【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)軸直徑為60mm,查表選鍵為bh=1811，鍵長(zhǎng)度為40mm鍵校核公式為：=== [] =80Mpa 故該鍵滿足強(qiáng)度要求 軸承校核由于此處軸承轉(zhuǎn)速不高，且不是頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不需對(duì)軸承進(jìn)行校核。 快速置換式手部連接處校核剪切面的面積 S=DL==則==== []=80Mpa所以此處滿足強(qiáng)度要求 端蓋螺釘?shù)男：? 因?yàn)槊總€(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力為工作載荷Q和預(yù)緊力之和：式中： P—驅(qū)動(dòng)力，Z—螺釘數(shù)目，Z=6；其中： 為預(yù)緊力， ，K=～，這里取K=又 3480=而螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：= []=150Mpa所以螺釘強(qiáng)度符合條件 小臂伸縮油缸設(shè)計(jì)小臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，它的主要作用是支承手部和腕部，也包括工件，并帶動(dòng)它們做空間運(yùn)動(dòng)。小臂的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為單作用油缸，并采用無縫鋼管導(dǎo)向，用鋼板作支撐板，這樣的結(jié)構(gòu)大大地提高了臂部的支撐剛度，也減輕了臂部的自重，而且空心的導(dǎo)向管還可以布置油路，這種結(jié)構(gòu)使臂部的整體結(jié)構(gòu)變得更簡(jiǎn)單緊湊。 小臂設(shè)計(jì)的基本要求A. 臂部應(yīng)支撐能力大，剛度好，重量輕B. 臂部運(yùn)動(dòng)速度要穩(wěn)定，慣性要小C. 手臂動(dòng)作應(yīng)靈活D. 位置精度要求高 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 臂部伸縮運(yùn)動(dòng)需要克服摩擦力和慣性力，其驅(qū)動(dòng)力按下式計(jì)算：=++其中： 為導(dǎo)軌支承間的摩擦阻力為密封圈處的摩擦阻力為啟動(dòng)過程的慣性力矩 的計(jì)算由于兩個(gè)導(dǎo)向桿是對(duì)稱的配置，所以兩向?qū)U受力均衡，可按一個(gè)導(dǎo)向桿計(jì)算。將腕部回轉(zhuǎn)油缸等效為一個(gè)內(nèi)徑為80mm，外徑為200mm，高度為250mm的圓筒，則其質(zhì)量=()7800=㎏導(dǎo)向桿的質(zhì)量為=2()7800=㎏活塞桿及其它附件估算約為=2㎏由前面計(jì)算知，手爪夾緊油缸和腕部轉(zhuǎn)動(dòng)件等效質(zhì)量為=㎏ 工件的質(zhì)量=5㎏所以參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量為=(++++)g =(++2++5)= 導(dǎo)向桿受力示意圖 計(jì)算得，所以 即 其中： 為參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量 L 為重心到導(dǎo)向支撐前端距離 a 為導(dǎo)向桿的長(zhǎng)度,a=10mm 為當(dāng)量摩擦系數(shù)，這里取取，重心到導(dǎo)向支撐前端距離L的計(jì)算公式如下l=帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，l=540mm,則L=132mm所以P摩== 的計(jì)算與所采用的密封的形狀有關(guān)，這里選用“O”型密封圈，則 ≈3= 的計(jì)算為啟動(dòng)過程的慣性力矩 ，其計(jì)算公式為=式中： 為參與運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量 g 為重力加速度為由靜止加到等速變化量取 為啟動(dòng)時(shí)間, ～, 取t=計(jì)算得 P慣==所以=++=++算得= 油缸內(nèi)徑的計(jì)算由以前計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為：D=式中： 為液壓缸工作壓力，取=1Mpa為液壓缸回油腔壓力，取=為液壓缸機(jī)械效率， 這里取=?；钊麠U既承受壓力又承受拉力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取50mm.所以d==50=25mm 因?yàn)楣ぷ鲏毫^小，缸壁選用鑄鐵，壁厚取t=10mm 重要部分的校核 活塞桿的校核(1) 按強(qiáng)度條件校核 === []許=170Mpa所以強(qiáng)度條件滿足(2) 按剛度條件校核由于桿長(zhǎng)L=442mm ,桿直徑d=25mm，而L15d,所以要進(jìn)行穩(wěn)定性校核，取安全系數(shù)為6截面最小慣性半徑為 i===故壓桿柔度：====60 柔度的壓桿稱為短桿會(huì)活小柔度桿，短桿的破壞可以認(rèn)為是由于強(qiáng)度不足引起的。對(duì)于塑性材料制成的短桿，若在形式上仍當(dāng)穩(wěn)定性問題來處理，則應(yīng)用屈服極限作為這類短桿的臨界應(yīng)力，即==306Mpa,則實(shí)際安全系數(shù)： n====2656故活塞桿的剛度滿足要求 導(dǎo)向桿的強(qiáng)度校核如果導(dǎo)向桿完全伸出時(shí)強(qiáng)度足夠，那么導(dǎo)向桿就能滿足強(qiáng)度要求，,此時(shí)重心L=132+400+300=832mm, 支承長(zhǎng)度a=80mm 導(dǎo)向桿受力簡(jiǎn)圖列受力方程得 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，= =： 所以危險(xiǎn)截面在B處，其最大值= 由強(qiáng)度校核條件，得==式中： =d/D=d為導(dǎo)向桿的內(nèi)徑D為導(dǎo)向桿的外徑帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=98Mpa 許=170Mpa所以導(dǎo)向桿的強(qiáng)度是足夠的 導(dǎo)向桿受力彎矩圖 俯仰缸的設(shè)計(jì)計(jì)算俯仰缸的主要作用就是使機(jī)械手能夠上仰下俯，擴(kuò)大機(jī)械手的使用范圍。 驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算=++式中： 為摩擦阻力矩為偏心力矩為啟動(dòng)過程的慣性力矩 的計(jì)算由于小臂和大臂連接處有滾動(dòng)軸承，摩擦力矩較小，故M摩較小，可忽略不計(jì)，所以M摩=0 的計(jì)算其計(jì)算公式為 =式中： 為俯仰缸驅(qū)動(dòng)所有總重量 為等效重心到回轉(zhuǎn)中心距離計(jì)算支撐板的重量：G支=7800=活塞缸、導(dǎo)向套及支撐板上的固定裝置和附件的重量估計(jì)約為G附≈10=98所以G=++98= 當(dāng)計(jì)算時(shí)，應(yīng)在活塞桿完全伸出的情況下計(jì)算，此時(shí)參與伸縮運(yùn)動(dòng)的零部件的總重量的重心距俯仰缸回轉(zhuǎn)中心的距離為832mm，則等效重心距回轉(zhuǎn)中心距離==㎜所以 == 的計(jì)算(1) 工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=+ =㎏㎡(2) 手部夾緊液壓缸等效體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(3) 腕部回轉(zhuǎn)油缸等效圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(4) 導(dǎo)向桿和活塞桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(5) 支承板、導(dǎo)向套、活塞缸及固定裝置的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=+=㎏㎡由于等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度=30176。/s,啟動(dòng)時(shí)間=所以=J=(++++)=由以上計(jì)算可得，=++=+0+= 油缸驅(qū)動(dòng)力P的計(jì)算當(dāng)油缸俯仰角為時(shí)，驅(qū)動(dòng)油缸軸線與垂直方向夾角為， 由幾何關(guān)系和受力分析得 Psin(90176。)L= 當(dāng)俯仰缸驅(qū)動(dòng)小臂使=45176。時(shí)，≈15176。又 L=200 mm, =帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得，P= 俯仰缸受力簡(jiǎn)圖 油缸內(nèi)徑的計(jì)算由以前計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算公式為：D=式中： 為液壓缸工作壓力，取p1=4Mpa為液壓缸回油腔壓力，取p2=為液壓缸機(jī)械效率， 這里取=。活塞桿既承受壓力又承受拉力，所以d/帶入數(shù)據(jù)，可求得D=，查活塞缸內(nèi)徑系列取50mm.所以d==50=25mm因?yàn)楣ぷ鲏毫^小，缸壁選用鑄鐵，壁厚取t=10mm 重要部分的校核 活塞桿的強(qiáng)度校核=== []許=170Mpa所以活塞桿的強(qiáng)度是足夠的. 活塞桿的穩(wěn)定性校核由于活塞桿的長(zhǎng)度L=135 mm15d=1525=375 mm所以不需要對(duì)活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性校核 端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核當(dāng)缸筒與缸蓋采用法蘭連接時(shí)，要校核連接螺栓的強(qiáng)度。校核按拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力的合成應(yīng)力來進(jìn)行，即= =≈=≈式中： P為液壓缸負(fù)載 K為螺紋擰緊系數(shù)，K=～ 為螺紋內(nèi)摩擦系數(shù)，一般取= d為螺紋直徑 為螺紋內(nèi)徑 Z為螺栓個(gè)數(shù)帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得=[] =150Mpa故螺釘滿足強(qiáng)度要求 大臂回轉(zhuǎn)缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于啟動(dòng)過程不是等加速運(yùn)動(dòng)，所以驅(qū)動(dòng)力要比理論上平均值大一些。，驅(qū)動(dòng)力矩按下式計(jì)算：=（+ ）式中： 為摩擦力矩（主要為密封處的摩擦力矩）為啟動(dòng)時(shí)慣性力矩為回轉(zhuǎn)油缸回油腔的背壓力矩 的計(jì)算為啟動(dòng)時(shí)慣性力矩，一般按下式計(jì)算=式中： J為臂部對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為臂部回轉(zhuǎn)角速度,這里取=20176。/s 為啟動(dòng)所需時(shí)間，這里取=(1) 工件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=+ =㎏㎡(2) 手部加緊液壓缸等效體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(3) 腕部回轉(zhuǎn)油缸等效圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(4) 導(dǎo)向桿和活塞桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：==㎏㎡(5) 支承板、導(dǎo)向套、活塞缸及固定裝置的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：=+=㎏㎡所以啟動(dòng)時(shí)慣性力矩==（++++） =（++++） = 的計(jì)算摩擦力矩在這里主要為密封處的摩擦力矩，取≈ 的計(jì)算==式中： D為油缸內(nèi)徑，即動(dòng)片外徑，可按=～，這里取=2 d為輸出軸與動(dòng)片聯(lián)結(jié)處直徑，d==90mm為回油腔壓力，一般取===b為動(dòng)片的寬度帶入數(shù)