【正文】 定片受力簡圖 大臂升降缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 大臂設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。當(dāng)油腔通入壓力油時(shí)定片受油壓作用，產(chǎn)生一個(gè)合成液壓力矩。活塞桿既承受壓力又承受拉力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取50mm.所以d==50=25mm因?yàn)楣ぷ鲏毫^小，缸壁選用鑄鐵，壁厚取t=10mm 重要部分的校核 活塞桿的強(qiáng)度校核=== []許=170Mpa所以活塞桿的強(qiáng)度是足夠的. 活塞桿的穩(wěn)定性校核由于活塞桿的長度L=135 mm15d=1525=375 mm所以不需要對活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核 端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核當(dāng)缸筒與缸蓋采用法蘭連接時(shí)，要校核連接螺栓的強(qiáng)度。/s,啟動時(shí)間=所以=J=(++++)=由以上計(jì)算可得，=++=+0+= 油缸驅(qū)動力P的計(jì)算當(dāng)油缸俯仰角為時(shí)，驅(qū)動油缸軸線與垂直方向夾角為， 由幾何關(guān)系和受力分析得 Psin(90176。將腕部回轉(zhuǎn)油缸等效為一個(gè)內(nèi)徑為80mm，外徑為200mm，高度為250mm的圓筒，則其質(zhì)量=()7800=㎏導(dǎo)向桿的質(zhì)量為=2()7800=㎏活塞桿及其它附件估算約為=2㎏由前面計(jì)算知，手爪夾緊油缸和腕部轉(zhuǎn)動件等效質(zhì)量為=㎏ 工件的質(zhì)量=5㎏所以參與運(yùn)動的零部件的總重量為=(++++)g =(++2++5)= 導(dǎo)向桿受力示意圖 計(jì)算得，所以 即 其中： 為參與運(yùn)動的零部件的總重量 L 為重心到導(dǎo)向支撐前端距離 a 為導(dǎo)向桿的長度,a=10mm 為當(dāng)量摩擦系數(shù)，這里取取，重心到導(dǎo)向支撐前端距離L的計(jì)算公式如下l=帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，l=540mm,則L=132mm所以P摩== 的計(jì)算與所采用的密封的形狀有關(guān)，這里選用“O”型密封圈，則 ≈3= 的計(jì)算為啟動過程的慣性力矩 ，其計(jì)算公式為=式中： 為參與運(yùn)動的零部件的總重量 g 為重力加速度為由靜止加到等速變化量取 為啟動時(shí)間, ～, 取t=計(jì)算得 P慣==所以=++=++算得= 油缸內(nèi)徑的計(jì)算由以前計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為：D=式中： 為液壓缸工作壓力，取=1Mpa為液壓缸回油腔壓力，取=為液壓缸機(jī)械效率， 這里取=。/sM慣=（J+）=[+M(+3)]式中： J為手腕轉(zhuǎn)動部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 為工件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 R 為等效圓柱體的半徑 M 為工件的質(zhì)量 l 為工件的長度 r為工件的半徑帶入數(shù)據(jù)計(jì)算 M慣=[＋5(+3)] = Nm轉(zhuǎn)動部件支承處摩擦力矩的計(jì)算由于支承處為滾動軸承，摩擦阻力矩很小，可忽略不計(jì)，故M摩=0轉(zhuǎn)動部件偏心力矩的計(jì)算,偏心矩 e=55 mm,所以M偏== Nm經(jīng)以上計(jì)算可得 M=(+0+)= Nm 回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑的計(jì)算回轉(zhuǎn)油缸內(nèi)徑按如下公式計(jì)算D=式中： M 為驅(qū)動力矩 b 為回轉(zhuǎn)油缸動片的寬度，這里取20mm d 為轉(zhuǎn)軸與動片連接處直徑, 這里為85mm p 為回轉(zhuǎn)油缸工作壓力，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 D=146mm 重要部分的校核 轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核軸的抗扭截面模量為 =式中: d為軸的直徑b為鍵槽寬度t為鍵槽深度帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，=39441所以截面上扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力= []=135Mpa故該軸滿足扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求 選鍵并校核強(qiáng)度轉(zhuǎn)軸直徑為60mm,查表選鍵為bh=1811，鍵長度為40mm鍵校核公式為：=== [] =80Mpa 故該鍵滿足強(qiáng)度要求 軸承校核由于此處軸承轉(zhuǎn)速不高，且不是頻繁轉(zhuǎn)動，所以不需對軸承進(jìn)行校核。sin60176。=75176。P（實(shí)際）+= P（實(shí)際）/式中為液壓缸機(jī)械效率，一般取=～=。, =30176。本章將在上一章的基礎(chǔ)上對裝配線機(jī)械手的各部分進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，確定各部分尺寸大小，并對關(guān)鍵部分校核。 縱向移動的實(shí)現(xiàn)此處采用桿定式單作用活塞缸來驅(qū)動，伸縮運(yùn)動由油缸帶動滑枕來實(shí)現(xiàn)的，活塞桿固定不動，整個(gè)機(jī)械手采用燕尾槽導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)的這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是剛度大，運(yùn)動平穩(wěn)可靠。 小臂俯仰運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)此處采用鉸接單作用活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)小臂的俯仰，這種結(jié)構(gòu)制造簡單、維修方便。針對不同結(jié)構(gòu)需要和運(yùn)動方式，小臂伸縮、小臂俯仰、大臂升降、縱向移動采用直線油缸驅(qū)動，腕部回轉(zhuǎn)、腰部回轉(zhuǎn)采用擺動回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動?！?90176。/s小臂伸縮300mm50mm/s小臂俯仰45176。 基本參數(shù) 名稱：六自由度裝配線機(jī)械手 主要用途：根據(jù)不同工作要求，更換不同手爪，完成不同形狀工件的裝配任務(wù)，此外還能完成一些工件的搬運(yùn)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)的對象是六自由度裝配線機(jī)械手。2 總體方案設(shè)計(jì)與論證在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，裝配線機(jī)械手的設(shè)計(jì)思想主要是通過對以前及現(xiàn)有的最具有代表性的裝配線機(jī)械手進(jìn)行分析研究，吸收它們的優(yōu)點(diǎn)，將各個(gè)優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合變化，使之達(dá)到較理想的方案。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和這些學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步，裝配線機(jī)械手技術(shù)將不斷被完善，它的發(fā)展趨勢可概括如下幾方面： 提高運(yùn)動速度和精度，減輕重量和減少安裝占用空間，繼續(xù)推廣機(jī)械手標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，以降低制造成本和提高可靠性。到目前為止，世界各國已研制出應(yīng)用于不同裝配線的機(jī)械手近百種。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制使執(zhí)行部分按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，并通過位置檢測的反饋來檢測裝配工作的位置精度，從而保證能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)裝配線機(jī)械手運(yùn)動的迅速﹑準(zhǔn)確。機(jī)械手所具有的活動度的數(shù)目及其組合不同，則其工作空間也不同。在裝配線機(jī)械手的整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中臂部和腕部是最基本的部件，它一般由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和往復(fù)直線運(yùn)動的結(jié)構(gòu)組成，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，一般有3～6個(gè)自由度，就能適合多場合的作業(yè)。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是完成各種動作部件的總稱，具體包括以下幾部分： 手部：直接與工件接觸的部分，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本機(jī)械手手部設(shè)計(jì)成快換式，可根據(jù)不同裝配要求更換不同手爪，來完成不同形狀工件的裝配任務(wù)。機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中傳統(tǒng)的任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的關(guān)鍵部件之一。由于工作條件的原因，人們經(jīng)常受到高溫、腐蝕及有毒氣體等因素的危害，增加了工人的勞動強(qiáng)度，甚至于危及生命,為了解決這些問題機(jī)械手就誕生了。它的整個(gè)結(jié)構(gòu)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)﹑驅(qū)動部分﹑控制系統(tǒng)等組成。 腰部：即機(jī)身，是支撐機(jī)械手所以部件的部位，并安裝驅(qū)動裝置及其它裝置的部件，是整個(gè)機(jī)械手的基礎(chǔ)。是機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)之一。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和各自優(yōu)缺點(diǎn)，本裝配線機(jī)械手采用液壓驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)各個(gè)自由度的運(yùn)動。由于機(jī)械手具有很多普通機(jī)器人和人所不具有的特性，因而它的應(yīng)用和發(fā)展對人類社會和工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。 裝配線機(jī)械手的發(fā)展方向裝配線機(jī)械手技術(shù)是以機(jī)械﹑液壓和自動控制等學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)為基礎(chǔ)而融合的一種系統(tǒng)技術(shù)，可以說是一門知識技術(shù)密集的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。 本章小結(jié)本章主要是從整體上介紹裝配線機(jī)械手，包括裝配線機(jī)械手的定義、組成、應(yīng)用、以及未來的發(fā)展方向，明確本次設(shè)計(jì)的目的，為下面章節(jié)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供理論上的依據(jù)。 設(shè)計(jì)背景隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展和工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，自動化程度也迅速提高，在生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)工件的搬運(yùn)﹑裝卸﹑轉(zhuǎn)向﹑裝配等動作的自動化，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線的自動化，已經(jīng)越來越受到人們的重視。如果能用裝配線機(jī)械手代替人從事這種工作，那么將把工人從繁重且危險(xiǎn)的裝配工作環(huán)境中解脫出來，會極大地提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。30176。/s腰部回轉(zhuǎn)90176。 傳動方式的選擇傳動方式是將動力源的驅(qū)動力傳遞到實(shí)現(xiàn)自由度的運(yùn)動的過程，在本設(shè)計(jì)中，就是將直線油缸的直線運(yùn)動、回轉(zhuǎn)油缸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞出去。 小臂伸縮運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)小臂的主要作用是連接腕部和大臂承受抓取工件的彎矩，因此應(yīng)加強(qiáng)小臂的剛度和強(qiáng)度，所以采用單作用活塞缸驅(qū)動，并采用雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向并加強(qiáng)剛度，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是受力均衡，可用于抓取重量較大，行程較長的情況。 大臂升降運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)此處設(shè)計(jì)采用單作用活塞缸來驅(qū)動，并采用導(dǎo)向鍵導(dǎo)向，這樣的結(jié)構(gòu)能提高大臂的強(qiáng)度，并且裝卸維修方便。3各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸確定及校核在上一章里對裝配線機(jī)械手整體進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)，確定了各個(gè)自由度的位置和基本的工作范圍，并且確定了各個(gè)自由度的實(shí)現(xiàn)方式。：根據(jù)受力分析得驅(qū)動力P與夾緊力N的關(guān)系為：