【正文】 在本次設計中，更多的是對機械 CAD軟件的 使用， 這使我能更加熟練的運用 CAD畫圖，而且還 熟練 掌握了一些常用軟件的應用，比如 PRO\E， VISIO， OFFICE 等。熟悉了 機械手設計的過程步驟 ，通過機械手的結構設計、注意事項等，鞏固了機械設計方面的知識。 我覺得作為一名機械設計制造專業(yè)的學生，在機械設計方面有了更大的進步。 (2) 確定油箱容量 V總 =300L (3) 液壓元件的選擇 (表 7) 37 表 7 液壓元件一覽表 序號 元件名稱 規(guī)格 數(shù)量 1 線隙式過濾器 ， 100L/min 1 2 電動機 11kw， 1460r/min 1 3 齒輪泵 10MPa， 1450r/min 1 4 溢流閥 ， ? 12 1 5 電磁換向閥 ， ? 12 1 6 單向閥 ， ? 12 1 7 壓力表 (0~8)MPa 1 8， 14 節(jié)流閥 ， ? 12 2 9， 15， 20， 21 25， 26， 30 節(jié)流閥 ， ? 8 7 10， 16 電磁換向閥 ， ? 12 2 11,17 電磁換向閥 ， ? 12 2 12,18 單向 順序閥 ， ? 12 2 22， 27 電磁換向閥 ， ? 8 2 23， 28 電磁換向閥 ， ? 8 2 31 電磁換向閥 ， ? 8 1 33 壓力繼電器 (1~)MPa 1 34 減壓閥 ， ? 8 1 35 壓力表開關 ， ? 4 1 注：表中元件的序號與液壓系統(tǒng)原理圖中的序號相對應。 計算： JQ = 0Q = 4907= 代入數(shù)據(jù)： 1d ? ?lJQ??4? =sn4??JQ = ?? ?? = 7 液壓驅動系統(tǒng)的計算 繪制 液壓系統(tǒng)的工 況圖 根據(jù)前面幾部分設計好的各液壓執(zhí)行元件的參數(shù)，以及設計要求等對液壓系統(tǒng)作進一步的工況分析，確定每個執(zhí)行元件在工作循環(huán)各階段中的速度、載荷變化規(guī)律，繪制出液壓系統(tǒng)有關工況圖即液壓缸的 Pt 圖、 Qt 圖、 Nt 圖。 (4) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? D=100mm，取 0D =160mm， P=，間距與工作壓強有關，見表 43，間距應小于 120mm，試選螺釘數(shù)為 6 個： 則 Z=10tD? ，代入數(shù)據(jù) 1t =84120，滿足要求； 31 Q= Z pDZP 42?? =； 選擇 K=， SQ? = =。 (2) 液壓缸 外徑 的計算 按 厚 壁計算 (?D ? )： ? ?? ? ???????? ???? 12 11PPD ??? 式中 ??? —— 缸體材料的許用應力，無縫鋼管時 ??? =100~110MPa 根據(jù)表 42（ JB106867） 取外徑選擇 168mm. (3) 活塞桿的計算 設計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的 ??? =100~120Mpa。 總G 近似估算為2800N。 (1) F慣 的計算 GvF gt?? ?總慣 設定速度為 ? V=。所謂不自鎖 29 條件就是升降立柱能在導套內(nèi)自由下滑，即 總G ＞ 21 FF? = fGf ??? h22R 1 ?總 所以 ?fh2＞ 若取摩擦系數(shù) f=，則導套長度 h＞ ? 即 h＞ = 6． 3． 3 升降油缸驅動力的計算 F F F F F G? ? ? ? ?回慣 摩 密 式中 F摩 — — 摩擦阻力，12F F f?摩，取 f=。 6． 3 機身升降機構的設計計算 28 6． 3． 1 手臂片重力矩的計算 圖 63 手臂各部件重心位置圖 (1) 估算重量： 工件G =300N， 爪G =200N， 腕G =400N， 臂G =800N (2) 計算零件的重心位置，求出重心到回轉 軸線的距離 ? : 工件? =1100mm， 爪? =960mm， 腕? =790mm ， 臂? =430mm。連接螺釘?shù)淖饔檬鞘箘悠洼敵鲚S之間的配合面緊密接觸不留間隙。 27 經(jīng)過以上的計算，最終確定的液壓缸的尺寸，內(nèi)徑為 125mm， 外徑按中等壁厚設計，根據(jù)表 42（ JB106867） 取外徑選擇 194mm，輸出軸徑為 50mm。 螺釘數(shù)目Z= tD?? = 80125 = 所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目選擇 6 個。 設計回轉缸的動片寬 b=60mm，工作壓力為 6MPa， d=50mm 23 50660 567810 ?????D =123mm 按標準油缸內(nèi)徑選取內(nèi)徑為 125mm。 m2 2c0 ?gGJJ ?? =+ ? =175 kg cJ = )3(121 22 Rlm ? 回轉部件可以等效為一個長 1500mm，直徑為 100mm的圓柱體 ，質(zhì)量為 180Kg.設置起動角度 ? =180，則起動角速度 ? ? = ，起動時間設計為 。 m) 慣性力矩 慣M = 0J t??? 式中 0J —— 臂部回轉部件 (包括工件 )對回轉軸線的轉動慣量（ kg回轉角度一般靠機械擋塊來決定，對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉動的角度，為滿足設計要求，設計中動片和靜片之間可以回轉 2021。具體結構見下圖。這樣就固定了花鍵軸，也就通過花鍵軸固定了活塞桿。活塞桿采用空心，內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合，活塞升降由花鍵軸導向。手臂部件與回轉缸的上端蓋連接，回轉缸的動片與缸體連接，由缸體帶動手臂回轉運動。本設計機身包括兩個運動，機身的回轉和升降。手臂的回轉運動是通過齒條齒輪機構來實現(xiàn)：齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉，從而使手臂左右擺動。但回轉缸與臂部一起升降，運動部件較大。 （ 2） 回轉缸置于升降之上的結構。這種結構優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。 機身承載著手臂，做回轉，升降運動，是機械手的重要組成部分。 6． 1 機身的整體設計 按照設計要求，機械手要實現(xiàn)手臂 2021 的回轉運動，實現(xiàn)手臂的回轉運動機構一般設計在機身處。因此，臂部的運動越多，機身的機構和受力情況就越復雜。 計算： 23 JQ = 0Q = 2095= 代入數(shù)據(jù)： 1d ??lJQ??4? =sn4??JQ = ?? ?? = 6 機身設計與計算 機身是直接支撐和驅動手臂的部件。 Z—— 螺釘數(shù)目， Z=10tD? ； SQ? —— 剩余預緊力， SQ? =KQ， K=~； 計算： D=80mm，取 0D =88mm， P=1MPa，間距與工作壓強有關，見表 ，間距應小于 150mm，試選螺釘數(shù)為 6 個： 則 Z=10tD? ，代入數(shù)據(jù) 1t =46150，滿足要求； Q = Z pDZP 42?? =838N； 選擇 K=， SQ? = =1255N。 代入數(shù)據(jù)，臨界力 kp =F( ?ba? )= ）（ 2 ???? = 取 kn =3 kknpp ?? 4378 = MPa 所以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。 21 表 52 活塞桿直徑系列（ GB/T234893） 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 現(xiàn)在進行穩(wěn)定性校核，其穩(wěn)定性條件為 kknpp? 式中 kp —— 臨界力 (N)； kn —— 安全系數(shù)， kn =2~4。對于桿長 L大于直徑 d 的 15 倍以上，按拉、壓強度計算： ? ??? pd 4? (mm) 設計中取活塞桿材料為碳鋼，碳鋼許用應力的 ??? =100~120Mpa。 則： 慣F = .20 ?? =163N 由于背壓阻力較小，可取 回F = 所以 F = 摩F + 慣F + 封F + 回F =3864+163++ F =4378N 所以手臂伸縮驅動力為 F =4378N。液壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為： 封F =。? —— 當量摩擦系數(shù)，其值與導向支撐的截面有關。 a—— 導向支撐的長度（ m） 。a b a bF F F F F??? ? ? ?摩 摩摩 39。 0AM ?? bG L aF?總 得 b GLF a? 總 0Y?? baG F F??總 得 a LaFG a???? ????總 18 39。 做水平伸縮直線運動的液壓缸的驅動力根據(jù)液壓缸運動時所克服的摩擦、慣性等幾個方面的阻力，來確定來確定液壓缸所需要的驅動力。 5． 3 手臂伸縮驅動力計算 先進行粗略的估算 ，或類比同類結構，根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關機構的主要尺寸，再進行校核計算，修正設計。 綜合考慮，本設計選擇雙導桿伸縮機構，其手臂的伸縮油缸安裝在兩根導向桿之間，由導向桿承擔彎曲作用，活塞桿受拉壓作用，受力簡單，傳動平穩(wěn)，外形整齊美觀，結構緊湊。 5 機械手臂部設計計算 5． 1 機械手臂部設計的基本要求 （ 1）臂部應承載能力大、剛度好、自 重輕 （ 2）臂部運動速度要高，慣性要小 （ 3）手臂動作應該靈活 （ 4）位置精度要高 5． 2 手臂的典型機構以及結構的選擇 17 常見的手臂伸縮機構有以下幾種： （ 1） 雙導桿手臂伸縮機構。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密，當油腔通高壓油時，動片受油壓作用產(chǎn)生一個合成液壓力矩，克服輸出軸上所受的外載荷力矩。sQ Q QF F F??=16407N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 1601 .5s M P an?? ? ? ?則（ n=~） 螺釘?shù)闹睆? ? ? 04 ???? ? ? 04 QFd ???? ?? ???= 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=14mm。sQ Q QF F F?? 式中 QF 為工作載荷， 39。則回轉缸工作壓力 P=)( 2 22 rRb M?=)( 22 ??=，所以選擇 P=7MPa。 因為 慣M =（ J +1J )???22 J = 221MR = 221 RgG = 021 ?? = 2smN ?? 1J = )3(121 221 Rlm ? = )(50121 22 ???? = 2smN ?? 代入 慣M =(+) 2? =47 mN? 所以 驅M = 總驅力矩M +0+47 驅M = mN? 4． 3． 2 腕部驅動力的計算 表 41 液壓缸的內(nèi)徑系列（ JB82666） （ mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 設定腕部的部分尺寸：根據(jù)表 41 設缸體內(nèi)壁半徑 R=55mm，外徑按中等壁厚設計，由表 42 選取 168 mm，動片寬度 b=66mm，輸出軸 r=25mm。 (2) 腕部轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 偏M 因為手抓夾持在工件中間位置，所以 e 等于 0，即： 偏M =G1 e1 +G3 e3 =0 (3) 腕部轉動軸載軸頸