【正文】 或非同步運(yùn)動(dòng)，換向閥采用中位“O”型換向閥。上述動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號(hào)控制相應(yīng)的電磁鐵（電磁換向閥），按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。伸縮要平穩(wěn)靈活，動(dòng)作快捷，定位準(zhǔn)確，工作協(xié)調(diào)。動(dòng)作順序的各個(gè)動(dòng)作均由電控系統(tǒng)發(fā)訊號(hào)控制相應(yīng)的電磁鐵，按程序依次步進(jìn)動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)。各部分均用液壓缸或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)與控制。具有手臂伸縮，回轉(zhuǎn)，升降，手腕回轉(zhuǎn)四個(gè)自由度。行程開(kāi)關(guān)使用LXW411型微型開(kāi)關(guān)。此外除上述調(diào)節(jié)外，還可以調(diào)節(jié)連接件的旋入導(dǎo)向桿和液壓活塞桿的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)伸長(zhǎng)度的微調(diào)。其上有4個(gè)M12的內(nèi)六角圓柱頭螺釘。此處采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。轉(zhuǎn)角 = 符合要求。因?yàn)橹挥?jì)算了一邊得矩形導(dǎo)軌，由結(jié)構(gòu)可知還有另外一邊得導(dǎo)軌支撐，故滿足條件。基座臂厚為10mm.。材料選擇為45號(hào)鋼.，：圖中：1為滑臺(tái)，2為伸縮臂基座，3為矩形導(dǎo)軌的壓板。其基本結(jié)構(gòu)如下： 圖中各尺寸可查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，當(dāng)d＝20mm時(shí)，取.L=(~), ＝導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用是保證液壓缸活塞桿伸出時(shí)的方向性，提供機(jī)構(gòu)剛度，保證伸縮量的準(zhǔn)確性。（4）活塞桿端部結(jié)構(gòu)形式及尺寸端部結(jié)構(gòu)形式有：外螺紋的，內(nèi)螺紋的，光滑的，球形，耳環(huán)等等。.其基本形式如下： 圖 圖中：1即為O型密封圈，2則為活塞。（3）活塞與缸體得密封。其形式如圖所示 （2）活塞桿導(dǎo)向套：做成一個(gè)套筒，壓入缸筒，靠缸蓋與缸筒得連接壓緊固定，材料選用鑄鐵材料。液壓缸的基本形式如下圖所示：圖 整個(gè)油缸安裝在下部伸縮臂基座上。（2）缸筒與缸底的焊接強(qiáng)度計(jì)算P:油缸推力[kgf]:焊縫效率，可?。剑汉笚l材料得抗拉強(qiáng)度[]n:安全系數(shù)，取n＝～4并查到焊條材料的抗拉強(qiáng)度為900Mpa～1200Mpa(手工焊條)，因此缸體與缸底得焊縫強(qiáng)度是滿足要求得。 ，n:。n: 安全系數(shù)，取n=,一般取n=.由前面計(jì)算可得：D=40mm=4cm，則查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，采用普通螺紋基本尺寸（GB/T1962003）公稱直徑第二系列 ，可得螺距t=。 ：螺紋直徑[cm]；：螺紋內(nèi)徑，當(dāng)采用普通螺紋時(shí)（GB19663）時(shí)，可近似按下式（t螺距[cm]）。（1）缸筒螺紋處的強(qiáng)度計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力： 螺紋處的剪應(yīng)力： 合成應(yīng)力： 許用應(yīng)力： 式中：P:油缸的最大推力[kgf]。 (1)缸筒材料：選擇ZG310570鑄鋼,其抗拉強(qiáng)度=570(2)缸筒壁厚及校核：取壁厚=5mm 因此屬于普通壁厚缸筒壁厚的校核 式中：缸筒內(nèi)最高工作壓力；=7材料的許用應(yīng)力 材料的安全系數(shù)=5校核符合要求(3)缸筒外徑： (1)缸底材料：選擇Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強(qiáng)度375～460(2)缸底厚度 mm 取缸底厚度為5mm首先確定油缸缸筒與缸蓋采用螺紋連接。② 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算（E：材料的彈性模量）剛的彈性模量為E＝200Mpa。所以：。所以， 所以 、為長(zhǎng)度、上的斷面慣性矩。Pk按下式得到： 式中：可按《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得到； 式中：為活塞桿直徑 為缸體外徑。 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度：mm (3)活塞桿強(qiáng)度及壓桿穩(wěn)定性的計(jì)算 采用非等截面計(jì)算法 ① 油缸穩(wěn)定性的計(jì)算因?yàn)橛透椎墓ぷ餍谐梯^大，則在油缸活塞桿全部伸出時(shí)，計(jì)算油缸受最大作用力壓縮時(shí)油缸的穩(wěn)定性。(1)活塞桿材料：選擇45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，其抗拉強(qiáng)度=570(2)活塞桿的直徑：查《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得，當(dāng)壓力小于10Mpa時(shí)，速比=。液壓缸的工作負(fù)載R是指工作機(jī)構(gòu)在滿負(fù)荷情況下，以一定加速度啟動(dòng)時(shí)對(duì)液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即： 式中：工作機(jī)構(gòu)的荷重及自重對(duì)液壓缸產(chǎn)生的作用力；工作機(jī)構(gòu)在滿載啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力；工作機(jī)構(gòu)滿載啟動(dòng)時(shí)的慣性力。夾持器夾著工件，伸縮臂全部伸出，是導(dǎo)桿受力最大的狀態(tài),也是變形最大的位置。② 強(qiáng)度及剛度計(jì)算本機(jī)械手夾持工件重量約3Kg左右，夾持器重量約15Kg，夾持器長(zhǎng)度最大約250mm。直線導(dǎo)軌可選用外購(gòu)件，直接從生產(chǎn)廠家的有關(guān)資料中獲得所需參數(shù)（網(wǎng)上查詢直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軸）。c：液壓缸伸出桿帶動(dòng)導(dǎo)向桿同時(shí)伸出300mm，伸出長(zhǎng)度較大，設(shè)計(jì)、制造和安裝時(shí)要考慮液壓缸與導(dǎo)向桿的平行度要求。（3）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)及強(qiáng)度和剛度計(jì)算伸縮臂運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖41① 結(jié)構(gòu)方案說(shuō)明a：支座1安裝在機(jī)器人床身上，用于安裝伸縮臂油缸和導(dǎo)向桿等零部件。③ 導(dǎo)向桿剛度：按最長(zhǎng)伸出時(shí)機(jī)械手端部的撓度不超過(guò)規(guī)定要求。設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)及要求：① 電磁閥流量：要滿足伸縮速度的要求。（）（2）液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足伸縮臂動(dòng)作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動(dòng)力要求和運(yùn)動(dòng)時(shí)間要求，具體設(shè)計(jì)計(jì)算參考《液壓傳動(dòng)與控制》等相關(guān)教材。在程序設(shè)計(jì)中要考慮因故障造成的突然工作中斷，如機(jī)構(gòu)卡死、工件不到位、突然斷電等情況，要設(shè)置報(bào)警裝置。本設(shè)計(jì)中要充分考慮外形設(shè)計(jì)，各調(diào)整環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要方便人體接近，方便工具的使用。將機(jī)械設(shè)計(jì)課程中學(xué)到的基本設(shè)計(jì)思想貫穿到設(shè)計(jì)中。（5）經(jīng)濟(jì)的要求機(jī)械產(chǎn)品設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性包括設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性和使用的經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)中要考慮采取減少摩擦和磨損的措施，如：選擇耐磨材料、采取潤(rùn)滑措施、合理設(shè)計(jì)零件的形面等。設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行可靠性分析。（3）可靠性的要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在預(yù)定使用壽命期內(nèi)能完成規(guī)定功能的概率。（2）適應(yīng)性的要求為便于調(diào)整，適應(yīng)工件大小不同的要求，起止位置要方便調(diào)整，要求設(shè)置可調(diào)式定位機(jī)構(gòu)。（1）功能性的要求機(jī)械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)的指令，完成工件的自動(dòng)換位工作。右端蓋 d=40mm, 左右缸蓋 d=25mm。為定位作用，軸左側(cè)增加一個(gè)套筒，材料為HT200，尺寸如下：動(dòng)片與輸出軸連接選用六角頭螺栓 全螺紋， ， 需用2個(gè)。選用墊圈防松，公稱尺寸為5。右缸蓋與缸體連接選用六角頭螺栓，全螺紋，,需用4個(gè)。選用軸承為深溝球軸承6005，6008?，F(xiàn)校核較小軸徑處軸承。螺釘選擇M6的開(kāi)槽盤頭螺釘， ,： 腕部材料選擇HT200，估計(jì)軸承所受徑向載荷為50N,軸向載荷較小，忽略。連接螺釘一般為偶數(shù)。由 ，得：， 為減少動(dòng)片與輸出軸的連接螺釘所受的載荷及動(dòng)片的懸伸長(zhǎng)度，選擇動(dòng)片寬度時(shí)，選用：綜合考慮，取值計(jì)算如下：r=16mm，R=40mm，b=50mm，取值為1Mpa，即如下圖： 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系工作壓力P（Mpa）螺釘?shù)拈g距t(mm)小于150小于120小于100小于80上圖中表示的連接中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力為：，即工作拉力與殘余預(yù)緊力之和計(jì)算如下：液壓缸工作壓強(qiáng)為P=1Mpa,所以螺釘間距小于150mm,試選擇2個(gè)螺釘，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=2個(gè) 受力截面 ，此處連接要求有密封性，故k?。ǎ?，取K=。，作用在動(dòng)片上的合成液壓力矩即驅(qū)動(dòng)力矩。（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩式中 e—工件重心到手腕回轉(zhuǎn)軸線的垂直距離，已知e=10mm.則 （3）克服啟動(dòng)慣性所需的力矩啟動(dòng)過(guò)程近似等加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)的角速度及啟動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)過(guò)的角度按下式計(jì)算：式中 —工件對(duì)手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； —手腕回轉(zhuǎn)部分對(duì)腕部回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； —手腕回轉(zhuǎn)過(guò)程的角速度； —啟動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間，,.。 ,—軸承的直徑（m）； —軸承的摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承=；對(duì)于滑動(dòng)軸承=。本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結(jié)構(gòu)選擇具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動(dòng)，參考上圖典型結(jié)構(gòu)。通向手部驅(qū)動(dòng)液壓缸的油管是從回轉(zhuǎn)中心通過(guò)，腕部回轉(zhuǎn)時(shí)，油路認(rèn)可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉(zhuǎn)。當(dāng)要求任意點(diǎn)定位時(shí)，可采用位置檢測(cè)元件（如本例為電位器，其軸安裝在件1左端面的小孔）對(duì)所需位置進(jìn)行檢測(cè)并加以反饋控制。旋轉(zhuǎn)角的極限值由動(dòng)，靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于），圖中缸可回轉(zhuǎn)。從A—A剖視圖上可以看到，回轉(zhuǎn)葉片（簡(jiǎn)稱動(dòng)片）用螺釘，銷釘和轉(zhuǎn)軸10連接在一起，定片8則和缸體9連接。（3）必須考慮工作條件對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。56 / 56第三章 腕部手腕部件設(shè)置在手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變或調(diào)整手部在空間的方位，以擴(kuò)大機(jī)械手的動(dòng)作范圍，并使機(jī)械手變得更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。由前式得：，取。由給定條件可知最大為5560mm,。此外，當(dāng)時(shí)，杠桿與斜面平行，呈直線接觸，且與回轉(zhuǎn)支點(diǎn)在結(jié)構(gòu)上干涉，即為手指動(dòng)作的理論極限位置。 —支點(diǎn)至斜面垂線與杠桿的夾角；—杠桿驅(qū)動(dòng)端桿長(zhǎng)；—杠桿夾緊端桿長(zhǎng)；—杠桿傳動(dòng)機(jī)械效率 斜楔的傳動(dòng)效率可由下式表示： ，則可得=, ，取整得=。由以上各值可得：取值為。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑，以為條件確定兩支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即下式：其中,型鉗的夾角代入得出： 則 則，此時(shí)定位誤差為和中的最大值。只有當(dāng)工件的平均半徑取為時(shí)，夾持誤差最小。若把工件軸心位置C到手爪兩支點(diǎn)連線的垂直距離CD以X表示，根據(jù)幾何關(guān)系有：簡(jiǎn)化為： 該方程為雙曲線方程，： 工件半徑與夾持誤差關(guān)系曲線由上圖得，當(dāng)工件半徑為時(shí)，X取最小值，又從上式可以求出：，通常取若工件的半徑變化到時(shí)，X值的最大變化量，即為夾持誤差，用表示。圖 工件直徑為80mm，尺寸偏差，則。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化