液壓機(jī)械手臂設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-01-09 00:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 較為復(fù)雜。 （ 4）按種類分類：串聯(lián)機(jī)械手 。并聯(lián)機(jī)械手。 機(jī)械手手臂在工業(yè)中的應(yīng)用 工業(yè)機(jī)械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，主要有： （ 1）鑄、鍛、焊、熱處理等方面 在 鑄、鍛、焊、熱處理等工序中，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，勞動(dòng)環(huán)境對(duì)身體有害，并且有一定危險(xiǎn)， 而機(jī)械手手臂在這些工序中可以代替人進(jìn)行操作，應(yīng)用廣泛。 （ 2）單個(gè)機(jī)器的自動(dòng)化 方面 一些半自動(dòng)機(jī)器，雖然一定的自動(dòng)化功能，仍需人工上下料，裝上機(jī)械手手臂，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。比如沖床有自動(dòng)上下沖壓循環(huán)，機(jī)械手上下料可實(shí)現(xiàn)沖壓上產(chǎn)自動(dòng)化。 （ 3） 自動(dòng)化生產(chǎn)線方面 自動(dòng)化生產(chǎn)線上，一般都需要機(jī)械手手臂在不同的機(jī)器上進(jìn)行傳送工件，可以大大的提高生產(chǎn)效率。2 章 工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 機(jī)械手手臂的動(dòng)作要求 懸臂下降→抓取工件→懸臂上升→ 旋轉(zhuǎn)合適的角度（小于 180186。） →懸臂下降→ 松開工件（放到指定的位置） →懸臂上升→懸臂回縮，這樣就完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。 機(jī)械手手臂的技術(shù)參數(shù) 抓重： 5~30kg 自由度數(shù)： 3 手臂垂直位移： 100mm， 手臂回轉(zhuǎn)角度： 小于 180186。 水平位移速度： 75mm／ s 垂直位移速度： 25mm／ s 角位移速度： 110176。／ s 液壓缸內(nèi)徑 D 取 160 mm ， 液壓缸外徑 D 取 240mm， 活塞直徑 D 取 80mm 。 機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 按照抓取工件的要求，手臂主 要完成垂直升降（沿 z軸移動(dòng)），伸縮（沿 x軸移動(dòng)）和回轉(zhuǎn)（沿 z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)）以正確完成空間里的上下料工作，所以選擇 3自由度。 座標(biāo)型式采用直角坐標(biāo)即可。 機(jī)械手手臂的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，而機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手手臂程序是固定的不可調(diào)，靈活性差結(jié)構(gòu)較大。液動(dòng)機(jī)械手手臂抓重大、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。應(yīng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。 機(jī)械手手臂的控制方案設(shè)計(jì) 采用可編程序控制器 (PLC)對(duì) 機(jī)械手進(jìn)行控制時(shí)，如何工作內(nèi)容改變時(shí)，只需要改變 PLC 的程序就可以滿足工作要求，具有很好的靈活性。3 章 機(jī)械手臂部機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手手 臂部的結(jié)構(gòu)選擇 機(jī)械手手臂在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證其運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少手臂對(duì)回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。采用單導(dǎo)向桿作為導(dǎo)向裝置，它可以增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 手臂偏重力矩的計(jì)算 此圖為機(jī)械手手臂的簡圖，包括手臂，手腕，手部，工件。 其中手臂重 70kg，手腕重 20kg，手部重 20kg，工件重 30kg。 G1（手臂） =700N, G2（手腕） =200 N,G3（手部） =200 N, G4（工件） =300 N, L1=300mm， L2= 700mm ， L3= 900mm，L4= 1000mm。G’總 =700+200+200+300=1400N L= G1 L1+G2 L2+G3 L3+G4 L4 = 830000 =600mm G1+G2+G3+G4 1400 所以偏轉(zhuǎn)力矩為 M=G’總 L=1400 600= L1 代表手臂重心到軸線的距離。 L2 代表手腕重心到距離。 L3 代表手部重心到軸線的距離。 L4 代表工件重心到軸線的距離。 手臂導(dǎo)向立柱不自鎖條件 立柱作用是用來支承手臂的，立柱與手臂連在一起，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降運(yùn)動(dòng)都是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的。而 手臂在 G 總（ G’總 = G回轉(zhuǎn)缸 + G 活塞桿） 的作用下有向下的趨勢，所以要設(shè)計(jì)合理高度的立柱導(dǎo)套。 FR H=G 總 L FR =G總 L H 不自鎖的條件為： G 總＞ F1 + F2= 2F2 =2FR f 而 f= 即 G 總 ＞ 2 G 總 L f H H＞ L= 600=300mm 設(shè) G回轉(zhuǎn)缸 =200N G 活塞 桿 = 500N G 總 =1400+200+500 =2100N FR = G總 L = 2100 600 = 4200N H 300 在設(shè)計(jì)中必須考慮到立柱導(dǎo)套長度大于 300mm 手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力及參數(shù)計(jì)算 機(jī)械手手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式： F 驅(qū) =F 摩 +F 慣 +F 回 +F 密177。 G 總 （ 1） F 摩 F 摩 =2FRf f= FR=4200N F摩 =2FRf=2 4200 =2100N （ 2） F 慣的計(jì)算 摩擦力公式 F 慣 = G總 △ V g△ t △ V— 由靜止加速到常速的變化量（ mm/s） △ t— 啟動(dòng)過程時(shí)間（ t），一般取 ～ 。 手臂啟動(dòng)速度△ V=, 啟動(dòng)時(shí)間△ t=， g=10N/kg F 慣 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 273N （ 3） F 回的計(jì)算
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