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1、气缸的安装为了保证气缸合适地安装，制造者常常提供符合需要的安装件以供选择，包括铰接式安装能产生摆动运动。浮动接头调节不可避免的气缸活塞杆运动方向和设备的连接轴之间的“不同轴性”，就需要用浮动接头安装到活塞杆的头部。4.机械传动系统设计本方案的机械设计中重在气缸的设计，气缸1的作用是实现物料的横向移动，气缸2的作用是实现物料纵向的提升及物品的释放。对气缸结构的要求一是重量尽量轻，以达到动作灵活、运动速度高、节约材料和动力，同时减少运动的冲击，二是要有足够的刚度以保证运动精度和定位精度气缸的设计流程图如图3所示图3 气缸设计流程图气缸按供油方向分，可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只是往缸的一侧输
2、入高压油，靠其它外力使活塞反向回程。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油，活塞的正反向运动均靠液压力完成。由于单作用液压缸仅向单向运动，有外力使活塞反向运动，而双作用单活塞气缸在压缩空气的驱动下可以像两个方向运动但两个方向的输出力不同，所以该方案采用双作用单活塞缸。设计及计算结果4.1纵向气缸的设计计算与校核:由设计任务可以知道，要驱动的负载大小位100Kg，考虑到气缸未加载时实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩擦力的影响，并考虑到机械爪的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径时，常用到负载率：由液压与气压传动技术表11-1：运动速度v=3m/min=50mm/s，取
3、=0.60，所以实际液压缸的负载大小为：F=F0/=1633.3N4.1.1气缸内径的确定D=1.27FP=1.271633.30.6106 =66.26mmF气缸的输出拉力 N；P 气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=80 mm气缸缸径尺寸系列810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）2503204005006304.1.2活塞杆直径的确定由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=25 mm4.1.3缸筒长度的确定缸筒长度S=L+B+30L为活塞行程；B为活塞厚度活塞厚度B=(0.61.0)D=
4、 0.780=56mm由于气缸的行程L=800mm ,所以S=L+B+30=886 mm导向套滑动面长度A:一般导向套滑动面长度A，在D80mm时, 可取A=(0.61.0)d。所以A=25mm最小导向长度H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：H代入数据 即最小导向长度H +802 =80 mm活塞杆的长度l=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm4.1.4气缸筒的壁厚的确定由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中 缸筒壁厚（m）；D缸筒内径（m）；P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；缸筒材料的许用应力（MPa）；实际缸
5、筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核=bn,我们的缸体的材料选择45钢，b=600 MPa， =6005=120 MPan为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)P缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p16 MPa时，P=1.25p由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa= 0.9802120 =0.3mm参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 7 mm4.1.5气缸耗气量的计算Q
6、 = D24ts = P+PaPa =1.85/s4.1.6气缸进排气口直径d0v空气流经进排气口的速度，可取v=1015） 选取v = 12 m/s由公式 d0 = 2Qv代入数据得 d0 = 21.8510-312=14.014 mm所以取气缸排气口直径为15 mmQ 工作压力下输入气缸的空气流量（m3s）V-空气流经进排气口的速度，可取v=1025）4.1.7活塞杆的校核由于所选活塞杆的长度L10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。参考机械设计手册单行本 由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 FP0 FKnK式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压
7、力（N）；FP0=1633N FK 纵向弯曲极限力（N）；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4代入数据 K =25/4=6.25mm由于细长杆比LK 85m 即 FK = mEJ2L2实心圆杆： J = d464式中 L 气缸的安装长度 ；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa ；J 活塞杆横截面惯性矩（m4）；d 活塞杆的直径（m）；L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为961mm代入数据得 FK =2.685 104 N因为 FKnK = 1.34 104 FP0 所以活塞杆的
8、稳定性满足条件；强度校核：由公式 d 4Fp0=bn ，n为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)45钢的抗拉强度，b=600 MPa ，=bn = 6005 = 120 MPa则 4Fp0 = 4.16 mm d ，所以强度满足要求；综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。4.2横向气缸的设计计算与校核:如按原方案横向气缸活塞杆需承受很大的径向力，对活塞杆的强度要求很高，耗费原材料，且寿命减短，极为不合理。故在纵向气缸上端铰接一工型导轨，以分担横向气缸的径向力，使整个系统简约合理。这样横向气缸的工作载荷主要是纵向气缸和导轨的摩擦力，取摩擦系数 = 0.17。估算 纵向气缸
9、的重量=7.9103DS=12.30 Kg 活塞杆的重量 = 7.9l=3.72 Kg 活塞及缸盖重量m其它=9 Kg所以 横行气缸的总载荷为:F总=(12.3+3.72+9+100)9.8 = 208.3 N F= =208.30.6=347.17N4.2.1气缸内径的确定D=1.27FP= 1.271.27208.30.60.6106 =30.55mmF气缸的输出拉力 N；P 气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=32 mm气缸缸径尺寸系列810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）2503
10、204005006304.2.2活塞杆直径的确定由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=10mm4.2.3缸筒长度的确定缸筒长度S=L+B+20L为活塞行程；B为活塞厚度活塞厚度B=(0.61.0)D= 0.732=23mm由于气缸的行程L=800mm ,所以S=L+B+20=843mm导向套滑动面长度A:一般导向套滑动面长度A，在D80mm时, 可取A=(0.61.0)d。所以A=20mm最小导向长度H：根据经验，当气缸的最大行程为L，缸筒直径为D，最小导向长度为：H代入数据 即最小导向长度H +322 =56 mm活塞杆的长度l=L+B+A+40=800+23+20+60=903 mm4.2.
11、4气缸筒的壁厚的确定由液压气动技术手册可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算：式中 缸筒壁厚（m）；D缸筒内径（m）；P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；缸筒材料的许用应力（MPa）；实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。参考液压与气压传动缸筒壁厚强度计算及校核=bn,我们的缸体的材料选择45钢，b=600 MPa， =6005=120 MPan为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)P缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力p16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p16 MPa时，P=1.25p
12、由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.50.6=0.9 MPa= 0.9322120 =0.12mm参照下表 气缸筒的壁厚圆整取 = 3mm4.2.5气缸耗气量的计算Q = D24ts = P+PaPa =0.30/s4.2.6气缸进排气口直径d0v空气流经进排气口的速度，可取v=1015） 选取v = 12 m/s由公式 d0 = 2Qv代入数据得 d0 = 20.3010-312=5.643 mm所以取气缸排气口直径为8 mmR 工作压力下输入气缸的空气流量（m3s）V-空气流经进排气口的速度，可取v=1025）4.2.7活塞杆的校核由于所选活塞杆的长度L10d
13、，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。参考机械设计手册单行本 由液压气动技术手册稳定性校核：由公式 FP0 FKnK式中 FP0 活塞杆承受的最大轴向压力（N）；FK 纵向弯曲极限力（N）；nK 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2K活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4代入数据 K =10/4=2.5mm由于细长杆比LK 85m 即 FK = mEJ2L2实心圆杆： J = d464式中 L 气缸的安装长度 ；m 末端系数；选择固定自由 m = 1/4E 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa ；J 活塞杆横截面惯性矩（m4）；d 活塞杆的直径（m）；L 气缸的安装长度为活塞杆的长度为903mm代入数据得 FK =3.11 104 N因为 FKnK = 1.55 104 FP0 所以活塞杆的稳定性满足条件；强度校核：由公式 d 4Fp0=bn ，n为安全系数 一般取 n=5； b 缸筒材料的抗拉强度(Pa)45钢的抗拉强度，b=600 MPa ，=bn = 6005 = 120 MPa则 4Fp0 = 1.92 mm d ，所以强度满足要求；综上所述：活塞杆的稳定性和强度满足要求。
