【正文】 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)向桿來增加手臂的剛性和導(dǎo)向性。 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 25 考慮到手抓和手部回轉(zhuǎn)液壓缸的重量為 8kg，而夾取的物料重量為 6kg,所以估算總重量為 14kg. 根據(jù)力矩的平衡： F螺 300=(600170) (8+6) （ ） F螺 =196N 而： ? ?14 QFd ??? （ ） 螺釘材料選擇 Q235，則 ? ? 240?? ?? 200MPa?（ ? ） （ ） 代入求得螺釘?shù)闹睆酱笥诨虻扔? 即為 而圖中的螺釘選用了 M8的螺釘，所以不會發(fā)生由于手腕伸出到極限位置時(shí)，整個(gè)手部會發(fā)生傾覆的現(xiàn)象 . 導(dǎo)向裝置 液壓 壓驅(qū)動的機(jī)械手臂在進(jìn)行伸縮運(yùn)動時(shí)，為了防止手臂繞軸線轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)手臂結(jié)構(gòu)時(shí)，采用導(dǎo)向裝置。 當(dāng)長細(xì)比 mKL 85? 時(shí)， 22 / LmFk ??? ? （ ） 當(dāng)長細(xì)比 mKL 85? 時(shí)， 21)(1 KLnafFk ??? （ ） 式中， ?L 活塞桿計(jì)算長度 )(m ?K 活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑， 實(shí)心桿 41 dK ???? （ ） 空心桿 4/202 ddK ?? （ ） ?? 活塞桿斷面慣性矩 實(shí)心桿 644d??? （ ） 空心桿 64/)( 404 dd ??? ? （ ） ?0d 空心活塞桿內(nèi)孔直徑 )(m ??1 活塞桿截面積 實(shí)心桿 421 d??? （ ） 空心桿 )(4 2021 dd ??? ? （ ） ?m 系數(shù)，查下表 ?? 材料彈性模量，對鋼取 ??? ?f 材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對鋼取 paf 71049 ?? ?a 系數(shù)，對鋼取 50001?a 查閱機(jī)械手冊 液壓 缸設(shè)計(jì)章由表得安裝方式為固定 自由式 取 41?m 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 24 代入公式： 實(shí)心桿 ??dK ??KL ???m 由于 mKL 85? 用公式： 21)(1 KLnafFk ??? 227 0 0 0410 1 ??????? )(55389N? )(6 23 165 53 89 1 NFFnF pukk ????? 所以該活塞桿滿足穩(wěn)定性條件。 當(dāng) 液壓 缸承受的軸向負(fù)載 puF 達(dá)到極限值 kF 后，極微小的干擾力都會使活塞桿產(chǎn)生彎曲變形，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致 液壓 缸不能正常工作。 故行程查有關(guān)手冊圓整為 L=180mm。 3． 手部活塞桿行程長 l 確定 按設(shè)計(jì)要求， X軸小臂伸縮距離為 15cm，即 150mm。 2． 缸筒壁厚和外徑的設(shè)計(jì) 缸筒直接承受壓縮 液壓油 壓力，必須有一定厚度。若 液壓 缸動態(tài)參數(shù)要求一般，且工作頻率低，基本是勻速運(yùn)動，其載荷率可取 ~?? 。 由 ??Dd ,可得活塞桿直徑 : (0 .2 ~ 0 .5 ) 1 6 ~ 4 0d D m m?? （ ） 圓整后，取活塞桿直徑 mmd 18? 由 液壓設(shè)計(jì)手冊 ， 取 液壓 缸工作壓力 MPap ? ?? ?? 421 pDF （ ） ?? ??? 4 )( 222 pdDF （ ） 計(jì)入載荷率就能保證 液壓 缸工作時(shí)的動態(tài)特性。 （ 4）位置精度高。 （ 2）臂部運(yùn)動速度高，慣性小。因此，它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性等直接影響到機(jī)械手的工作性能。因此，一般來說臂部應(yīng)該具備 3個(gè)自由度才能 滿足基本要求，既手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、和升降運(yùn)動。 臂部運(yùn)動的目的：把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。手臂運(yùn)動應(yīng)該包括 3個(gè)運(yùn)動：伸縮、回轉(zhuǎn)和升降。 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 21 臂部件是機(jī)械手的主要握持部件。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。sQ Q QF F F??=2020+3000=5000N 螺釘材料選擇 Q235， ? ? 240 1601 .5s M P an?? ? ? ?則（ ? ） （ ） 螺釘?shù)闹睆? ? ?04 QFd ???? （ ） ? ? 04 QFd ???? = 64 1 .3 5 0 0 0 0 .0 0 7 1 93 .1 4 1 6 0 1 0 m?? ??? 螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=8mm （ 1） 動片和輸出軸間的連接螺釘 動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見上圖。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力 222()MP b R r? ?=76086Pa,選擇 1MPa （ ） 表 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（ JB106867） （ mm） 液壓缸內(nèi)徑 40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20鋼P(yáng) 160Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45鋼200P Mpa? 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 圖 缸蓋螺釘間距示意 表 螺釘間距 t與壓力 P之間的關(guān)系 缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，如圖 ， t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān)，見表 ，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力 0 39。 （ 3） 啟 動 過 程 所 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 ??啟 018= ， 等 速 轉(zhuǎn) 動 角 速 度?? 。 夾取棒料直徑 80mm，長度 150mm，重量 6Kg， 當(dāng)手部回轉(zhuǎn) 230176。 腕部的驅(qū)動力矩計(jì)算 （ 1） 腕部的驅(qū)動力矩需要的力矩 M慣 。 腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 17 腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù) 夾取工件重量 6Kg ，回轉(zhuǎn) 115176。 115176。 (4) 機(jī) 液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。 (3) 具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于 0270 的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)角由動片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來決定（一般小于 0270 ）。 腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇 典型的腕部結(jié)構(gòu) (1) 具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。 （ 2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局 腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。計(jì)算公式： maxcaSSS???? （ ） sS 選取 （力學(xué)性精確能高） max 38KDFd? ?? （ ） max 38KDFd? ??=38 1 . 1 8 3 0 . 0 4 2 3 9 0 7 7 1 3 9 8 8 83 . 1 4 0 . 0 0 4?? ??? max sSS ???? 結(jié)論：經(jīng)過校核，彈簧適應(yīng) 。 對于循環(huán)次數(shù)多、在變應(yīng)力下工作的彈簧，還應(yīng)該進(jìn)一步對彈簧的疲勞強(qiáng)度和靜應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算（如果變載荷的作用次數(shù) 310N? ，或者載荷變化幅度不上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 15 大時(shí)，可只進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度驗(yàn)算）。 結(jié)論 本設(shè)計(jì)彈簧 ??，因此彈簧穩(wěn)定性合適。 MAXF KCd??=63 9 0 1 .1 8 3 8 3 .28 0 0 1 0 mm?? ?? d取 4mm (5). 根據(jù)變形情況確定彈簧圈的有效圈數(shù)： 38 MAXMAXGdn FC?? （ ） 38 MAXMAXGdn FC??= 6380 00 0 10 04 39 0 8?? ? 選擇標(biāo)準(zhǔn)為 3n? ，彈簧的總?cè)?shù)1 1 .5 3 1 .5 4 .5nn? ? ? ? ?圈 (6)最后確定 30D mm? ,d=4mm, 1 26D D d mm? ? ? , 2 34D D d mm? ? ? (7).對于壓縮彈簧穩(wěn)定性的驗(yàn)算 對于壓縮彈簧如果長度較大時(shí)，則受力后容易失去穩(wěn)定性，這在工作中是不允許的。 圖 圓柱螺旋彈簧的幾何參數(shù) 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 14 (1).選擇硅錳彈簧鋼，查取許用切應(yīng)力 ? ? 800MPa? ? (2).選擇旋繞比 C=8，則 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? （ ） 4 1 0 .6 1 54 4 6CK C ???? ? ?? ?4 8 1 0 .6 1 5 1 .1 8 34 8 4 6??? ? ??? (3).根據(jù)安裝空間選擇彈簧中徑 D=30mm，估算彈簧絲直徑 30 3 .7 5 48Dd m m m mC? ? ? ? （ ） (4).試算彈簧絲直徑 ? ?39。 6 .1 2 0 2 6 .1l mm? ? ? （ ） 故 液壓 壓傳動 手冊圓整為 mml 27? 零件氣缸手爪 mmmm ??? （ ） 其中 ： 手爪部分和活塞桿材料采用 45鋼，缸筒和端蓋連接材料采用鋁合金ZL106 查相關(guān)手冊， 45號鋼密度為 33 /10 mkg? ZL1060的密度為 33 /10 mkg? 手抓部分總質(zhì)量約為 m 0 . 0 3 1 4 1 . 2 6 7 . 2 3 1 4 k g? ? ? ? 選擇彈簧是壓縮條件，選擇圓柱壓縮彈簧。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用于夾緊等機(jī)構(gòu)。 （ 3）取 ?? p 349 3 8 7 .8 3 9 00 .9FFN?? ? ? ?實(shí) 夾緊 液壓 缸的設(shè)計(jì) 主要尺寸的確定 缸工作壓力的確定 由表 21取 液壓 缸工作壓力 MPa? 上料液壓傳動機(jī)械手設(shè)計(jì) 12 表 21 液壓 壓負(fù)載常用的工作壓 力 負(fù)載 F/N 5000 5000～10000 10000～20200 20200～30000 30000～50000 50000 工作壓力 p/MPa ～ 1 ～ 2 ～ 3 3～ 4 4～ 5 5～ 7 缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 確定 液壓 壓缸的內(nèi)徑 D ? ?224F D d p???實(shí) 際 （ ） 預(yù)設(shè)活塞桿直徑 d