不过回转缸也要做升降运动，这样运动的部件就比较大了。

（3）活塞缸和齿轮齿条机构。手臂的回转运动是通过齿轮齿条机构来实现的，齿条的来回运动使得与手臂连接的齿轮作往复旋转，那么手臂就会左右摆动。

图3-8 回转缸置于升降缸之下的机身结构示意图

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图3-9 回转缸置于升降缸之上的机身结构示意图

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图3-10 活塞缸和齿轮齿条机构

经过系统全面的考虑与分析，本次设计决定采用回转缸放在升降缸上面的机构。

在本此设计中，机身含有两个运动，即机身的回转和升降。如图3-9所示，回转机构放在升降缸上面。手臂部分与回转缸的上端盖连接，回转缸的动片与缸体连接，手臂随着回转缸做旋转运动。驱动机构仍然采用液压驱动，回转缸也有两个油孔，一个是进油孔，一个是出油孔，分别导向回转叶片的两侧来辅助叶片的转动。回转度数则是由机械挡块来决定的，对于本设计来说，两个叶片之间可以转动的角度是个值得考虑的问题，为了适合设计，缸中动片和静片之间可以回转180°

3.3.2机身回转机构的设计计算

⒈回转缸驱动力的计算

回转缸的回转驱动力矩M驱，应该与手臂运动时所产生的惯性力矩M惯及各密封装置处的摩擦阻力矩M阻相平衡。

M驱?M惯?M阻?M回 （3-12）

惯性力矩的计算

??M惯?J0??J0 （3-13）

?t式中

??—回转缸转动片角速度变化量，rad/s，在启动过程中????

?t—启动过程的时间，s

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