【文章內容簡介】 力，就要在臨界以后加一段漸擴段，使噴嘴出口處獲得的流速比音速還要大，稱為超音速，并在該處建立低壓區(qū)域，這樣C處的氣體就會被高速氣流不斷地帶走，使其腔內的壓力下降而形成負壓，在C處連接橡膠吸盤，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的間隙，用于帶走被抽氣體，如果間隙過大，從噴嘴套出口處反流回來的氣體會越來越多，就會大大降低抽氣速率，如果間隙過小，被抽氣體和噴射氣流就會與套壁發(fā)生摩擦，從而使其速度降低而影響抽氣速率。所以，就要調節(jié)好噴嘴與噴嘴套之間的間隙。 設計計算 吸盤吸力的計算公式為： () 式中：—吸盤的吸力，本設計的機械手的吸盤吸力為50N，所以取P=50N； —吸盤數量，取為1； —吸盤直徑； —吸盤吸附工件起動時的安全系數，在此取=； —方位系數，本橡膠吸盤為垂直吸附，在此，取=。 —工件情況系數。吸盤在運動過程中會由于加速運動而產生慣性力影響，因此，根據工作條件的不同，一般在13的范圍內選取工件情況系數。在此，取=2；代入數據得： 設計結果機械手手部選用氣流負壓式取料手，考慮到摩擦力作用，吸盤的直徑選為100mm。 機械手腕部的設計機械手腕部需要具有回轉功能，使手部可以旋轉，由于腕部連同手部的靜、動載荷都由臂部承擔，因此設計時要求結構緊湊、重量輕，除此之外，還應該合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。用步進電動機的轉動來帶動腕部轉動，可以實現腕部的回轉功能。 設計計算（1）步進電動機的選擇 1)物體的轉動慣量 （） 2) 聯軸器的轉動慣量 查表可得聯軸器的轉動慣量為 3）折算到電機軸上的總慣量 （） 4)快速空載起動力矩 (） 加速力矩： （） 式中：—加速時間，取； —折算到電機軸上的總慣量，約為 代入數據得： 折算到電機軸上的摩擦力矩： （） 式中：，： —長度，； —總效率，取=； —齒輪降速比，無齒輪降速，=1。代入數據得：附加摩擦力矩： （） 式中：—預加載荷； —。代入數據得： 所以快速空載起動力矩： 。 設計結果 機械手腕部采用步進電動機的轉動來實現腕部的旋轉功能，步進電動機型號為20BY001。 機械手大臂的設計機械手的大臂需要實現旋轉功能，大臂帶動小臂、腕部、手部整體旋轉，因此大臂的承載能力比較大，設計大臂時，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，在此選用步進電機驅動，軸的轉動來實現大臂的旋轉功能，軸的結構主要取決于以下因素：軸上零件的類型、數量、尺寸以及和軸的連接方法；軸在機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、性質及分布情況等。軸的結構應滿足下列要求：軸上的零件應便于裝拆和調整；軸和裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸應該具有良好的制造工藝性等。步進電動機通過平鍵與軸連接。軸上安裝滾動軸承，滾動軸承具有功率消耗少，起動容易，摩擦阻力小等優(yōu)點。初選圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，以徑向載荷為主。能在較高轉速下正常工作。外圈可分離，安裝時可調整軸承的游隙[6]，因此可以滿足設計要求。 設計計算（1）步進電動機的選擇大臂旋轉的步進電動機的設計計算類比于腕部步進電動機的設計計算方法。 （2）軸的設計與校核 估算軸的長度為478mm。各軸段的長度根據軸肩的定位關系以及軸承的設計來確定。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鋼的許用扭轉切應力 ； —軸傳遞的功率，??； —軸的轉速，取 代入數據得：根據最小軸徑關系取最小軸徑為48mm。2)校核軸的強度軸的應力為： （） 式中：—軸的計算應力（）； —軸所受的彎矩（）； —軸所受的扭矩（），其中 —軸的抗彎截面系數（），其中 —折合系數，取。 代入數據得： （） 根據條件，選定軸的材料為45鋼，調質處理，由表查得=60。因此，故安全。（3）鍵的選擇與校核 1）鍵的選擇 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個方面，鍵的類型應根據鍵連接的結構特點、使用要求和工作條件來選擇；鍵的主要尺寸為其截面尺寸和長度，查表選擇平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為40mm，鍵的長度選為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； —鍵的工作長度； —軸的直徑。 —鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的需用擠壓應力。 代入數據得：經查表，許用擠壓應力為120~150MPa。所以，滿足要求。 設計結果選用步進電機驅動，軸的轉動來實現大臂的旋轉功能，步進電動機的型號為20BY001，軸的長度為478mm，最小軸徑為48mm，選用圓錐滾子軸承，平鍵截面，鍵的長度選為20mm。 機械手小臂的設計機械手小臂要實現的功能是帶動腕部和手部實現升降運動，同時要配合大臂實現旋轉運動。升降關節(jié)要求傳動效率高，傳動精度高，選擇步進電動機轉動帶動帶輪轉動，帶輪帶動同步齒形帶轉動，同步齒形帶帶動滾珠絲杠螺母副轉動，來實現絲杠的升降，從而實現手部的升降運動，同步齒形帶具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等特點，它通過傳動帶內表面上等距分布的橫向齒和帶輪上的相應齒槽的嚙合來傳遞運動，同步齒形帶傳動的帶輪和傳動帶之間沒有相對滑動，能夠保證嚴格的傳動比，它對中心距及其尺寸穩(wěn)定性要求較高[8]。滾珠絲杠具有傳動摩擦力矩小、傳動效率高、剛性好、工作壽命長、結構緊湊、傳動精度高等特點，滾動導軌副精度高，潤滑方便，摩擦系數小，使用壽命長。通過分析發(fā)現，采用步進電機驅動，滾珠絲杠的傳動來實現腕部和手部的升降運動，可以滿足設計要求。 設計計算（1）滾珠絲杠螺母副的計算和選型1) 計算進給牽引力，選擇圓導軌。 （） 式中：—切削力； —滾動導軌摩擦系數，； —主軸上的扭矩； —主軸直徑。代入數據得：2）計算最大動載荷 （） 式中：—工作壽命，以106轉為一單位，—絲杠轉速，T為使用壽命，在此取T=15000h，則； —運轉系數，；