【文章內(nèi)容簡介】 １ .５ 若被抓取工件的最大加速度取α＝ｇ，則： Ｋ ２ =1+α/ ｇ =1+1=2 Ｐ 實 ＝ 2362/ 0=787 N 所以，夾持工件時所需夾緊氣缸的驅(qū)動力為 787 N 則根據(jù)公式：Ｐ 氣缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４ （ 3－ 11） Ｐ 氣缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４＝ ３ .１４ （５０１０ －３ ） ２ 510 5/4 ＝９８１ .5 N Ｐ 氣缸 ＝９８１ .５ N Ｐ 彈簧 ＋Ｐ 實際 ＝１４２ .5 +787＝ N 式中 : D 為氣缸直徑假設(shè)為 50mm P 為氣壓假設(shè)為 510 5Pa 所以選用 MDBB5035 氣缸合適． ｍ 夾緊 ＝１１４０＋５０３．５＝１３１５ｇ 3． 2． 3 腕部傳動氣缸的選擇 當(dāng)工件取Ф７０時，Ｒ＝０ .０３５ Ｌ／８＝０ .１７／８＝０ .０２１２５ 則根據(jù)公式：Ｊ 工件 ＝ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２得： （ 3－ 12） Ｊ 工件 ＝ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２ ＝５．１（０．１７ ２ ＋３ ０．０３５ ２ ）／１２ ＝０．０１３８ Kgm２ 11 11 當(dāng)工件取Ф５０時，Ｒ＝０．０２５ Ｌ／８＝０ .３３３３／８＝０ .０４１６６ 則根據(jù)公式：Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２得： （ 3－ 13） Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２ ＝５．１０．３３３３ ２ ／１２ ＝０．０４７２ Kgm２ 因此Ｊ 工件 ?。?工件 Ф５０＝０．０４７２ Kgｍ ２ 計算 根據(jù)公式： J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２得： （ 3－ 14） J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２ ＝２．７（０．０７ ２ ＋０．０ 35２ ）／１２ ＝０．００１５ Kgm２ Ｍ 慣 ＝（Ｊ 工件 ＋ J 手爪 ）ω／△ （ 3－ 15） ＝（０．０４１７２＋０．００１５）３．１４／０．１ ＝１．５２９２ Nm 根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)受力圖 , 得： Ｍ 驅(qū) ＝Ｍ 慣 ＋Ｍ 偏 ＋Ｍ 摩 ＋Ｍ 封 （ 3－ 16） 為簡化計算可不計密封裝置處的摩擦阻力矩，因此乘安全系數(shù)１．１即可 Ｍ 驅(qū) ＝１．１Ｍ 慣 ＝１ .１ １ .５２９２＝１ .６８２ Nm． 所以選用 ＣＤＲＢ１ＢＷ５０－１８０Ｓ 大型葉片式回轉(zhuǎn)擺動氣缸． 其參數(shù)為：Ｍ 驅(qū) ＝３ Nm． 則，由以上結(jié)果可得手腕回轉(zhuǎn)受力如圖 3－ 1 圖 3－ 1 手腕回轉(zhuǎn)受力圖 3． 2． 4 伸縮氣缸的選擇 1． 計算摩擦力： 彎矩 M的計算 工件：Ｘ １ ＝７００＋５００－３２６＝８４７（ mm） 爪部：Ｘ ２ ＝６００＋５００－３２６＝７７４（ mm） 腕部：Ｘ ３ ＝４４２＋５００－３２６＝６１６（ mm） 導(dǎo)桿：Ｘ ４ ＝２５０ mm ｍ １ ＝５．１ Kg ｍ ２ ＝３．２ Kg (約為 取 ) ｍ ３ ＝１．５ Kg (約為 取 )ｍ ４ ＝４２＝８ Kg (約為 取 ) Ｍ＝Ｍ １ ＋Ｍ ２ ＋Ｍ ３ ＋Ｍ ４ (317) ＝ ++ +8 ≈ Nｍ 根據(jù)手臂伸出時的受力狀態(tài)得：Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ (318) Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＝（ +++8） ＝ ＝１７４．４４ N 根據(jù)： ２ N２ ＝２ N１ ＋Ｇ??（１） N１ =Ｍ /f?? （２） 解得： N１ ＝Ｍ／ ＝ ／ ＝６４４ N N２ ＝（ ２ N＋Ｇ）／２＝（２６４４＋１７４ .44）／２ 12 12 ＝７３１ .22 N 根據(jù)公式：Ｆ 摩 2＝ fN2 (319) ＝ 2＝ N （其中：鋼－青銅ｆ＝ ～ （潤）） Ｆ 摩 1＝ fN１ ＝６４４ 2 ＝１９３ .2 N Ｆ 摩 ＝Ｆ 摩１ ＋Ｆ 摩２ ＝ ＋ ＝ N 2． 慣性力計算 Ｆ 慣 ＝ｍａ (320) ＝（ｍ 1＋ｍ 2＋ｍ 3＋ｍ 4）ａ ＝ ＝ 其中， ａ＝ 250／ ／ S ＝ ／ｓ Ｆ 摩 ＋Ｆ 慣 ＝ ＋ ＝ Ｆ 缸驅(qū) ＝Ｐ 工作 （πｄ 缸 ２ ／ 4） ＝ 5 10 6（ 4010 3） 2 ≈ N 所以 SMC MB 系列標(biāo)準(zhǔn)氣缸 MDBB50500 合適 ，查資料得：材料為鋁合金的 MDBB50500氣缸行程為零時質(zhì)量為 1140g，每增加 10mm 行程則質(zhì)量增加 40g ｍ 伸縮缸 ＝ 1140+50 40＝ 3140g 3． 2． 5 對伸縮導(dǎo)桿的校核 P＝ N2／ S （ 3－ 21） ＝ ／ () ＝ 10 6Pa ＝ 所 以， P[P]＝ 15MPa V＝ ／ｓ ＰＶ＝ 10 6 ＝ 10 6Pa ＝ [PV]＝ 15MPa／ｓ ?＝Ｍ／Ｗ （ 3－ 22） ＝（ ） /[（ π /32） （ 3010 3） 3] ＝ 10 ６ Ｐａ ＝ 所以，? [? ]＝ 100MPa （ 45 鋼 [? ]＝ 100 MPa） ｍ 伸縮導(dǎo)桿 ＝（πｄ ２ ／ 4）Ｌ 伸縮 ρ 缸 （ 3－ 23） ＝（ 302／ 4） 72010 ３ ＝ 3968ｇ 3． 2． 6 配重計算 偏重力矩即手臂及其上所支承的全部零件的重量（作用在各自重心上）對手臂回轉(zhuǎn)軸的靜力矩，用Ｍ 偏 表示，手 臂前伸時則偏重力矩為最大。若Ｇ １ Ｇ ２ Ｇ ３ Ｇ ４ 和Ｘ１ Ｘ ２ Ｘ ３ Ｘ ４ 分別為工件，手部、手腕、手臂之重量和重心位置至手臂回轉(zhuǎn)軸的距離，則手臂，手腕等部件的總重量Ｇ為： 13 13 Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＋??＝ Σ Ｇ ｉ （ 3－ 24） 式中ｉ —— 表示工件、手部、手腕、手臂等零部件的順序號。 各零部件的總重心位置距手臂回轉(zhuǎn)軸軸線的距離為Ｐ，其值為： ρ ＝（Ｇ １ Ｘ １ ＋Ｇ ２ Ｘ ２ ＋??）／（Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋? ?） ＝ Σ Ｇ ｉ Ｘ ｉ ／ Σ Ｇ ｉ 厘米 （ 3－ 25） 其偏重力矩Ｍ 偏 為：Ｍ 偏 ＝Ｇ ｐ ＝ Σ Ｇ ｉ Ｘ ｉ 公斤 ? 厘米 當(dāng)手臂處于伸長和回縮狀態(tài)時，立柱所受偏重力矩分別為： ρ 縮 ＝ (Ｇ 工件 Ｘ 工件 ＋Ｇ 手爪 Ｘ 手爪 ＋Ｇ 腕部回轉(zhuǎn)缸 Ｘ 腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋Ｇ 伸縮導(dǎo)向 Ｘ 伸縮導(dǎo)向 －Ｇ 伸縮缸 Ｘ 伸縮缸 )／（ Ｇ 工件 ＋Ｇ 手爪 ＋Ｇ 腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋Ｇ 伸縮導(dǎo)向 ＋Ｇ 伸縮缸 ） （ 3－ 26） ＝（ 700＋ 570＋ 450＋ 9 13－ 83） ／（ ＋ ＋ ＋ 9＋ ） ＝ ＝ mm ρ 縮 ＝ (Ｇ 工件 Ｘ /工件 ＋Ｇ 手爪 Ｘ /手爪 ＋Ｇ 腕部回轉(zhuǎn)缸 Ｘ /腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋Ｇ 伸縮導(dǎo)向 Ｘ /伸縮導(dǎo)向 －Ｇ 伸縮缸 Ｘ /伸縮缸 )／（ Ｇ 工件 ＋Ｇ 手爪 ＋Ｇ 腕部回轉(zhuǎn)缸 ＋Ｇ 伸縮導(dǎo)向 ＋Ｇ 伸縮缸 ） （ 3－ 27） ＝（ 1200＋ 1070＋ 950＋ 9 355－ 30） /(＋ ＋ ＋ 9＋ ) ＝ mm Ｍ 縮 ＝Ｇ ρ 縮 ＝ ＝ Nｍ Ｍ 伸 ＝Ｇ ρ 伸 ＝ ＝ Nｍ 由于要將偏重力矩減至最小，因此配重取兩者的中間值。 Ｍ 中間值 ＝ Nｍ ρ 中間值 ＝ 450mm＝ 則：Ｇ 配重 ＝Ｍ 中間值 ／ ρ 中間值 ＝ ／ ＝ N ｍ 配重 ＝ Ｇ 配重 ／ｇ＝ ／ ＝ kg V 配重 ＝ ｍ 配重 ／ ρ 鋼 ＝ ( 106)＝ 106mm３ （ａ： １５０ ｂ：２００ h：９２） 3． 2． 7 升降部分計算 工業(yè)機械手的回轉(zhuǎn)和升降機構(gòu)安裝在底座上，它們支承著手臂伸縮機構(gòu)，手腕和手部。 14 14 升降導(dǎo)向立柱不自鎖的條件 —— 因為手臂在總重量Ｇ的作用下有一順時針方向傾斜的趨勢，而導(dǎo)套卻阻止手臂這種趨勢，若導(dǎo)套對升降立柱的作用力為Ｒ １ 和Ｒ ２ ，根據(jù)升降立柱的力平衡條件得： Σ Ｆ Ｘ ＝０ Ｒ １ ＝Ｒ ２ Σ ｍ Ａ （Ｆ）＝０ Ｒ １ h＝Ｇ ρ 則：Ｒ １ ＝Ｇ ｐ／ h （ 3－ 28） 所謂不自鎖的條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑。從力的觀點分析必須使 Ｇ Ｆ １ ＋Ｆ ２ ＝２Ｆ １ ＝２Ｒ １ ｆ＝２ ρ Ｇｆ／ h 所以： h２ｆ ρ 式中：ｆ —— 摩擦系數(shù)。一般取 ，這里考慮到摩擦的副作用則取 。 ρ —— 偏重力臂即手臂等部件總重量的重心到立柱軸線間的距離。 ｍ 托板 ＝ 863 200 12 106＝ kg ｍ 總 1＝ ++＝ kg Ｐ 慣 ＝ｍ 總 1ａ＝ ＝ N Ｍ 總１ ＝Ｍ 伸 －Ｍ 配重 ＝ － 95＝ Nm ρ 總１ ＝ Ｍ 總１ ／Ｇ 總１ ＝ ( )＝ m＝ mm (h＝ 150 mm2fρ 總１ ＝ 2 ＝ mm) ｍ 托連 ＝ 10 1002 103＝ g＝ kg R＝ Ｍ 總１ ／ h＝ ＝ 256 N Ｐ 摩 ＝ 2Rf＝ 2 256 ＝ N Ｐ 驅(qū) ＝ (Ｐ 慣 ＋Ｐ 摩 )＋ Ｇ 總１ ＋Ｇ 連 ＝ (＋ ) ＋ ＋ ≈ N Ｐ 缸驅(qū) ＝ (π d２ /4)p 工作壓力 ＝ 50２ 10６ /4 ＝ N Ｐ 驅(qū) ＝ N 所以，可選用 MDBB５０ ３００ 3． 2． 8 對升降導(dǎo)桿的核算 當(dāng)手臂伸出到最大范圍時，回轉(zhuǎn)中心所受的彎矩最大。 根據(jù)公式： ? ＝Ｍ／Ｗ 。 （ 3－ 29） ? ＝Ｍ／Ｗ＝ ／ [(π ／ 32) (30 103)3] ≈ MPa［ ? ］＝ 100 MPa 15 15 45鋼［ ? ］＝ 1