【正文】 構(gòu) ρ 鋼 =７ .８ １０ ３ kｇ／ｍ ３ ＝ ／㎜ 3 9 9 工件的質(zhì)量 ｍ 工件 ＝Ｇ ／ｇ （ 3－ 1） ＝５０／９ .８ ＝５ .102Kg＝５１０ 2ｇ 工件的體積 Ｖ 工件 ＝ｍ 工件 ／ρ 鋼 （ 3－ 2） ＝ 5102/ ＝ 654103 mm３ 當(dāng)工件取Ф５０時(shí)，面積應(yīng)為 Ｓ 5０ ＝π（ｄ 5０ /2） ２ （ 3－ 3） ＝ 625 ＝１９６２ .5mm２ 長(zhǎng)度應(yīng)為 Ｌ 5０ ＝Ｖ 工件 ／Ｓ 5０ （ 3－ 4） ＝ 654103／１９６２ .5 ＝３３３ .3mm 當(dāng)工件取Ф７０時(shí)，面積應(yīng)為 Ｓ 70＝π（ｄ ７ 0／ 2） （ 3－ 5） ＝π（７０／ 2） ２ ＝３８４６ .５ mm２ 長(zhǎng)度應(yīng)為 Ｌ 70＝Ｖ 工件 ／Ｓ 70 （ 3－ 6） ＝ 654103／３８４６ .５ ＝１７０ .０ 5mm 手部各部分質(zhì)量 估算如下： Ｖ 爪部 ＝ 9 10 2=4000mm３ Ｖ 桿 ＝ 35 14 20 2=19600mm３ V 螺栓 =π r2L= 4 4 60=3000mm3 Ｖ 手部 ＝４Ｖ 爪 ＋２Ｖ 桿 +2V 螺栓 ＝ 4000 4+19600 2+3000 2=65000mm３ ｍ 手部 ＝ 65000 ＝ 507ｇ Ｖ 楔塊 ＝ 12 =13000mm３ ｍ 楔塊 ＝ 13000 ＝ Ｖ 支承板 ＝８３１ 5 40＝ 49800mm３ ｍ 支承板 ＝ 49800 ＝ 776ｇ ｍ 缸 ＝１１４ ０４０ ＝１２８０ｇ 所以，總的質(zhì)量 ｍ 總 ＝ｍ 工件 ＋ｍ 爪部 ＋ｍ 爪部缸 ＝ｍ 工件 ＋ｍ 手部 ＋ｍ 楔塊 ＋ｍ 缸 ＋ｍ 支承板 （ 3－ 7） ＝５１０ 2＋ 507＋ ＋１２８０＋ 776 ＝ 3． 2． 2 機(jī)械手的爪部夾緊氣缸的選擇 氣缸夾緊力計(jì)算如下： 手指的角度：２θ＝１２０ ０ ， b＝ 35 ㎜ C=17 ㎜ 10 10 根據(jù)手部結(jié)構(gòu) ,其驅(qū)動(dòng)力為： P=２ｂ N ｔｇ α ／ C （ 3－ 8） （ 1） 根據(jù)手指夾持工件 的方位，可得握力公式： N＝ NθＧ／ｆ （ 3－ 9） ＝０ .5 ｓｉ N 60０ 50／ ＝ N 則： P=２ｂ N ｔｇ α ／Ｃ ＝ 235216 .5 ｔｇ 150/17 ＝ 236 N 據(jù)公式：Ｐ 實(shí) ≥ PK 1 K2/η （ 3－ 10） 式中： η —— 手部的機(jī)械效率，一般?。?～ ） K1 —— 安全系數(shù)，一般?。?～２） Ｋ ２ —— 工作條件系數(shù)，主要考慮慣性力的影響 ，Ｋ ２ 可近似按下式估算：Ｋ ２ ＝１＋ αｇ 其中α為被抓取工件運(yùn)動(dòng)時(shí)的最大加速度，ｇ為重力加速度（ｇ＝０ .９８米／秒 ２ ） f— 為被夾持工件與手指接觸的磨擦系數(shù)在這取 f= 一般手爪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率取η =～ ， 故η＝０ .９ 0，Ｋ １ ＝１ .５ 若被抓取工件的最大加速度取α＝ｇ，則： Ｋ ２ =1+α/ ｇ =1+1=2 Ｐ 實(shí) ＝ 2362/ 0=787 N 所以，夾持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為 787 N 則根據(jù)公式：Ｐ 氣缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４ （ 3－ 11） Ｐ 氣缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４＝ ３ .１４ （５０１０ －３ ） ２ 510 5/4 ＝９８１ .5 N Ｐ 氣缸 ＝９８１ .５ N Ｐ 彈簧 ＋Ｐ 實(shí)際 ＝１４２ .5 +787＝ N 式中 : D 為氣缸直徑假設(shè)為 50mm P 為氣壓假設(shè)為 510 5Pa 所以選用 MDBB5035 氣缸合適． ｍ 夾緊 ＝１１４０＋５０３．５＝１３１５ｇ 3． 2． 3 腕部傳動(dòng)氣缸的選擇 當(dāng)工件取Ф７０時(shí)，Ｒ＝０ .０３５ Ｌ／８＝０ .１７／８＝０ .０２１２５ 則根據(jù)公式：Ｊ 工件 ＝ ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２得： （ 3－ 12） Ｊ 工件 ＝ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２ ＝５．１（０．１７ ２ ＋３ ０．０３５ ２ ）／１２ ＝０．０１３８ Kgm２ 11 11 當(dāng)工件取Ф５０時(shí)，Ｒ＝０．０２５ Ｌ／８＝０ .３３３３／８＝０ .０４１６６ 則根據(jù)公式：Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２得： （ 3－ 13） Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２ ＝５．１０．３３３３ ２ ／１２ ＝０．０４７２ Kgm２ 因此Ｊ 工件 ?。?工件 Ф５０＝０．０４７２ Kgｍ ２ 計(jì)算 根據(jù)公式： J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２得： （ 3－ 14） J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２ ＝２．７（０．０７ ２ ＋０．０ 35２ ）／１２ ＝０．００１５ Kgm２ Ｍ 慣 ＝（Ｊ 工件 ＋ J 手爪 ）ω／△ （ 3－ 15） ＝（０．０４１７２＋０．００１５）３．１４／０．１ ＝１．５２９２ Nm 根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)受力圖 , 得： Ｍ 驅(qū) ＝Ｍ 慣 ＋Ｍ 偏 ＋Ｍ 摩 ＋Ｍ 封 （ 3－ 16） 為簡(jiǎn)化計(jì)算可不計(jì)密封裝置處的摩擦阻力矩，因此乘安全系數(shù)１．１即可 Ｍ 驅(qū) ＝１．１Ｍ 慣 ＝１ .１ １ .５２９２＝１ .６８２ Nm． 所以選用 ＣＤＲＢ１ＢＷ５０－１８０Ｓ 大型葉片式回轉(zhuǎn)擺動(dòng)氣缸． 其參數(shù)為：Ｍ 驅(qū) ＝３ Nm． 則，由以上結(jié)果可得手腕回轉(zhuǎn)受力如圖 3－ 1 圖 3－ 1 手腕回轉(zhuǎn)受力圖 3． 2． 4 伸縮氣缸的選擇 1． 計(jì)算摩擦力： 彎矩 M的計(jì)算 工件：Ｘ １ ＝７００＋５００－３２６＝８４７（ mm） 爪部：Ｘ ２ ＝６００＋５００－３２６＝７７４（ mm） 腕部：Ｘ ３ ＝４４２＋５００－３２６＝６１６（ mm） 導(dǎo)桿：Ｘ ４ ＝２５０ mm ｍ １ ＝５．１ Kg ｍ ２ ＝３．２ Kg (約為 取 ) ｍ ３ ＝１．５ Kg (約為 取 )ｍ ４ ＝４２＝８ Kg (約為 取 ) Ｍ＝Ｍ １ ＋Ｍ ２ ＋Ｍ ３ ＋Ｍ ４ (317) ＝ +++8 ≈ Nｍ 根據(jù)手臂伸出時(shí)的受力狀態(tài)得：Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ (318) Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＝（ +++8） ＝ ＝１７４．４４ N 根據(jù)： ２ N２ ＝２ N１ ＋Ｇ??（１） N１ =Ｍ /f?? （２） 解得： N１ ＝Ｍ／ ＝ ／ ＝６４４ N N２ ＝（２ N＋Ｇ）／２＝（２６４４＋１７４ .44）／２ 12 12 ＝７３１ .22 N 根據(jù)公式：Ｆ 摩 2＝ fN2 (319) ＝ 2＝ N （其中：鋼－青銅ｆ＝ ～ （潤）） Ｆ 摩 1＝ fN１ ＝６４４ 2 ＝１９３ .2 N Ｆ 摩 ＝Ｆ 摩１ ＋Ｆ 摩２ ＝ ＋ ＝ N 2． 慣性力計(jì)算 Ｆ 慣 ＝ｍａ (320) ＝（ｍ 1＋ｍ 2＋ｍ 3＋ｍ 4）ａ ＝ ＝ 其中， ａ＝ 250／ ／ S ＝ ／ｓ Ｆ 摩 ＋Ｆ 慣 ＝ ＋ ＝ Ｆ 缸驅(qū) ＝Ｐ 工作 （πｄ 缸 ２ ／ 4） ＝ 5 10 6（ 4010 3） 2 ≈ N 所以 SMC MB 系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸 MDBB50500 合 適 ，查資料得：材料為鋁合金的 MDBB50500氣缸行程為零時(shí)質(zhì)量為 1140g，每增加 10mm 行程則質(zhì)量增加 40g ｍ 伸縮缸 ＝ 1140+50 40＝ 3140g 3． 2． 5 對(duì)伸縮導(dǎo)桿的校核 P＝ N2／ S （ 3－ 21） ＝ ／ () ＝ 10 6Pa ＝ 所以， P[P]＝ 15MPa V＝ ／ｓ ＰＶ＝ 10 6 ＝ 10 6Pa ＝ [PV]＝ 15MPa／ｓ ?＝Ｍ／Ｗ （ 3－ 22） ＝（ ） /[（ π /32） （ 3010 3） 3] ＝ 10 ６ Ｐａ ＝ 所以，? [? ]＝ 100MPa （ 45 鋼 [? ]＝ 100 MPa） ｍ 伸縮導(dǎo)桿 ＝（πｄ ２ ／ 4）Ｌ 伸縮 ρ 缸 （ 3－ 23） ＝（ 302／ 4） 72010 ３ ＝ 3968ｇ 3． 2． 6 配重計(jì)算 偏重力矩即手臂及其上所支承的全部零件的重量（作用在各自重心上）對(duì)手臂回轉(zhuǎn)軸的靜力矩，用Ｍ 偏 表示，手臂前伸時(shí)則偏重力矩為最大。 14 14 升降導(dǎo)向立柱不自鎖的條件 —— 因?yàn)槭直墼诳傊亓浚堑淖饔孟掠幸豁槙r(shí)針方向傾斜的趨勢(shì)，而導(dǎo)套卻阻止手臂這種趨勢(shì)，若導(dǎo)套對(duì)升降立柱的作用力為Ｒ １ 和Ｒ ２ ，根據(jù)升降立柱的力平衡條件得： Σ Ｆ Ｘ ＝０ Ｒ １ ＝Ｒ ２ Σ ｍ Ａ （Ｆ）＝０ Ｒ １ h＝Ｇ ρ 則：Ｒ １ ＝Ｇｐ／ h （ 3－ 28） 所謂不自鎖的條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑。 ｍ 托板 ＝ 863 200 12 106＝ kg ｍ 總 1＝ ++＝ kg Ｐ 慣 ＝ｍ 總 1ａ＝ ＝ N Ｍ 總１ ＝Ｍ 伸 －Ｍ 配重 ＝ － 95＝ Nm ρ 總１