工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2025-07-10 22:16本頁(yè)面
【正文】 運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。過(guò)大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來(lái)偏重力矩增大而剛性降低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為1400mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。1mm。設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):(1)抓重：10Kg(2)自由度數(shù)：4個(gè)自由度(3)座標(biāo)型式：圓柱座標(biāo)(4)最大工作半徑：1400mm(5)手臂最大中心高：1250mm(6)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程600mm伸縮速度400mm/s升降行程120mm升降速度250mm/s回轉(zhuǎn)范圍0o180o回轉(zhuǎn)速度90o/s(7)手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)范圍0o180o回轉(zhuǎn)速度90o/s(8)手指夾持范圍：棒料: φ80mm150mm(9)定位方式：行程開(kāi)關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等(10)定位精度：177。如果有實(shí)際需要，還可以換成氣壓吸盤(pán)式結(jié)構(gòu)， 夾持式手部結(jié)構(gòu)夾持式手部結(jié)構(gòu)由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所組成。夾持式是最常見(jiàn)的一種，其中常用的有兩指式、多指式和雙手雙指式:按手指夾持工件的部位又可分為內(nèi)卡式(或內(nèi)漲式)和外夾式兩種:按模仿人手手指的動(dòng)作，手指可分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型，二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和移動(dòng)型(或稱直進(jìn)型)，其中以二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型為基本型式。同理，當(dāng)二支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的手指長(zhǎng)度變成無(wú)窮長(zhǎng)時(shí)，就成為移動(dòng)型。移動(dòng)型應(yīng)用較少，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大，當(dāng)移動(dòng)型手指夾持直徑變化的零件時(shí)不影響其軸心的位置，能適應(yīng)不同直徑的工件。(2)手指間應(yīng)具有一定的開(kāi)閉角兩手指張開(kāi)與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開(kāi)閉角。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開(kāi)閉幅度的要求。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動(dòng)定心。(5)考慮被抓取對(duì)象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過(guò)比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn)兩指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設(shè)計(jì)成V型。b=120mmR=24mm摩擦系數(shù)為υ=2015514 ( KB, 下載次數(shù): 0)下載附件 保存到相冊(cè)2015514 20:36 上傳 齒輪齒條式手部(1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為:P=b/R N(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力N計(jì)算公式:2Nυ=1/2MgN=Mg/(4sinθ氣缸的直徑本氣缸屬于預(yù)縮型單作用氣缸。缸體材料選用鋁合金2Al2其σb=120MPa。因此，手腕設(shè)計(jì)成回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)氣缸。手腕自由度的選用與機(jī)械手的通用性、加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等許多因素有關(guān)。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于360176。手腕的回轉(zhuǎn)、上下和左右擺動(dòng)均為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩必須克服手腕起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩，手腕的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩，動(dòng)片與缸徑、定片、。cm）。cm）。cm）。cm）。cm）。cm) 式中: J 參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量( )。e3—手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距(cm)當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合時(shí)， G1e1=0(3)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩M封M封=f(RAd2+RBd1)/2(Nf 摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承f=,對(duì)于滑動(dòng)軸承f=根據(jù)∑MA(F)=0得RBl+G3l3=G2l2+G1l1RB=(G1l1+G2l2G3l3)/l同理根據(jù)∑MB(F)=0得RA=(G1(l+l1)+G2(l+l2)+G3(ll3))/l式中:G2—轉(zhuǎn)動(dòng)軸的重量(N)l1,l2,l3,l4— (cm).(4)轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類(lèi) 型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。推動(dòng)輸出軸作逆時(shí)4回轉(zhuǎn)，則低壓腔的氣從b孔排出。單葉氣缸的壓力P驅(qū)動(dòng)力矩M的關(guān)系為:2015514 ( KB, 下載次數(shù): 0)下載附件 保存到相冊(cè)2015514 20:36 上傳圖22 回轉(zhuǎn)氣缸簡(jiǎn)圖M=Pb(R2r2)/2或P=2M/(b (R2r2 ))式中：M—回轉(zhuǎn)氣缸的驅(qū)動(dòng)力矩（N若低壓腔有一定的背壓，則上式中的P應(yīng)為工作壓力P1與背壓P2之差。m) 尺寸校核(1)測(cè)定參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量m1=10Kg，分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r=50mm的圓盤(pán)上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=m1r2/2==(kgm2) 假如工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，對(duì)于長(zhǎng)l=100mm的棒料來(lái)說(shuō)，最大偏心距e1=50mm，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：J=Jc+m1e12=+ =(kgm) (2)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩為M偏，考慮手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件重心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，e1=0，夾持工件一端時(shí)工件重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線e3=50,則：M偏=G1e1+G3e3=+ =(Nm) (4)回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩M封，與選用的密襯裝置的類(lèi)型有關(guān)，應(yīng)根據(jù)具體情況加以分析。m)所以：M驅(qū)=M慣+M偏+M磨+M封=+++ =(N5 手臂伸縮，升降，手臂伸縮氣缸采用煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣缸，參看此公司生產(chǎn)的各種型號(hào)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尺寸參數(shù)，結(jié)合本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，氣缸用CTA型氣缸，尺寸系列初選內(nèi)徑為φ100/63。πF1==100(N) 所以，總受力：F0=F1+Fm=500+100 =600(N) F0=600N＜F=1246N所以標(biāo)準(zhǔn)CTA氣缸的尺寸符合實(shí)際使用驅(qū)動(dòng)力要求要求。具體的安裝形式應(yīng)該根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體結(jié)構(gòu)和抓取物體重量等因素來(lái)確定，同時(shí)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布局上應(yīng)該盡量減少運(yùn)動(dòng)部件的重量和減少對(duì)回轉(zhuǎn)中心的慣量。在本設(shè)計(jì)中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態(tài)，減少手抓一側(cè)重力矩對(duì)性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側(cè)加裝平衡裝置，裝置內(nèi)加放砝碼，砝碼塊的質(zhì)量根據(jù)抓取 物體的重量和氣缸的運(yùn)行參數(shù)視具體情況加以調(diào)節(jié)，務(wù)求使兩端盡量接近平衡。πG1==40(N) 所以：總受力Gq=G+G1+Gm=800+400+400=1240NGq=1240NG0=3799N所以設(shè)計(jì)尺寸符合實(shí)際使用要求。m) (1)測(cè)定參與手臂轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的質(zhì)量m1=120kg分析部件的質(zhì)量分布情況，質(zhì)量密度等效分布在一個(gè)半徑r=200mm的圓盤(pán)上，那么轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=m12r2/2M慣=Jω/Δt=(NM慣==54(Nm)M驅(qū)=M=255設(shè)計(jì)尺寸滿足使
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