六自由度機(jī)械手設(shè)計(jì)_課程說(shuō)明書(shū)-文庫(kù)吧
2025-07-08 02:11 本頁(yè)面
【正文】 J m d k g m? ? ? ? ? ? 22 0 . 0 4 2 2 5 0 . 0 0 0 4 2 2 5100JJ K g mi? ? ? ?電 11 2 0 1 0 0 . 0 6 5 3 . 2 544T m g r N m? ? ? ? ? ? ? 3 .2 5 0 .3 2 510TT N mi? ? ? ?電 根據(jù)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量選擇電機(jī)型號(hào)：松下電機(jī) MDMA 750W，額定轉(zhuǎn)矩 m，最大轉(zhuǎn)矩， m，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 10 Kg m???，額定轉(zhuǎn)速 2020r/min,最大轉(zhuǎn) 速， 3000r/min，外形分類 D型 四、功能分析 系統(tǒng)共有 6個(gè)自由度，分別是夾緊、旋轉(zhuǎn)、俯仰（ 1）、左右搖擺、俯仰（ 2）及基座的回轉(zhuǎn)。 基座的回轉(zhuǎn)自由度可以進(jìn)行 360 度的回轉(zhuǎn)；與基座相連的俯仰機(jī)構(gòu)（包含液壓缸）可進(jìn)行俯仰動(dòng)作，幅度較大，可以滿足 60120 度的俯仰要求，與此相連部分為左右搖擺機(jī)構(gòu)，能夠完成 60~60 度的左右來(lái)回?cái)[動(dòng)，接著下去的是俯仰機(jī)構(gòu)，與搖擺機(jī)構(gòu)內(nèi)部類似，亦可完成 60~60 度的上下俯仰動(dòng)作，最后的是旋轉(zhuǎn)部分與手指部分，旋轉(zhuǎn)部分可以正反旋轉(zhuǎn)，手指部分通過(guò)在手腕上滑槽來(lái)控制收放動(dòng)作。機(jī)構(gòu) 采用液壓控制各自由度的動(dòng)作，簡(jiǎn)單方便且功率大，各自由度之間相互聯(lián)系且獨(dú)立，動(dòng)作時(shí)互不干涉。 8 五、基座旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)及計(jì)算項(xiàng)目 結(jié)果 1. 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸頸 1） 選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。查表得 2650 /B N mm? ? ，2360 /S N mm? ? ， 21 30 0 /N mm? ? ? ，21 155 /N mm?? ? ， 236 0 /B N mm? ? ， 2390 /B N mm? ? 2） 按 公 式 ， 算 得 033 0. 2[ ] 0. 2[ ]pArTd ????，因?yàn)? 2 20 . 1 2 0 0 . 0 1 1 344h u o s a idAm? ? ?? ? ?， 5p MPa? ，2[ ] 40 /N mm? ? ， 0 ? 為齒輪分度圓半徑，則：? ?？紤]到軸是垂直布置，過(guò)細(xì)會(huì)失穩(wěn)，因此取 52d mm? ，最小直徑為花鍵內(nèi) 徑。 2. 擬定軸的結(jié)構(gòu) 1） 支承采用圓錐滾子軸承 3007712 按 GB27784，取下端軸頸直徑為 60mm，寬 33mm； 2） 下端軸肩直徑 80mm，寬 25mm； 3） 齒輪下端面由軸環(huán)定位， 5 80 5 13hd? ? ? ? ? ?，鑒于軸環(huán)承受軸的重2650 /B N mm? ? 2360 /S N mm? ? 21 30 0 /N mm? ? ? 21 155 /N mm?? ? 236 0 /B N mm? ? 2390 /B N mm? ? 52d mm? 下軸頸直徑 60mm 軸肩直徑 80mm 安裝齒輪的軸段直徑 80mm 軸環(huán)高度 20mm 軸環(huán)直徑 100mm 9 力，軸環(huán)直徑 100mm，寬 20mm； 4） 齒輪軸頭直徑 80mm，寬 97mm，稍小于輪豰（ 1003）； 5） 齒輪上端面接觸套筒，固定套筒的軸身直徑 70mm，寬 15mm； 6） 套筒上接圓錐滾子軸承，與下端軸承一樣。軸頸直徑為 60mm，寬 30mm； 7） 和上端蓋相密封的軸身直徑 56mm，寬 36mm； 8） 連接花鍵的上軸頭小徑 52mm，大徑 56mm，寬27mm； 9） 軸兩端倒角 3 45o? ； 10） 齒輪與平鍵采用過(guò)盈連接 ,采用 A 型平鍵，鍵槽寬度 20b? ，槽深 6t? ，槽長(zhǎng) L 應(yīng)小于齒輪的寬度，取 70L mm? ，軸段上平鍵居中布置。過(guò)盈配合取76Hr 3. 計(jì)算支反力和繪制彎矩圖和扭矩圖 1）由于活塞齒條的作用，軸受到水平方向的力，同時(shí)在軸承受到支反力，這樣產(chǎn)生彎矩。 25 0 .0 1 1 3 5 6rF p A M p a m k N? ? ? ? 支座 A 的支反力 2 8 1 .55 6 2 4190A lR F kNl? ? ? ?， 支座 B 的支反力 1 1 0 8 .55 6 3 2190B lR F k Nl? ? ? ? 2） 最大彎矩發(fā)生在平鍵中心的界面處 1 24 108 .5 260 8AM R l k N m m N m? ? ? ? ? 3） 扭矩 上軸頸直徑 60mm 花鍵小徑 52mm 花鍵大徑 56mm 軸兩端倒角 3 45o? 安裝齒輪的軸段上 A 型鍵槽的寬、深、長(zhǎng)分別為 70mm。鍵槽居中布置。此外用過(guò)盈配合 76Hr 56rF kN? 2 8 1 .55 6 2 4190A lR F kNl? ? ? ?1 1 0 8 .55 6 3 2190B lR F k Nl? ? ? ? 2608M Nm? 6102T Nm? 10 20 5 0 .0 1 1 3 0 .1 0 8 6 1 0 2T p A r M p a m m Nm? ? ? ? ? 4. 強(qiáng)度精確校核 可知危險(xiǎn)剖面在平鍵中心處，此時(shí)彎矩最大，且有鍵槽，抗彎剖面模量和 抗扭剖面模量較小。對(duì)該面進(jìn)行精確校核。 1） 過(guò)盈配合為 76Hr時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù) ? ? ，? ? 2） 尺寸系數(shù) ?? ? ， ?? ? 3） 表面質(zhì)量系數(shù) 1?? 4） 綜 合 影 響 系 數(shù) 2 .6 2 4 .0 90 .6 4kK ?? ???? ? ?，1 .8 9 2 .6 30 .7 2kK ?????? ? ?； 5） 彎曲應(yīng)力幅 22608 0 . 2 4 /10750a M N m mW? ? ? ? 6） 平均應(yīng)力 2256 1 1 . 1 4 /5024m zF k N N m mA m m? ? ? ? 7） 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅 26102 0 . 2 5 /2 2 4 5 0 0a TT N m mW? ? ? ? 8） 扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 m? 5 /a N mm??? 9） 按公式只考慮正應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù) 11amBS K??? ????????? 只考慮切應(yīng)力的安全系數(shù) 1120 2. 57amBS K??? ????????? 22 3 1 .0 2SSS SS??????? [S]滿足強(qiáng)度要求 確定平鍵中心出的截面為危險(xiǎn)面作精確強(qiáng)度校核。 ? ? ， ? ? ?? ? ， ?? ? 1?? 2 .6 2 4 .0 90 .6 4kK ?????? ? ? 1 .8 9 2 .6 30 .7 2kK ?????? ? ? a? /N mm? m? /N mm? /a N mm? ? /ma N m m???? ? ? ? ? 11 六、液壓泵俯仰機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)及計(jì)算說(shuō)明 主要結(jié)果 1． 采用普通螺柱連接，布局如圖 2． 確定螺柱組連接所受的工作載荷 只受橫向載荷 vF （作用于接合面，垂直向下） 根據(jù) UG 質(zhì)量分析，得到前四個(gè)自由度的總質(zhì)量 kg?總 ? 6 7 4 .8 2 9 .8 1 6 6 1 9 .9 8vF m g N? ? ? ?總 根據(jù) UG 距離分析，前四個(gè)自由度質(zhì)心到螺柱分布中心的距離 mm? ?傾覆力矩（順時(shí)針?lè)较颍? 661 574 .6 380 384 F l N m m? ? ? ? ? 3． 計(jì)算傾覆力矩的工作拉力 在傾覆力矩作用下，左面的螺釘受到加載作用而右面的螺釘受到減載作用，故左面的螺柱受力較大，所受的載荷由書(shū)本的 P411（ 113b）得知為 ? 63. 80 4 10M N m m? ? ? m ax 126 8FN? 12 m a xm a x 4 2175 12 67 9. 46 84 75iiMl MFNl??? ? ??? 4．求每個(gè)螺柱所需 的預(yù)緊力 橫向工作載荷 vF 將使連接件下滑，采用普通螺柱連時(shí)是靠摩擦力來(lái)承受， M 對(duì)摩擦力無(wú)影響，雖在 M 的作用下，左邊的壓力減小，但右面的拉力增大，所以保證不下滑的條件，由式（ 1127）可知 。 0 svkFF zf?
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