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正文內(nèi)容

上下料機(jī)械手課程設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

2024-07-13 00:57 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 取 CBD型液壓泵(齒輪泵) 此泵工作壓力為 10Mpa,轉(zhuǎn)速為 1800r/min,工作流量 Q在 32— 70ml/r之間,可以滿足需要。 驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸: T=PD(Φ A1178。Φ mm178。)η m179。 106/8 ( ) W=8θη v/(Φ A1178。Φ mm178。) b ( ) 式中:Η m— 機(jī)械效率?。? ~ Η v— 容積效率?。? ~ 所以代入公式( )得: T=179。 179。( 178。178。)179。 179。 106/8 =( N178。 M) TM=( N178。 M) 代入公式( )得: W=( 8179。 27179。 106)179。 ( 178。178。)179。 =Wπ /4≈ 因此,取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa 流量 Q=35ml/s 圓整其他缸的數(shù)值: 手部抓取缸工作壓力 PⅠ =2Mpa 16 流量 QⅠ =120ml/s 小臂伸縮缸工作壓力 PⅠ = 流量 QⅠ =1000ml/s 臂部液壓缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 臂部的伸縮油缸采用單作用式直線油缸 工作載荷的計(jì)算 油缸提升的工作載荷為 F,則 F= K(G+Fa)/η 其中 K—— 安全系數(shù),取 K= G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力,若取 m= 200kg,則 G= mg= 200179。 = 1920N Fa—— 慣性載荷, Fa= G178。a/g ,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度 a= 14m/s2 , 則 Fa= G178。a/g = 980179。14/ = 4200N η —— 液壓缸的機(jī)械效率,取 η = ∴F = K(G+Fa)/η = 179。( 1920+4200)/ = 8700N 主要尺寸的確定 D= ? ?? ?122 14ppF?? ?? 其中, φ —— 活塞桿直徑 d與 D的比值,即 φ = d/D,這里取 φ = 。 F—— 工作載荷,前已計(jì)算過,為 8700N. 2p —— 工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng),取 2p = 2MPa 1p —— 工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng),取 1p = 0MPa 最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑 D= ? ?? ?122 14 pp F ?? ??= ? ?39674 ???= 若按標(biāo)準(zhǔn)取 D= 60mm,則取 d= D? = 60179。 = 31mm ∴ 取 D= 60mm,d= 31mm。 (3)液壓缸行程的制定 升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出,這里為 500mm. 17 材料選擇 缸筒 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合,常用 3 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中, 20號(hào)鋼用的較少,因?yàn)槠漭^軟,機(jī)械強(qiáng)度也低,加工 粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼,并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒,常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì),調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好,一般調(diào)質(zhì)到 HB241~ HB285。這里液壓缸筒選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) .缸筒內(nèi)徑采用 H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度,當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí),取 ~ 。 活塞 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用 45 號(hào)鋼。 缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套 缸蓋采用 35 號(hào)鋼或 45 號(hào)鋼鍛件,或 ZG3 ZG45 及 HT250、 HT300、 HT350 等鑄鐵材料。活塞桿導(dǎo)向套可以是缸蓋本身,但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?;钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入,采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取 45 號(hào)鋼。 活塞桿 活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用 35 或 45 號(hào)鋼,要求高的可用 40Gr 鋼??招牡挠?35 號(hào)、 45 號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 d。缸的活塞桿也選 45 號(hào)鋼。 液壓缸的緩沖、排氣與密封 以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大,而且運(yùn)行速度慢,所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大,不再專門設(shè)置排氣裝置,安 裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封,活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用 O 型密封圈 ,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取 Y 型密封圈, Y 型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心,在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。 校核 ( 1)剛筒壁厚 在中低壓液壓系統(tǒng)中,剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定,一般不要校核。 ( 2)活塞桿直徑的校核 d ? ???F4? 式中 F—— 活塞桿上的作用力 [? ]—— 活塞桿材料的許用應(yīng) 力, [? ]= ? b/ ? b= 598MPa 18 d ? ???F4?= 87004 ??= 所以活塞桿符合要求。 ( 3)缸蓋固定螺栓的校核 ds ]z[ ??? 式中 F—— 液壓缸負(fù)載; K—— 螺紋擰緊系數(shù), k= ~ ; Z—— 固定螺栓個(gè)數(shù); ? —— 螺栓材料的許用應(yīng)力; [? ]= ? s/(~ ),? s為材料屈服點(diǎn) ? s= 225 MPa ds ]z[ ???= 119 ?? ??= 故聯(lián)接螺栓符合要求。 機(jī)身升降裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)身的直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。 一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上,或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。如圖 臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式,這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的,自成系統(tǒng)的完整裝置,便于隨意安放和搬動(dòng),也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間,多見于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng),獲得較大的升降行程。升降過程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到 了自由度的要求。 機(jī)身升降油缸尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)身部的升降油缸采用單作用式直線油缸。 工作載荷的計(jì)算 油缸提升的工作載荷為 F,則 F= K(G+Fa)/η 其中 K—— 安全系數(shù),取 K= G—— 運(yùn)動(dòng)部件所受的重力,若取 m= 300kg,則 G= mg= 400179。 = 3740N Fa—— 慣性載荷, Fa= G178。a/g ,取起動(dòng)時(shí)油缸活塞加速度 a= 14m/s2 ,則 Fa= G178。a/g =980179。14/ = 4200N 19 η —— 液壓缸的機(jī)械效率,取 η = ∴F = K(G+Fa)/η = 179。( 3740+4200)/ = 16333N 主要尺寸的確定 D= ? ?? ?122 14ppF?? ?? 其中, φ —— 活塞桿直徑 d與 D的比值,即 φ = d/D,這里取 φ = 。 F—— 工作載荷,前已計(jì)算過,為 16333N. 2p —— 工件提升時(shí)有桿腔的壓強(qiáng),取 2p = 2MPa 1p —— 工件提升時(shí)無(wú)桿腔的壓強(qiáng),取 1p = 0MPa 最后得液壓缸內(nèi)徑也即活塞直徑 D= ? ?? ?122 14 pp F ?? ??= ? ? 35444 ???= 若按標(biāo)準(zhǔn)取 D= 100mm,則取 d= D? = 115179。 = 60mm ∴ 取 D= 100mm,d= 60mm。 (3)液壓缸行程的 制定 升降液壓缸的行程在總體方案中根據(jù)工藝要求已給出,這里為 600mm. 材料選擇 缸筒 工程機(jī)械、鍛壓機(jī)械等工作壓力較高的場(chǎng)合,常用 3 45 號(hào)鋼的無(wú)縫鋼管。其中, 20號(hào)鋼用的較少,因?yàn)槠漭^軟,機(jī)械強(qiáng)度也低,加工粗糙度不宜保證。須與缸蓋、管接頭、耳軸等零件焊接的缸筒用 35 號(hào)鋼,并在粗加工后調(diào)質(zhì)。不與其它零件焊接的缸筒,常用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì),調(diào)制處理的目的是保證強(qiáng)度高、加工性好,一般調(diào)質(zhì)到 HB241~ HB285。這里液壓缸筒選用 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì) .缸筒內(nèi)徑采用 H7配合。內(nèi)孔表面的粗糙度,當(dāng)活塞采用橡膠密封圈時(shí) ,取 ~ 。 活塞 活塞材料常用耐磨鑄鐵、鋁合金或鋼外面覆蓋一層青銅、黃銅和尼龍等耐磨套。本方案活塞材料選用 45 號(hào)鋼。 20 缸蓋及活塞桿導(dǎo)向套 缸蓋采用 35 號(hào)鋼或 45 號(hào)鋼鍛件,或 ZG3 ZG45 及 HT250、 HT300、 HT350 等鑄鐵材料?;钊麠U導(dǎo)向套可以是缸蓋本身,但最好在內(nèi)表面堆焊黃銅、青銅或其它耐磨材料?;钊麠U導(dǎo)向套也可另外壓入,采用鑄鐵、黃銅、青銅、或尼龍。這里材料選取 45 號(hào)鋼。 活塞桿 活塞桿有實(shí)心和空心兩種。實(shí)心的用 35 或 45 號(hào)鋼,要求高的可用 40Gr 鋼??招牡挠?35 號(hào)、 45 號(hào)無(wú)縫鋼管、并要求活塞桿的一端留出焊接和熱處理的通氣孔 d。缸的活塞桿也選 45 號(hào)鋼。 液壓缸的緩沖、排氣與密封 以上設(shè)計(jì)液壓缸負(fù)載不是很大,而且運(yùn)行速度慢,所以不設(shè)置制動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)液壓缸直徑和行程不是很大,不再專門設(shè)置排氣裝置,安裝時(shí)一次將氣排空。關(guān)于密封,活塞與缸筒間、缸筒與活塞桿導(dǎo)套間采用 O 型密封圈 ,活塞桿與活塞桿導(dǎo)套間采取 Y 型密封圈, Y 型密封圈的唇邊面向高壓區(qū)。為防止大臂安裝后會(huì)出現(xiàn)偏心,在安裝現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配平衡重。 校核 ( 1)剛筒壁厚 在中低壓液壓系統(tǒng)中,剛筒壁厚往往由結(jié)構(gòu)工藝要求決定,一般不要校核。 ( 2)活塞桿直徑的校核 d ? ???F4? 式中 F—— 活塞桿上的作用力 [? ]—— 活塞桿材料的許用應(yīng)力, [? ]= ? b/ ? b= 598MPa d ? ???F4?= 119004 ??= 所以活塞桿符合要求。 ( 3)缸蓋固定螺栓的校核 ds ]z[ ??? 式中 F—— 液壓缸負(fù)載; K—— 螺紋擰緊系數(shù), k= ~ ; Z—— 固定螺栓個(gè)數(shù); ? —— 螺栓材料的許用應(yīng)力; [? ]= ? s/(~ ),? s為材料屈服點(diǎn) ? s= 225 MPa 21 ds ]z[ ???= 119 ?? ??= 故聯(lián)接螺栓符合要求。 機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件,腕部運(yùn)動(dòng)主要用來改變被夾物體的方位,它動(dòng)作靈活,轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度,可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。 要求:回轉(zhuǎn)177。 90186。 角速度 W=45186。/s 以最大負(fù)荷計(jì)算: 當(dāng)工件處于水平位置時(shí),擺動(dòng)缸的工件扭矩最大,采用估算法,工件重 10kg,長(zhǎng)度 l=650mm。 計(jì)算扭矩 M1 設(shè)重力集中于離手指中心 200mm處,即扭矩 M1 為: M1=F179。S ( ) =10179。 179。 =( N178。M ) 油缸(伸縮)及其配件的估算扭矩 M2 F=5kg S=10cm 帶入公式 M2=F179。 S=5179。 179。 =( N178。M ) 擺動(dòng) 缸的摩擦力矩 M 摩 F 摩 =300( N)(估算值) S=20mm (估算值) M 摩 = F 摩 179。 S=6( N178。 M) 擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 M M=M1+M2+ M 摩 =( N178。 M) ( ) ( ) T=P179。b ( Φ A1178。Φ mm178。)179。 106/8 ( ) 其中: b— 葉片密度,這里取 b=3cm; Φ A1——— 擺動(dòng)缸內(nèi)徑 , 這里取 Φ A1=10cm; Φ mm——— 轉(zhuǎn)軸直徑 , 這 里取 Φ mm=3cm。 22 所以代入( )公式 P=8T/b( Φ A1178。Φ mm 178。)179。 106 =8179。 179。( 178。178。)179。 106 = 又因?yàn)? W=8Q/( Φ A1178。Φ mm 178。) b 所以 Q=W( Φ A1178。Φ mm178。) b/8φ A1 =(π /4)( 178。178。)179。 =179。 104m179。/s =27ml/s 來復(fù)螺旋牙形的設(shè)計(jì)
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