【文章內(nèi)容簡介】 中工作的機械手，其腕部在設計是應充分估計環(huán)境對腕部的不良影響（如熱膨脹、壓力油的粘度惡化燃點，有關材料及電控元件的耐熱性等）。根據(jù)以上幾點，結合設計要求，設計出腕部的結構如圖 32。其為典型腕部結構中具有一個自由度的回轉缸驅(qū)動的腕部結構。直接用回轉液壓（氣）缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部的回轉運動，因具有結構緊湊、靈活 等優(yōu)點而被廣泛采用。 精品文檔 值得下載 圖 用一個回轉液壓缸實現(xiàn)腕部旋轉的結構 1—— 回轉液壓缸 2—— 手爪驅(qū)動液壓缸 3—— 左進油管 4—— 手部油管 5—— 右進油管 6—— 固定葉片 7—— 回轉軸 8—— 回轉葉片 9—— 缸體 圖 ，采用一個回轉液壓缸，實現(xiàn)腕部的旋轉運動。從 BB剖視圖上可以看出，回轉葉片（簡稱動片）用螺釘、銷釘和轉軸 7 連接在一起，定片 6則和缸體 9 連接。壓力油分別由油孔 5 進出油腔，實現(xiàn)手部的旋轉。旋轉角的極限 值由動片、定片之間允許回轉的角度來決定（一般小于 270176。 ），圖示液壓缸可以回轉 177。90176。 。 圖示手部的開閉動作采用單作用液壓缸，只需一個油管。通向手部驅(qū)動液壓缸的油管是從回轉缸壁通過，然后通過一個環(huán)槽結構包圍手部夾緊缸，腕部回轉時，不論在哪個方位油路仍可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉。腕部用來和臂部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉液壓缸）由手臂內(nèi)通過并經(jīng)腕部回轉缸壁分別進入回轉液壓缸和手部驅(qū)動液壓缸。 腕部回轉力矩的計算 腕部回轉時，需要克服以下幾種阻力。 腕 部回轉支承處的摩擦力矩 錯誤 !未找到引用源。 一般為了簡化計算，取 錯誤 !未找到引用源。 = !未找到引用源。 阻力矩 克服由于工件重心偏置所需的力矩 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 式中 e—— 工件重心到手腕回轉軸線的垂直距離（ m）。 克服啟動慣性所需的力矩 錯誤 !未找到引用源。 啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉的角速度 ω 及啟動所用時間 錯誤 !未找到引用源。 ，按下式計算 或者根據(jù)腕部角速度 ω 及啟動過程轉過的角 度 φ 啟按下式： 精品文檔 值得下載 式中 J工件 —— 工件對手腕回轉軸線的轉動慣量（ N錯誤 !未找到引用源。 m錯誤 !未找到引用源。 ）； J —— 手腕回轉部分對腕部回轉軸線的轉動慣量（ N錯誤 !未找到引用源。m錯誤 !未找到引用源。 ）； ω —— 手腕回轉過程的角速度（ 1/s）； t啟 —— 啟動過程中所需時間（ s），一般取 ； 錯誤 !未找到引用源。 —— 啟動過程所轉過的角度（ rad）。 手腕回轉所需的驅(qū)動力矩相當于上述三項之和。 如果手腕回轉部分的轉動慣量（ J+錯誤 !未找到引用源 。 ）不是很大時，手腕啟動過程所產(chǎn)生的慣性力矩也不大，為了簡化計算可以將計算力矩 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 適當放大，而省略掉 錯誤 !未找到引用源。 ，這時 錯誤 !未找到引用源。 ) 具體計算過程如下 設：（ 1）手爪、手爪驅(qū)動液壓缸及回轉液壓缸轉動件為一個等效圓柱體，高為 30cm,直徑為 20cm,其所受重力為 G=400N。 （ 2）摩擦阻力矩 錯誤 !未找到引用源。 = !未找到引用源。 （ 3）啟動過程所轉過的角度 錯誤 !未找到引用源。 =15錯誤 !未找到引用源。 =, 等速轉動角速度 ω=90 錯誤 !未找到引用源。 = !未找到引用源。 求 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = N錯誤 !未找到引用源。m錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = N錯誤 !未找到引用源。m錯誤 !未找到引用源。 精品文檔 值得下載 代入 錯誤 !未找到引用源。 !未找到引用源。 m錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 = 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 N 錯誤 !未找到引用源。 m 手腕回轉缸的設計計算 回轉液壓缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力距，為了使該機械手具有更好的通用性，以及與相應的機構尺寸相吻合，設回轉的基本尺寸如下： 回轉缸內(nèi)徑 D=40mm 輸出軸與動片連接處的直徑 d=10mm 動片寬度 b=45mm 回轉液壓缸的工 作壓力 p=3M 錯誤 !未找到引用源。 ∴ 錯誤 !未找到引用源。 因為 錯誤 !未找到引用源。 ，所以是符合要求的。 臂部 手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支承腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)的任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。 臂部的各種運動通常用驅(qū)動機構（如液壓缸或氣缸）和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既直接承受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動 又較多，故受力復雜。因此，它的結構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度等直接影響機械手的工作性能。 由本機械手的總體設計可知該臂部分三部分：回轉缸、伸縮缸和俯仰擺動液壓缸?；剞D缸實現(xiàn)的是手臂旋轉，伸縮缸實現(xiàn)的是手臂升降，俯仰缸實現(xiàn)的是手臂的俯仰。 手臂伸縮液壓缸 伸縮液壓缸的結構設計 精品文檔 值得下載 經(jīng)過整體考慮，手臂作直線運動的部分設計為雙導向桿手臂伸縮機構，其圖如 下： 圖 雙導向桿手臂伸縮機構 1—— 缸蓋 2—— 導向桿 3—— 活塞 4—— 缸體 5—— 活塞桿 6—— 導向套 從圖中可較清楚地看到手臂伸縮液壓缸的結構；導向桿 2 在導向套內(nèi)移動，以防手臂伸縮時的轉動（小臂回轉，手腕回轉和手爪夾緊液壓缸用的輸油管道安裝在其內(nèi)）。 由于手臂的伸縮缸安裝在兩根導向桿之間，由導向管承受彎曲作用，活塞桿只受軸向的拉力和壓力，故大大減少了活塞桿的受力，使傳動平穩(wěn)。 手臂伸縮液壓缸的設計計算 精品文檔 值得下載 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 摩擦阻力。手臂運動時，為運動件表面的摩擦阻力。若是導向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力。 錯誤 !未找到引用源。 —— 密封裝置處的摩擦阻力。 錯誤 !未找到引用源。 —— 液壓缸回油腔低壓油液所造成的阻力。 錯誤 !未找到引用源。 —— 啟動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。 1） 錯誤 !未找到引用源。 的計算 不同的配置和不同的導向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進行估算。 圖 水平移動液壓缸受力圖 圖 為雙導向桿導向，其導向桿截面形狀為圓柱面，導向桿對稱配置在伸縮缸的兩側，啟動時，導向裝置的摩擦阻力較大，計算如下： 由于導向桿對稱配 置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。 得 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =0 得 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 ∴ 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 參與運動的零部件所受的總重力（含工作重力）（ N）； 精品文檔 值得下載 L—— 手臂參與運動的零部件的總重量的重心到導向支承前端的距離（ m） 。 a— — 導向支承的長度（ m）； 錯誤 !未找到引用源。 —— 當量摩擦系數(shù)，其值與導向支承的截面形狀有關。 對于圓柱面： 錯誤 !未找到引用源。 =（ ~） 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 —— 摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時； 鋼對青銅：取 錯誤 !未找到引用源。 =~ 鋼對鑄鐵：取 錯誤 !未找到引用源。 =~ 取 錯誤 !未找到引用源。 =，設 手爪、手爪驅(qū)動液壓缸及回轉液壓缸所受重力為 G=400N，手臂伸縮液壓缸所受重力為 G=150N，則 錯誤 !未找到引用源 。=400+150+300=850N， L=50mm， a=100mm，則 錯誤 !未找到引用源。 =850( 錯誤 !未找到引用源。 =442N 2） 錯誤 !未找到引用源。 的計算 不斷密封圈其摩擦阻力不同，此處選用 “Y”形密封圈。 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 pπdl 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 摩擦系數(shù)， 錯誤 !未找到引用源。 =~ P—— 密封處的工作壓力（ 錯誤 !未找到引用源。 ）； d—— 密封處的直徑（ m） l—— 沿軸向的密封長度，相當于唇部的寬度（ m）。 根據(jù)活塞桿的直徑選 “Y” 形密封圈型號為 B16407ACM，內(nèi)徑為 16mm，唇部寬度為 7mm，設密封處工作壓力為 錯誤 !未找到引用源。 ，則 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 pπdl= 錯誤 !未找到引用源。 π= 3） 錯誤 !未找到引用源。 的計算 一般背壓阻力較小，可按 錯誤 !未找到引用源。 =,此處忽略不計。 4） 錯誤 !未找到引用源。 的計算 錯誤 !未找到引用源。 式中 錯誤 !未找到引用源。 —— 參與運動的零部件所受的總重力（包括工件重量）精品文檔 值得下載 （ N）； g—— 重力加速度，取 !未找到引用源。 。 錯誤 !未找到引用源。 —— 由靜止加速到常速的變化量（ m/s）； 錯誤 !未找到引用源。 —— 啟動過程時間（ s），一般取 ~。 已知 錯誤 !未找到引用源。 =，取 錯誤 !未找到引用源。 = ∴ 錯誤 !未找到引用源。 =錯誤 !未找到引用源。 = 手