【文章內容簡介】 eG 0? . 手腕轉動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 轉動軸的軸頸直徑 (cm)。 f 摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 ?f 。 AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉動軸的受力分析求解， 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所示的長度尺寸 (cm). 轉缸的動片與缸徑、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，應根據(jù)具體情況加以分析。 在機械手的手腕回轉運動中所采用的回轉缸是單葉片回轉氣缸，它的原理如圖 42所示，定片 1與缸體 2固連，動片 3與回轉軸 5固連。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當壓縮氣體從孔 a進入時，推動輸出軸作逆時 4回轉，則低壓腔的氣從 b孔排出。反之，輸出軸作順時針方向回轉。單葉氣缸的壓力 P驅動力矩 M的關系為 : )( 2 22 rRb Mp ?? 或 2 )(22 rRpbM ?? 18 手腕回轉缸的尺寸及其校核 液壓 缸長度設計為 mmb 100? ,液壓 缸內徑為 1D =96mm,半徑 mmR 48? ,軸徑mmD 262 ? 2D =26mm,半徑 mmR 13? ,液壓 缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? =, 19 壓強 MPaP ? , 則力矩 ： 2 )( 22 rRpbM ?? ).( 2)( 226mN????? （ 1） 測定參與手腕轉動的部件的質量 kgm 101 ?,分析部件的質量分布情況， 質量密度等效分布在一個半徑 mmr 50? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 工件的質量為 ,質量分布于長 mml 100? 的棒料上，那么轉動慣量 ： ).(0 0 0 4 21212222mkgmlJc????? 假如工件中心與轉動軸線不重合，對于長 mml 100? 的棒料來說，最大偏心距 mme 501 ? ，其轉動慣量為 : ).(0 1 1 6 0 2 22211mkgemJJ c?????? 慣M tJJ ??? ?)( 1 ).( 90)0 1 1 6 1 2 (mN??? 20 （ 2） 手腕轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為 M偏，考慮手腕轉動件重心 與轉動軸線重合， 01?e ，夾持工件一端時工件重心偏離轉動軸線 mme 503 ? ,則 ： ?偏M 11eG + 33eG ).( mN? ?????? （ 3） 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 摩M ，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 f =，1d ， 2d 為手腕轉動軸的軸頸直徑， mmd 301 ? , mmd 202 ? , AR , BR 為軸頸處的支承反力，粗略估計 NRA 300? , NRB 150? , 摩M ? )(2 12 dRdRf BA ? ? )( ??? ? ).( mN 4．回轉缸的動片與缸徑、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，應根據(jù)具體情況加以分析。在此處估計 封M 為 摩M 的 3倍， 封M ? 3? 摩M ? ? ? ).( mN ? 封摩偏慣驅 MMMMM ???? ? ??? ? ).( mN MM〈驅 ?設計尺寸符合使用要求，安全。 21 第五章 手臂伸縮，升降，回轉氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計 手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產(chǎn)的標準氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號的結構特點，尺寸參數(shù)，結合本設計的實際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內徑為 ? 100/63，關于此氣缸的資料詳情請參看煙臺氣動元件廠公司主頁： 尺寸校核 1. 在校核尺寸時，只需校核氣缸內徑 1D =63mm,半徑 R=可 ,設計使用壓強 MPaP ? , 則驅動力： 2RPF ??? )(1246 26N? ???? 2．測定手腕質量為 50kg,設計加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 ： maF?1 )(5001050 N? ?? ，設定摩擦系數(shù) ?k , ? )(100 N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )(600 100500 N? ?? FF?0 所以標準 CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅動力要求 。 22 導向裝置 氣壓驅動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉動，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，在設計手臂結構時，應該采用導向裝置。具體的安裝形式應該根據(jù)本設計的具體結構和抓取物體重量等因素來確定，同時在結構設計和布局上應該盡量減少運動 部件的重量和減少對回轉中心的慣量。 導向桿目前常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設計中才用單導向桿來增加手臂的剛性和導向性。 平衡裝置 在本設計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側加裝平衡裝置，裝置內加放砝碼，砝碼塊的質量根據(jù)抓取物體的重量和氣缸的運行參數(shù)視具體情況加以調節(jié)，務求使兩端盡量接近平衡。 手臂升降 液壓 缸的尺寸設計與校核 尺寸設計 液壓 缸運行長度設計為 l =118mm,氣缸內徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運行速度，加速度時間 t? =,壓強 p=,則驅動力 ： ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799 N? 尺寸校核 1．測定手腕質量為 80kg,則重力 ： mgG? )(8001080 N? ?? 2．設計加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 ： maG?1 )(400580 N? ?? ，設定一摩擦系數(shù) ?k ， ? 23 )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq ? 所以設計尺寸符合實際使用要求。 手臂回轉 液壓 缸的 尺寸設計與校核 尺寸設計 液壓 缸長度設計為 mmb 120? 液壓 缸內徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,液壓 缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? ? ,壓強MPaP ? , 則力矩： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(255 2)( 226mN????? 尺寸校核 1．測定參與手臂轉動的部件的質量 kgm 1201 ?,分析部件的質量分布情況， 質量密度等效分布在一個半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 24 tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定一摩擦系數(shù) ?k , 慣摩 MkM .? ）（ ? ?? 總驅動力矩 ： 摩慣驅 MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅 ? 設計尺寸滿足使用要求。 25 第六章 液壓控制系統(tǒng)設計 A 本次設計的工業(yè)機械手屬于圓柱坐標式的液壓驅動機械手，具有手臂回轉 、升降、伸縮等三個自由度。因此，相應的有手臂回轉機構、手臂升降機構、手臂伸縮機構等組成。每一部分均用液壓缸驅動與控制。 對系統(tǒng)要求如下： （ a） 滿足工業(yè)機械手動作順序要求。其動作順序的各步動作均由電控系統(tǒng)發(fā)出信號控制相應的電磁鐵、（電磁換向閥），按程序依次步進動作而實現(xiàn)。 （ b） 手臂伸縮運動采用單出桿雙作用缸。手臂伸出時采用單向調速閥度要求，由終點行程開關控制適當提前發(fā)出信號切斷油路，由活塞與缸筒接觸停止。 （ c） 手臂回轉采用擺動液壓缸，正反向采用單向調速進行調速，由于手臂回轉時具有很大的動能 ，在回油路上安裝行程節(jié)流閥，進行減速緩沖。 （ d） 手臂升降運動采用單出雙作用液壓缸，上升和下降均由單向調速閥回油進行節(jié)流，由三位四通 O型閥換向。上升為工作行程時 ,由行程開關發(fā)出適時信號，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 應實際要求需要，選用 YBX 型“限壓式變量泵” 確定流量 四個缸流量為 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 回轉缸 4 minLQ ? 26 4KQPQ ? ?? L? (K取 ) 確定泵的動力 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 回轉液壓缸 4 MPa? 31 2 0. 3 2. 3PP P P M P a? ? ? ? ? ??