【正文】 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 14 手腕轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 回轉(zhuǎn)氣缸 的驅(qū)動力矩計算 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的設(shè)計與校核 手臂伸縮部分 尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16 尺寸 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 17 5 .1 .3 導(dǎo)向裝置．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 17 5 .1 .4 平衡裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 17 手臂升降部分 尺寸設(shè)計與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18． 尺寸 校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18 手臂 回轉(zhuǎn)部分尺寸設(shè)計 與校核．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 尺寸設(shè)計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 尺寸 校核．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 2 摘 要 在設(shè)計機械手臂座的時候，用兩個電機提供動力。這里設(shè)計成中心軸不轉(zhuǎn)動。 .機械手的組成和分類 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。 立柱 : 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。專用機械手具有動作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和加工中心。 電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進(jìn)電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)工件是板料時，使用氣流負(fù)壓式吸盤。機械手動作時有啟動、停止過程的 加、減速度存在，用速度一行程曲線來說明速度特性較為全面，因為平均速度與行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。移動型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不 同直徑的工件。因此，手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。 手腕轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M偏 ?偏M 11eG + 33eG ( cmN? ) 式中 : 3G 手腕轉(zhuǎn)動件的重量 (N)。 手臂升降氣缸的尺寸設(shè)計與校核 尺寸設(shè)計 氣缸運行長度設(shè)計為 l =118mm,氣缸內(nèi)徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運行速度，加速度時間 t? =,壓強 p=,則驅(qū)動力 ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799N? 尺寸校核 1．測定手腕質(zhì)量為 80kg,則重力 mgG? )(8001080 N? ?? 1， 設(shè)計加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 maG?1 )(400580 N? ?? 3. 考慮活塞等的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) ?k ， ? )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 19 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq? 所以設(shè)計尺寸符合實際使用要求。 若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量 1J 為 : gGJJ c 11 ?? 21e 式中 : cJ 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2scmN : 1G 工件的重量 (N)。 12 氣缸的直徑 本氣缸屬于單向作用氣缸。 夾持式是最常 見的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式 :按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式 (或內(nèi)漲式 )和外夾式兩種 :按模仿人手手指的動作，手指可分為一支點回轉(zhuǎn)型，二支點回轉(zhuǎn)型和移動型 (或稱直進(jìn)型 )，其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式。該機械手最大移動速度設(shè)計為 sm/ 。也可用于操作環(huán)境惡劣的生產(chǎn)場合。 機 械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機械手。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。手臂在極限位置自動停止，反向運行的條件完全是靠離合齒上的凸起部分與滑塊的接觸實現(xiàn)的。 在設(shè)計臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)時，我們用兩個同步齒形帶輪來傳遞動力，而帶輪又與軸和機械式離合器的左半邊相連，這樣，就使軸與左半邊相連的離合器轉(zhuǎn)動。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。 機座 : 5 機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上 ，故起支 撐和連接的作用。 (二 )按驅(qū)動方式分 液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。手臂的各種運動由氣缸來實現(xiàn)。根據(jù)統(tǒng)計和比較，該機械手手臂的伸縮行程定為 600mm,最大工作半徑約為 mm1400 。 (三 )保證工件準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的 手指形狀。 4. 2手腕的驅(qū)動力矩的計算 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回 轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 .圖 41所示為手腕受力的示意圖。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當(dāng)壓縮氣體從孔 a進(jìn)入時，推動輸出軸作逆時 4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從b孔排出 。單葉氣缸的壓力 P驅(qū)動力矩 M的關(guān)系為 : 2 )( 22 rRpbM ?? , 或 )( 2 22 rRb Mp ?? 第五章 手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)氣缸