自動上下料機(jī)械手設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　Abstract………………………………………………………………………………Ⅱ</p><p>　　第1章 緒論 …………………………………………………………………………1</p&

2、gt;<p>　　1.1 工業(yè)機(jī)械手的概況……………………………………………………………1</p><p>　　1.2 工業(yè)機(jī)械手的分類……………………………………………………………3</p><p>　　1.3 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用…………………………………………………4</p><p>　　1.4 本章小結(jié)…………………………………………………

3、……………………5</p><p>　　第2章 自動上下料機(jī)械手的設(shè)計方案…………………………………………6</p><p>　　2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成……………………………………………………………6</p><p>　　2.2 工業(yè)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù) …………………………………………………… 6</p><p>　　2.3 設(shè)計路線與方案…

4、……………………………………………………………7</p><p>　　2.3.1 設(shè)計步驟………………………………………………………………7</p><p>　　2.3.2 研究方法和措施………………………………………………………7</p><p>　　2.4 本章小結(jié)………………………………………………………………………7</p><p>

5、　　第3章 機(jī)械手的計算與分析 ……………………………………………………8</p><p>　　3.1 手部計算與分析………………………………………………………………8</p><p>　　3.1.1 滑槽杠桿式手部設(shè)計的基本要求……………………………………8</p><p>　　3.1.2 手部的計算和分析……………………………………………………8</p&g

6、t;<p>　　3.2 腕部的計算和分析 …………………………………………………………14</p><p>　　3.2.1 腕部設(shè)計的基本要求 ………………………………………………14</p><p>　　3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算 ………………………………………………15</p><p>　　3.2.3 腕部擺動油缸的設(shè)計 ……………………………

7、…………………17</p><p>　　3.2.4 選鍵并校核強度 ……………………………………………………19</p><p>　　3.3 臂部的計算和分析 …………………………………………………………20</p><p>　　3.3.1 臂部設(shè)計的基本要求………………………………………………20</p><p>　　3.3.2 手臂的設(shè)計

8、計算……………………………………………………22</p><p>　　3.4 機(jī)身的計算和分析…………………………………………………………30</p><p>　　3.5 本章小結(jié)……………………………………………………………………30</p><p>　　第4章 液壓系統(tǒng)……………………………………………………………………31</p><p&g

9、t;　　4.1 液壓缸………………………………………………………………………31</p><p>　　4.2 計算和選擇液壓元件………………………………………………………33</p><p>　　4.2.1 液壓泵的選取要求及其具體選取…………………………………33</p><p>　　4.2.2 選擇液壓控制閥的原則……………………………………………35</

10、p><p>　　4.2.3 選擇液壓輔助元件的要求…………………………………………35</p><p>　　4.2.4 具體選擇液壓元件…………………………………………………35</p><p>　　4.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………37</p><p>　　第5章 液壓缸的保養(yǎng)與維修……………………………………

11、………………38</p><p>　　5.1 液壓元件的安裝……………………………………………………………38</p><p>　　5.2 液壓系統(tǒng)的一般使用與維護(hù)………………………………………………38</p><p>　　5.3 一般技術(shù)安全事項…………………………………………………………38</p><p>　　第6章 機(jī)械手控制系統(tǒng)…

12、………………………………………………………40</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………………………41</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………42</p><p>　　致謝……………………………………………………………………………………43</p><p>

13、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計主要設(shè)計自動上下料機(jī)械手的機(jī)械系統(tǒng)。該系統(tǒng)要實現(xiàn)的是4自由度（RPRR R—回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) P—直線運動關(guān)節(jié)）關(guān)節(jié)型機(jī)械手的運動，本設(shè)計選用液壓驅(qū)動系統(tǒng)。液壓驅(qū)動應(yīng)用廣泛，傳動平穩(wěn)，且易于控制。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用一般PLC所具有的位移寄存器和位移指令來編程。</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械手；4自由度；關(guān)節(jié)型；

14、液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper designs automatic loading and unloading manipulator's mechanical system. This system may realize 4 degreesof freedom (RPRR

15、R rotation joint P translation joint) the joint manipulator movement.This design selects the hydraulic driving system. Thehydraulic driving application is widespread.The transmission is steady.Also control is easy . Cont

16、rol systemof this system uses the displacement register and the shift order which general PLC hasprograms.</p><p>　　The control system of this system can program by using the displacement register and displa

17、cement instruction of PLC.</p><p>　　Key words: Manipulator; 4 degrees of freedom; Joint; Hydraulic; Driving system; Control system</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1

18、工業(yè)機(jī)械手概況</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是人類創(chuàng)造的一種機(jī)器,更是人類創(chuàng)造的一項偉大奇跡,其研究、開發(fā)和設(shè)計是從二十世紀(jì)中葉開始的.我國的工業(yè)機(jī)械手是從80年代"七五"科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過"七五","八五"科技攻關(guān),目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù),控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù),運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵

19、元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點焊，裝配，搬運等機(jī)器人，其中有130多臺噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定距離。如：可靠性低于國外產(chǎn)品，機(jī)械手應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。影響我國機(jī)械手發(fā)展的關(guān)鍵平臺因素就是其軟件，硬件和機(jī)械結(jié)構(gòu)。目前工業(yè)機(jī)械手仍大量應(yīng)用在制造業(yè)，其中

20、汽車工業(yè)占第一位（占28.9%），電器制造業(yè)第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。發(fā)達(dá)國家汽車行業(yè)機(jī)械手應(yīng)用占總保有量百分比為23.4%～53%，年產(chǎn)每萬輛汽車所擁有的機(jī)械手?jǐn)?shù)為（包括整車和零部件）：日本88.0臺，德國64.</p><p>　　世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險的勞動環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。隨著機(jī)器

21、人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項技術(shù)將日益完善。</p><p>　　上料機(jī)械手與卸料機(jī)械手相比，其中上料機(jī)械手中的移動式搬運上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型鋁棒料的搬運及高溫材料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑達(dá)180mm，最大抓握重量

22、可達(dá)30公斤，最大行走距離為1200mm。根據(jù)作業(yè)要求及載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運動速度可調(diào)。移動式搬運上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時具有高溫棒料啟動疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實現(xiàn)可以通過編程實現(xiàn)。</p><p>　　國內(nèi)外實際使用的多

23、是定位控制的機(jī)械手，沒有“視覺”和“觸覺”反饋。目前，世界各國正積極研制帶有“視覺”和“觸覺”的工業(yè)機(jī)械手，使它能夠?qū)λト〉墓ぜM(jìn)行分辨，能選取所需要的工件，并正確的夾持工件，進(jìn)而精確地在機(jī)器上定位、定向。</p><p>　　為使機(jī)械手有“眼睛”去處理方位變化的工件和分辨形狀不同的零部件，它由視覺傳感器輸入三個視圖方向的視覺信息，通過計算機(jī)進(jìn)行圖形分辨，判別是否是所要抓取的工件。</p><

24、;p>　　為防止握力過大引起物件損壞或握力過小引起物件滑落下來，一般采用兩種方法：一是檢測把握物體手臂的變形，以決定適當(dāng)?shù)奈樟Γ涣硪环N是直接檢測指部與物件的滑動位移，來修正握力。</p><p>　　因此，這種機(jī)械手就具有以下幾個方面的性能：</p><p>　　(1）能準(zhǔn)確地抓住方位變化的物體；</p><p>　　(2）能判斷對象的重量；</p>

25、;<p>　　(3)能自動避開障礙物；</p><p>　　(4)抓空或抓力不足時能檢測出來。</p><p>　　這種具有感知能力并對感知的信息做出反映的工業(yè)機(jī)械手稱之為“智能機(jī)械手”，它是有發(fā)展前途的。</p><p>　　現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)械手的使用范圍只限于在簡單重復(fù)的操作方面節(jié)省人力，其效用是代替從事繁重的工作，危險的工作，單調(diào)重復(fù)的工作，惡劣環(huán)境

26、下的工作方面尤其明顯。至于像汽車工業(yè)和電子工業(yè)之類的費工的工業(yè)部分，機(jī)械手的應(yīng)用情況決不能說是好的。雖然這些工業(yè)部門工時不足的問題尖銳，但采用機(jī)械手只限于一小部分工序，其原因是，工業(yè)機(jī)械手的性能還不能滿足這些部門的要求，適于機(jī)械手工作的范圍很狹小，這是主要原因。經(jīng)濟(jì)性問題當(dāng)然也很重要，采用機(jī)械手來節(jié)約人力從經(jīng)濟(jì)上看，不一定總是合算的。然而，利用機(jī)械手或類似機(jī)械設(shè)備節(jié)省人力和實現(xiàn)生產(chǎn)合理化的要求，今后還會持續(xù)增長，只要技術(shù)方面和價格方面存

27、在的問題得到解決，機(jī)械手的應(yīng)用必將會飛躍發(fā)展。</p><p>　　上料機(jī)械手和卸料機(jī)械手相對，其中上料機(jī)械手中的移動式搬運上料機(jī)械手適用于各種棒料，工件的自動搬運及上下料工作。例如鋁型材擠壓成型機(jī)鋁棒料的搬運及高溫棒料的自動上料作業(yè)，最大抓取棒料直徑可達(dá)180mm，最大抓握重量可達(dá)30公斤，最大行走距離為1200mm。根據(jù)作用要求和載荷情況，機(jī)械手各關(guān)節(jié)運動速度可調(diào)。移動式搬運上料機(jī)械手主要由手爪，小臂，大臂，

28、手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，小車行走機(jī)構(gòu)，液壓泵站電器控制系統(tǒng)組成，同時具有高溫棒料啟動疏料裝置及用于安全防護(hù)用的光電保護(hù)系統(tǒng)。整個機(jī)械手及液壓系統(tǒng)均集中設(shè)置在行走小車上，結(jié)構(gòu)緊湊。電氣控制系統(tǒng)采用OMRON可編程控制器，各種作業(yè)的實現(xiàn)可以通過編程實現(xiàn)。</p><p>　　隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，其研究和開發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展并涉及到人類社會生產(chǎn)及生活的各個領(lǐng)域，特別是工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用。轎車半

29、軸加工上料機(jī)械手設(shè)計在綜合多種機(jī)械手的設(shè)計原理和設(shè)計思想，根據(jù)轎車半軸加工的特點提出的，有一定的理論基礎(chǔ)，設(shè)計水平和應(yīng)用價值。 </p><p>　　1.2 工業(yè)機(jī)械手的分類</p><p>　　現(xiàn)在對工業(yè)機(jī)械手的分類尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，一般都從規(guī)格和性能兩方面來分類。按規(guī)格（所搬運工件的重量）分類：</p><p>　　1.微型的—搬運重量在1公斤以下：</p&g

30、t;<p>　　2.小型的—搬運重量在10公斤以下：</p><p>　　3.中型的—搬運重量在50公斤以下：</p><p>　　4.大型的—搬運重量在50公斤以上。</p><p>　　目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運的重量為1～30公斤。最小的為0.5公斤，最大的已達(dá)到800公斤。</p><p><b>　　按功能分

31、類：</b></p><p><b>　　簡易型工業(yè)機(jī)械手</b></p><p>　　有固定程序和可變程序兩種。固定程序有凸輪轉(zhuǎn)鼓和擋塊轉(zhuǎn)鼓控制：可變程序可插銷板或順序轉(zhuǎn)動控制來給定程序。</p><p>　　這種機(jī)械手多為氣動或液動，結(jié)構(gòu)簡單，改變程序比較容易。只使用在程序較簡單的點位控制，但作為一般單機(jī)服務(wù)的搬運作業(yè)已足夠。所

32、以，目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。</p><p>　　記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手</p><p>　　這種工業(yè)機(jī)械手由人工通過實驗裝置傳動一遍，由磁帶（或磁鼓）把程序記錄下來，此機(jī)械手就自動按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動作。</p><p>　　這也是采用較多的一種，多為電液伺服驅(qū)動。與前者比較有較多的自由度，能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè)，通用性較廣。</p><

33、;p>　　計算機(jī)數(shù)字控制的工業(yè)機(jī)械手</p><p>　　可通過更換穿孔帶或其他記憶介質(zhì)來改變工業(yè)機(jī)械手的動作，還可以進(jìn)行多種控制（DNC）。技術(shù)還可以是可編程序控制或普通的微機(jī)計算機(jī)。</p><p>　　智能工業(yè)機(jī)械手（機(jī)器人）</p><p>　　由電子計算機(jī)控制，通過各種傳感元件等具有視覺、熱感、觸覺、行走機(jī)構(gòu)等。</p><p&g

34、t;<b>　　按用途分：</b></p><p><b>　　專用機(jī)械手</b></p><p>　　附屬于主機(jī)的，具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置，這種工業(yè)機(jī)械工作對象不變，手動比較簡單，結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠，施用于大批量生產(chǎn)自動線或?qū)C(jī)作為自動上、下料用。</p><p><b>　　通用機(jī)械手<

35、/b></p><p>　　具有獨立控制系統(tǒng)，程序可變、動作靈敏、動作靈活多樣的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大，定位精度高，通用性強，使用于工件經(jīng)常變換的中、小批量自動化生產(chǎn)。</p><p>　　1.3 工業(yè)機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，還可以歸納為以下的一些方面：</p><p>　

36、　建造旋轉(zhuǎn)零件體自動線方面</p><p>　　建造旋轉(zhuǎn)零件體（軸類、盤類、環(huán)類零件）自動線，一般都采用機(jī)械手在機(jī)床之間傳送工件。</p><p>　　在實現(xiàn)單機(jī)自動化方面</p><p>　　(1)各類半自動車床，有自行夾緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料，裝上機(jī)械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。</p><p>　　(2)注塑機(jī)有

37、加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機(jī)械手自動取料，可實現(xiàn)全自動生產(chǎn)。</p><p>　　(3)沖床有自動上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動化。</p><p>　　鑄、鍛、焊、熱處理等方面</p><p>　　總的來說，由于工業(yè)機(jī)械手的特點滿足了社會生產(chǎn)的需要，進(jìn)而帶來了經(jīng)濟(jì)效益。其特點：</p><p>　　(1)對環(huán)境

38、的適應(yīng)性強，能代替人從事危險，有害的操作，在長時間對人體有害的場所，機(jī)械手不受影響。</p><p>　　(2)機(jī)械手能持久、耐勞、可以把人從單調(diào)的繁重的勞動中解放出來，并能擴(kuò)大和延伸人的功能。</p><p>　　(3)動作準(zhǔn)確，可保證穩(wěn)定和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，同時可避免人為操作的錯誤。</p><p>　　(4)通用性靈活性好，特別是通用機(jī)械手，能適應(yīng)產(chǎn)品品種迅速變

39、化的要求，滿足柔性生產(chǎn)的需要。</p><p>　　(5)采用機(jī)械手能明顯的提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。</p><p><b>　　1.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的概括，工業(yè)機(jī)械手的分類、應(yīng)用。工業(yè)機(jī)械手在國民生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，許多機(jī)械設(shè)備都用到工業(yè)機(jī)械手，它是近代自動控制領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的一種新型的技術(shù)裝備。我

40、設(shè)計的工業(yè)機(jī)械手設(shè)備簡單，動作靈活，經(jīng)濟(jì)實用，穩(wěn)定性好，適于使用。</p><p>　　第2章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計方案</p><p>　　2.1 工業(yè)機(jī)械手的組成</p><p>　　工業(yè)機(jī)械手是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)和控制部分所組成，各部分關(guān)系如下框圖：</p><p>　　圖2.1 工業(yè)機(jī)械手各部分關(guān)系圖</p><p&

41、gt;<b>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括抓取部分（手部）、腕部、臂部和行走機(jī)構(gòu)等運動部件所組成。</p><p>　　1.手部：直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平移型。傳動機(jī)構(gòu)形式多樣，常用的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、彈簧式等。</p><p>　　2.腕部：是聯(lián)接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物體的方

42、位。</p><p>　　3.臂部：手臂是支撐被抓物體，手部，腕部的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到給定位置。</p><p>　　該設(shè)計的手臂有三個自由度，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（繞橫軸旋轉(zhuǎn)，上下擺動和左右擺動）關(guān)節(jié)坐標(biāo)式具有較大的工作空間和操作靈活性，機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)性容易進(jìn)行優(yōu)化，便于提高機(jī)械手的動態(tài)操作性能。</p><p>　　4.行走

43、機(jī)構(gòu)：有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu)。</p><p>　　驅(qū)動機(jī)構(gòu)：有氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式。</p><p>　　控制系統(tǒng)：有點位控制和連續(xù)控制兩種方式。</p><p>　　機(jī)身：它是整個工業(yè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2.2 規(guī)格參數(shù)</b></p><p>　　工業(yè)

44、機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)是說明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個方面：</p><p>　　1.抓重（又稱臂力）：額定抓取重量或稱額定負(fù)荷，單位為公斤；</p><p>　　2.自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：整機(jī)，手臂和手腕等運動共有幾個自由度，并說明坐標(biāo)形式；</p><p>　　3.定位方式：固定機(jī)械擋塊，可調(diào)機(jī)械擋塊，行程開關(guān)，電位器及其他各種位置設(shè)定和檢測裝置；&

45、lt;/p><p>　　4.驅(qū)動方式：氣動，液動，電動和機(jī)械式四種形式；</p><p><b>　　5.手臂運動參數(shù)；</b></p><p><b>　　6.手腕運動參數(shù)；</b></p><p>　　7.手指夾持范圍和握力；</p><p>　　8.定位精度：位置設(shè)定精度和

46、重復(fù)定位精度；</p><p>　　9.輪廓尺寸：長×寬×高（毫米）；</p><p>　　10.重量：整機(jī)重量。</p><p>　　2.3 設(shè)計路線與方案</p><p>　　2.3.1 設(shè)計步驟</p><p><b>　　1.查閱相關(guān)資料；</b></p>

47、<p>　　2.確定研究技術(shù)路線與方案構(gòu)思；</p><p>　　3.結(jié)構(gòu)和運動學(xué)分析；</p><p>　　4.根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計算；</p><p>　　5.按所給規(guī)格，范圍，性能進(jìn)行分析，強度和運動學(xué)校核；</p><p>　　6.繪制工作裝配圖草圖；</p><p>　　7.繪制總圖及零件圖等；

48、</p><p>　　8.總結(jié)問題進(jìn)行分析和解決。</p><p>　　2.3.2 研究方法和措施</p><p>　　使用現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計方法和液壓傳動技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，采用關(guān)節(jié)式坐標(biāo)（四個自由度，可以繞橫，縱軸轉(zhuǎn)動和上下左右擺動）。</p><p>　　2.4 本章小結(jié) </p><

49、p>　　本章介紹了工業(yè)機(jī)械手的組成、規(guī)格參數(shù)、設(shè)計路線等內(nèi)容，這種設(shè)計的機(jī)械手組成全面，配置合理，能達(dá)到一定的使用要求。</p><p>　　第3章 機(jī)械手各部分的計算與分析</p><p>　　3.1 手部計算與分析</p><p>　　手部按其夾持工件的原理，大致可分為夾持和吸附兩大類。夾持類最常見的主要有夾鉗式，本設(shè)計主要考慮夾鉗式手部設(shè)計。</p

50、><p>　　夾鉗式手部是由手指，傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動裝置三部分組成，它對抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸，盤，套類零件，一般情況下多采用兩個手指。</p><p>　　3.1.1 滑槽杠桿式手部設(shè)計的基本要求</p><p>　　(1)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力。</p><p>　　(2)手指應(yīng)具有一定的開閉范圍。</p>

51、<p>　　(3)應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度。</p><p>　　(4)要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高。</p><p>　　(5)應(yīng)考慮通用性和特殊要求。</p><p>　　3.1.2 手部的計算和分析</p><p><b>　　（1）手部受力分析</b></p><p>　

52、　圖3.1 手部受力圖(1)</p><p>　　圖3.2手部受力圖(2)</p><p>　?。?）手指尺寸初步設(shè)定</p><p>　　由拉桿的力平衡條件：</p><p><b>　　得</b></p><p><b>　　由得</b></p><p

53、><b>　　又由工件的平均半徑</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　初取V型手指的夾角2</p><p>　　mm，，，，滑桿總長h=170</p><p><b>　　(3)夾緊力計算</b></p><p>

54、;　　又由于工件的直徑不影響其軸心的位置即定位誤差為零，手指水平位置夾取水平位置放置的工件。</p><p>　　由工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)表2－1查得</p><p>　　N＝0.5G=0.5×25=12.5kg</p><p><b>　　又因為</b></p><p><b>　?。?.1）</

55、b></p><p>　　當(dāng)取最小值時，則增力比較大，手指走到最小行程時則有</p><p><b>　　則</b></p><p>　　又因為2amin=19.88kg</p><p>　　取安全系數(shù)，工作情況系數(shù)</p><p><b>　　傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率</b>

56、;</p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　手指夾緊時：夾緊缸活塞移動范圍L＝130mm，其動作時間t=1.5s（由機(jī)械手的動作節(jié)拍時間得之），所以夾緊活塞移動得平均速度v為：</p><p>　　運動部件得總重估算G＝10kg</p><p>　　夾緊力N與驅(qū)動力P的關(guān)系：</p>

57、;<p>　　由于結(jié)構(gòu)左右對稱，在驅(qū)動力P的作用下，每一滑槽杠桿受力相等</p><p>　　圖3.3夾緊力與驅(qū)動力的關(guān)系圖</p><p>　　在不計摩擦力的情況下</p><p>　　，為夾緊狀態(tài)得傾斜角＝50夾緊工件半徑為50mm為例</p><p>　?。?8.9kg (3.3)<

58、;/p><p>　　根據(jù)各力對回轉(zhuǎn)支點的力矩平衡條件，同樣在不計摩擦力的情況下</p><p>　　，c為杠桿動力臂，即驅(qū)動銷對滑槽杠桿作用力對支點的垂直距離。</p><p><b>　　又因為a=50mm</b></p><p><b>　　C=</b></p><p>　　

59、則 Nb=</p><p>　　當(dāng)夾緊半徑為25mm的工件時，＝</p><p><b>　　則Nb=</b></p><p>　　(4)動作特性和傳動特點</p><p><b>　　定位到最大行程時，</b></p><p><b>　　

60、則取</b></p><p><b>　　又因為，</b></p><p>　　滑槽杠桿手指最大開閉角為</p><p>　　滑槽傾斜角的變化范圍可以為</p><p>　　可見機(jī)構(gòu)傳動比將在下列范圍內(nèi)變化</p><p><b>　　，</b></p>

61、;<p>　　所以開始所初步取的a，b與均符合要求。</p><p>　　（5）確定夾緊油缸外徑D</p><p>　　驅(qū)動桿行程與手指開閉范圍關(guān)系</p><p>　?。謩e為手指夾緊工件范圍值時，滑槽相對于兩支點連接的傾斜角。</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)效率</b></p><

62、p>　　考慮到機(jī)構(gòu)效率，傳力比N/P的公式應(yīng)力</p><p><b>　?。?.9</b></p><p>　　又因為G=250N,夾緊力F=500N,</p><p>　　-工作負(fù)載即為重物重力＝250N。</p><p>　?。瓕?dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，對于平導(dǎo)軌</p><p>　　－垂直于

63、導(dǎo)軌的工作負(fù)載，＝0。</p><p>　　f-導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取靜摩擦系數(shù)為0.2，動摩擦系數(shù)為0.1。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　，一般?。?.010.5s，時間內(nèi)速度變化量</p><p><b>　　啟動：</b></p><p>&l

64、t;b>　　穩(wěn)態(tài)：</b></p><p>　　工作壓力P的確定，工作壓力根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來初步確定。參閱機(jī)械設(shè)計手冊表37.5按載荷選擇工作壓力為1。</p><p>　　計算液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d，由負(fù)載可知最大負(fù)載F為275N。</p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊表2－2可取為0.5，為0.95，d/D為0.7。</p

65、><p><b>　　又因為 </b></p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　根據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊表2－4，將液壓缸內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列直徑D=25mm,活塞桿直徑按d/D＝0.7及表2－5活塞直徑系列取d=18mm。</p><p>　　按工作要求夾緊力為一個夾緊缸提供，考

66、慮到夾緊力的穩(wěn)定性。夾緊缸的工作壓力應(yīng)大于復(fù)位彈簧的彈力。</p><p>　　又因為進(jìn)油缸在有桿腔，則其有效工作面積</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　液壓缸壁厚和外徑計算</p><p>　　，為最大工作壓力的1.5倍，＝1.5。</p><p><b&

67、gt;　　高強度鑄鐵，＝60</b></p><p>　　液壓缸工作行程的確定，并參照表2－6中的系列尺寸選取標(biāo)準(zhǔn)值S=100mm。</p><p><b>　　缸蓋厚度的確定</b></p><p>　　一般液壓缸為平底缸蓋，其有效厚度t按強度要求計算。</p><p><b>　　(3.6)&l

68、t;/b></p><p><b>　　現(xiàn)取t=20mm。</b></p><p>　　活塞的寬度B一般取B=()D=0.6D=15mm。</p><p><b>　　夾緊缸彈簧的確定。</b></p><p>　　彈簧工作載荷F=50N</p><p><b&g

69、t;　　最大軸直徑</b></p><p><b>　　最小筒直徑</b></p><p><b>　　彈簧剛度</b></p><p>　　查機(jī)械設(shè)計手冊表30.2－8圓柱螺旋壓縮彈簧的尺寸及參數(shù)得</p><p>　　材料直徑d=2.5mm,彈簧中徑D=25mm,節(jié)距P=10.4mm

70、 .</p><p>　　單圈彈簧工作極限載荷下變形量為7.075mm，單圈彈簧剛度。</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　曲度系數(shù)＝1.14，G－彈簧材料的剪切彈性模量，鋼材G=</p><p>　　Z=110mm,則活塞缸總長L=120mm。</p><p>　

71、　3.2 腕部計算與分析</p><p>　　3.2.1 腕部設(shè)計的基本要求</p><p>　　手腕部件置于手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運動的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍，適應(yīng)性更強。手腕具有獨立的自由度，此設(shè)計手腕有繞X軸轉(zhuǎn)動和沿X軸左右擺動兩個自由度。手腕回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)油缸，擺動也采用回轉(zhuǎn)油缸。他的結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，自由度符合設(shè)計要求，它要

72、求嚴(yán)格密封才能保證穩(wěn)定的輸出轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　1.腕部處于臂部的前端，它連同手部的動靜載荷均由臂部承受。腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運動性能。因此在腕部設(shè)計時，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。</p><p>　　2.腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)聯(lián)接和支承作用，除了保證力和運動的要求以及具有足夠的強度和剛度外還應(yīng)綜合考慮合理布局腕部和手部的連接、腕部自由度

73、的檢測和位置檢測、管線布置以及潤滑、維修調(diào)整等問題。</p><p>　　3.腕部設(shè)計應(yīng)充分估計環(huán)境對腕部的不良影響（如熱膨脹，壓力油的粘度和燃點，有關(guān)材料及電控電測元件的耐熱性等問題）。</p><p>　　3.2.2 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算</p><p>　　腕部回轉(zhuǎn)時，需要克服以下幾種阻力：</p><p>　　1.腕部回轉(zhuǎn)支承處的摩擦力

74、矩 </p><p>　　從圖3.4可知：＝××-軸承直徑（m）</p><p>　　式中：－軸承處支反力；可靜力學(xué)平衡方程求得。</p><p>　　f-軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承f=</p><p><b>　　為簡化計算取</b></p><p>　　圖3.4 腕部

75、回轉(zhuǎn)支承處的受力圖</p><p>　　-工件重量（kgf），-手部重量（kgf），－手腕轉(zhuǎn)動件重量（kgf）</p><p>　　2.克服由于重心偏置所引起的力矩</p><p><b>　?。剑╧gf）</b></p><p>　　式中e－工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離（m）</p><p>

76、;　　3.克服啟動慣性，所需的力矩</p><p>　　啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角加速度及啟動所用的角速度：</p><p>　　＝ (3.8)</p><p>　　式中：－工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量</p><p>　　J－手腕回轉(zhuǎn)部分對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量</p><

77、p>　　－手腕回轉(zhuǎn)過程的角加速 </p><p>　?。瓎舆^程所轉(zhuǎn)過的角度（度）</p><p>　　手腕回轉(zhuǎn)所需要的驅(qū)動力矩應(yīng)當(dāng)?shù)扔谏鲜鋈椫汀?lt;/p><p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　因為手腕回轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量不是很大，手腕起動過程所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩也不大，為了簡化計算，可以將計算

78、，適當(dāng)放大，而省略掉，這時</p><p>　　(1)設(shè)手指，手指驅(qū)動油缸及回轉(zhuǎn)油缸轉(zhuǎn)動件為一個等效圓柱體，L=50cm，直徑D=10cm，則m=27.5kg。</p><p>　　(2)摩擦阻力矩＝0.1</p><p>　　(3)設(shè)起動過程所轉(zhuǎn)過的角度＝,等速轉(zhuǎn)動角速度</p><p><b>　　計算：求＝</b>

79、</p><p>　　查型鋼表有： </p><p>　　代入＝256（N·m）</p><p>　?。?;＝0.1;＝0.1+265</p><p><b>　　M=</b></p><p><b>　　確定轉(zhuǎn)軸的最小尺寸</b></p>

80、<p><b>　　，－抗扭剖面模量</b></p><p><b>　　，查得</b></p><p>　　，，取轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm。</p><p>　　4.回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩計算</p><p>　　回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩，機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運動</p

81、><p>　　所采用的單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片1與缸體2固連，動片3與轉(zhuǎn)軸5固連，當(dāng)a,b口分別進(jìn)出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)達(dá)到手腕回轉(zhuǎn)目的。</p><p>　　M= (3.10)</p><p>　　式中：—手腕回轉(zhuǎn)總的阻力矩（N·m）</p><p>　　P—回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 </p><

82、;p>　　r—缸體內(nèi)徑半徑（cm）</p><p>　　R—輸出軸半徑（cm）</p><p><b>　　b—動片寬度</b></p><p>　　注：可按外形要求或安裝空間大小，先設(shè)定b,R,r中兩個：</p><p>　　=1.5—2.5,,取=2，=3</p><p>　　又因為d=

83、40mm，則D=80mm，b=60mm</p><p>　　去頂回轉(zhuǎn)油缸工作壓力：</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力足以克服摩擦力。</p><p>　　3.2.3 腕部擺動油缸設(shè)計</p><p><

84、;b>　　偏離重心e的計算及</b></p><p>　　圖3.5 腕部擺動油缸設(shè)計尺寸圖</p><p>　　估計L=45cm，，</p><p><b>　　=30cm</b></p><p>　　克服重心偏置所需的力矩</p><p><b>　　克服摩擦所需力矩

85、</b></p><p><b>　　=0.1cm</b></p><p>　　克服運動慣性所需的力矩</p><p>　　=0.7654(kg-m-)</p><p>　　==25=5.1(kg-m-)</p><p>　　=5.8654(kg-m-)</p><

86、p><b>　　=JW/t</b></p><p><b>　　設(shè)w=,</b></p><p>　　=0.0175/=12.83(kgf·m)</p><p>　　則擺動所需的驅(qū)動力矩</p><p>　　=32.14(kgf·m)</p><p>

87、;<b>　　確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑</b></p><p><b>　　抗拒剖面摸量</b></p><p><b>　　所需驅(qū)動力矩</b></p><p><b>　　(3.12)</b></p><p><b>　　取d=50mm</b

88、></p><p>　　所以機(jī)械手的擺動采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動片與轉(zhuǎn)軸固連，當(dāng)兩油口分別進(jìn)出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動達(dá)到腕部擺動目的。</p><p><b>　　(3.13)</b></p><p>　　又因為：=1.5—2.5,，取=2，=3</p><p>　　所以：d=50mm，所以D=100

89、mm，b=75mm</p><p>　　確定回轉(zhuǎn)油缸工作壓力</p><p><b>　　(3.14)</b></p><p>　　由于系統(tǒng)工作壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力。</p><p>　　3.2.4 選鍵并校核強度</p><p>　　轉(zhuǎn)軸直徑d=40mm,由GB1

90、095-79選鍵為bh=128</p><p>　　轉(zhuǎn)軸直徑d=50mm,由GB1095-79選鍵為bh=2010</p><p><b>　　鍵校核如下公式</b></p><p>　　=2T/kld[]，K——接觸面的高度</p><p>　　取接方式：靜連接，輕微沖擊，查得=100</p><p

91、><b>　　所以滿足要求</b></p><p>　　3.3 臂部計算與分析</p><p>　　3.3.1 臂部設(shè)計的基本要求</p><p>　　手臂部件是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動它們作空間轉(zhuǎn)動。</p><p>　　臂部運動的目的：把手部送到空間范圍內(nèi)的任意一點。因

92、此，臂部具有兩個自由度才能滿足基本要求：即手臂，左右回轉(zhuǎn)和俯仰運動。手臂的各種運動由油缸驅(qū)動和各種傳動機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)，從背部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的靜動載荷，而且自身運動又較多，故受力復(fù)雜。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機(jī)械手的工作性能。</p><p>　　機(jī)身是固定的，它直接承受和傳動手臂的部件，實現(xiàn)臂部的回轉(zhuǎn)等運動。臂部要實現(xiàn)所要求的運動，需滿足

93、下列各項基本要求：</p><p>　　1.機(jī)械手臂式機(jī)身的承載</p><p>　　機(jī)械手臂式機(jī)身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸梁形式。顯然，伸縮臂桿的懸伸長度愈大，則剛度逾差，而且其剛度隨支臂桿的伸縮不斷變化，對于機(jī)械手的運動性能，位置精度和負(fù)荷能力等影響很大。為可提高剛度，盡量縮短臂桿的懸伸長度，還應(yīng)注意：</p><p>　　(1)根據(jù)受力情況

94、，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸</p><p>　　臂部和機(jī)身既受彎曲（而且不僅是一個方向的彎曲）也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。所以機(jī)械手常用工字鋼或槽鋼作為支撐板，這樣既提高了手臂的剛度，又大大減輕了手臂的自重，而且空心的內(nèi)部還可以布置驅(qū)動裝置，傳動機(jī)構(gòu)以及管道，有利于結(jié)構(gòu)的緊湊，外形整齊。</p><p>　　(2)高支承剛度和選擇支承間的距離</p>&l

95、t;p>　　臂部和機(jī)身的變形量不僅與本身剛度有關(guān)，而且同支撐的剛度和支撐件間距離有很大關(guān)系，要提高剛度，除從支座的結(jié)構(gòu)形狀，底板的剛度以及支座與底版的連接剛度等方面考慮外，特別注意提高配合面間的接觸剛度。</p><p>　　(3)合理布置作用力的位置和方向</p><p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合具體受力情況，設(shè)法使各作用力的變形相互抵消。</p><p>

96、　　(1)設(shè)計臂部時，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理，確定調(diào)整補償環(huán)節(jié)，以及減少重要不見的間隙，從而提高剛度。</p><p>　　(2)水平放置的手臂，要增加導(dǎo)向桿的剛度，同時提高其配合精度和相對位置精度，使導(dǎo)向桿承受部分或者大部分自重。</p><p>　　(3)提高活塞和剛體內(nèi)徑配合精度，以提高手臂俯仰的剛度。</

97、p><p>　　2.臂部運動速度要高，慣性要小</p><p>　　機(jī)械手臂的運動速度是機(jī)械手主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水平，一般時根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的要求來決定。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn)俯仰均要求均速運動，（V和w為常數(shù)），但在手臂的啟動和終止瞬間，運動是變化的，為了減少沖擊，要求啟動時間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動。</p><p>　　對于告訴

98、運動的機(jī)械手，其最大移動速度設(shè)計在1000～1500mm/s，最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計在內(nèi)，在大部分行程距離上平均移動速度為1000mm/s內(nèi)，平均回轉(zhuǎn)角速度為內(nèi)。</p><p>　　為減少轉(zhuǎn)動慣量的措施：</p><p>　　(1)減少手臂運動件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強度材料。</p><p>　　(2)減少手臂運動件的尺寸輪廓。</p><p

99、>　　(3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機(jī)械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸），</p><p>　　盡可能在前伸位置下進(jìn)行回轉(zhuǎn)動作，并且驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。</p><p><b>　　3.手臂動作應(yīng)靈活</b></p><p>　　為減少手臂運動件之間的摩擦阻力，盡可能用滑動摩擦代替滑動摩擦。</p><p>

100、;　　對于懸臂式的機(jī)械手，其傳動件，導(dǎo)向件和定位件布置應(yīng)合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。</p><p>　　(1)計算零件重量，可分解為規(guī)則的體形進(jìn)行計算。</p><p>　　(2)計算零件重心位置，求出重心至回轉(zhuǎn)軸線的距離。</p><p>　　(3)

101、求重心位置并計算偏重力臂</p><p><b>　　(3.15)</b></p><p><b>　　(3.16)</b></p><p><b>　　(4)計算偏重力矩</b></p><p><b>　　(3.17)</b></p>&

102、lt;p><b>　　4.位置精度要高</b></p><p>　　一般說來，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度教高；關(guān)節(jié)式機(jī)械手的位置最難控制，精度差；在手冊上加設(shè)定位裝置和自檢測機(jī)構(gòu)，能較好的控制位置精度，檢測裝置最好裝在最后的運動環(huán)節(jié)以減少或消除傳動，嚙合件的間隙。</p><p>　　除此之外，要求機(jī)械手同用性要好，能適合做種作業(yè)的要求；工藝性要好，便于加工

103、和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱，冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手，還要設(shè)置防塵裝置等。</p><p>　　3.3.2 手臂的設(shè)計計算</p><p>　　通常先進(jìn)行粗略的估算，根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，在進(jìn)行校核計算，修正設(shè)計。</p><p>　　為了便于進(jìn)行液壓機(jī)械手的設(shè)計計算，分別俯仰缸回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計敘述如下：</p>&

104、lt;p><b>　　1.小臂設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)小臂L=40cm,D=60cm</p><p><b>　　則m=</b></p><p>　　則手臂總重，L=100mm</p><p><b>　　=0.79kg</b></p><

105、p><b>　　俯仰缸的設(shè)計計算</b></p><p>　　圖3.6 仰俯缸的設(shè)計尺寸圖</p><p><b>　　設(shè)，，</b></p><p>　　當(dāng)手臂處在仰角為的位置時，驅(qū)動力P通過連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩為</p><p><b>　　因為，</b></

106、p><p><b>　　又因為</b></p><p><b>　　=，=，</b></p><p><b>　　而P=</b></p><p>　　P—油缸的工作壓力（）</p><p>　　D—油缸內(nèi)徑（cm）</p><p>　

107、　—活塞缸與缸徑，活塞桿與端差的密封裝置處的摩擦阻力（kg）</p><p><b>　　—通油箱，=0</b></p><p>　　10590.3kg取=10600kg</p><p>　　106000.8=60356.601kg·cm</p><p>　　當(dāng)手臂處在俯角為的位置時，驅(qū)動力P通過連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的

108、驅(qū)動力</p><p><b>　　因為：</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　當(dāng)手臂處在水平位置即為驅(qū)動力矩時</p><p><b>　　因為</b>&l

109、t;/p><p>　　由于手臂與支柱連軸有振動軸承，摩擦力矩較小=0</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　驗證油缸是否滿足要求，滿足上仰條件，出于時</p><p><b>　　(3.18)</b></p><p><b>　　=</b&

110、gt;</p><p><b>　　=1134kgf</b></p><p><b>　　選取=0.7，所以</b></p><p><b>　　(3.19)</b></p><p><b>　　D=0.053m</b></p><p&

111、gt;　　整理得到D=63mm，則d=45mm。</p><p><b>　　液壓缸壁和外徑計算</b></p><p><b>　　(3.20)</b></p><p><b>　　高強度鑄鐵，=60</b></p><p>　　液壓缸為平底缸差，其厚度t按強度要求計算<

112、;/p><p><b>　　無孔時</b></p><p><b>　　(3.21)</b></p><p><b>　　取t=3mm</b></p><p>　　液壓缸工作行程的確定</p><p><b>　　由</b></p

113、><p><b>　　則S=16mm</b></p><p>　　則由表2-6中的系列尺寸查得（液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊）</p><p>　　S=25cm則活塞桿L=30cm</p><p>　　活塞桿的穩(wěn)定性校核，活塞桿由45鋼制成。</p><p>　　桿長300mm，d=45mm</p>

114、<p>　　最大壓力P=1134N</p><p><b>　　設(shè)穩(wěn)定安全系數(shù)為，</b></p><p>　　由式（10.9）求出</p><p><b>　　(3.22)</b></p><p>　　活塞桿兩端可簡化為鉸支座，故，活塞桿橫截面為圓形i=</p><

115、p>　　故為，因為，故不能用歐拉公式計算</p><p>　　使用直線公式，由表10.1查得，優(yōu)化碳鋼的</p><p>　　由公式（10.12）可得</p><p>　　可見活塞桿是小柔度變壓桿，由直線公式求出</p><p>　　而P=1134N，活塞桿的工作安全系數(shù)為n=</p><p><b>

116、　　所以滿足要求。</b></p><p>　　2.油缸端蓋的連接方式及強度計算</p><p>　　為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目。</p><p>　　缸的一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。</p><p>　　(1)缸蓋螺釘?shù)挠嬎?lt;/p><p>　

117、　為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目</p><p>　　在這種連接中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷Q和預(yù)進(jìn)力之和。</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　P—驅(qū)動力kgf</b></p><p>　　P—工作壓力kgf/<

118、/p><p><b>　　Z—螺釘數(shù)目，取8</b></p><p><b>　　—預(yù)緊力kgf</b></p><p>　　=K，K=1.5-1.8</p><p><b>　　螺釘?shù)膹姸葪l件為：</b></p><p>　　式中：=1.3——計算載荷（k

119、gf）</p><p>　　表3-1 螺釘間距與壓力p的關(guān)系</p><p><b>　　()抗拉許用應(yīng)力</b></p><p>　　，——螺紋內(nèi)徑（cm）</p><p>　　表3-2 常用螺釘材料的流動極限 </p><p><b>　　(2)缸體螺紋計算</b><

120、;/p><p><b>　　(3.23)</b></p><p><b>　　式中，， </b></p><p><b>　　D—油缸內(nèi)徑</b></p><p>　　—考慮螺紋拉應(yīng)力和扭應(yīng)力合成作用系數(shù)取=1.3</p><p>　　3.大臂回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計&

121、lt;/p><p><b>　　驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩</b></p><p>　　D—輸出軸與缸差密封處的直徑（cm）</p><p>　　L—密封的有效長度（cm）</p><p>　　—“O”形密封圈的截面直徑（cm）</p><p>　　—“O”形圈在裝配時壓縮率，對于回轉(zhuǎn)運動，k=0.03-0.

122、35</p><p><b>　　—摩擦系數(shù)</b></p><p>　　P—回轉(zhuǎn)軸缸的工作壓力（kg/）</p><p>　　選取=0.5，b=10cm,p=80kg/,設(shè)=6mm</p><p><b>　　若，則取</b></p><p>　　，取，則，D=14cm&l

123、t;/p><p>　　選用O型橡膠密封圈S58型，=4.7mm</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　(3.24)</b></p><p>　　—動片側(cè)面與缸蓋密封處的摩擦阻力距</p><p>　　—回轉(zhuǎn)缸動片的角速度變化量，在啟動過程中（弧度/秒

124、）</p><p><b>　　—啟動過程時間</b></p><p>　　—手臂回轉(zhuǎn)部件，對回轉(zhuǎn)軸的輕功慣量（）</p><p>　　若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為</p><p><b>　　則</b></p><p>　　—回轉(zhuǎn)零件對重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量</p

125、><p><b>　　(3.25)</b></p><p><b>　　=649.2（）</b></p><p><b>　　設(shè)角速度，啟動時間</b></p><p>　　—般取=0.2P=16（）</p><p><b>　　由內(nèi)徑公式<

126、/b></p><p><b>　　(3.26)</b></p><p>　　基本滿足要求，則D=16cm，d=8cm。又由</p><p>　　4.缸蓋連接螺釘和動片連接螺釘計算</p><p><b>　　螺釘?shù)膹姸葪l件為</b></p><p><b>

127、　　或（取=8mm）</b></p><p>　　式中：—螺釘?shù)膬?nèi)徑（cm）</p><p>　　—計算載荷（kgf）</p><p>　　—螺釘材料作用拉應(yīng)力</p><p>　　3.4 機(jī)身計算與分析</p><p>　　機(jī)身是直接支撐和傳動手臂的部件。一般實現(xiàn)臂部的升降，回轉(zhuǎn)或俯仰等運動的驅(qū)動裝置或傳

128、動件都安裝在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)體的軀干與底座相連。因此，臂部的運動愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜。機(jī)身既可以是固定的，也可以是行走的，即可以沿地面或架空軌道運動。此次設(shè)計機(jī)身為地面軌道運動式。它的驅(qū)動系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)其型號為Y132S—8功率2.2KW轉(zhuǎn)速710r/min，再電動機(jī)后接了一個圓錐圓柱齒輪減速器其輸出速度為1.2m/s。在后是一個制動箱。其主要參數(shù)是由外部計算機(jī)調(diào)整和控制，在很大程度上是由運動學(xué)和軌跡運動而去編制小車