【文章內(nèi)容簡介】 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) (1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應力 ? ? 800MPa? ? (2).選擇旋繞比 C=8，則 4 1 154 4 6CK C ???? （ ） 4 1 154 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 15 834 8 4 6??? ? ??? (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=42mm，估算彈簧絲直徑 42 mmC? ? ? (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。 MAXF KCd?? （ ） 大學畢業(yè)設計（論文） 19 ? ?39。 MAXF KCd ?? 61 6 2 1 1 .1 8 3 81 .6 78 0 0 1 0 mm????? (5). 根據(jù) 變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 38 MAXMAXGdn FC?? （ ） 38 MAXMAXGdn FC??638 0 0 0 0 1 0 0 .0 0 7 2 .8 68 1 6 2 1 8?????? 選擇標準為 3n? ，彈簧的總圈數(shù)1 1 .5 3 1 .5 4 .5nn? ? ? ? ?圈 (6).最后確定 42D mm? ， 7d mm? ， 1 4 2 7 3 5D D d m m? ? ? ? ?， 2 4 2 7 5 2D D d m m? ? ? ? (7).對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗算 對于壓縮彈簧如果長度較大時，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。為了避免這種現(xiàn)象壓縮彈簧的長細比 0 74 12Hb D? ? ?，本設計彈簧是 2端自由，根據(jù)下列選取： 當兩端固定時， ? ,當一端固定；一端自由時， ? ；當 兩端自由轉動時，? 。 結論本設計彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 (8).疲勞強度和應力強度的驗算。 對于循環(huán)次數(shù)多、在變應力下工作的彈簧，還應該進一步對彈簧的疲勞強度和靜應力強度進行驗算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N? ，或者載荷變化幅度不大時，可只進行靜應力強度驗算）。 現(xiàn)在由于本設計是在恒定載荷情況下，所以只進行靜應力強度驗算。計算公式： maxcaSSS???? （ ） sS 選取 （力學性精確能高） max 38KDFd? ?? （ ） 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 20 max 38KDFd? ?? 38 4 2 1621 5987 5647 7??? ? ?? 6m a x8 0 0 1 0 1 . 3 3 6 1598756479casS paS pa?? ?? ? ? 結論：經(jīng)過校核，彈簧適應。 本章小結 通過本章的設計計算，先對滑槽杠桿式的手部結構進行力學分析，然后分別對滑槽杠桿式手部結構的夾緊力、夾緊用的彈簧、驅動力進行計算，在滿足基本要求后，對手部的夾持精度進行分析計算。 大學畢業(yè)設計（論文） 17 4 腕部的設計計算 腕部設計的基本要求 （ 1） 力求結構緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。因此，在腕部設計時 ，必須力求結構緊湊，重量輕。 （ 2）結構考慮，合理布局 腕部作為機械手的執(zhí)行機構，又承擔連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。 （ 3） 必須考慮工作條件 對于本設計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。 腕部的結構以及選擇 (1) 具有一個自由度的回轉驅動的腕部結構。它具有結構緊湊、靈活等優(yōu) 點而被廣腕部回轉，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動慣性所用?；剞D角由動片和靜片之間允許回轉的角度來決定（一般小于 0270 ）。 (2) 齒條活塞驅動的腕部結構。在要求回轉角大于 0270 的情況下，可采用齒條活塞驅動的腕部結構。這種結構外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。 (3) 具有兩個自由度的回轉驅動的腕部結構。它使腕部具有水平和垂直轉動的兩個自由度。 (4) 機 液結合的腕部結構。 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 18 腕部結構和驅動機構 的選擇 本設計要求手腕回轉 0180 ，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結構選擇具有一個自由度的回轉驅動腕部結構，采用液壓驅動。 腕部的設計計算 腕部設計考慮的參數(shù) 夾取工件重量 60Kg ，回轉 0180 。 腕部的驅動力矩計算 （ 1） 腕部的驅動力矩 需要的力矩 M慣 。 （ 2） 腕部回轉支撐處的摩擦力矩 M摩 。 夾取棒料直徑 100mm，長度 1000mm，重量 60Kg，當手部回轉 0180 時，計算 力矩： （ 1） 手抓、手抓驅動液壓缸及回轉液壓缸轉動件等效為一個圓柱體，高為 220mm，直徑 120mm 230 . 0 6 0 . 2 2 7 8 0 0 9 . 8 1 9 0G K g m N K g N?? ? ? ? ? ? （ 2） 擦力矩 ?摩。 （ 3） 啟動過程所轉過的角度 ??啟 018=，等速轉 動角速度 ? ?? 。 ? ?22M J J ????慣 工 件 啟 （ ） 查取轉動慣量公式 (機電傳動教材 )有： 2 2 2 21 1 19 0 6 34 22 2 NJ M R N m s N m sN K g? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 2 2 2 21 1 6 0 9 . 83 1 3 0 . 0 5 5 . 0 1 2 51 2 1 2 9 . 8GJ l R N m sg ?? ? ? ? ? ? ? ?工 件 代入： ? ? 22 . 6 1 60 . 0 3 4 2 5 . 0 1 2 5 5 52 0 . 3 1 4M N m? ? ? ??慣 0. 1M M M M M? ? ? ?慣 摩 慣 大學畢業(yè)設計（論文） 19 55 N m? ? ? 腕部驅動力的計算 表 41 液壓缸的內(nèi)徑系列（ JB82666） （ mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 設定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41設缸體內(nèi)空半徑 R=60mm，外徑根據(jù)表 42選擇121mm,這個是液壓缸壁最小厚度，考慮到實際裝配問題后，其外徑為 182mm；動片寬度 b=66mm,輸出軸 r= 所示。則回轉缸工作壓力? ? ? ?2 2 2 22 2 6 1 .1 1 7 .3 50 .0 6 6 0 .0 5 5 0 .0 2 2 5MP M p ab R r ?? ? ?? ? ?，選擇 8Mpa 動片靜片 圖 腕部液壓缸剖截面結構示意 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 20 表 標準液壓缸外徑（ JB106867） （ mm） 液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼P 160Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼200P Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 圖 缸蓋螺釘間距示意 表 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關系 缸蓋螺釘?shù)挠嬎悖鐖D 所示， t 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強有關，見表工作壓力 P（ Mpa） 螺釘?shù)拈g距 t(mm) ~ 小于 150 ~ 小于 120 ~ 小于 100 ~ 小于 80 大學畢業(yè)設計（論文） 21 ， 在這種聯(lián)結中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力 0 39。sQ Q QF F F?? （ ） 計算： 液壓缸工作壓強為 P=8Mpa,所以螺釘間距 t 小于 80mm,試選擇 8 個螺釘， 7 8088D? ?? ? ?，所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=8 個 危險截面 222 2 20 . 1 1 0 . 0 4 5 0 . 0 0 7 9 0 8 8 7 54S R r m? ? ? ?? ? ? ? Q PSF Z?所 以 ， () Q PSF Z?? SF KF? ? 1 .5 7 9 0 8 .8 1 1 8 6 3 .3SF KF N? ? ? ? 所以 0 39。sQ Q QF F F??=+=19772N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 160 M Pan?? ? ? ?則（ ? ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?04 QFd ???? （ ） ? ? 04 QFd ???? 64 1 .3 1 9 7 7 2 0 .0 1 5 93 .1 4 1 6 0 1 0 m?????? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=16mm. 動片和輸出軸間的連接螺釘 （ 1） 動片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結構見上圖。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。 ? ?2282Qb p dD d M F Zf? ? ?摩 屈良鑫 ： 搬運機械手設計 22 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? () D—— 動片的外徑； f—— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取 f= 螺釘?shù)膹姸葪l件為 ? ?214QFd??? ?合 () 或 ? ?14 QFd ??? () 帶入有關數(shù)據(jù)，得 ? ? ? ?62 2 2 20 . 0 6 6 8 1 0 0 . 1 1 0 . 0 4 5 2 4 6 2 74 4 0 . 1 5 0 . 0 3 2Q bpF D d NZ f d Z ??? ? ? ? ?? ? ? 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ）