【正文】 命計(jì)算公式：滾動軸承的壽命計(jì)算公式如下：式中：L—額定壽命（ x）轉(zhuǎn)C—額定動載荷（Kgf）P—當(dāng)量負(fù)載荷（Kgf）——壽命指數(shù)，對球軸承 =3 對滾子軸承=10/3在實(shí)際計(jì)算中，一般采用工作小時(shí)數(shù)表示軸承的額定壽命，這時(shí)上試可變?yōu)椋?式中：—額定壽命（h）n—軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）當(dāng)量動載荷P=X+Y式中：—徑向負(fù)荷（Kgf）—軸向負(fù)荷（Kgf）X—徑向系數(shù)Y—軸向系數(shù)（2）按照負(fù)載荷選擇軸承按額定靜負(fù)載選擇軸承的基本公式如下：= 式中：—當(dāng)量靜負(fù)荷（Kgf） 按下列兩式計(jì)算，取大值 —額定靜負(fù)荷（kgf）—安全系數(shù)電機(jī)選擇：,根據(jù)工作載荷、工作要求、工作環(huán)境、安裝要求及尺寸、重量有無特殊限制等條件從產(chǎn)品目錄中選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式、容量和轉(zhuǎn)速、并確定其具體型號.一般將電動機(jī)的選擇分三個(gè)步驟1. 選擇電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式。8X42X46X8二種類型的花鍵。本設(shè)計(jì)選用矩形花鍵，以其承載能力高、定心性及導(dǎo)向性好。因此，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需要開槽、鉆孔和切制螺紋，因此不影響軸的疲勞強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)重量輕。各類軸的撓度y，裝齒輪和軸承處的傾角，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值和， 即。軸選用的材料為45鋼，通過調(diào)質(zhì)處理，使硬度達(dá)到200~240HBS軸1的直徑： 計(jì)算剖面處軸的直徑(mm)軸的許用應(yīng)力(MPa)軸傳遞的額定扭矩(N因此，必須保證軸有足夠的剛度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。利用齒輪壓板將齒輪進(jìn)行軸向定位和緊固。采用直尺錐齒輪，它具有齒形簡單，制造容易，成本較低等特點(diǎn)。的一對圓錐直齒輪將扭矩由沿水平方向轉(zhuǎn)換成豎直方向。擋鐵的設(shè)置主要是保證回轉(zhuǎn)角度的精度。當(dāng)機(jī)械手臂回轉(zhuǎn)到設(shè)定的角度時(shí)，碰上擋鐵，壓下行程開關(guān)，通過壓力繼電器發(fā)出信號給時(shí)間繼電器，使得機(jī)械手停留一段時(shí)間再開始下一個(gè)的動作?！∠潴w材料為HT200中等強(qiáng)度的灰鑄鐵，需時(shí)效處理。機(jī)身的設(shè)計(jì)如圖所示： 機(jī)械手底座具體設(shè)計(jì)機(jī)身底座的參數(shù)如下： 底座回轉(zhuǎn)工作臺安裝：回轉(zhuǎn)工作臺的箱體設(shè)計(jì)有光孔，并安底座。 手臂對手臂受力進(jìn)行計(jì)算 手臂受力校核手臂在水平方向上的力平衡：同理，在豎直方向上的力平衡： 手臂上的所有力對于O點(diǎn)力矩平衡：NN底座機(jī)身設(shè)計(jì)有安裝耳環(huán)，液壓缸的耳環(huán)與機(jī)身底座通過銷軸鉸接，用螺栓鎖死。液壓缸用雙耳環(huán)支座安裝： 液壓缸安裝支座雙耳環(huán)支座的參數(shù)如圖所示。腕部采用液壓活塞缸驅(qū)動，固定在腕部的連桿與液壓活塞缸的活塞桿相連接，通過活塞桿的直線運(yùn)動來驅(qū)動機(jī)械手腕部轉(zhuǎn)動。： 機(jī)械手腕部外觀圖液壓機(jī)械手的腕部利用銷軸鉸接在機(jī)械手臂上，使其能夠繞著銷軸轉(zhuǎn)動。查 GB/T 1182000 選取A型內(nèi)螺紋圓錐銷，GB/T 118 6X24 內(nèi)螺紋圓錐銷本設(shè)計(jì)采用伸縮缸和回轉(zhuǎn)缸復(fù)合，回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)軸是由活塞缸的后端部構(gòu)成的，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，特別是對于液壓系統(tǒng)能夠集中控制。 MPa的油壓， MPa。單葉片式回轉(zhuǎn)缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出的扭矩大，能夠用于中低壓的系統(tǒng)作往復(fù)運(yùn)動。查GB/T 可得： 管接頭回轉(zhuǎn)缸設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用單葉片式回轉(zhuǎn)缸，它由定子塊，缸體，葉片，回轉(zhuǎn)軸組成，其中定子塊固定在缸體上，葉片和回轉(zhuǎn)軸固定在一起。計(jì)算所得根據(jù)GB/T 10471995可得到管徑為mm：擴(kuò)口式管接頭適用于薄壁鋼管，接頭采用55176。 ——油管中允許的流速。缸筒端部可用鑄造。所以添加了聚四氟乙烯制成的密封導(dǎo)向環(huán)，不僅能夠阻隔各種雜物，還能起到密封的效果。適用于本設(shè)計(jì)，因此采用O型圈密封。其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，摩擦力比其他密封圈小，安裝方便，價(jià)格便宜，可在40~120176。有效圈數(shù)為5圈。根據(jù)彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 彈簧受力圖根據(jù)彈簧的強(qiáng)度條件選擇彈簧鋼絲的直徑：因彈簧在一般載荷條件下工作，可以按照第三類彈簧來考慮，現(xiàn)選用彈簧鋼絲為C級，并根據(jù) 估計(jì)彈簧的直徑為3mm， 查表可得 MPa，可以算得MPa選取旋繞比C=6 則由：選取=4mm ，查得不變，故不變，取mm則計(jì)算得=與原值相近，所以 取=4mm彈簧的大徑 mm取 MPa則取5彈簧校核：根據(jù)： 綜合上述兩式可得：=150符合設(shè)計(jì)的要求。材料為Q215或 Q235。利用開槽圓螺母將其鎖緊， 圓螺母的選擇：由于活塞桿的直徑已確定為，軸肩的高度為1mm，可以采用公稱直徑為M8的圓螺母。當(dāng)受到油壓作用時(shí)，Y型密封圈的二唇邊就緊緊地貼壓到缸筒和活塞壁上而起到密封的作用?；钊拿芊獠捎肶型密封圈，Y型密封圈是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦力小、壽命較長的密封圈。 選用45鋼，活塞直徑的d計(jì)算與校核：查機(jī)械材料手冊可以得到：b=355MPa, s=600MPa；則MPamm根據(jù)GB/T 23481993 選定的活塞桿：mm所以：mm 活塞桿的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求：選用20鋼材料。Nmm，mm 。根據(jù)任務(wù)書的要求，代入=15Kg , 并取=50mm , =80mm。本設(shè)計(jì)采用的是夾鉗式機(jī)械手，通過液壓缸內(nèi)活塞的直線運(yùn)動帶動杠桿機(jī)構(gòu)和手爪，緊緊的包絡(luò)，用包絡(luò)力和摩擦力對工件施加完全約束，使得工件相對于手爪固定，完成抓取任務(wù)。因此 擬定的液壓系統(tǒng)方案中。液壓參數(shù)： 液壓系統(tǒng)參數(shù)是根據(jù)執(zhí)行元件和泵的類型進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)圖，計(jì)算出各個(gè)液壓控制閥及輔件的壓力與流量的系統(tǒng)參數(shù)，而液壓系統(tǒng)參數(shù)的計(jì)算必須逐一將各工作階段形成的參數(shù)計(jì)算出后，經(jīng)過分析比對，加權(quán)折扣后才能確定系統(tǒng)參數(shù)。目前工業(yè)機(jī)械手大多數(shù)都采用點(diǎn)位控制，這種控制只要求運(yùn)動起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置精度，而不管起點(diǎn)到終點(diǎn)的運(yùn)動過程。我們所說的位置精度是指重復(fù)定位精度。機(jī)械手的行程為機(jī)械手的最大工作區(qū)間，即球體的面域。機(jī)械手臂運(yùn)動的行程范圍與機(jī)械手的抓重、坐標(biāo)形式、驅(qū)動方式、運(yùn)動精度等多方面因素有關(guān)，對于通用型和多功能機(jī)械手，行程范圍和回轉(zhuǎn)范圍應(yīng)盡可能大些，使其適應(yīng)性能大幅度地增強(qiáng)。在一般情況下，機(jī)械手的運(yùn)動速度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍、生產(chǎn)過程的平穩(wěn)性要求和定位精度要求而定。機(jī)械手的運(yùn)動速度是指機(jī)械手在全程范圍內(nèi)的平均速度，它反映機(jī)械手的使用頻率與生產(chǎn)水平。機(jī)械手的自由度標(biāo)志著機(jī)械手所具有的功能大小，自由度越大，機(jī)械手動作越靈活，適應(yīng)性也越強(qiáng)，但是自由度多也帶來了結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高等問題，一般的專業(yè)機(jī)械手具有3~4個(gè)自由度就能很好的完成專一的任務(wù)。液壓機(jī)械手主要參數(shù)設(shè)計(jì)： 液壓機(jī)械手的主要參數(shù)可分為基本參數(shù)、（用于說明機(jī)械手主要性能的參數(shù)）、規(guī)格參數(shù)（標(biāo)牌上標(biāo)注的參數(shù)）、液壓參數(shù)（液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)）。其中將機(jī)械手抓取和回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓傳動集成設(shè)計(jì)，既能使得設(shè)計(jì)緊湊，又能使液壓油路集中控制。具有結(jié)構(gòu)簡單、傳遞扭矩大、傳動效率高等特點(diǎn)。手臂采用液壓直動缸驅(qū)動，作俯仰運(yùn)動，具有體積小、可集中控制、反向運(yùn)動靈活等優(yōu)點(diǎn)?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動通過葉片式回轉(zhuǎn)油缸的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。手腕作抓取運(yùn)動和回轉(zhuǎn)運(yùn)動，手爪采用平面指型結(jié)構(gòu)，通過液壓缸通油，推動活塞帶動杠桿機(jī)構(gòu)合攏將工件加緊。整個(gè)機(jī)構(gòu)選用空間球體坐標(biāo)系，有五個(gè)自由度。 機(jī)座式機(jī)械手布局示意圖抓取機(jī)構(gòu)采用夾鉗式。 立柱式機(jī)械手布局示意圖 機(jī)身采用機(jī)座式，自動線圍繞機(jī)座布置，順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。 直角坐標(biāo)式布局示意圖 機(jī)身采用立柱式，機(jī)械手側(cè)面行走，按照順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位的功能，自動線仍成直線布置。設(shè)計(jì)可參考以下多種設(shè)計(jì)方案： 采用直角坐標(biāo)式，自動線呈直線布置，機(jī)械手在空中行走，按照順序完成上料、翻轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)位等功能。能夠配合主機(jī)完成輔助性的工作，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手能夠獨(dú)立地按照程序，自動重復(fù)操作。液壓機(jī)械手設(shè)計(jì)方案第1章 液壓機(jī)械手總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械手是能夠模仿人手的部分動作，按照給定的程序，軌跡和要求，實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作動作的自動化機(jī)械裝置。在工業(yè)中應(yīng)用的機(jī)械手稱為“工業(yè)機(jī)械手”。根據(jù)課題的要求，機(jī)械手需具備上料，翻轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)位等功能，并按照自動線的統(tǒng)一生產(chǎn)節(jié)拍和生產(chǎn)綱領(lǐng)完成以上動作。這種方案結(jié)構(gòu)簡單，自由度少，易于配線，但需要架空行走，油液站不能固定，使得設(shè)計(jì)復(fù)雜程度增加，運(yùn)動質(zhì)量增大。這種方案可以集中設(shè)計(jì)液壓站，易于實(shí)現(xiàn)電氣，油路定點(diǎn)連接，但是占地面積大，手臂懸伸量較大。這種方案具有電液集中、占地面積小、可從地面抓取工 件等優(yōu)點(diǎn)。送放機(jī)構(gòu)將被抓取的物體送放到目的地，由手臂、手腕、等裝置組成。采用屈伸式布置。腕部用銷軸將機(jī)械手定位在手臂上，并用螺母將其鎖死，同時(shí)利用鉸鏈連接，一端與液壓伸縮缸的活塞桿相連，通過活塞的直線運(yùn)動，帶動腕部使其能夠繞著回轉(zhuǎn)銷軸轉(zhuǎn)動。手臂相對于機(jī)身可作回轉(zhuǎn)運(yùn)動，能有效地利用空間，并能繞過障礙物夾持和送放工件?；剞D(zhuǎn)工作臺用齒輪傳動機(jī)構(gòu)，用電動機(jī)驅(qū)動，可以利用擋塊定位，~1mm。 液壓機(jī)械手本設(shè)計(jì)的液壓機(jī)械手有五個(gè)自由度，包括機(jī)械手的抓取、回轉(zhuǎn)，手臂的拉伸、俯仰和回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)五個(gè)動作。便于安裝及維護(hù)，而且編排和改變控制程序容易，使用方便?；緟?shù)：機(jī)械手的抓重是手臂所能抓取的物件的最大重量，而該液壓機(jī)械手是用于R175柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)自動線上，主要的加工對象是柴油機(jī)機(jī)體，根據(jù)柴油機(jī)的外形參數(shù) 250X170X140mm 而柴油機(jī)機(jī)體選用的材料是鑄鐵，柴油機(jī)機(jī)體的壁厚一般為15~25mm所以，可算出機(jī)體本身的質(zhì)量為12Kg，機(jī)械手應(yīng)該有一定的安全度，可得機(jī)械手的抓重為15Kg。根據(jù)自由度的計(jì)算公式，該設(shè)計(jì)中有機(jī)械手抓取動作的V級移動副，腕部和手臂以及工作臺的V級轉(zhuǎn)動副，所以： 即機(jī)械手的自由度為5。機(jī)械手的運(yùn)動速度越高，則其使用效率越高，生產(chǎn)水平也就越高；但是速度越高機(jī)械手在運(yùn)動過程中啟動和制動時(shí)會產(chǎn)生較大的沖擊和震動，對于機(jī)械手的定位精度影響較大。根據(jù)柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)自動線上的生產(chǎn)節(jié)拍30min/件，手臂工作的回轉(zhuǎn)半徑為1000mm，加工過程所需時(shí)間為26min，因此。機(jī)械手的手臂伸縮應(yīng)與行程范圍及工作半徑相適應(yīng)，以保證機(jī)械手的剛度，定位精度。 位置精度是衡量機(jī)械手工作質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它包括位置設(shè)定精度和重復(fù)定位精度。位置精度的高低取決于位置的控制方式及機(jī)械書運(yùn)動部件本身的精度和剛度，此外，它還與機(jī)械手的抓重及運(yùn)動速度有關(guān)。因此，可以采用行程開關(guān)和電位計(jì)定電控元件，進(jìn)行位置精度的控制。 ，液壓泵的工作壓力和流量,考慮到進(jìn)油路的壓力損失取=106Pa，油液的泄漏系數(shù)取λp=，抓取動作和回轉(zhuǎn)動作所需的工作壓力為=，MPaL/min符合設(shè)計(jì)的要求。第2章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)抓取機(jī)構(gòu)的工作原理工業(yè)機(jī)械手的抓取機(jī)構(gòu)又稱手部，是用來直接抓取工件或握持工件的部件。當(dāng)機(jī)械手水平夾持工件時(shí) 水平夾持物體受力圖根據(jù)手指受力分析，可得： 聯(lián)立可解得： 夾緊工件所需的力； 工件的重力 ；， 尺寸。 可得：N因工件在傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生慣性力，震動等影響，故實(shí)際力 機(jī)械效率， =~ 取= 安全系數(shù)，=~2 取= 工作情況系數(shù)， N 液壓缸驅(qū)動手爪受力圖因?yàn)? 所以由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可得 mm，mm 。 驅(qū)動力, 系統(tǒng)工作壓力 取 N/mm2 ， 機(jī)械效率取=按照J(rèn)B82666的標(biāo)準(zhǔn)，取, 液壓缸壁厚的確定 根據(jù) 試驗(yàn)壓力， MPa 許用應(yīng)力 選取30鋼為液壓缸材料，可得=200 MPa將數(shù)據(jù)代入：mm根據(jù)工藝的要求 ,取mm液壓缸外徑及長度的確定：長度 取 .已知： , ，mm，mm選用30鋼材料?？紤]到密封和緊固，將活塞設(shè)計(jì)成如下 活塞密封件采用標(biāo)準(zhǔn)件，所以活塞上開槽的尺寸就可以確定了。它能用于往復(fù)運(yùn)動的密封，特別是動密封處?；钊c活塞桿的連接采用活塞桿的軸肩定位，并用調(diào)整墊片調(diào)節(jié)松緊程度。查標(biāo)準(zhǔn)GB/T 61791986 可得： 開槽圓螺母同時(shí)，查GB/T 912000與其相配合使用的是開口銷2x16。 開口銷。極限工作應(yīng)力： 取 極限工作載荷： MPa查標(biāo)準(zhǔn)GB/T ，中徑為mm，自由高度為mm。選用彈簧的材料為65Mn，彈簧硬度要達(dá)到45~50HRC. 彈簧： 液壓缸端蓋O型密封圈具有結(jié)構(gòu)簡單，截面尺寸小，密封性能好，摩擦系數(shù)小，容易制造等特點(diǎn)，可用于靜密封和滑動密封。C溫度范圍內(nèi)工作，~。聚四氟乙烯是一種新型塑性材料，摩擦系數(shù)極小，耐磨性好，并且能在干性和油性的環(huán)境下工作。端蓋采用的是法蘭式的連接，這種結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠。管道尺寸的計(jì)算和確定： 油管的內(nèi)徑是根據(jù)管內(nèi)允許的流速和所通過的流量來確定的：即：式中： ——通過油管的流量。而壓力管道內(nèi)的流速取m/s。密封管螺紋，由內(nèi)外螺紋的配合能夠具有密封性。當(dāng)液壓油從一個(gè)入口進(jìn)入缸體的時(shí)候，葉片被推動并帶動回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，同理，從相反的入口進(jìn)入能使其逆向轉(zhuǎn)動。 考慮到擺動缸的容積效率和機(jī)械效率，葉片式擺動缸軸輸出扭矩