【正文】 （ 3－ 26） ＝（ 700＋ 570＋ 450＋ 9 13－ 83） ／（ ＋ ＋ ＋ 9＋ ） ＝ ＝ mm ρ 縮 ＝ (Ｇ 工件 Ｘ /工件 ＋Ｇ 手爪 Ｘ /手爪 ＋Ｇ 腕部回轉缸 Ｘ /腕部回轉缸 ＋Ｇ 伸縮導向 Ｘ /伸縮導向 －Ｇ 伸縮缸 Ｘ /伸縮缸 )／（ Ｇ 工件 ＋Ｇ 手爪 ＋Ｇ 腕部回轉缸 ＋Ｇ 伸縮導向 ＋Ｇ 伸縮缸 ） （ 3－ 27） ＝（ 1200＋ 1070＋ 950＋ 9 355－ 30） /(＋ ＋ ＋ 9＋ ) ＝ mm Ｍ 縮 ＝Ｇ ρ 縮 ＝ ＝ Nｍ Ｍ 伸 ＝Ｇ ρ 伸 ＝ ＝ Nｍ 由于要將偏重力矩減至最小，因此配重取兩者的中間值。 （ 3－ 29） ? ＝Ｍ／Ｗ＝ ／ [(π ／ 32) (30 103)3] ≈ MPa［ ? ］＝ 100 MPa 15 15 45鋼［ ? ］＝ 100 MPa 校核升降氣缸缸頭銷： P 升降缸 ＝ 50２ 10６ /4＝ N σ ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／ (π d２ /4) （ 3－ 30） ＝ ( 4)/ (8 103)2 ＝ MPa［ σ ］＝ 58 MPa ? bＳ ＝Ｐ／Ａ bＳ ＝ (8 15) 106 ＝ MPa［ ? bＳ ］＝ 100 MPa 所以此銷安全。 對升降缸主控電磁換向閥的選擇 因升降缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=， 查《機械設計手冊 5》表 3/8。 (K1= B、局部壓 力損失 管路損失也是很小的，這理主要表現(xiàn)在流經元件，輔件的壓力損失。 62 選取容積式壓縮機。 2）由于手動和自動控制按鈕的常開接點在按下啟動后自行復歸斷開。隨著設計的不斷深入，很多意想不到的問題也隨之出現(xiàn)，這使我們感覺到自身知識的不足，明白到當初學校為我們所 設置的課程在應用中的意義 。 I/O 端口分配圖：見《 I/O 端口分配圖》。 如圖 4－ 1 為風缸速度調整， 4－ 2 為緩沖原理。 4)確定管道直徑、驗算壓力損失 ① 選管道直徑 據管道直徑的和閥的通徑相一致的原則，同時考慮各執(zhí)行元件和同時工作的特點，初定各段管徑如上表 4－ 2所示。 18 18 Qd=pznV1/(RT1)RT0/P0 = 105 Z 30 V1/( 105) =148ZV1 m3/min 注意：由于 Z 和 V1的具體參數(shù)不全 ,故具體的數(shù)據不能算出 .舉有關資料顯示其值小于 352 cm3/s 5) 臂部 馬達耗氣量： Qd=pznV1/(RT1)RT0/P0 = 105 Z 30 V1/( 105)=148ZV1 m3/min 由于 Z 和 V1 的具體參數(shù)不全 ,故具體的數(shù)據不能算出 .舉有關資料顯示其值小于 352 cm3/s 4． 3 控制元件的選擇 1)選擇類型 根據系統(tǒng)對控制元件的工作能力及流量要求，按照 氣動回路原理圖，初選各控制閥如下： 主控電磁換向閥：為 SMC 之 VF5000 系列 和 SMC 之 SY3000 系列； 單向節(jié)流閥：其型號為 LAL8； 2)選擇主控電磁閥 對夾緊缸主控電磁換向閥的選擇 因夾緊缸要求壓力 Pa≤ ，流量 Qa=， 查《機械設計手冊 5》表 6mm。 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 ＝ Ｍ 總１ ／Ｇ 總１ ＝ ( )＝ m＝ mm (h＝ 150 mm2fρ 總１ ＝ 2 ＝ mm) ｍ 托連 ＝ 10 1002 103＝ g＝ kg R＝ Ｍ 總１ ／ h＝ ＝ 256 N Ｐ 摩 ＝ 2Rf＝ 2 256 ＝ N Ｐ 驅 ＝ (Ｐ 慣 ＋Ｐ 摩 )＋ Ｇ 總１ ＋Ｇ 連 ＝ (＋ ) ＋ ＋ ≈ N Ｐ 缸驅 ＝ (π d２ /4)p 工作壓力 ＝ 50２ 10６ /4 ＝ N Ｐ 驅 ＝ N 所以，可選用 MDBB５０ ３００ 3． 2． 8 對升降導桿的核算 當手臂伸出到最大范圍時，回轉中心所受的彎矩最大。１㎜ 10． 驅動方式：氣壓傳動 11．電氣控制方式： PLC點位程序控制 12．電氣操作方式：手動和自動 3． 2 工業(yè)機械手的參數(shù)計算 3． 2． 1 機械手的質量 工件的材質為鋼結構 ρ 鋼 =７ .８ １０ ３ kｇ／ｍ ３ ＝ ／㎜ 3 9 9 工件的質量 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 當工件取Ф５ ０時，面積應為 Ｓ 5０ ＝π（ｄ 5０ /2） ２ （ 3－ 3） ＝ 625 ＝１９６２ .5mm２ 長度應為 Ｌ 5０ ＝Ｖ 工件 ／Ｓ 5０ （ 3－ 4） ＝ 654103／１９６２ .5 ＝３３３ .3mm 當工件取Ф７０時，面積應為 Ｓ 70＝π（ｄ ７ 0／ 2） （ 3－ 5） ＝π（７０／ 2） ２ ＝３８４６ .５ mm２ 長度應為 Ｌ 70＝Ｖ 工件 ／Ｓ 70 （ 3－ 6） ＝ 654103／３８４６ .５ ＝１７０ .０ 5mm 手部各部分質量估算如下： 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 ＝１１４０４０ ＝１２８ ０ｇ 所以，總的質量 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 機械手的爪部夾緊氣缸的選擇 氣缸夾緊力計算如下： 手指的角度：２θ＝１２０ ０ ， b＝ 35 ㎜ C=17 ㎜ 10 10 根據手部結構 ,其驅動力為： P=２ｂ N ｔｇ α ／ C （ 3－ 8） （ 1） 根據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 據公式：Ｐ 實 ≥ PK 1 K2/η （ 3－ 10） 式中： η —— 手部的機械效率，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為被抓取工件運動時的最大加速度，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= 一般手爪傳動機構的傳動效率取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 ＝ 2362/ 0=787 N 所以，夾持工件時所需夾緊氣缸的驅動力為 787 N 則根據公式：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 實際 ＝１４２ .5 +787＝ N 式中 : D 為氣缸直徑假設為 50mm P 為氣壓假設為 510 5Pa 所以選用 MDBB5035 氣缸合適． ｍ 夾緊 ＝１１４０＋５０３．５＝１３１５ｇ 3． 2． 3 腕部傳動氣缸的選擇 當工件取Ф７０時，Ｒ＝０ .０３５ Ｌ／８＝０ .１７／８＝０ .０２１２５ 則根據公式：Ｊ 工件 ＝ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１ ２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 當工件取Ф５０時，Ｒ＝０．０２５ Ｌ／８＝０ .３３３３／８＝０ .０４１６６ 則根據公式：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 計算 根據公式： 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 根據手腕回轉受力圖 , 得： Ｍ 驅 ＝Ｍ 慣 ＋Ｍ 偏 ＋Ｍ 摩 ＋Ｍ 封 （ 3－ 16） 為簡化計算可不計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 ＝１．１Ｍ 慣 ＝１ .１ １ .５２９２＝１ .６８２ Nm． 所以選用 ＣＤＲＢ１ＢＷ５０－１８０Ｓ 大型葉片式回轉擺動氣缸． 其參數(shù)為：Ｍ 驅 ＝３ Nm． 則，由以上結果可得手腕回轉受力如圖 3－ 1 圖 3－ 1 手腕回轉受力圖 3． 2． 4