【文章內(nèi)容簡介】 術(shù)學(xué)院 17 圖 32 連桿杠桿式夾持器 當(dāng)驅(qū)動桿 1 上下移動時，由桿 連桿 擺動的鉗爪 3 和夾持器體 4 構(gòu)成四桿機(jī)構(gòu)，迫使鉗爪完成夾緊和松開動作。夾緊力 NF 和驅(qū)動力 PF 之間的計算公式為： bcFF PN ?c os? (32) ? ?cosc bFF Np ?＝ ?30cos200180652?? =678N 式中 ： NF 為夾緊力（ N）； PF 為驅(qū)動力（ N） ； c＝ 200mm； b＝ 180mm； ? = ?30 擴(kuò)力比為： i = ?cosbcFFNP ? (33) =23200180 ? 氣缸設(shè)計 氣缸選用 ? 80mm，管接式地腳結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓縮空氣單位壓力 p= 時，氣缸推力為 1005N。由于已知鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比為 i =， 因為在 實(shí)際選用中應(yīng)根據(jù)不同情況對表中數(shù)值乘以 ， 再 選取 。所以 故由氣缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為： NF =i 1005? = 1005? =836（ N） (34) 18 此時 NF 已大于所需的 678N的夾緊力，故本機(jī)械手可安全工作。 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 19 此表中的數(shù)據(jù)是理論輸出力，在實(shí)際選用中應(yīng)根據(jù)不同情況對表中數(shù)值乘以 系數(shù)后， 再 選取。 20 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 21 第 四 章 懸臂 （ Z 軸） 傳動系統(tǒng)設(shè)計 對于步進(jìn)電機(jī)，脈沖當(dāng)量 P? （ mm/脈沖）確定，初步選定滾珠絲杠導(dǎo)程 0L (mm)和電機(jī)步距角 ?b [( 176。 )/脈沖 ]后，則可用下式來計算該軸伺服傳動系統(tǒng)的傳動比 ?? PbLi 360 0? = ?? ?? =1 (41) 其中， b? 為步進(jìn)電機(jī)的步距角 b? ＝ ? ， 0L 為滾珠絲杠導(dǎo)程 0L ＝ 10mm， p? 為系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 p? ＝ 。使 i=1，使步進(jìn)電機(jī)直接與絲杠用聯(lián)軸器聯(lián)接，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。 ，機(jī)械手的 質(zhì) 量 ： 工作臺的型號及重量 工作臺 基礎(chǔ)構(gòu)件采用優(yōu)質(zhì)鋁合金、鑄鐵、鋼材、及大理石等材料，傳動結(jié)構(gòu)可以采用直導(dǎo)軌、直線圓導(dǎo)軌、滾珠絲杠、同步帶及氣缸等多種組合形式，滿足各種行業(yè)、不同場合的需要。具有精度高、壽命長、效率高、磨損小、通用性強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊湊美觀等特點(diǎn)。 22 在此選用型號為 RHDZ080的工作臺， 工作臺采用雙滑軌、滾珠絲桿的組合形式。行程 800mm，總長 1120mm。 質(zhì)量 為 1M ＝ 75kg。 機(jī)械手重量 2M 機(jī)械手材料為 45 號鋼， 質(zhì)量 為 45kg。 選取的滾珠絲杠轉(zhuǎn)動系統(tǒng)為 ： 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 磨制絲杠 (右旋 ) 軸承到螺母間距離 (臨界長度 ) nL ＝ 800mm 固定端軸承到螺母間距離 kL ＝ 800mm 設(shè)計后絲杠總長 L ＝ 1000mm 最大行程 （有效行程） ＝uL 800mm 工作臺最高移動速度 maxV ＝ 10（ m/min） 壽命定為 hL ＝ 24000 工作小時。 絲桿 摩擦系數(shù) μ ＝ 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 maxn ＝ 1000 （ r/min） ；加速度 ? ＝ 2/s 支承方式為 (固定 — 支承 ) W = 75kg+45kg （工作臺 托板 質(zhì) 量 +機(jī)械手質(zhì) 量） g=(重力加速度 ) I=1 (電機(jī)至絲杠的傳動比 ) 摩擦阻力 Fw=μW g = 120 ? 118(N) 絲桿工作時受到的軸向載荷： 無夾工件時 wa FFF ＋＝ ＝ ( 1M + 2M )? (g+? ) wF＋ ＝ (75+45) ? (+)+118＝1332(N) 夾工件時 wa FFF ＋＝ ＝ ( 1M + 2M + jM )? (g+? ) wF＋ ＝ (75+45+30) ? (+)+118＝ 1636(N) 運(yùn)轉(zhuǎn)方式 軸向載荷 Fa=F+Fw （ N） 進(jìn)給速度 (mm/min) 工作時間比例 無夾工件時上下移動 1aF =1332 V1=10000 q1=50 夾工件時上下移動 2aF =1636 V2=8000 q2=50 運(yùn)轉(zhuǎn)方式 進(jìn)給速度 (mm/min) 進(jìn)給 轉(zhuǎn)速 (r/min) 無夾工件時上下移動 V1=10000 n1=1000 夾工件時上下移動 V2=8000 n2=800 24 選取的滾珠絲杠 型號和計算 (1)導(dǎo)程的計算 ： 0LinVmaxmax??＝ 10000/1000＝ 10mm (2)平均速度的計算： 2211m n1 0 0qn1 0 0qn ?? ＋＝ 8 0 01 0 0501 0 0 01 0 050 ?? ＋＝ ＝ 900r/min (3)平均 載荷 的計算： 3 2m23 21m13 1 100qnnF100qnnF ????? ??＝mF 3 3310050900800( 16 3 6 )100509001000( 13 3 2 ) ?????＝ ?1483(N) (4)絲桿時間壽命的計算： 60nLR mh ??＝ ＝ 2400090060＝ 1296000000 轉(zhuǎn)次 (5)額定動載荷的 計算： 36wm 10RfFC ??＝? 36101 29 6 00 0 00 48 3 ??＝? 21030(N) 其中 wf 為絲桿在 普通 運(yùn)動中的摩擦系數(shù) 取 得到：額定動載荷 ??C 21030(N)。以 ?C 值從 “ FDG 法蘭式雙螺母表” 中查出適合的類型： 公稱直徑： d0=32mm 絲杠底徑： d0= 導(dǎo)程： Pho=10mm 循環(huán)圈數(shù)： 額定動載荷為： Ca＝ 25649N 額定靜載荷 ： oaC ＝ 66711 N 螺母總長 sL ＝ 128mm (6)絲桿螺紋長度的計算： eu1 L2LL ＋＝ ＝ 800＋ 240＝ 880mm 其中 uL 最大行程， eL 為余程（由下表查到）。 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 25 有效行程 Lu=L1Le 公稱導(dǎo)航 Lo 3 4 5 6 8 10 12 16 20 余程 Le 10 12 16 20 24 32 40 45 50 60 絲杠螺紋長度不得小于 800mm 加上螺母總長一半 64mm(從 “ FDG 法蘭式雙螺母表”查得 螺母總長 128mm)。得絲杠螺紋長度 ≥ 864m。在此取絲杠螺紋長度 L1=900mm 則軸承之間的距離 ?L =900mm (7)絲桿公稱直徑的 計算： 注： 公稱直徑由允許工作轉(zhuǎn)速與工作容許軸向載荷來得出。 臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 的關(guān)系為 ： Ln ? 其中 Ln 為臨界轉(zhuǎn)速， kn 為 允許 工作轉(zhuǎn)速。 已知 maxn ＝ 1000r/min，在此先假 kn ＝ maxn ； kn ＝ 1000r/min 絲桿底 徑722nk2 10Lnd ??? ??7 8001000?? ? 式中： 2? 為安裝系數(shù)，在“安裝方法圖”中查找，安裝方式為“固定－支承”。 得到絲桿底徑 ? 。結(jié)合上邊求得的 0L ＝ 10mm 以及 額定動載荷 ??C 21030(N)查“ FDG 法蘭式雙螺母 表 ” 得到絲桿的型號為： FDG3210R – 900 (8)預(yù)緊載荷的 計算： aoF 的確定 ?31 6 3 63FF m a xao ＝＝545(N) C和拉伸力 tF 的確定 26 C＝ 3u0 10Lt －????? 336 ????? －＝ ? m? 式中： C 行程補(bǔ)償值（ m? ）； t ? 溫度變化值 C3C2 00 ～ ； uL 最大行程； 0? 膨脹系數(shù) 0? ＝ －? /度 E4dtF 22t ???? ??＝＝ ??? ＝ 2864(N) 式中： tF 行程內(nèi)預(yù)拉伸力； E 彈性模量 E＝ ? (N/ 2mm )； 2d 為 絲桿底徑。 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 28 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 29 滾珠絲杠 的校核 (1)絲桿剛度及其 彈性變形量 2kw0s )L (165 －??R 2)8 0 0 4 . 7 67 0 (1 6 5 ??? － ＝ 211N/ m? s1RF ??? 2111332? ? m? 21? 定位精度（即 ） 式中： sR 為絲桿剛度， wD 為球徑， ? 為彈性變形量。 (2)允許的軸向載荷 21LIEKP ????＝ 2425 9 0 ?? ???? d＝ ＝ 42305(N) 2k FPn?＝＝ 163642305 8 最大軸向載荷小于絲杠工作容許軸向載荷 ， 絲桿可以正常工作。 (3)臨界轉(zhuǎn)速及允許工作轉(zhuǎn)速 臨界轉(zhuǎn)速 ： 72112L 10Ldn ???＝ 72 ??＝ ＝ 3712r/min 式中： 1d 為絲桿軸底徑， 2? 為安裝系數(shù)。 允許工作轉(zhuǎn)速： Lk ?? ＝ ? 3712＝ 2970r/min 1000max ?n /min 小于允許工作轉(zhuǎn)速 kn ，故絲桿可以正常工作。 30 廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 31 直線導(dǎo)軌副型號 結(jié)構(gòu) 滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對運(yùn)動時，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。 直線導(dǎo)軌副型號 特點(diǎn) 滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅(qū)動信號與機(jī)械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)