【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 eG 0? . 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M 17 ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d ， 2d 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑 (cm)。 f 摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承 ?f ，對(duì)于滑動(dòng)軸承 ?f 。 AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解， 根據(jù) 0?? ）（ FMA ,得 : 33lGlRB ? ? lGlG 122 ? BR ? l lGlGlG 332211 ?? 同理，根據(jù) BM? (F) 0? ,得 : l llGllGllGR A )()()( 332211 ?????? 式中 : 2G 的重量 (N) 321 , llll ,— 如圖 41所示的長(zhǎng)度尺寸 (cm). 轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。 在機(jī)械手的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中所采用的回轉(zhuǎn)缸是單葉片回轉(zhuǎn)氣缸，它的原理如圖 42所示，定片 1與缸體 2固連，動(dòng)片 3與回轉(zhuǎn)軸 5固連。動(dòng)片封圈 4把氣腔分隔成兩個(gè) .當(dāng)壓縮氣體從孔 a進(jìn)入時(shí)，推動(dòng)輸出軸作逆時(shí) 4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從 b孔排出。反之，輸出軸作順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。單葉氣缸的壓力 P驅(qū)動(dòng)力矩 M的關(guān)系為 : )( 2 22 rRb Mp ?? 或 2 )(22 rRpbM ?? 18 手腕回轉(zhuǎn)缸的尺寸及其校核 液壓 缸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 mmb 100? ,液壓 缸內(nèi)徑為 1D =96mm,半徑 mmR 48? ,軸徑mmD 262 ? 2D =26mm,半徑 mmR 13? ,液壓 缸運(yùn)行角速度 ? = s/90? ，加速度時(shí)間 t? =, 19 壓強(qiáng) MPaP ? , 則力矩 ： 2 )( 22 rRpbM ?? ).( 2)( 226mN????? （ 1） 測(cè)定參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 kgm 101 ?,分析部件的質(zhì)量分布情況， 質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑 mmr 50? 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 工件的質(zhì)量為 ,質(zhì)量分布于長(zhǎng) mml 100? 的棒料上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ： ).(0 0 0 4 21212222mkgmlJc????? 假如工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，對(duì)于長(zhǎng) mml 100? 的棒料來(lái)說(shuō)，最大偏心距 mme 501 ? ，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 : ).(0 1 1 6 0 2 22211mkgemJJ c?????? 慣M tJJ ??? ?)( 1 ).( 90)0 1 1 6 1 2 (mN??? 20 （ 2） 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為 M偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重心 與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合， 01?e ，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線 mme 503 ? ,則 ： ?偏M 11eG + 33eG ).( mN? ?????? （ 3） 手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 摩M ，對(duì)于滾動(dòng)軸承 ?f ，對(duì)于滑動(dòng)軸承 f =，1d ， 2d 為手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑， mmd 301 ? , mmd 202 ? , AR , BR 為軸頸處的支承反力，粗略估計(jì) NRA 300? , NRB 150? , 摩M ? )(2 12 dRdRf BA ? ? )( ??? ? ).( mN 4．回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。在此處估計(jì) 封M 為 摩M 的 3倍， 封M ? 3? 摩M ? ? ? ).( mN ? 封摩偏慣驅(qū) MMMMM ???? ? ??? ? ).( mN MM〈驅(qū) ?設(shè)計(jì)尺寸符合使用要求，安全。 21 第五章 手臂伸縮，升降，回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計(jì) 手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 100/63，關(guān)于此氣缸的資料詳情請(qǐng)參看煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠公司主頁(yè)： 尺寸校核 1. 在校核尺寸時(shí)，只需校核氣缸內(nèi)徑 1D =63mm,半徑 R=可 ,設(shè)計(jì)使用壓強(qiáng) MPaP ? , 則驅(qū)動(dòng)力： 2RPF ??? )(1246 26N? ???? 2．測(cè)定手腕質(zhì)量為 50kg,設(shè)計(jì)加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 ： maF?1 )(5001050 N? ?? ，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , ? )(100 N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )(600 100500 N? ?? FF?0 所以標(biāo)準(zhǔn) CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求 。 22 導(dǎo)向裝置 氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該采用導(dǎo)向裝置。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來(lái)確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng) 部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。 導(dǎo)向桿目前常采用的裝置有單導(dǎo)向桿，雙導(dǎo)向桿，四導(dǎo)向桿等，在本設(shè)計(jì)中才用單導(dǎo)向桿來(lái)增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 平衡裝置 在本設(shè)計(jì)中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對(duì)性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。 手臂升降 液壓 缸的尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì) 液壓 缸運(yùn)行長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 l =118mm,氣缸內(nèi)徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運(yùn)行速度，加速度時(shí)間 t? =,壓強(qiáng) p=,則驅(qū)動(dòng)力 ： ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799 N? 尺寸校核 1．測(cè)定手腕質(zhì)量為 80kg,則重力 ： mgG? )(8001080 N? ?? 2．設(shè)計(jì)加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 ： maG?1 )(400580 N? ?? ，設(shè)定一摩擦系數(shù) ?k ， ? 23 )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq ? 所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。 手臂回轉(zhuǎn) 液壓 缸的 尺寸設(shè)計(jì)與校核 尺寸設(shè)計(jì) 液壓 缸長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 mmb 120? 液壓 缸內(nèi)徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,液壓 缸運(yùn)行角速度 ? = s/90? ，加速度時(shí)間 t? ? ,壓強(qiáng)MPaP ? , 則力矩： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(255 2)( 226mN????? 尺寸校核 1．測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量 kgm 1201 ?,分析部件的質(zhì)量分布情況， 質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 24 tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定一摩擦系數(shù) ?k , 慣摩 MkM .? ）（ ? ?? 總驅(qū)動(dòng)力矩 ： 摩慣驅(qū) MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅(qū) ? 設(shè)計(jì)尺寸滿足使用要求。 25 第六章 液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) A 本次設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)械手屬于圓柱坐標(biāo)式的液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手，具有手臂回轉(zhuǎn) 、升降、伸縮等三個(gè)自由度。因此，相應(yīng)的有手臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、手臂升降機(jī)構(gòu)、手臂伸縮機(jī)構(gòu)等組成。每一部分均用液壓缸驅(qū)動(dòng)與控制。 對(duì)系統(tǒng)要求如下： （ a） 滿足工業(yè)機(jī)械手動(dòng)作順序要求。其動(dòng)作順序的各步動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)控制相應(yīng)的電磁鐵、（電磁換向閥），按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。 （ b） 手臂伸縮運(yùn)動(dòng)采用單出桿雙作用缸。手臂伸出時(shí)采用單向調(diào)速閥度要求，由終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)控制適當(dāng)提前發(fā)出信號(hào)切斷油路，由活塞與缸筒接觸停止。 （ c） 手臂回轉(zhuǎn)采用擺動(dòng)液壓缸，正反向采用單向調(diào)速進(jìn)行調(diào)速，由于手臂回轉(zhuǎn)時(shí)具有很大的動(dòng)能 ，在回油路上安裝行程節(jié)流閥，進(jìn)行減速緩沖。 （ d） 手臂升降運(yùn)動(dòng)采用單出雙作用液壓缸，上升和下降均由單向調(diào)速閥回油進(jìn)行節(jié)流，由三位四通 O型閥換向。上升為工作行程時(shí) ,由行程開(kāi)關(guān)發(fā)出適時(shí)信號(hào)，提前切斷油路滑行緩沖定位并在下腔油路上安裝有單向順序閥，用以避免因手臂自重下降，起支撐平衡作用。 油缸的選擇 應(yīng)實(shí)際要求需要，選用 YBX 型“限壓式變量泵” 確定流量 四個(gè)缸流量為 ① 夾持器液壓缸 min1 ? ② 伸縮臂液壓缸 min2 15LQ ? ③ 升降臂液壓缸 min3 ? ④ 回轉(zhuǎn)缸 4 minLQ ? 26 4KQPQ ? ?? L? (K取 ) 確定泵的動(dòng)力 各缸分別為 ① 夾持器液壓缸 1 MPa? ② 伸縮臂液壓缸 2 2P MPa? ③ 升降臂液壓缸 3 2P MPa? ④ 回轉(zhuǎn)液壓缸 4 MPa? 31 2 0. 3 2. 3PP P P M P a? ? ? ? ? ??