運(yùn)送鋁活塞毛坯件機(jī)械手設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-27 09:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 確性和運(yùn)動剛度。采用緩沖和限位裝置提高定位精度。 本設(shè)計(jì)手臂直接聯(lián)接在底座升降液壓缸上，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，尾部設(shè)置導(dǎo)向桿，以防止活塞桿轉(zhuǎn)動，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動。它的結(jié)構(gòu)如下圖。 圖37 手臂結(jié)構(gòu)圖 手臂與末端執(zhí)行器的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)如圖38所示：選用軸向腳架型液壓缸，活塞桿末端為外螺紋結(jié)構(gòu)，手臂與末端執(zhí)行器連同活塞桿一起轉(zhuǎn)動。圖38 手臂與末端執(zhí)行器的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)圖二、伸縮液壓油缸的選擇 選液壓缸型號為YHG1C50/3640LF4HL1Q，它的主要技術(shù)參數(shù)如表34。缸徑 /mm活塞桿直徑 /mm油口直徑速度比通徑/mm聯(lián)接螺紋 2 50283610表34 冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓油技術(shù)規(guī)格三、活塞桿的強(qiáng)度校核末端執(zhí)行器的重量約為：12Kg。 工件重量為：。由靜力平衡方ΣMB=0 R1LAB －QLBC=0ΣMA=0 R2LAB － QLAC=0求得支反力為： R1=292N R2= 以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，得剪力圖和彎矩圖如下：由[34]表得活塞桿[τ]=140MPa, [σ]=240MPa.則在B處橫截面上的剪應(yīng)力為：τB= R2/A= 安全。在B處的彎應(yīng)力為：σB= MB/A= 安全。圖39 剪力與彎矩圖 腰部和基座設(shè)計(jì) 一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過安裝在支座上的步進(jìn)電機(jī)和錐齒輪直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動機(jī)座轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過安裝在頂部的液壓缸帶動橫梁轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)手臂的上下移動。采用了導(dǎo)向桿導(dǎo)向，確保手臂隨機(jī)座一起轉(zhuǎn)動。它的結(jié)構(gòu)如裝配圖。二、步進(jìn)電機(jī)的選取工業(yè)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和上下移動采用了步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，下面就給出各種驅(qū)動方式的比較，以作為選取步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動方式的依據(jù)。表35 各種驅(qū)動方式比較比較內(nèi) 容驅(qū)動方式機(jī)械傳動電機(jī) 驅(qū)動氣壓傳動液壓傳動異步電機(jī)，直流電機(jī)步進(jìn)或伺服電機(jī)輸出力矩輸出力矩較大輸出力可較大輸出力矩較小氣體壓力小，輸出力矩小，如需輸出力矩較大，結(jié)構(gòu)尺寸過大液體壓力高，可以獲得較大的輸出力控制性能速度可高，速度和加速度均由機(jī)構(gòu)控制，定位精度高，可與主機(jī)嚴(yán)格同步控制性能較差，慣性大，步易精確定位控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復(fù)雜可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴(yán)重，精確定位較困難，低速步易控制油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應(yīng)靈敏，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制體積當(dāng)自由度多時(shí)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體積液較大要油減速裝置，體積較大體積較小體積較大在輸出力相同的條件下體積小維修使用維修使用方便維修使用方便維修使用較復(fù)雜維修簡單，能在高溫，粉塵等惡劣環(huán)境種使用，泄漏影響小維修方便，液體對溫度變化敏感，油液泄漏易著火應(yīng)用范圍適用于自由度少的專用機(jī)械手，高速低速均能適用適用于抓取重量大和速度低的專用機(jī)械手可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手中小型專用通用機(jī)械手都有中小型專用通用機(jī)械手都有，特別時(shí)重型機(jī)械手多用成本結(jié)構(gòu)簡單，成本低，一般工廠可以自己制造成本低成本較高結(jié)構(gòu)簡單，能源方便，成本低液壓元件成本較高，油路也較復(fù)雜續(xù)表由上表可知步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人有著許多無可替代的優(yōu)點(diǎn)，如控制性能好，可精確定位，體積較小可用于程序復(fù)雜和運(yùn)動軌跡要求嚴(yán)格的小型通用機(jī)械手等，下面就對步進(jìn)電機(jī)的型號進(jìn)行選取。初選電機(jī)為BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，型號為：90BF001。它的有關(guān)技術(shù)參數(shù)如下表：表36技術(shù)參數(shù)表電機(jī)型號相數(shù)步距角（176。）電壓/V最大靜轉(zhuǎn)矩/Nm(Kgfcm)最高空載啟動頻 率/HZ運(yùn)行頻率/HZ轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量10Kgm分配方式質(zhì)量/Kg90BF0014 8020008000四相八拍A、傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量是一種慣性負(fù)載,在電機(jī)選用時(shí)必須加以考慮。由于傳動系統(tǒng)的各傳動部件并不都與電機(jī)軸同軸線，還存在各傳動部件轉(zhuǎn)動慣量向電機(jī)軸折算的問題。最后，要計(jì)算整個(gè)傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量，即傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量。（1）、電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量的折算由《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表218查出=㎏?cm2（2）、聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量的折算式中：為圓柱質(zhì)量（Kg），D為圓柱體直徑（cm）,L為圓柱體長度。對于鋼材，材料密度為,把數(shù)據(jù)代入上式得：（3）、手臂轉(zhuǎn)動慣量的折算工作臺是移動部件，其移動質(zhì)量折算到活塞軸上的轉(zhuǎn)動慣量可按下式進(jìn)行計(jì)算：見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（26）P8式中，為活塞工作長度（cm）；為工作臺質(zhì)量（kg）。所以：（4）、系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算B、驗(yàn)算矩頻特性步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)的定位轉(zhuǎn)矩，從《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表221中查得。步進(jìn)電機(jī)的名義啟動轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（229）P32查《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表212 P35得＝。步進(jìn)電機(jī)空載啟動是指電機(jī)在沒有外加工作負(fù)載下的啟動。步進(jìn)電機(jī)所需空載啟動力矩可按下式計(jì)算： 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（230）P32式中：為空載啟動力矩（N?cm）；為空載啟動時(shí)運(yùn)動部件由靜止升速到最大快進(jìn)速度，折算到電機(jī)軸上的加速力矩（N?cm）；為空載時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩（N?cm）； 有關(guān)的各項(xiàng)力矩值計(jì)算如下：（1）、加速力矩 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（232）和（233）P32式中：為傳動系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量；為電機(jī)最大角加速度；為與運(yùn)動部件最大快進(jìn)速度對應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速；t為運(yùn)動部件從靜止啟動加速到最大快進(jìn)速度所需的時(shí)間，為運(yùn)動部件最大快進(jìn)速度；為初選步進(jìn)電機(jī)的步距角；為脈沖當(dāng)量。（2）、空載摩擦力矩 見《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》公式（234）P35式中：為運(yùn)動部件的總重量；為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)；齒輪傳動降速比；為傳動系數(shù)總效率，取＝；為活塞工作長度。C、啟動矩頻特性校核步進(jìn)電機(jī)啟動有突跳啟動和升速啟動。突跳啟動很少使用。升速啟動是步進(jìn)電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始逐漸升速，在零時(shí)刻，啟動頻率為零。在一段時(shí)間內(nèi)，按一定的升速 規(guī)律升速。啟動結(jié)束時(shí)，步進(jìn)電機(jī)達(dá)到了最高運(yùn)行速度。查看《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》圖[221] P36，從90BF001矩特性圖中，可查得：縱向：空載啟動力矩＝對應(yīng)的允許啟動頻率。查《機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表211 P34，步進(jìn)電機(jī)150BF002啟動頻率,所以所選電機(jī)不會丟步。D、運(yùn)行矩頻特性校核步進(jìn)電機(jī)的最高快進(jìn)運(yùn)行頻率可按下式計(jì)算：
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