【文章內(nèi)容簡介】 定，氣缸水平伸縮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在手爪部位，實(shí)現(xiàn)同步伸縮，也必須保證平穩(wěn)。為保證推板平穩(wěn)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 —— 氣壓傳動(dòng)與控制》，緒論 可以選擇氣缸類型及安裝方式為：多位置固定型雙軸氣缸。 氣缸的參數(shù) 1） 手臂氣缸的選擇及其參數(shù) 手臂氣缸隨十字轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)盤上實(shí)現(xiàn)水平伸縮運(yùn)動(dòng)。氣缸伸出，氣缸受到較大的彎力，工作行程一般較大。查詢 AIRTAC 產(chǎn)品，可選擇 ACQ 型系列氣缸，氣缸具體型號為： ACQJS20?8050BLBT。規(guī)格如表 41所示： 表 41 檢測氣缸規(guī)格參數(shù) 內(nèi)徑（ mm) 16 動(dòng)作形式 復(fù)動(dòng)型 工作介質(zhì) 空氣（經(jīng) 40微米以上濾網(wǎng)過濾） 使用壓力范圍 aMP 保證耐壓力 a 工作溫 度176。 C 20~80 使用速度范圍 mm/s 30~500 行程公差范圍 mm 0~ 緩沖形式 防撞墊 接管口徑 ?M 2)夾持氣缸的選擇及其參數(shù) 夾持氣缸選擇雙軸氣缸，保證推板的平穩(wěn)及運(yùn)動(dòng)可靠。氣缸類型可選擇 AIRTAC產(chǎn)品，氣缸型號為 TN10?20ST，氣缸行程，根據(jù)夾持工件的尺寸選取 ,氣缸桿連接治具與手爪配合，保證執(zhí)行動(dòng)作。規(guī)格參數(shù)如表 42 所示： 表 42 分揀氣缸的規(guī)格參數(shù) 內(nèi)徑（ mm) 10 動(dòng)作形式 復(fù)動(dòng)型 工作介質(zhì) 空氣（經(jīng) 40微米以上濾網(wǎng)過濾） 使用壓力范圍 aMP 緒論 保證耐壓力 aMP 工作溫 度176。 C 20~70 使用速度范圍 mm/s 30~500 行程公差范圍 mm 0~ 緩沖形式 防撞墊 接管口徑 ?M 不回轉(zhuǎn)精度 ?176。 調(diào)整行程 mm 10~0 3）氣 缸的運(yùn)動(dòng)速度 氣缸運(yùn)動(dòng) 時(shí)， 速度 的選取原則 主要由 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式 來決定。 速度一般要求平緩、穩(wěn)定 ， 常應(yīng)用節(jié)流閥、時(shí)間閥等對氣流調(diào)節(jié)，改變壓強(qiáng)。 節(jié)流調(diào)速的方式有： 氣缸水平安裝受力時(shí)，安裝排氣節(jié)流閥，控制流量 ； 氣缸 垂直安裝 時(shí) 用進(jìn)氣節(jié)流 閥，改變壓強(qiáng)，變換受力 。 設(shè)計(jì)過程選取 緩沖氣缸 ，由于在運(yùn)動(dòng)中沖擊明顯 ， 在中載、中速時(shí) ， 氣缸末端受力較小，沖擊可忽略， 所起到的 緩沖效果 較好 。 氣缸的工作條件： 溫度條件適應(yīng)性較大，可在 35～ 80℃ 之間工作 ， 氣壓范圍選取 為 ～ 。 氣缸需要調(diào)試 ， 保證在 倍工作壓力下不漏氣，穩(wěn)定輸出。 潤滑部件時(shí)選取脂潤滑方式，工件運(yùn)動(dòng)表面性能良好 。 氣動(dòng)三聯(lián)件順序保證，不得顛倒 ：過濾器 減壓閥 油霧器。 安 裝時(shí) ， 活塞桿應(yīng)盡量承受拉力載荷， 推理載荷一般作用于活塞桿軸線位置，偏心及橫向力，極有可能破換精度。 載荷在運(yùn)動(dòng)過程中一般不能有較大變化，應(yīng)設(shè)有緩沖設(shè)備，避免沖擊振動(dòng) 。 氣 缸力輸出力的計(jì)算 1） 手臂水平伸縮氣缸 氣缸最大理論輸出力為： ? ? 24 22 ??? dDPF ? (415) 其中， P 為公稱壓力，單位aMP； D 為活塞的直徑，單位 m； 緒論 D 為活塞桿的直徑，單位 m。 代入數(shù)據(jù)，得： ? ? ??????? 4 226?F； 最大理論輸出力為： 2 ???? ?FF N。 2） 夾持氣缸 夾持最大理論輸出力為： ? ? 224 22 ???? dDPF ? 其中， P 為公稱壓力，單位aMP； D 為活塞的直徑，單位 m； D 為活塞桿的直徑，單位 m。 代入數(shù)據(jù)，得： ? ? ???????? 226?F ； 最大理論輸出力為： ???? ?FF N。 3）活塞桿的校核 由于所選活塞桿的長度 L10d，所以不但要校核強(qiáng)度校核，還要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。綜合考慮活塞桿的材料選擇 45 鋼。 由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊》 穩(wěn)定性校核： 由公式 FP0 ≤ ? ?0pF 式中 FP0— 活塞桿承受的最大軸向壓力（ N）； FP0= FK — 縱向彎曲極限力（ N）； xn — 穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取 。綜合考慮選取 2 緒論 K— 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，對于實(shí)心桿 K=d/4 代入數(shù)據(jù) K =由于細(xì)長桿比 ?≥ 即 ? ?22mLJIFK ?? (416) 實(shí)心圓桿： 644dJ ?? 式中 L— 氣缸的安裝長度 ； m— 末端系數(shù)；選擇固定 — 自由 m = 1/4 E— 材料彈性模量，鋼材 E = ? 1011 aP； J— 活塞桿橫截面慣性矩（4m）； L— 氣缸的安裝長度為活塞桿的長度為 50mm 代入數(shù)據(jù)得 KF= N 因?yàn)? 0= , 所以活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件： 綜合上述：活塞桿的穩(wěn)定性和強(qiáng)度滿足要求。 該氣缸的使用與安裝： 1）工作中考慮到載荷變換，輸出力調(diào)整，速度變化等結(jié)構(gòu)因素，因選擇力度充沛的氣缸結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮應(yīng)力及變形。 2）氣缸導(dǎo)管應(yīng)清理干凈，不能有雜質(zhì)，污染物，腐尸缸體。 3）氣缸使用前調(diào)試，載荷循序變化，逐漸變小，不能有沖擊影響。 4）空氣等動(dòng)力源介質(zhì)經(jīng)過 40um 以上濾芯過濾，經(jīng)過氣動(dòng)三聯(lián)件層層過濾保護(hù)，進(jìn)入氣缸。 5) 氣缸工作溫度范圍大，低溫條件下，注意防護(hù)。 6） 氣缸拆下修配或其他長時(shí)間不應(yīng)用，應(yīng)保證不被腐蝕，氣管連接處應(yīng)該防護(hù)堵塞，防止雜物進(jìn)入。 電機(jī)選型有關(guān)參數(shù)計(jì)算 有關(guān)參數(shù)的計(jì)算 緒論 （通過滾珠絲杠） 則有 負(fù)載額定功率： ?? ?? ??? 40 106 LVWP 負(fù)載加速功率： aLLa tNGDP ?? ?? 3 22 103577 負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）： ??? ?? ??? M LL N VWT 2 負(fù) 載 2GD （折算到電機(jī)軸）： 22 ）（MLL NVWGD ??? ? 起動(dòng)時(shí)間： )(375 )(22LPMLMa TT NGDGDt ? ??? 制動(dòng)時(shí)間： )(375 )(22LPMLMd TT NGDGDt ? ??? 負(fù)載額定功率： ????955010 LNTP 負(fù)載加速功率： aLLa tNGDP ?? ?? 3 22 103577 負(fù)載力矩（折算到電機(jī)軸）： lM LL TNNT ??? ? 負(fù)載 GD（折算到電機(jī)軸）： 222 )( lMLL GDNNGD ? 起動(dòng)時(shí)間： )(375 )(22LPMLMa TT NGDGDt ? ??? 緒論 制動(dòng)時(shí)間： )(375 )(22LPMLMd TT NGDGDt ? ??? 式中， 0P 為額定功率， KW； aP 為加速功率， KW； lN 為負(fù)載軸回轉(zhuǎn)速度， r/min； MN 為電機(jī)軸回轉(zhuǎn)速度， r/min； lV 為負(fù)載的速度， m/min； ? 為減速機(jī)效率； ? 為摩擦系數(shù)； lT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載軸）， mN? ； pT 為電機(jī)啟動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩， mN? ； LT 為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電機(jī)軸上）， mN? ； 2lGD 為負(fù)載的 2GD ， 2mN? ； 2LGD 為負(fù)載 2GD （折算到電機(jī)軸上）， 2mN? ； 2MGD 為電機(jī)的 2GD ， 2mN? ； 本設(shè)計(jì)中電機(jī)是驅(qū)動(dòng)腰部的回轉(zhuǎn)，傳遞運(yùn)動(dòng)形式屬于第二種。下面進(jìn)行具體的計(jì)算。 因?yàn)檠炕剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 只存在摩擦力矩，在回轉(zhuǎn)圓周方向上不存在其他的轉(zhuǎn)矩，則在回轉(zhuǎn)軸上有； RfGRFT fl ????? （ 330） 式中， f 失效系數(shù)，取 ； G 為機(jī)械手本身與負(fù)載的重量之和，取 40KG ； R 為回轉(zhuǎn)軸上傳動(dòng)大齒輪分度圓半徑， R=50mm ； 帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算得 lT =1000 mmN? ； 緒論 電機(jī)型號的選擇 根據(jù)以上結(jié)果，綜合考慮各種因素，選擇伺服電機(jī)的型號 所選電機(jī)相關(guān)參數(shù) 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)的整體方案，擬定軸上零件的布局及分配。 軸的設(shè)計(jì)主要解決互相聯(lián)系的兩個(gè)方面的問題： （ 1）設(shè)計(jì)計(jì)算。為了保證軸具有足夠的承載能力，要根據(jù)軸的工作要求對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，有些軸還要進(jìn)行剛度或震動(dòng) 計(jì)算。 （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)軸上零件拆裝，定位和加工等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，確定出軸的形狀和各部分尺寸。 緒論 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素有很多，因此周的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對軸的具體情況具體分析，全面考慮解決。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： 1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件應(yīng)便于裝拆（制造安裝要求）。 2）軸和軸上零件應(yīng)有正確而可靠的工作位置（定位固定要求）。 3）軸的受力合理，盡量減小應(yīng)力集中等。 設(shè)計(jì)時(shí)以初估軸徑為基礎(chǔ)，邊畫圖邊定尺寸，逐步形成結(jié)構(gòu)。通常按 照這些求設(shè)計(jì)出的是階梯軸。 選擇軸的材料 該軸傳遞中小功率，且轉(zhuǎn)速較低，故選擇 45鋼，調(diào)制處理，其力學(xué)性能由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（吳宗澤 主編）》表 211 查得， b? =640Mp， s? =355Mp， 1?? =275Mp，1?? =155Mp， ? ?1?? =60Mp,s? =207Mp, ??? ,?? =,由表 2123 查得 A=112。 d 已知 P= ?電P =?=， 通過控制調(diào)整轉(zhuǎn)速 n=4r/min, 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（吳宗澤 主編）》表 2122 公式初步估算軸徑為： ???? 33m in (412) 考慮到軸作為空心軸，選擇補(bǔ)償系數(shù) 0? =， ??? in ?dd 因此可取最小軸， ?mind 70mm 軸的相關(guān)尺寸及軸類零件的定位，均圍繞最小直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)。 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度 （ 1） .初選 d=70mm。 由于與電機(jī)連接，初選軸長為 1l =30mm； 緒論 （ 2） .Ⅱ軸段為基本結(jié)構(gòu)，空心設(shè)計(jì)，取 2d =100mm，長度根據(jù)工作環(huán)境調(diào)整設(shè)計(jì)，選擇 l =800mm 其軸徑可根據(jù)軸承內(nèi)徑選擇，取軸徑 d=25mm,其中安裝軸承部分軸長度1l =B=9mm，套筒對軸承內(nèi)圈定位，高度為 h=8mm,故 2l =8mm,轉(zhuǎn)盤高度為 h=21mm,故取3l =21mm,因此 ,該段軸長度為 ???? 321 llll 9+8+21=38mm。 至此，已經(jīng)初步確定了軸的各段直徑和長度。 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 41 所示（其中軸上各處倒角可參照機(jī)械設(shè)計(jì) 進(jìn)行加工設(shè)計(jì)）： 軸上零件的周向定位 轉(zhuǎn)盤、同步帶輪均采用平 鍵連接。 3. .同步帶輪與軸的連接 1同步帶輪與軸連接鍵的尺寸選擇 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（單行本）》，根據(jù)軸的直徑選擇鍵的尺寸，為 hb? =4mm?4mm， 長度 l 根據(jù)長度系列選擇 l =6mm，為 非標(biāo)準(zhǔn)鍵，故需要校驗(yàn)鍵的強(qiáng)度。 2同步帶輪與軸連接鍵的強(qiáng)度校驗(yàn) 已知普通平鍵的連接強(qiáng)度為： ? ?pp kldT ?? ????3102 (413) 式中： T—— 傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位 ； k—— 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k=,其中 h 為鍵的高度，單位 mm； l —— 鍵的工作長度，普 通平頭平鍵的工作長度即為鍵長，單位 mm； d —— 軸的直徑，單位 mm； ? ?p? —— 鍵、軸、輪轂三者最弱材料的擠壓應(yīng)力，單位 MPa ； 傳遞的轉(zhuǎn)矩 2/ ?? n PT= 緒論