【正文】 即直接與工件接觸的部分一般是回轉(zhuǎn)型或平移型也有吸盤式和電磁式結(jié)構(gòu)本次選用結(jié)構(gòu)簡單的兩支點回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)手部為二指 傳力機構(gòu)常用有 滑槽杠桿式連桿杠桿式齒輪齒條式絲杠螺母式彈簧式和重力式本次選用滑槽杠桿式機構(gòu) 腕部 連接手部與手臂的部件要求 0180176。的回轉(zhuǎn)動作因此選用具有單自由度的回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動結(jié)構(gòu)此結(jié)構(gòu)特點是結(jié)構(gòu)緊湊靈活 臂部 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件他的作用是支撐腕部和手部包括工件與工具并帶動他們作空間運動 臂部設計的基本要求為 a 承載能力大剛度好自重輕 b 運動速度高慣性小 c 動作靈活手臂動作應靈活 d 位置精度要高 因此本設計選用雙導向桿手臂伸縮結(jié)構(gòu)與雙作用液壓缸其特點為手臂的伸縮缸安裝在兩根導向桿之間由導向桿承受彎曲作用活塞桿只受拉壓作用受力簡單傳動平穩(wěn)外形整齊美觀結(jié)構(gòu)緊湊 驅(qū)動機構(gòu) 驅(qū)動機構(gòu)是工業(yè)機械手的重要組成部分根據(jù)動力源不同大致可分為氣動液壓電動和機械傳動根據(jù)課題特點本設計選用液壓驅(qū)動其特點是速度快結(jié)構(gòu)簡單控制方便傳遞力矩大并且控制精度高 3 機械手手部設計計算 3． 1 手部設計基本要求 1 應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力應考慮到在一定的夾緊力下不同的傳動機構(gòu)所需要的驅(qū) 動力大小是不同的 2 手指應具有一定的張開范圍以便于抓取工件 3 在保證本身剛度強度的前提下盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊重量輕以利于減輕手臂負載 4 應保證手抓的夾持精度 3． 2 手部力學分析 通過綜合考慮本設計選擇二指雙支點回轉(zhuǎn)型手抓采用滑槽杠桿式夾緊裝置采用常開式夾緊裝置他在彈簧的作用下手抓閉合 下面對其基本結(jié)構(gòu)進行力學分析 滑槽杠桿 圖 31 a 為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu) a b 圖 31 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)受力分析 1 手指 2 銷軸 3 杠桿 在杠桿 3的作用下銷軸 2向上的拉力為 F并通過銷軸中心 O點兩手指 1的滑槽對銷軸的反作用力為 F1和 F2其力的方向垂直于滑槽的中心線和并指向點交和的延長線于 A 及 B 由 0 得 0 得 由 0 得 178。 h F 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角 由分析可知當驅(qū)動力 F 一定時角增大則握力也隨之增大但角過大會導致拉桿行程過大以及手部結(jié)構(gòu)增大因此最好 3． 3 夾緊力及驅(qū)動力的計算 手指加在工件上的夾緊力是設計手部的主要 依據(jù)必須對大小方向和作用點進行分析計算一般來說需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài) 手指對工件的夾緊力可按公式計算 式中 安全系數(shù)通常 1220 工作情況系數(shù)主要考慮慣性力的影響可近似按下式估其中 a 是重力方向的最大上升加速度 g 98 ms 運載時工件最大上升速度 系統(tǒng)達到最高速度的時間一般選取 00305s 方位系數(shù)根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇 G 被抓取工件所受重力 N 計算設 a 40mmb 120mm 35176。機械手達到最高響應時間為 05s 求夾緊力和驅(qū)動力和 驅(qū)動液壓缸的尺寸 設 16 102 mms 05s 102 05 根據(jù)公式將已知條件帶入 16179。102179。05179。300 2448N 根據(jù)驅(qū)動力公式得 2448 986N 取 1160N 確定液壓缸的直徑 D 選取活塞桿直徑 d 05D 選擇液壓缸壓力油工作壓力 P 39210Pa 則 D 00224m 根據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列表 JB82666選 取液壓缸內(nèi)徑為 D 32mm根據(jù)裝配關系外徑為 50mm 則活塞桿直徑為 d 3205 16mm 選取 d 16mm 3． 4 機械手手抓夾持精度的分析計算 機械手的精度設計要求工件定位準確抓取精度高重復定位精度和運動穩(wěn)定性好并有足夠的抓取能 機械手能否準確夾持工件把工件送到指定位置不僅取決于機械手的定位精度由臂部和腕部等運動部件來決定而且也于機械手夾持誤差大小有關特別是在多品種的中小批量生產(chǎn)中為了適應工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化一定要進行機械手的夾持誤差分析 圖 33 手抓夾持誤差分析示意圖 該設計以棒料來分析機械手 的夾持誤差精度 機械手的夾持范圍為Φ 60Φ 120mm 夾持誤差不超過177。 3mm 分析如下 工件的平均半徑 45mm 手指長 L 120mm 取 V 型夾角 偏轉(zhuǎn)角β 6434176。 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定 β 6434176。 計算理論平均半徑 120179。 sin60176。 cos6434176。 45mm 因為 1484 0166 所以 N178。 m 腕部加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 若腕部啟動過程按等加速運動腕部轉(zhuǎn)動時加速度為 rads 啟動過程所需的時間為 s 或轉(zhuǎn)過的角度為 rad 則 或 式中 參與腕部轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 kg178。 m 工件對腕部轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 kg178。 m 腕部轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 因為手抓夾持在工件中間位置所以 e 等于 0 即 GeGe 0 腕部轉(zhuǎn)動軸載軸頸處的摩擦阻力矩 為簡化計算一般取 01 回轉(zhuǎn)缸的動片和缸徑定片端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩與選用的密封裝置類型有關應根據(jù)具體情況加以分析 設夾取棒料直徑 100mm長度 1000mm重量 50Kg當手部夾持工件中間位置回轉(zhuǎn)時將手抓手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體長 h 150mm半徑為 60mm 其所受重力為 G 200 N 等速轉(zhuǎn)動角速度 因為 00367 41979 代入 0036741979 47 所以 01047 5222 腕部驅(qū)動力的計算 表 41 液壓缸的內(nèi)徑系列 JB82666 mm 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 659MPa 所以選擇 P 7MPa 圖 41 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意 表 42 標準液壓缸外徑 JB106867 mm 油缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼 P＜ 16 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼 P＜ 20 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 油缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 圖 42 缸蓋螺