3.1.5手部驱动力计算
⒈手指夹紧力的计算
图3-6 手爪受力分析简图
（1）设工件重量m=4kg，α=80°,b=5mm，c=80mm，f=0.2 （2）当工件被夹持时，夹紧力可由下式计算：
N?K1K2K3G0 （3-1）
式中 K1—安全系数，取K1=1.5 K2—工况系数，取K2=2 K3—方位系数，取K3=1 由公式3-1计算得 N?K1K2K3G0
=1.5×2×1×4×9.8 =117.6N
(3)如上图所示所示，Q为活塞杆推力，N为手指夹紧工件的夹紧力，则由力矩平衡条件，知
1 Qb?tan??Nc （3-2）
2其中，α=80°,b=5mm，c=80mm
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2Nc2?117.6?80??663.55N 代入数值得 Q?b?tan?5?tan80?⒉液压缸内径的计算
由机械设计手册，液压缸的内径可有下式计算：
D?4Q （3-3） ?p?式中 ?—机械效率，考虑密封件的摩擦阻力损失，橡胶密封常取?=0.95
6p?0.8?10Pa p —液压缸工作腔的工作压力，由表3-1，取
表3-1 按负载选择工作压力
负载/kN 工作压力/MPa ﹤5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 <0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 代入数值得
D?4Q4?663.55??33.34mm 6?p???0.8?10?0.95表3-2 液压缸内径系列（JB826-66)
25 75 125 32 80 130 40 85 140 50 90 160 55 95 180 63 100 200 65 105 250 20 70 110 根据标准化液压缸内径进行圆整，取D=40mm ⒊活塞杆直径的设计与校核
液压缸传递力主要靠活塞杆，它的主要作用有承受压力、弯曲力、拉力、冲击振动等，但必须有充足的强度和刚度。所以，在此我们取材料Q235，抗拉强度?b=375~460MPa，取400MPa。
根据《液压传动与控制手册》，可得活塞杆直径的选取原则：当活塞杆受拉时，一般选取d/D=0.3~0.5；当活塞杆受压时，一般选取d/D=0.5～0.7
根据表3-3，取d=20mm
表3-3 活塞杆直径系列
1
5 6 8 10 14
12 14 16 18 20
22 70 220 25 80 250 28 90 280 32 100 320 36 110 360 40 125 400 45 140 50 160 56 180 63 200 活塞杆的直径d按式（3-4）进行校核
d?式中 F—活塞杆上的作用力
4F???? （3-4）
[σ]—活塞杆的许用应力，???? ?b—材料的抗拉强度 S—安全系数，S=1.4 代入数值得
?bS，
d?4?663.55?3.25mm成立 6??80?10故活塞杆直径满足强度要求。 ⒋缸筒壁厚的计算与校核
缸体是液压缸中最重要的零件，当液压缸的工作压力较高或缸体内径较大时，需要进行强度校核。本设计选用45号钢作为缸体的材料，抗拉强度
?b=600MPa。取壁厚δ=5mm
当D/δ<10时，壁厚δ按下列公式进行校核:
D????2??式中 δ—液压缸筒壁厚 D—液压缸内径
????0.4pt????1.3pt??1?? （3-5） ? Pt—液压缸试验压力，取Pt=1.5P 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
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40?120?0.4?1.5?0.8??????1??0.17mm成立
??2?120?1.3?1.5?0.8?故缸筒壁厚满足强度要求。 ⒌液压缸外径的确定
D1?D?2d=40+5×2=50mm
表3-4 标准液压缸外径（JB1068-67）
液压缸内径 40 20钢 p≤160MPa 45钢 p≤200MPa 50 50 60 63 76 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 ⒍连接螺栓直径的确定与校核
根据载荷的大小，初定螺栓直径d=6mm，螺栓材料为Q235，性能等级为4.6，查表得材料屈服极限σs=240Mpa，安全系数S=1.5，[σ]=σs/S=160Mpa
液压缸盖固定螺栓直径可按下式计算：
5.2kFd? （3-6）
?Z???式中 k—螺纹拧紧系数，k=1.12~1.5 F—液压缸负载 Z—固定螺钉个数
[σ]—螺杆材料的许用应力 σs—材料的屈服极限 S—安全系数，S=1.2~2.5 代入数据得
d?5.2?1.3?0.8?0.5mm成立
??4?160故螺钉符合强度要求。 ⒎密封与防尘
通常我们常见的活塞杆的密封形式不仅有O形、Y形、V形、U形密封圈。考虑到设计与维护等多方面因素，本设计选用O形密封圈。
3.2臂部的设计
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