【正文】 YF1=， YF2= 由文獻(xiàn) [21]圖 得 Ys1=， Ys2= 4) 計(jì)算彎曲許用應(yīng)力 由文獻(xiàn) [21]式（ ）得 ? ?FFNF SY lim?? ? （ ） 由 文獻(xiàn) [21]圖 (f)、 (b)查得 彎曲疲勞極限應(yīng)力 M P aFF 6 3 02l i m1l i m ?? ?? 彎曲疲勞壽命系數(shù) 1NY = 2NY = ； 由 文獻(xiàn) [21]表 得 疲勞安全系數(shù) S=，得 ? ? ][ 1lim121 ???? SY FNFF ???=450 MPa 故 ? ? )( 111 ?????? ????? SFdtF YYbm KF? = ? ?1F?? ? ? )( 222 ?????? ????? SFdtF YYbm KF? = MPa ? ?2F?? 按照這樣的設(shè)計(jì)，各方面的強(qiáng)度都滿足要求，同時也讓齒輪在受到?jīng)_擊載荷時也能有較 大的余量。 則， ????? ?? = ???? =60MPa， ??? ??? ?? b= ??b?? =70 MPa。現(xiàn)將計(jì)算出的危險截面處的 MH、 MV及 M的值列于下表 表 危險截面處的 MH、 MV 及 M 的值 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F FNH1= N， FNH2= N FNV1= N， FNV1= 彎矩 M MH= Nm 。 故機(jī)械手，開合范圍 058mm，手指伸出長度為 111mm，最大抓緊力 Fmax=。 Pro/engineer 動態(tài)模擬自動檢測各桿件在運(yùn)動過程中的干涉問題，效率高，準(zhǔn)確度好，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難題，使桿件干涉問題在設(shè)計(jì)過程中得到了有效的解決。本設(shè)計(jì)對以液壓轉(zhuǎn)角伺服閥做動力的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，對機(jī)械手的抓取力和可重構(gòu)性進(jìn)行了叫全面的設(shè)計(jì)改進(jìn)。另外還提高了我繪制工程圖及應(yīng)用分析軟件和 Word 軟件的能力。 圖 應(yīng)力分布 位移分布如圖 ，應(yīng)變分布如圖 ，由圖可知最 大應(yīng)力 mms ? ，最大應(yīng)變 ???? ，在彈性內(nèi)的形變，且對工況影響不大。 （ 2）分析設(shè)置和運(yùn)行可以設(shè)置測量結(jié)果 例如當(dāng)我們需要得到手爪末端的的位置和速度曲線時，可以分別在測量定義中添加位置和速度并選好對應(yīng)的測量點(diǎn)和坐標(biāo)系。m ，最大抓取力矩 Tmax=Fmax?l=? N178。m 。各軸肩處的圓角半徑見圖。 則，螺紋的中經(jīng) d2 ? ?PF??=102 ?mm= mm? =31 mm 滿足耐磨性要求 2） 螺桿強(qiáng)度計(jì) 算 對于梯形螺紋 d1 ? ??? ?? （ ） 其中螺桿螺紋小徑為 d1，螺桿材料的許用應(yīng)力為 [? ],根據(jù) 文獻(xiàn) [21]表 查得 [? ]=80MPa，螺桿所受軸向力為 F。 8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概論為 1%，安全系數(shù) S=，由 文獻(xiàn) [20]式 1012 得 MpaMpaSK HNH 13001][ 1lim11 ???? ?? MpaMpaSK HNH 13001][ 1lim12 ???? ?? （ 2） 計(jì)算 1） 試算齒輪 1 分度圓直徑 d1t，代入 [σH]中較小的值。此基礎(chǔ)模塊，即旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊的輸入接口，設(shè)計(jì)如圖 和圖 所示，中心的孔道是控制電線通道，對稱的兩個孔道是油道。液壓油通過滑環(huán)，從缸體進(jìn)入閥套，還需要進(jìn)入閥芯，由閥芯控制油的走向。因此伺服閥可以由較小的力控制閥芯，進(jìn)而控制隨動閥套的旋轉(zhuǎn)。 1 概述 設(shè)計(jì)題目及參數(shù)要求 設(shè)計(jì)題目：可重構(gòu)液壓機(jī)械手設(shè)計(jì) 主要技術(shù)參數(shù)及要求： 設(shè)計(jì)液壓機(jī)械手，設(shè)計(jì)中應(yīng)用液壓轉(zhuǎn)角自伺服技術(shù)，讓機(jī)械手的抓取力矩大于，盡量減小尺寸。通過重新編程，機(jī)器人能很容易地完成許多不同的 任務(wù)，然而一臺機(jī)器人能完成任務(wù)的范圍卻受其自身的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制。 機(jī)械創(chuàng)新 設(shè)計(jì) 題目 ： 可重構(gòu)液壓機(jī)械手設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械自動化學(xué)院 班 級 機(jī)工 0910 班 學(xué) 號 202203130275 姓 名 王旭 摘 要 機(jī)器人的使用在 21 世紀(jì)廣為流傳。對于給定任務(wù)，可根據(jù)任務(wù)要求來選擇機(jī)器人的最佳結(jié)構(gòu)。較小的關(guān)節(jié)空間中需要集成油道，電源線，微控制模塊，轉(zhuǎn)角伺服模塊及對外的標(biāo)準(zhǔn)接口等元器件，需用三維造型軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真。由于葉片的限制，旋轉(zhuǎn)角度范圍為 ?? 330~0 ，當(dāng)初始位置為葉片對稱位置時，范圍為 ??165 。 當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動時，閥套可以立即跟隨轉(zhuǎn)動，因此圖中閥套與閥芯的接口半徑一致，需要精密的配合以保證密封。周圍六個螺栓孔。 ? ?3 2)( 41 )(2dd 1 HHE ZZu KTtd ??? 3 28 89)6/11()3/1( 4 00 0 04 )(2 ????? ?? = mm 2） 計(jì)算圓周速度 ν。 則 d1=80 ??? ?mm= 滿足強(qiáng)度要求 3） 螺紋牙強(qiáng)度計(jì)算 因螺母材料的強(qiáng)度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞多發(fā)生在螺母上。 5）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 ）做出軸的計(jì)算簡圖。由 GB/T 10962022，選取 A 型鍵，Lhb ?? = 1566 ?? ， bLl ?? 得 ? ? MPaMPakld Tpp 400 0022 ???????? ?? 故強(qiáng)度不滿足要求。m = N178。然后通過運(yùn)行可以得到測量結(jié)果和回放動畫。 故，材料滿足形變要求。 祝愿所有給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)身體健康，萬事如意 ! 。 結(jié)束語 可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)具有便捷的可重構(gòu)性和廣泛的適應(yīng)性，其模塊化不僅面向制造者，也面向用戶，用戶可按照需求進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)。而在此之前運(yùn)用 Pro/E 中插入跡曲線選定需要控 制的端點(diǎn)如機(jī)械手爪的末梢點(diǎn)和定義伺服電機(jī)就可以繪制出其三維的運(yùn)動軌跡如圖 圖 機(jī)械手的運(yùn)動軌跡 動態(tài)模擬 圖 機(jī)械手運(yùn)動前 圖 機(jī)械手抓持時 干涉檢查 干涉檢查的目的是分析機(jī)械手工作裝置個傳動機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)的運(yùn)動干涉及“死點(diǎn)”位置，這是保證工作裝置能正常工作的必要條件。由梯形螺紋的螺距 P=10mm，條數(shù) n=4，則導(dǎo)程 S=Pn=40mm，轉(zhuǎn)角自伺服閥轉(zhuǎn)角的范圍為 ? 1650，則單只機(jī)械手的位移A1= mmmmSZZ 2924180 4019165180160 21 ?? ?????。 傳輸軸鍵 的校核 由輸入軸的直徑 22mm， T1= N178。 圖 軸的彎矩圖和扭矩圖 圖 從軸多的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出，齒輪嚙合的中線是軸的危險截面。 螺紋牙根部的剪切強(qiáng)度校核計(jì)算式為 ? ???? ?? bzdF, （ ） 螺紋牙根部的彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算式為 ? ?bb bzd hF ??? ???? ??? 2,3 其中，螺母 螺紋大徑為 d， ，螺紋牙的工作高度為 h，旋合數(shù) z=， ,螺紋牙根部厚為 b=，螺母材料的許用切應(yīng)力為 [? ],取 60MPa，螺母材料的許用彎曲應(yīng)力為[? ]b,取 70MPa。 模數(shù) 19571 ?? zdm tt=3 mm, 為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)， 由于結(jié)構(gòu)需要，使兩齒輪軸線的中心距足夠的大，暫取 m=，為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 根據(jù)液壓設(shè)計(jì)手冊，端蓋厚度的計(jì)算如下： ParFbh ??4? () 式中 F —— 法蘭在缸筒最大內(nèi)壓下 做承受的軸向壓力（ N）； ? ? ? ? KNNdDPAPF nn 22622 ???????? ?? b —— 法蘭上孔中心到外徑上的距離（ m），這里取 15mm； ar —— 法蘭外圓半徑（ m） ,這里取 。此處高壓油道經(jīng)徑向?qū)ΨQ的兩個管道進(jìn)入閥芯，此設(shè)計(jì)在于使閥芯受力平衡，兩方向上的高壓油壓力平衡，因此閥芯不易卡死。 a b 圖 液壓轉(zhuǎn)角伺服閥 液壓轉(zhuǎn)角伺服閥的伺服過程如下 :起初令伺服閥芯與隨動閥套處于中位狀態(tài)，當(dāng)壓力油液經(jīng)油道到達(dá)伺服閥芯 C后，由于伺服閥芯與隨動閥套在中位，液壓系統(tǒng)中的工作 油路和回油油路被伺服閥芯與隨動閥套關(guān)閉，油液不能進(jìn)入擺動缸，擺動缸中的油液被密閉起來，擺動缸自鎖 , 見圖 。 液壓系統(tǒng)原理圖 本液壓系統(tǒng)為一開式回路， 由液壓泵、電磁溢流閥、蓄能器、液壓轉(zhuǎn)角伺服閥及相關(guān)輔件組成。因此，需要使用一種能根據(jù)任務(wù)要求改變自身構(gòu)型的機(jī)器人來完成不可預(yù)知的作業(yè)任務(wù)。 機(jī)械手是模仿人類的手部動作，可實(shí)現(xiàn)自動抓斗和執(zhí)行，這是一個自動裝置。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，液壓轉(zhuǎn)角伺服閥響應(yīng)快、運(yùn)動平穩(wěn)性 好 、運(yùn)動精度高，帶動機(jī)械手手爪抓取力強(qiáng)，抓取精度 高。 本課題主要對一種通過以液壓轉(zhuǎn)角伺服閥提供大轉(zhuǎn)矩的動力源 ，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手爪的抓取。擬定的液壓轉(zhuǎn)角伺服閥的截面圖如圖 所示。缸體壁厚，