畢業(yè)設計：平面關節(jié)型機器人結構設計(編輯修改稿)
2025-01-08 17:50 本頁面
【文章內容簡介】 )(231 NGF ?? 6 第 3 章 移動關節(jié)的設計計算 機械手的驅動系統(tǒng)有液壓驅動，氣壓 驅動，電機驅動，和機械傳動四種。一臺機械手可以只用一種驅動，也可以用幾種方式聯(lián)合驅動 [3]。 各種驅動的特點見表 31。 表 31 比較內 容 驅動方式 機械傳動 電機 驅動 氣壓傳動 液壓傳動 異步電機，直流電機 步進或伺服電機 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，結構尺寸過大 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構控制，定位精度高，可與主機嚴格同步 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)復雜 可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴重，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，可無級調速，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 體積 當自由度多時，機構復雜，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 應用范圍 適用于自由度少的專用機械手，高速低速均能適用 適用于抓取重量大和速度低的專用機械手 可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手 中小型專用通用機械手都有 中小型專用通用機械手都有，特別時重型機械手多用 成本 結構簡單，成本低，一般工廠可以自己制造 成本低 成本較高 結構簡單，能源方便，成本低 液壓元件成本較高，油路也較復雜 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動 [6]。 汽缸內型選擇：因為活塞行程較長，往復運動， 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 氣壓缸內徑 D的計算 按《液壓傳動與氣壓傳動》公式 131 ?? PdDF 4 )( 22 ?? D 為汽缸的內徑 (m)， P 為工作壓力（ Pa） , ? 為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關，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 ? 的計算 按《液壓傳動與氣壓 傳動》表 135查得 4?? 汽缸重量的計算 )( 8 0 )0 2 2 ()( 22223 NghrRG ???????? ?? 其中： R為汽缸外徑， r 為汽缸內徑， h為汽缸長度， g取 10， ? 為汽缸材料密度 3G 取 25N 9 第 4 章 小臂設計 臂部是機械手的主要執(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動形式 [7]。 設計時注意的問題 (1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導向桿，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軸所產生的力矩。 (3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運動時的沖擊，除采取緩沖外，力求結構緊湊，重量輕，以減少慣性力。 (4) 導向性要好。 小臂結構的設計 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》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。 軸的設計計算 材料為 45 號鋼，受力如圖 : 圖 驗算： )(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 因為上軸承只受徑向，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 [8]表 96－ 1（ GB 29784）選 7304E， d=30mm 3 1 .5 k Nc 0 ?? e= 軸承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產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 《機械設計》 1317 000 PSC ? 其中 0P 為當量靜載荷， 0S 為軸承靜強度安全系數(shù)，取決于軸承的使用條件。 按《機械設計》表 38 作擺動運動軸承 ,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《機械設 計》表 13－ 5查取 因為 ???? 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 軸承摩擦力矩的計算： 如果 10?PC （ C 為基本額定動載荷， P為所受當量動載荷），可按《機械設計手冊》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為軸承內徑。 查表《機械設計手冊》第二版 表 ?? 102666017 20 0 ???PC ，所以也可以用此公式估算 所以 ).( MNFdT ?????? ? 查表《機械設計手冊》第二版 表 得 ??
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