畢業(yè)設(shè)計(jì)：平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-08 17:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )(231 NGF ?? 6 第 3 章 移動關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓驅(qū)動，氣壓 驅(qū)動，電機(jī)驅(qū)動，和機(jī)械傳動四種。一臺機(jī)械手可以只用一種驅(qū)動，也可以用幾種方式聯(lián)合驅(qū)動 [3]。 各種驅(qū)動的特點(diǎn)見表 31。 表 31 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，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)境維修方便，液體對 溫 度 變 化 敏感，油液泄漏易 7 種使用，泄漏影響小 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 因?yàn)闅鈮汗ぷ鲏毫^低，對氣動組件的材質(zhì)和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護(hù)簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動 [6]。 汽缸內(nèi)型選擇：因?yàn)榛钊谐梯^長，往復(fù)運(yùn)動， 所以選雙作用單活塞汽缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運(yùn)動。 初選活塞桿直徑 d=12mm，估算其重量 )()()2( 222 NghdG ??????? ?? 取 5N 515232321 ??????? GGGF 取 80N 氣壓缸內(nèi)徑 D的計(jì)算 按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 131 ?? PdDF 4 )( 22 ?? D 為汽缸的內(nèi)徑 (m)， P 為工作壓力（ Pa） , ? 為負(fù)載率，負(fù)載率與汽缸工作壓力有關(guān)，取 ?P ，查《液壓傳動與氣壓傳動》表 132 ???P 由于汽缸垂直安裝，所以取 P=。一般 ???Dd ，此選 8 )()(03 05 4 66 mmmP FD ?????? ????? ?? 按《液壓傳動與氣壓傳動》表 133 圓整取 40mm. 一般 ???Dd ，此選 ????? Dd mm 汽缸壁厚 ? 的計(jì)算 按《液壓傳動與氣壓 傳動》表 135查得 4?? 汽缸重量的計(jì)算 )( 8 0 )0 2 2 ()( 22223 NghrRG ???????? ?? 其中： R為汽缸外徑， r 為汽缸內(nèi)徑， h為汽缸長度， g取 10， ? 為汽缸材料密度 3G 取 25N 9 第 4 章 小臂設(shè)計(jì) 臂部是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運(yùn)動形式 [7]。 設(shè)計(jì)時注意的問題 (1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實(shí)心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導(dǎo)向桿，用槽鋼左支撐板，以保證有足夠的剛度 [8]。 (2) 偏重力矩要小，偏重力矩時指臂部的總重量對其支撐或回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的力矩。 (3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運(yùn)動時的沖擊，除采取緩沖外，力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，以減少慣性力。 (4) 導(dǎo)向性要好。 小臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 選 45 號鋼。 mmhmmbcmbhWy 48,30, g / c m 323 ?????? ,小臂長為400mm。 較核： ??????? mgG （ N） 取 120N 其受力如圖 : 圖 小臂的受力圖 F=120+105=225（ N） ).( mNLGLFM ????????? MP aMP aWM y 100][)10( 66 32 ????? ? ?? 按《材料力學(xué)》公式 hbFs23?? 10 其中 h為鋼的高度， b 為鋼的寬， Fs 為所受的力。 所以 MP aMP ahbFs 60][ ???? ?? 所以選 45 號鋼合適。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 材料為 45 號鋼，受力如圖 : 圖 驗(yàn)算： )(6601010 66 221 NlMFF ????? ? F=660N ? ? )(100 66 2cmMpaMw ??? ? )(1010 6632 23m in mmwd ???? ?? 234 rF??? ? ? )( in mmFsr ?? ?? 為保證安全，選擇軸直徑 30mm。 軸承的選擇 因?yàn)樯陷S承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用角接觸球軸承， 按 參考文獻(xiàn) [8]表 96－ 1（ GB 29784）選 7304E， d=30mm 3 1 .5 k Nc 0 ?? e= 軸承的校核 因?yàn)榇颂庉S承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應(yīng)力過大，產(chǎn)生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 11 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 1317 000 PSC ? 其中 0P 為當(dāng)量靜載荷， 0S 為軸承靜強(qiáng)度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 38 作擺動運(yùn)動軸承 ,沖擊及不均勻載荷 , ???S 此處 . 上軸承受純徑向載荷 , )(66010 NFP ??? 所以 )()( 000 KNCNPS ????? 因此軸承合適 . 下軸承受徑向和軸向載荷 , AYRXP 000 ?? R為徑向載荷 A為軸向載荷 X Y 分別為徑向軸向載荷系數(shù)，其值按《機(jī)械設(shè) 計(jì)》表 13－ 5查取 因?yàn)? ???? eRA 所以 10?X 00?Y NRAYRXP 6 6 0000 ???? 所以 )()( 000 KNCNPS ????? 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核 軸承摩擦力矩的計(jì)算： 如果 10?PC （ C 為基本額定動載荷， P為所受當(dāng)量動載荷），可按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版 ()公式 : FdT ?? 估算 其中 :? 為滾動軸承摩擦因數(shù)， F 為軸承載荷， d為軸承內(nèi)徑。 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版 表 ?? 102666017 20 0 ???PC ，所以也可以用此公式估算 所以 ).( MNFdT ?????? ? 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二版 表 得 ??
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