【正文】 取最小值 minX ，又從上式可以求出： 0 sin cosABRl ??? ，通常取 2 120?? min sinABXl ?? 若工件的半徑 maxR 變化到 minR 時， X 值的最大變化量，即為夾持誤差，用 ? 表示?？傻牡揭簤焊變?nèi)徑（活塞直徑） D，活塞桿直徑 d,活塞厚 B,缸筒長度 L。 根據(jù)夾緊力和驅(qū)動力之間的關(guān)系式可得： 2 sinN FcF ba? )22( ? 9 式中： c— 滾子至銷軸之間的距離； b— 爪至銷軸之間的距離； a — 楔塊的傾斜角； 代人數(shù)據(jù)可得 Nc abFF N 16s i n862315s i n2 0 ?????? 得出 F 為理論計算值，實(shí)際采取的液壓缸驅(qū)動力 39。 夾持器夾緊裝置設(shè)計 夾持器夾在工件上的夾緊力是設(shè)計手部的主要依據(jù)，所以必須對其大小、方向和作用點(diǎn)進(jìn)行分析和計算。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 the overall structure design, the main ponents of the stress analysis and strength check。 摘 要 機(jī)械手夾持器，它具有夾持物件和剪切纜索的雙重功能，適用于有這兩種功能需要的機(jī)械手，特別適用于水下機(jī)械手，可以順利進(jìn)行水下作業(yè)。 structure design。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要求 6 原始數(shù)據(jù) 采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊 — 放松 所要抓緊的工件直徑為 6080mm 放松時的兩抓的最大距離為 150mm， 1s 抓緊，夾持速度 1020mm/s； 工件的最大重量為 5kg，材質(zhì)為 45鋼 技術(shù)要求 （ 1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力 （ 2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍 （ 3）保證工件在手指內(nèi)的夾持精度 工作要求 （ 1）機(jī)械手夾持器的原理 （ 2）確定夾持器與伸縮臂總體方案 （ 3）驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案 （ 4）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、主要部件的受力分析和強(qiáng)度校核 7 第 2 章 夾持器的總體設(shè)計 夾持器設(shè)計的設(shè)計參數(shù) 采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊 — 放松 （ 1）所要抓緊的工件直徑為 6080mm ； （ 2）放松時的兩抓的最大距離為 150mm； （ 3） 1s 抓緊，夾持速度 1020mm/s； （ 4）工件的最大重量為 5kg，材質(zhì)為 45鋼。 把上述有關(guān)數(shù)據(jù)代人上式（ 2— 1）的公式中可以求得夾持器的 夾緊力 NF ，NMgKKKF N ??????? ，取 NFN 315? 。4 4 5 0 0 2 5 . 2 3 13 . 1 4 1FD m m m mp? ?? ? ?? 根據(jù)液壓設(shè)計手冊 ,見表 。 本設(shè)計為楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器，屬于兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指夾持，如圖 。 2 2 2 2 2 2m a xm i n1 ( ) 2 c o s s ins in s inA B A B A BRRl l a l a????? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2 2m i n m i n2 ( ) 2 c o s s ins in s inA B A B A BRRl l a l a????? ? ? ? ? ? ? 分別代入得： 1 ?? ， 2 ?? 所以， 0 .1 4 8 2 1mm mm? ? ?，夾持誤差滿足設(shè)計要求。因此合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接很重要。 圖 15 通向手部驅(qū)動液壓缸的油管是從回轉(zhuǎn)中心通過，腕部回轉(zhuǎn)時，油路認(rèn)可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉(zhuǎn)。 1=M Ge偏 （ 32） 式中 e— 工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離 m ，已知 e=10mm，把數(shù)據(jù)代入（ 32）得： mNmNeGM ??????? （ 3）克服啟動慣性所需的力矩 慣M 。 工作壓力 P )(Mpa 螺釘?shù)拈g距 t(mm) 小于 150 小于 120 小于 100 小于 80 19 靜片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見上圖。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可計算軸承壽命，軸承壽命公式如下： ?)(60106pLh ? （ 39） 把數(shù)據(jù)代入（ 39）可得： hLh 9336 )50 1010(606010 ????? ，遠(yuǎn)大于軸承額定壽命 610h 。 密封件選擇： 全部選用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。設(shè)計時要進(jìn)行可靠性分析。因此在本設(shè)計中充分考慮了人機(jī)工程學(xué)的特點(diǎn)。 ② 油缸直徑：推力大小要能克服機(jī)構(gòu)起動慣性并有一定的起動加速度，要滿足運(yùn)動時間要求。采用直線導(dǎo)軸時可自行設(shè)計，并且要考慮導(dǎo)向桿的潤滑，潤滑方式參考有關(guān)手冊設(shè)計 。 (1)活塞桿材料：選擇 45 號 調(diào)質(zhì)鋼，其抗拉強(qiáng)度 b? =570 aMp (2)活塞桿的直徑：查《液壓傳動設(shè)計手冊》得，當(dāng)壓力小于 10Mpa 時，速比 ? =。 ② 活塞桿強(qiáng)度的計算（ E：材料的彈性模量）剛的彈性模量為 E＝ 200Mpa。 n: 安全系數(shù)，取 n=,一般取 n=. 由前面計算可得： D=40mm=4cm，則查《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊》，采用普通螺紋基本尺寸（ GB/T1962021）公稱直徑第二系列 ，可得螺距 t=。 （ 1）活塞與活塞桿得連接結(jié)構(gòu)： 油缸在一般工作條件下，活塞與活塞桿采用螺紋連接。此處因活塞桿固定，選用外螺紋連接形式。 (2)桿的撓度 此桿為一懸臂梁，根據(jù)簡單載荷作用下梁的撓度和轉(zhuǎn)角公式： 22plEI??，33plf EI? （ 49） 式中： EI 是截面抗彎剛度 ： 62 ???? bhI 563 ?? ????? ??Bf 33 本式計算是完全把載荷加在導(dǎo)軌上，實(shí)際是載荷由導(dǎo)軌 和活塞桿共同承受，所以導(dǎo)向桿的撓度會更小，符合設(shè)計要求。 此外除上述調(diào)節(jié)外，還可以調(diào)節(jié)連接件的旋入導(dǎo)向桿和液壓活塞桿的長度，實(shí)現(xiàn)對伸長度的微調(diào)。而這個要求是靠電控系統(tǒng)按照程序控制電磁鐵依次步進(jìn)動作而實(shí)現(xiàn)。 （ 2）調(diào)速方案 整個液壓系統(tǒng)只用單泵工作，各液壓缸所需的流量相差較大，各液壓缸都用液壓泵的全流量是無法滿足設(shè)計要求的。順序閥的設(shè)置在夾持器松開回油過程中起到緩沖作用。為此，除采用調(diào)速閥的回油節(jié)流閥調(diào)速閥外，還在回油路上安裝雙溢流閥，進(jìn)行減速緩沖。 （ 4）手臂升降運(yùn)動采用單出桿雙作用缸，上升和下降均由單向調(diào)速閥回油節(jié)流。系統(tǒng)較為簡單，所需 35 元件較少，經(jīng)濟(jì)性好，考慮到系統(tǒng)功率較小，其溢流損失也較小。 夾持器驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計方案 采用葉片泵供油，動作順序：從原位開始 —— 升降臂下降 —— 夾持器夾緊 —— 升降臂上升 —— 底座快進(jìn)回轉(zhuǎn) —— 底座慢進(jìn) —— 手腕回轉(zhuǎn) —— 伸縮臂伸出 —— 夾持器松開—— 伸縮臂縮回；待加工完畢后，伸縮臂伸出 —— 夾持器夾緊 —— 伸縮臂縮回 —— 底座快退 (回轉(zhuǎn) )—— 底座慢退 —— 手腕回轉(zhuǎn) —— 升降臂下降 —— 夾持器松開 —— 升降臂上升到原位停止，準(zhǔn)備下次循環(huán)。具 有手臂伸縮，回轉(zhuǎn)，升降，手腕回轉(zhuǎn)四個自由度。 伸縮臂基座與升降臂相連靠伸縮臂基座底部的法蘭。 此處矩形導(dǎo)軌是直接在基座上加工出來的，滑臺在導(dǎo)軌面上滑動，靠壓板來固定調(diào)節(jié)。 采用 O型密封圈密封。 29 （ 2）缸筒與缸底的焊接強(qiáng)度計算 ]/[)(4100)(42222221cmk g fdD p ?????? ???? P:油缸推力 ? ?kgf ? :焊縫效率，可取 ? ＝ b? ：焊條材料得抗拉強(qiáng)度 [ 2/cmkgf ] n:安全系數(shù)，取 n＝ ～ 4 并查到焊條材料的抗拉強(qiáng)度為 900Mpa～ 1200Mpa(手工焊條 )，因此缸體與缸底得焊縫強(qiáng)度是滿足要求得。 （ 1）缸筒螺紋處的強(qiáng)度計算： 螺紋處的拉應(yīng)力： ]/[)(4/ 2221 cmk gfDdkp ?? ?? （ 46） 28 螺紋處的剪應(yīng)力：]/[)(2144101 cmk g fdDddkpk???? （ 47） 合成應(yīng)力： ]/][[3 222 cmk g fn ???? ??? 許用應(yīng)力： ]/[][ 2cmkgfns?? ? 式中： P:油缸的最大推力 ? ?kgf 。 Pk按下式得到： )()( 121kgfJJpp kk ? （ 43） 式（ 43）中： 1Jpk可按《液壓傳動設(shè)計手冊》得到 64411 dJ ?? ； 64 )(4412 DDJ ?? ? （ 44） 式中： 1d 為活塞桿直徑，可根據(jù)公式 mmDd ???? 1D 為缸體外徑， mmD 501 ? D 為缸體內(nèi)徑 , mmD 40? 代入數(shù)據(jù)進(jìn)（ 44）有： 21 ??? ?J 15 )4050(222 ??? ?J 則可得： 62 15 62 ??jj 因?yàn)? 2J 、 1J 為長度 2l 、 1l 上的斷面慣性矩。 夾持器夾著工件，伸縮臂全部伸出，是導(dǎo)桿受力最大的狀態(tài) ,也是變形最大的位置。 b：法蘭 4 用于安裝機(jī)械手，其形式和尺寸要與機(jī)械手相協(xié)調(diào)。 設(shè)計 參數(shù) （ 1）伸縮長度： 300mm； （ 2）單方向伸縮時間： ～ ； （ 3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于 2mm； 23 （ 4）前端安裝機(jī)械手，伸縮終點(diǎn)無剛性沖擊； 方案設(shè)計 液壓驅(qū)動方案 （ 1）伸縮原理 這里選擇的液壓油缸為單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調(diào)速閥進(jìn)行回油節(jié)流調(diào)速；當(dāng)接近終點(diǎn)時，發(fā)出信號，進(jìn)行調(diào)速緩沖（也可采用緩沖油缸），靠油缸行程極限定位，采用導(dǎo)向桿導(dǎo)向防止轉(zhuǎn)動；采用電液換向閥，控制伸縮方向。 （ 5）經(jīng)濟(jì)的要求 機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)計、制造、和使用的經(jīng)濟(jì)性。 （ 2）適應(yīng)性的要求 為了因工件大小不同而隨時做出調(diào)整，所以要設(shè)置成為可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。 左缸蓋與缸體及法蘭盤連接選用六角頭螺栓，全螺紋， / 5783GB T ， 5 31M? ,需用4個。兩處均選用深溝球軸承。 22()2Rrp b R rM p b d M?? ?? ? ?? 總 或 222Mp b R r? ?總 （ 34） 式中 M總 — 手腕回轉(zhuǎn)時的總的阻力矩 )( mN? p — 回轉(zhuǎn)液壓缸的工作壓力（ Pa） R — 缸體內(nèi)孔半徑（ m） r — 輸出軸半徑（ m），設(shè)計時按 ~?dD 選取 b — 動片寬度（ m） 上述動力距與壓力的關(guān)系是設(shè)定為低壓腔背壓力等于零。 )(221 21 DFDFfM RR ??摩 （ 31） 式中 1RF ， 2RF — 軸承處支反力（ N），可由靜力平衡方程求得 。壓力油分別由油孔 進(jìn)出油腔，實(shí)