【文章內(nèi)容簡介】 0 si n 6 0CPRl? ???? ? ?? 計算 0 sin c o s 1 0 0Rl ??? ? ?00sin 60 cos 46 ? 當 0R MAX MINRR??S 時帶入有： o ss i n2s i nc o ss i n2s i n2ε m i n2m a x22m a x2m a x2 ???????????????????? ??????? RlRlRlRl 夾持誤差滿足設計要求。 11 五 腕部的設計計算 腕部設計的基本要求 （ 1） 力求結構緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。 （ 2）結構考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構，又承擔連接和支撐作用，除保證 力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。 （ 3） 必須考慮工作條件 對于本設計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。 腕部的結構以及選擇 (1) 具有一個自由度的回轉驅動的腕部結構。它具有結構緊湊、靈活等優(yōu)點而被廣腕部回轉，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用?；剞D角由動片和靜片之間允許回轉的角度來決定（一般 小于 0270 ）。 (2) 齒條活塞驅動的腕部結構。在要求回轉角大于 0270 的情況下，可采用齒條活塞驅動的腕部結構。這種結構外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。 (3) 具有兩個自由度的回轉驅動的腕部結構。它使腕部具有水平和垂直轉動的兩個自由度。 (4) 機 液結合的腕部結構 12 腕部結構和驅動機構的選擇 本設計要求手腕回轉 0180 ，綜合以上的分析考慮到各種因 素，腕部結構選擇具有一個自由度的回轉驅動腕部結構，采用液壓驅動。 腕部的設計計算 腕部設計考慮的參數(shù) 夾取工件重量 ，回轉 0180 。 腕部的驅動力矩計算 （ 1） 腕部的驅動力矩需要的力矩 M慣 。 （ 2） 腕部回轉支撐處的摩擦力矩 M摩 。 夾取棒料直徑 100mm，長度 1000mm，重量 60Kg，當手部回轉 0180 時，計算 力矩： （ 1） 手抓、手抓驅動液壓缸及回轉液壓缸轉動件等效為一個圓柱體，高為220mm，直徑 120mm，其重力估算 G= 6 2 780 0 190G Kg m N Kg N?? ? ? ? ? ? （ 2） 擦力矩 ?摩。 （ 3） 啟動過程所轉過的角度 ??啟 018=，等速轉動角速度 ? ?? 。 ? ? 22M J J ????慣 工 件 啟 查取轉動慣量公式有： 2 2 2 21 1 1 9 0 0 . 0 6 0 . 0 3 4 22 2 9 . 8 NJ M R N m s N m sN K g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? sRl mNgGJ 2222 ??????? ??工件 代入： ? ? mNM ????? 2慣 0 .1M M M M M? ? ? ?慣 摩 慣 13 mNM ??? 腕部驅動力的計算 表 51 液壓缸的內(nèi)徑系列（ JB82666） （ mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 設定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 51設缸體內(nèi)空半徑 R=110mm，外徑根據(jù)表 42選擇 121mm,這個是液壓缸壁最小厚度，考慮到實際裝配問題后，其外徑為 226mm；動片寬度 b=66mm,輸出軸 r= 所示。則回轉缸工作壓力 ? ? ? ?2 2 2 22 2 6 1 . 1 1 7 . 3 50 . 0 6 6 0 . 0 5 5 0 . 0 2 2 5MP M p ab R r ?? ? ?? ? ?，選擇 8Mpa 表 標準液壓缸外徑（ JB106867） （ mm） 液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼P 160Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼200P Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 14 六 臂部的設計及有關計算 手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。手臂運動應該包括 3 個運動：伸縮、回轉和升降。本章敘述手臂的伸縮運動， 手臂的回轉和升降運動設置在機身處，將在下一章敘述。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部應該 具備 3 個自由度才能滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉、和升降運動。手臂的各種運動通常用驅動機構和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中即直接承受腕部、手部、和工件的靜、動載荷，而且自身運動較多。因此，它的結構、工作范圍、靈活性等直接影響到機械手的工作性能。 臂部設計的基本要求 一、 臂部應承載能力大、剛度好、自重輕 1根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸。 2提高支撐剛度和合理選擇支撐點的距離。 3合理布置作用力的位置和方向。 4注意簡化結構。 5提高配合精度。 二、 臂部運動速 度要高，慣性要小 機械手手部的運動速度是機械手的主要參數(shù)之一，它反映機械手的生產(chǎn)水平。對于高速度運動的機械手，其最大移動速度設計在 1000～ 1500mm/s,最大回轉角速度設計在 0180s 內(nèi)，大部分平均移動速度為 1000mms ，平均回轉角速度在 090s 。在速度和回轉角速度一定的情況下，減小自身重量是減小慣性的最有效，最直接的辦法，因此，機械手臂部要盡可能的輕。減少慣量具體有 3個途徑： 1減少手臂運動件的重量，采用鋁合金材料。 2減少臂部運動件的輪廓尺寸。 3減少回轉半徑 ? ，再安排機械手動作順序時，先縮后回轉（或先回轉后伸縮），盡可能在較小的前伸位置下進行回轉動作。 4驅動系統(tǒng)中設有緩沖裝置。 三、手臂動作應該靈活 為減少手臂運動之間的摩擦阻力，盡可能用滾動摩擦代替滑動摩擦。對于懸 15 臂式的機械手，其傳動件 、導向件和定位件布置合理，使手臂運動盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生機構卡死（自鎖現(xiàn)象）。為此，必須計算使之滿足不自鎖的條件。 手臂的典型機構以及結構的選擇 手臂的典型運動機構 常見的手臂伸縮機構有以下幾種： 1雙導桿手臂伸縮機構。 2手臂的典型運動形式有：直線運動，如手臂的伸縮，升降和橫向移動；回轉運動，如手臂的左右擺動，上下擺動；符合運動，如直線運動和回轉運動組合，兩直線運動的雙層液壓缸空心結構。 3雙活塞桿液壓崗結構。 4活塞桿和齒輪齒條機構。 手臂運動機構的選擇 通過以上，綜合考慮，本設