基于solidworks工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-21 01:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)器人1技術(shù)要求自由度最大負(fù)載重量（kg）運(yùn)動(dòng)范圍及運(yùn)動(dòng)方式控制方式驅(qū)動(dòng)方式機(jī)座機(jī)身手臂230固定固定伸縮450mm，225mm/s俯仰177。90176。，45176。/sPLC液壓驅(qū)動(dòng)2 手臂的設(shè)計(jì)計(jì)算工業(yè)機(jī)器人最為主要零件是手臂，其用處是維持腕部和抓鉤，它的存在主要帶動(dòng)它們工作。本設(shè)計(jì)機(jī)器人手臂為雙導(dǎo)桿伸縮機(jī)構(gòu)，其中有兩個(gè)動(dòng)作伸縮、俯仰[9]。這章主要說明手臂的來回運(yùn)轉(zhuǎn)，手臂的上下移動(dòng)及其安置在機(jī)身上。 手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算當(dāng)手臂做回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，不僅要控制摩擦阻力，還要考慮油缸與活塞產(chǎn)生的摩擦阻力，然后導(dǎo)向桿和支撐滑套所產(chǎn)生的阻礙，而且克服啟動(dòng)時(shí)的過程所出現(xiàn)的慣性力。其驅(qū)動(dòng)力計(jì)算: （N） （）式中：——各支撐處的摩擦阻力 ——啟動(dòng)過程中的慣性力 （1）的計(jì)算當(dāng)有不匹配配置和導(dǎo)向截面時(shí)，它的摩擦阻力不一樣，所以要看具體情況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本設(shè)計(jì)是雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向，它導(dǎo)向桿的表面是圓柱面，它的配置兩邊一樣，位置在伸縮缸的兩邊。因兩導(dǎo)向桿是對(duì)稱配置，所以受力相等，計(jì)算時(shí)導(dǎo)向桿能用同一個(gè)公式。 臂部受力示意圖 其計(jì)算如下： 得 得 () 式中：——全部運(yùn)動(dòng)的零件受到的總重力； ——手臂與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）, 參考上一節(jié)的計(jì)算； ——導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（m）； ——當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支撐的截面有關(guān)。 對(duì)于圓柱面： （） ——摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦且無潤(rùn)滑時(shí)： 鋼對(duì)青銅：取 鋼對(duì)鑄鐵：取 計(jì)算： 選取鋼為導(dǎo)向桿的材料，它的支撐為青銅，手臂運(yùn)轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量估算約70kg，則N，m,。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入進(jìn)行計(jì)算：N （2） 的計(jì)算 大小可按下式估算 （N） （） 式中：——手臂伸縮部件的總重量（N）； ——重力加速度（）； ——啟動(dòng)過程中的平均加速度（）。 而： a=（） （） ——速度變化量（m/s）。如果手臂從靜止?fàn)顟B(tài)加速到工作速度V時(shí)，則這個(gè)過程的速度變化量就等于手臂的工作速度； ——啟動(dòng)過程所用的時(shí)間（s），~（s）。 計(jì)算：本設(shè)計(jì)中手部運(yùn)動(dòng)部件故為686N，,速度為225mm/s 將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入下式計(jì)算：N 根據(jù)以上計(jì)算的=+=，圓整為700N。 手臂豎直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算當(dāng)手臂豎直運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了克服摩擦?xí)r產(chǎn)生的力和運(yùn)動(dòng)的慣性力之外，還要克服臂部運(yùn)動(dòng)部件的重力，它的驅(qū)動(dòng)力： (N) （） 式中——各支撐處的摩擦力（N）； ——啟動(dòng)時(shí)慣性力（N）可按臂擺動(dòng)時(shí)的情況計(jì)算； ——臂部運(yùn)動(dòng)部件的總重量（N）； ——上升時(shí)為正，下降時(shí)為負(fù)； 其中的計(jì)算公式為： =2 取= （） 計(jì)算： 手臂的運(yùn)動(dòng)零件總重量約686N,帶進(jìn)數(shù)值后得：=2=N 根據(jù)以上計(jì)算=,則手臂上升最大驅(qū)動(dòng)力為：N 從以上計(jì)算得垂直升降驅(qū)動(dòng)力大于水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，所以手臂伸縮的驅(qū)動(dòng)力圓整為1000N。 手臂上下驅(qū)動(dòng)的力矩計(jì)算驅(qū)動(dòng)手臂上下的力矩，要控制手臂零件的總量跟回轉(zhuǎn)軸線會(huì)生成的偏重力矩和啟動(dòng)的時(shí)候手臂會(huì)有慣性力矩，回轉(zhuǎn)副處也會(huì)有摩擦力矩，即: （） 式中：——各回轉(zhuǎn)副摩擦力矩，被設(shè)計(jì)中摩擦力矩較小故 ——啟動(dòng)時(shí)慣性力矩； ——手臂零件的重量跟回轉(zhuǎn)軸線的偏重力矩； ——上仰為正，下俯為負(fù)。 其中按下式： = （） 式中：——手臂的零件跟回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）； ——工件對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()； ——回轉(zhuǎn)臂的工作角速度（）； ——回轉(zhuǎn)臂啟動(dòng)時(shí)間（s）。本設(shè)計(jì)中估算工件為48～55mm，=30kg，=70kg，rad/s，=，下面進(jìn)行計(jì)算： 所以： 按下式計(jì)算： = （） 式中：、——工件、手部、臂部的重量 、——工件、手部、臂部的重心位置到回轉(zhuǎn)軸線的距離本設(shè)計(jì)估算=980N, =294N，=392N，=294N, =，=，=， 則： 所以根據(jù)以上計(jì)算，圓整為850。 液壓缸的選擇。 手臂運(yùn)動(dòng)技術(shù)參數(shù)手臂運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)范圍啟動(dòng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)速度v驅(qū)動(dòng)力（矩）水平伸縮450mm225m/s700N垂直升降150mm225m/s1000N俯仰運(yùn)動(dòng)9045/s850N 伸縮缸的選擇選擇適當(dāng)?shù)囊簤焊坠ぷ鲏毫苤匾?。選高了，可以減小液壓缸內(nèi)徑和它執(zhí)行時(shí)機(jī)構(gòu)用的尺寸，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械的手臂結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，如果是用價(jià)格昂貴地高壓油泵及閥，然后讓它密封較為復(fù)雜化[13]。弄底了，就可以用廉價(jià)的泵和閥，當(dāng)使其構(gòu)造要龐大，自重增加。一般取2～8Mpa。，可供參考[14]。本設(shè)計(jì)首選液壓缸的工作壓力是。，而伸縮缸的動(dòng)力N。作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓強(qiáng)MPa作用在活塞上外力F（N）液壓缸工作壓強(qiáng)MPa小于5000～1 20000～30000～10000～20000～50000以上～ 液壓缸的工作壓力表 （1）液壓缸內(nèi)徑的計(jì)算，該油流進(jìn)無桿腔時(shí) 作用相同的兩個(gè)液壓缸示意圖 （） 當(dāng)油進(jìn)入
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