【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(yīng)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(biāo)準(zhǔn)為 3n? ，彈簧的總?cè)?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(duì)于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗(yàn)算 對(duì)于壓縮彈簧如果長(zhǎng)度較大時(shí)，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(zhǎng)細(xì)比 0 74 12Hb D? ? ?，本設(shè)計(jì)彈簧是 2端自由，根據(jù)下列選取： 當(dāng)兩端固定時(shí)， ? ,當(dāng)一端固定；一端自由時(shí)， ? ；當(dāng) 兩端自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，? 。 結(jié)論本設(shè)計(jì)彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 (8).疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力強(qiáng)度的驗(yàn)算。 對(duì)于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N? ，或者載荷變化幅度不大時(shí)，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算）。 現(xiàn)在由于本設(shè)計(jì)是在恒定載荷情況下，所以只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算。計(jì)算公式： maxcaSSS???? （ ） sS 選取 （力學(xué)性精確能高） max 38KDFd? ?? （ ） 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 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(jié)論：經(jīng)過(guò)校核，彈簧適應(yīng)。 本章小結(jié) 通過(guò)本章的設(shè)計(jì)計(jì)算，先對(duì)滑槽杠桿式的手部結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，然后分別對(duì)滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)的夾緊力、夾緊用的彈簧、驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行計(jì)算，在滿足基本要求后，對(duì)手部的夾持精度進(jìn)行分析計(jì)算。 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部設(shè)計(jì)的基本要求 （ 1） 力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí) ，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)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(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 (1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu) 點(diǎn)而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩 M，需要克服以下幾種阻力：克服啟動(dòng)慣性所用。回轉(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于 0270 ）。 (2) 齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于 0270 的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。 (3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)自由度。 (4) 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 18 腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的選擇 本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn) 0180 ，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動(dòng)。 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù) 夾取工件重量 60Kg ，回轉(zhuǎn) 0180 。 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算 （ 1） 腕部的驅(qū)動(dòng)力矩 需要的力矩 M慣 。 （ 2） 腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩 M摩 。 夾取棒料直徑 100mm，長(zhǎng)度 1000mm，重量 60Kg，當(dāng)手部回轉(zhuǎn) 0180 時(shí)，計(jì)算 力矩： （ 1） 手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)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(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ??啟 018=，等速轉(zhuǎn) 動(dòng)角速度 ? ?? 。 ? ?22M J J ????慣 工 件 啟 （ ） 查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式 (機(jī)電傳動(dòng)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 55 N m? ? ? 腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)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(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41設(shè)缸體內(nèi)空半徑 R=60mm，外徑根據(jù)表 42選擇121mm,這個(gè)是液壓缸壁最小厚度，考慮到實(shí)際裝配問(wèn)題后，其外徑為 182mm；動(dòng)片寬度 b=66mm,輸出軸 r= 所示。則回轉(zhuǎn)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(dòng)片靜片 圖 腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 20 表 標(biāo)準(zhǔn)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(yáng) 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?jì)算 圖 缸蓋螺釘間距示意 表 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關(guān)系 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，如圖 所示， t 為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 ， 在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力 0 39。sQ Q QF F F?? （ ） 計(jì)算： 液壓缸工作壓強(qiáng)為 P=8Mpa,所以螺釘間距 t 小于 80mm,試選擇 8 個(gè)螺釘， 7 8088D? ?? ? ?，所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=8 個(gè) 危險(xiǎn)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(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘 （ 1） 動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘 動(dòng)片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)上圖。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱安裝，并用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。 ? ?2282Qb p dD d M F Zf? ? ?摩 屈良鑫 ： 搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 22 于是得 ? ?224Q bpF D dZfd?? () D—— 動(dòng)片的外徑； f—— 被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對(duì)銅取 f= 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 ? ?214QFd??? ?合 () 或 ? ?14 QFd ??? () 帶入有關(guān)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?（ ? ）