氣動機(jī)械手的設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計(參考版)
2024-08-29 19:14本頁面
【正文】 手臂回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 尺寸設(shè)計 氣缸長度設(shè)計為 mmb 120? ,氣缸內(nèi)徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑 mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,氣缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間t? ? ,壓強(qiáng) MPaP ? , 則力矩： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(2 55 2)0 ( 226mN????? 尺寸校核 1．測定參與手臂轉(zhuǎn)動的部件的質(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半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉(zhuǎn)動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設(shè)定摩擦系數(shù) ?k , 慣摩 MkM .? 20 ）（ ? ?? 總驅(qū)動力矩 摩慣驅(qū) MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅(qū) ? 設(shè)計尺寸滿足使用要求。 平衡裝置 在本設(shè)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(cè)重力矩對性能的影響，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。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來確定，同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)該盡量減少運動部件的重量 18 和減少對回轉(zhuǎn)中心的慣量。單葉氣缸的壓力 P驅(qū)動力矩 M的關(guān)系為 : 2 )( 22 rRpbM ?? , 或 )( 2 22 rRb Mp ?? 第五章 手臂伸縮、升降、回轉(zhuǎn)氣缸的尺寸設(shè)計與校核 17 手臂伸縮氣缸的尺寸設(shè)計 手臂伸縮氣缸采用標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看各種型號的結(jié)構(gòu)特點，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計的實際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為 ? 100/63： 尺寸校核 校核尺寸時，只需校核氣缸內(nèi)徑 1D =63mm,半徑 R=滿足使用要求即可 ,設(shè)計使用壓強(qiáng) MPaP ? , 則驅(qū)動力： 2RPF ??? )(12 46 03 26N? ???? 測定手腕質(zhì)量為 50kg,設(shè)計加速度 )/(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 100500N? ?? FF?0 所以標(biāo)準(zhǔn) CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅(qū) 動力要求要求。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當(dāng)壓縮氣體從孔 a進(jìn)入時，推動輸出軸作逆時 4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從b孔排出 。 AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。 16 3e 手腕轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距 (cm) 當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動軸線重合時，則 11eG 0? . 手腕轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d ， 2d 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑 (cm)。 ?? — 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度 (弧度 )。 1e 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的 偏心距 (cm), ? 手腕轉(zhuǎn)動時的角速度 (弧度 /s)。 1J 工件對手腕轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2scmN `。 封M 手腕回轉(zhuǎn)缸的動片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力 矩 ( cmN? )。 慣M 慣性力矩 ( cmN? )。 4. 2手腕的驅(qū)動力矩的計算 手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動均為回轉(zhuǎn)運動，驅(qū)動手腕回 轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動件的中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合所產(chǎn)生的偏重力矩 .圖 41所示為手腕受力的示意圖。由于本機(jī)械手抓取的工件是水平放置，同時考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求目前實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運動的機(jī)構(gòu)，應(yīng)用最多的為回轉(zhuǎn)油 (氣 )缸，因此我們選用回轉(zhuǎn)氣缸。 手腕的自由度 手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整或改變工件的方位，因而它具有獨立的自由度， 以使機(jī)械手適應(yīng)復(fù)雜的動作要求。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于 1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算 : ][2/ ?? pDP? 式中 :6 缸筒壁厚， mm D 氣缸內(nèi)徑， mm pP 實驗壓力，取 PPp ? , Pa 材料為 :ZL3,[? ]=3MPa 代入己知數(shù)據(jù)， 則壁厚為 : ][2/ ?? pDP? )( )1032/(1066565mm? ????? 取 ?? ，則缸筒外徑為 : )( mmD ???? 14 第四章 手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到機(jī)械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設(shè)有回轉(zhuǎn)運動才可滿足工作的要求。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時的總阻力，其公式為 : zt FFPDF ??? 421 ? 式中 : 1F 活塞桿上的推力， N tF 彈簧反作用力， N zF 氣缸工作時的總阻力， N P 氣缸工作壓力， Pa 彈簧反作用按下式計算 : )1( sGF ft ?? nDGdGf 3141? fG = nDGd31418 式中 : fG 彈簧剛度， N/m 1 彈簧預(yù)壓縮量， m s 活塞行程， m 1
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