【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力，就要在臨界以后加一段漸擴(kuò)段，使噴嘴出口處獲得的流速比音速還要大，稱(chēng)為超音速，并在該處建立低壓區(qū)域，這樣C處的氣體就會(huì)被高速氣流不斷地帶走，使其腔內(nèi)的壓力下降而形成負(fù)壓，在C處連接橡膠吸盤(pán)，就可以吸住物料了。為了使噴嘴能夠更有效的工作，噴嘴口和噴嘴套之間需要有適當(dāng)?shù)拈g隙，用于帶走被抽氣體，如果間隙過(guò)大，從噴嘴套出口處反流回來(lái)的氣體會(huì)越來(lái)越多，就會(huì)大大降低抽氣速率，如果間隙過(guò)小，被抽氣體和噴射氣流就會(huì)與套壁發(fā)生摩擦，從而使其速度降低而影響抽氣速率。所以，就要調(diào)節(jié)好噴嘴與噴嘴套之間的間隙。 設(shè)計(jì)計(jì)算 吸盤(pán)吸力的計(jì)算公式為： () 式中：—吸盤(pán)的吸力，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手的吸盤(pán)吸力為50N，所以取P=50N； —吸盤(pán)數(shù)量，取為1； —吸盤(pán)直徑； —吸盤(pán)吸附工件起動(dòng)時(shí)的安全系數(shù)，在此取=； —方位系數(shù)，本橡膠吸盤(pán)為垂直吸附，在此，取=。 —工件情況系數(shù)。吸盤(pán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)由于加速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生慣性力影響，因此，根據(jù)工作條件的不同，一般在13的范圍內(nèi)選取工件情況系數(shù)。在此，取=2；代入數(shù)據(jù)得： 設(shè)計(jì)結(jié)果機(jī)械手手部選用氣流負(fù)壓式取料手，考慮到摩擦力作用，吸盤(pán)的直徑選為100mm。 機(jī)械手腕部的設(shè)計(jì)機(jī)械手腕部需要具有回轉(zhuǎn)功能，使手部可以旋轉(zhuǎn)，由于腕部連同手部的靜、動(dòng)載荷都由臂部承擔(dān)，因此設(shè)計(jì)時(shí)要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，除此之外，還應(yīng)該合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)腕部轉(zhuǎn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)功能。 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 1)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （） 2) 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 查表可得聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 3）折算到電機(jī)軸上的總慣量 （） 4)快速空載起動(dòng)力矩 (） 加速力矩： （） 式中：—加速時(shí)間，取； —折算到電機(jī)軸上的總慣量，約為 代入數(shù)據(jù)得： 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩： （） 式中：，： —長(zhǎng)度，； —總效率，取=； —齒輪降速比，無(wú)齒輪降速，=1。代入數(shù)據(jù)得：附加摩擦力矩： （） 式中：—預(yù)加載荷； —。代入數(shù)據(jù)得： 所以快速空載起動(dòng)力矩： 。 設(shè)計(jì)結(jié)果 機(jī)械手腕部采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)腕部的旋轉(zhuǎn)功能，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為20BY001。 機(jī)械手大臂的設(shè)計(jì)機(jī)械手的大臂需要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，大臂帶動(dòng)小臂、腕部、手部整體旋轉(zhuǎn)，因此大臂的承載能力比較大，設(shè)計(jì)大臂時(shí)，要選用剛度較好的材料以提高剛度，并且自重要輕，承載能力要大，在此選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)大臂的旋轉(zhuǎn)功能，軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸上零件的類(lèi)型、數(shù)量、尺寸以及和軸的連接方法；軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸的加工工藝；軸所受到的載荷大小、方向、性質(zhì)及分布情況等。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸應(yīng)該具有良好的制造工藝性等。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)平鍵與軸連接。軸上安裝滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承具有功率消耗少，起動(dòng)容易，摩擦阻力小等優(yōu)點(diǎn)。初選圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，以徑向載荷為主。能在較高轉(zhuǎn)速下正常工作。外圈可分離，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙[6]，因此可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇大臂旋轉(zhuǎn)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算類(lèi)比于腕部步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 （2）軸的設(shè)計(jì)與校核 估算軸的長(zhǎng)度為478mm。各軸段的長(zhǎng)度根據(jù)軸肩的定位關(guān)系以及軸承的設(shè)計(jì)來(lái)確定。1）確定軸的最小直徑[7] () 式中：，初選軸的材料為45鋼，查表得45鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ； —軸傳遞的功率，?。? —軸的轉(zhuǎn)速，取 代入數(shù)據(jù)得：根據(jù)最小軸徑關(guān)系取最小軸徑為48mm。2)校核軸的強(qiáng)度軸的應(yīng)力為： （） 式中：—軸的計(jì)算應(yīng)力（）； —軸所受的彎矩（）； —軸所受的扭矩（），其中 —軸的抗彎截面系數(shù)（），其中 —折合系數(shù)，取。 代入數(shù)據(jù)得： （） 根據(jù)條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表查得=60。因此，故安全。（3）鍵的選擇與校核 1）鍵的選擇 鍵的選擇包括類(lèi)型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面，鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的主要尺寸為其截面尺寸和長(zhǎng)度，查表選擇平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為40mm，鍵的長(zhǎng)度選為20mm。2）鍵的校核假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為： （） 式中：—傳遞的扭矩； —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，此處為鍵的高度； —鍵的工作長(zhǎng)度； —軸的直徑。 —鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的需用擠壓應(yīng)力。 代入數(shù)據(jù)得：經(jīng)查表，許用擠壓應(yīng)力為120~150MPa。所以，滿(mǎn)足要求。 設(shè)計(jì)結(jié)果選用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)大臂的旋轉(zhuǎn)功能，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為20BY001，軸的長(zhǎng)度為478mm，最小軸徑為48mm，選用圓錐滾子軸承，平鍵截面，鍵的長(zhǎng)度選為20mm。 機(jī)械手小臂的設(shè)計(jì)機(jī)械手小臂要實(shí)現(xiàn)的功能是帶動(dòng)腕部和手部實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要配合大臂實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。升降關(guān)節(jié)要求傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)精度高，選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪帶動(dòng)同步齒形帶轉(zhuǎn)動(dòng)，同步齒形帶帶動(dòng)滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)絲杠的升降，從而實(shí)現(xiàn)手部的升降運(yùn)動(dòng)，同步齒形帶具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸振等特點(diǎn)，它通過(guò)傳動(dòng)帶內(nèi)表面上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應(yīng)齒槽的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，同步齒形帶傳動(dòng)的帶輪和傳動(dòng)帶之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，能夠保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，它對(duì)中心距及其尺寸穩(wěn)定性要求較高[8]。滾珠絲杠具有傳動(dòng)摩擦力矩小、傳動(dòng)效率高、剛性好、工作壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)，滾動(dòng)導(dǎo)軌副精度高，潤(rùn)滑方便，摩擦系數(shù)小，使用壽命長(zhǎng)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)腕部和手部的升降運(yùn)動(dòng)，可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型1) 計(jì)算進(jìn)給牽引力，選擇圓導(dǎo)軌。 （） 式中：—切削力； —滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，； —主軸上的扭矩； —主軸直徑。代入數(shù)據(jù)得：2）計(jì)算最大動(dòng)載荷 （） 式中：—工作壽命，以106轉(zhuǎn)為一單位，—絲杠轉(zhuǎn)速，T為使用壽命，在此取T=15000h，則； —運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，；