【正文】 1 0 . 0 3 42J m R k g f m s? ? ? ? ? ? ? ?2 2 21 3 6 . 0 2 812J m L R k g f m s? ? ? ? ?工 件 代入 M慣 ＝ 256（ NM摩 ＝ 阻 力 矩 。 回轉(zhuǎn)油缸所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩必須大于總的阻力矩 M總 ，機械手的手腕回轉(zhuǎn)運動 所采用的單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片 1 與缸體 2 固連，動片 3與轉(zhuǎn)軸 5固連，當(dāng) a,b口分別進出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)達到手腕回轉(zhuǎn)目的。 m） P— 回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力 r— 缸體內(nèi)徑半徑（ cm） R— 輸出軸半徑（ cm） b— 動片寬度 注：可按外形要求或安裝空間大小，先設(shè)定 b,R,r 中兩個： Dd =— , 2b 2Dd? ,取 Dd =2， 2bDd =3 又因為 d=40mm，則 D=80mm， b=60mm 去頂回轉(zhuǎn)油缸工作壓力： 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 222()Mp b R r???總 2222 29 4. 4 8. 01 ( kg / )6 ( 8 4 ) cm? ??? () 由于系統(tǒng)工作壓力遠遠大于此壓力，因此回轉(zhuǎn)油缸的工作壓力足以克服摩擦力。 1 6 .4 1( )M G e kgf m? ? ?偏 克服摩擦所需力矩 M摩 M摩 = 克服運動慣性所需的力矩 M慣 J桿 = 2 2 21( 3 ) / 1 2m L R m e? ? ?(kgm2s ) J件 = 22me =25? =(kgm2s ) 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 J總 =(kgm2s ) M慣 =JW/t 設(shè) w= 050/s , 20o??起 M慣 = 2w /?起 =(kgf m) 確定轉(zhuǎn)軸的最小直徑 / [ ]tT M WT T?驅(qū) 抗拒剖面摸量 33()16TW d mm?? 所需驅(qū)動力矩 3 16 30Md mm???? 驅(qū)[ ]T () 取 d=50mm 所以機械手的擺動采用單葉片回轉(zhuǎn)油缸，定片與缸體固連，動片與轉(zhuǎn)軸固連，當(dāng)兩油口分別進出油時，動片帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動達到腕部擺動目的。 ()2p b R rMM???總 () 又因為： Dd =— , 2b 2Dd? ，取 Dd =2， 2bDd? =3 所以： d=50mm，所以 D=100mm， b=75mm 確定回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 2222 1 0 .5 8 /()MP kg cmb R r???總 () 由于系統(tǒng)工作壓力遠遠大于此壓力，因此該缸的工作壓力足以克服摩擦力。它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并帶動它們作空間轉(zhuǎn)動。因此，臂部具有兩個自由度才能滿足基本要求：即手臂，左右回轉(zhuǎn)和 俯 仰 運動。因而，它的結(jié)構(gòu)，工作范圍，靈活性以及抓重大小和定位精度等都直接影響機械手的工作性能。臂部要實現(xiàn)所要求的運動，需滿足下列 各項基本要求： 機械手臂式機身的承載能力，取決于其剛度，結(jié)構(gòu)上采用水平懸伸 梁形式。為可提高剛度，盡量縮短臂桿的懸伸長度，還應(yīng)注意： (1)根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸 臂部和機身既受 彎曲（而且不僅是一個方向的彎曲）也受扭轉(zhuǎn)，應(yīng)選用抗彎和抗扭剛度較高的截面形狀。 (2)高支承剛度和選擇支承間的距離 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 臂部和機身的變形量不僅與本身剛度有關(guān)，而且同支撐的剛 度和支撐件間距離有很大關(guān)系，要提高剛度，除從支座的結(jié) 構(gòu)形狀，底板 的剛度以及支座與底版的連接剛度等方面考慮外，特別注意提高配合面間的接觸剛度。 (1)設(shè)計臂部時，元件越多，間隙越大，剛性就越低，因此應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單，要全面分析各尺寸鏈，在要求高的部位合理，確定調(diào)整補償環(huán)節(jié)，以及減少重要不見的間隙，從而提高剛度 。 (3)提高活塞和剛體 內(nèi)徑配合精度，以提高手臂 俯 仰 的剛度。在一般情況，手臂回轉(zhuǎn) 俯 仰 均要求均速運動，（ V和w為常數(shù)），但在手臂的啟動和終止瞬間，運動是變化的，為了減少沖擊，要求啟動時間的加速度和終止前的加速度不能太大，否則引起沖擊和振動。 為減少轉(zhuǎn)動慣量的措施 ： (1)減少手臂運動件的重量，采用鋁合金等輕質(zhì)高強度材料。 (3)減少回轉(zhuǎn)半徑，在安排機械手動作順序時，先縮后回轉(zhuǎn)（或先回轉(zhuǎn)后伸）， 盡可能在前伸位置下進行回轉(zhuǎn)動作 ，并且 驅(qū)動系統(tǒng)中設(shè)有緩沖裝置。 對于懸臂式的機械手，其傳動件，導(dǎo)向件和 定位件布置應(yīng)合理，使手臂運動過程盡可能平衡，以減少對升降支撐軸線的偏心力矩，特別要防止發(fā)生“卡死”的現(xiàn)象（自鎖現(xiàn)象）。 (1)計算零件重量，可分解為規(guī)則的體形進行計算。 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 (3)求重心位置并計算偏重力臂 ? n21 i= 除此之外，要求機械手同用性要好，能適合做種作業(yè)的要求；工藝性要好，便于加工和安裝；用于熱加工的機械手，還要考慮隔熱，冷卻；用于作業(yè)區(qū)粉塵大的機械手，還要設(shè)置防塵裝置等。 為了便于進行液壓機械手的設(shè)計計算，分別 俯 仰 缸回轉(zhuǎn)油缸的設(shè)計敘述如下： 設(shè)小臂 L=40cm,D=60cm 則 m= 2 2 30. 05 0. 4 7 10 22R lp k g??? ? ? ? ? ? 則手臂總重 fm m m m??總 回桿 ， L=100mm m?回 2 2 30. 05 0. 1 7 10R lp??? ? ? ? ?= 22 29 7 0. 79 52 .4 9m k g? ? ? ?總 . 俯 仰 缸的設(shè)計計算 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 仰俯缸的設(shè)計尺寸圖 設(shè) 76a mm? ， 76b mm? ， 176c mm? 當(dāng)手臂處在仰角為 1? 的 位置 1OA 時，驅(qū)動力 P通過連桿機構(gòu)產(chǎn)生的驅(qū)動力矩為 11c os( )M Pb ????驅(qū) 因為 111 A D B Ctg O D O D? ??， 又因為 1 1 1117 6 c o s 6 0 7 6 1 5 c o s 6 0 5 1 17 6 7 6 s in 6 0 4 1oooA D B C B O a m mO D C A B m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 1tg? = ， 1? =15o ， 11c os( )M Pb ????驅(qū) 而 P= 24D P P P? ??封 背 P— 油缸的工作壓力（ 2/kg cm ） D— 油缸內(nèi)徑（ cm） P封 — 活塞缸與缸徑，活塞桿與端差的密封裝置處的摩擦阻力（ kg） P背 — 通油箱， P背 =0 ?? 取 ? =10600kg M?驅(qū) 10600? ? cos( 60)? = s inMpcb?? ??? ??驅(qū)1 1 1bcosb c o s ( t g + ) () =16 0 .3 5 60 .1 5 c o s 6 0 0 .0 50 .1 5 c o s( 6 0 )0 .3 0 .1 5 sin 6 0o ootg ??????? =1134kgf 選取 dD =， 所以 1 ap MP? 2 2 664 4 1 1 3 4 0 . 4 9 1 010p d p DD p ????? ? ? ? ??? ? () 2 64 1 10D ??? ? D= 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 整理得到 D=63mm，則 d=45mm。 桿長 300mm， d=45mm 最大壓力 P=1134N 設(shè)穩(wěn)定安全系數(shù)為 89stSn ?? ， 3 5 0 2 8 0 2 1 0s a p a aM P M P E G P??? ? ? 由式（ ）求出 2 2 91 62 1 0 1 0 862 8 1 0pE??? ? ??? ? ?? () 活塞桿兩端可簡化為鉸支座，故 1?? ，活塞桿橫截面為圓形 i=4d 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 故為 334 30 0 10 26 .745 10li??????? ? ??，因為 1??? ，故不能用歐拉公式計算 使用直線公式，由表 查得，優(yōu)化碳鋼的 4 6 1 2 .5 6 8aaa M P b M P?? 由公式（ ）可得 662 646 1 10 35 0 10 43 . 68 10sa b ?? ? ? ? ?? ? ?? 可見活塞桿是小柔度變壓桿，由直線公式求出 32393( 4 5 1 0 ) 6 2 5 . 0 4 k4wawwa b M PP A N???? ?? ? ?? ? ? ? ? 而 P=1134N，活塞桿的工作安全系數(shù)為 n= 551m axCNstP nP ?? 所以滿足要求。 缸的一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。 `0ss? ? ??? 式中：20 4 3 6 7 .9 5D PPkg fZZ?? ? ? ? P— 驅(qū)動力 kgf P— 工作壓力 kgf/ 2cm Z— 螺釘數(shù)目 ， 取 8 `s? — 預(yù)緊力 kgf `s? =K? ， K= 螺釘?shù)膹姸葪l件為： 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 2 12 21 11. 3 416 90 / [ ]4o Qk gf c md d???? ?? ? ? ?合 11 4[]Qd ??? 式中： 1Q = o? —— 計算載荷（ kgf） 表 31 螺釘間距 1t 與壓力 p 的關(guān)系 工作壓力 1p （ 2/kgf cm ） 螺釘間距 1t （ mm） 5— 15 150 15— 25 120 25— 50 100 50— 100 80 []sn?? ? ( 2/kgf cm )抗拉許用應(yīng)力 ??， 1d —— 螺紋內(nèi)徑（ cm） 表 32 常用螺釘材料的流動極限 2/kgf cm 鋼號 10 A2 A3 35 45 40cr s? 2100 2200 2400 3200 3600 65009000 (2)缸體螺紋計算 10222101[]()44 [ ] ()[]KQdDK Q Dd cm????????????合 () 式中 `0ss? ? ???， 24DPp?? ， ` (1 .5 1 .8 )s K P P? ? ? ? ? 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 D— 油缸內(nèi)徑 1K — 考慮 螺紋拉應(yīng)力和扭應(yīng)力合成作用系數(shù)取 1K = 驅(qū)動手臂回轉(zhuǎn)的力矩 212M M M MM M MM LMP?? ? ????驅(qū) 回慣 封封 封 1 封 2封 1 20 2L d k k?? D— 輸出軸與缸差密封處的直徑（ cm） L— 密封 的有效長度（ cm） 0d —