【正文】 32d M?? π 查《機(jī)械設(shè)計手冊》 P368 ，表 151 得： 選取 材料 45??? = 300 Pa 帶入數(shù)據(jù)知道： d? mm 所以： 424 p dpdPD ?? ππ = mm 考慮到制造時的總體尺寸和多種用途，取內(nèi)徑為： D=70mm d = 40 mm 壁厚可以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》 P53 ，表 44，取 ? =10mm 3. 端蓋螺釘?shù)膹?qiáng)度校核： 取螺釘為 M8， 每個螺釘所受的力為 0? 0? = s+?? 式子中： ? — 工作載荷 s? — 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) /Z = s? =k? = ?= 0? = s+??= kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π ?合 = kgf/ 3cm ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? s? — 材料的屈服極限 n— 安全系數(shù) 所以： ? ????合 即是取 M8 合格。 俯仰缸設(shè)計 俯仰缸能使其手臂上仰下俯，使手臂的抓取范圍大大得到提高，設(shè)置一個俯仰缸，還可以使機(jī)械手得到重量上的平衡，使本機(jī)械手更加的穩(wěn)哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 定。 1． 本機(jī)械手臂上下活動的范圍為 30 度，以下為俯仰缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 圖 47 俯仰缸設(shè)計 1— 底座 2— 大臂 3— 小臂 4— 俯仰缸 1 124L mm? 活塞總長 2 80L mm? 活塞桿內(nèi)部工作的長度 3 100L mm? 手臂機(jī)構(gòu)受力圖如下： 如圖 48 手部機(jī)構(gòu)受力圖 設(shè)：驅(qū)動力為 P，則經(jīng)過計算： oM (F)=0? 32? 400 – ? 124 – ? 80 – P ? 124 =0 P = 所以：取油缸內(nèi)徑為 32mm，活塞直徑為 20mm 缸臂為 ， 缸蓋四顆雙頭螺柱 M6 2. 雙頭螺柱的校核： 0? = `s+?? 式子中： ? — 工作載荷 `s? —— 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) / Z = kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 ?合 = kgf / 3cm ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? 所 以： ? ????合 , 即是取 M8 合格。 s? — 材料的屈服極限 n— 安全系數(shù) 大臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計 大臂是整個機(jī)械手的支撐部件，能實現(xiàn)機(jī)械手的大范圍的回轉(zhuǎn)，設(shè)計時應(yīng)該注意以下幾點： 1. 要有足夠的承載力 2. 要有足夠的剛度和強(qiáng)度 3. 要結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，盡量減少偏心力矩 大臂回轉(zhuǎn)示意圖如下： 如圖 49 大臂回轉(zhuǎn) 示意圖 大臂回轉(zhuǎn)時的力矩： M 驅(qū) = M 慣 + M 封 +M 回 ：、 ` ``=M M M?封 封 封 式中： ` 1M bbRP??封 `` 13 ( ) CPM b R r PR???封 臂部擺動時受力圖如下： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 圖 410 大臂擺動時受力圖 其中： ? ＝０ .15mm b= 50mm 1b =5mm R= 45mm r = 20 mm p 取 10MPa 3 2 .52CP RrR m m??? 則： ` 1M bbRP??封 = kgfm `` 13 ( ) CPM b R r PR???封 = kgfm ` ``=M M M?封 封 封 = kgfm ： 手臂結(jié)構(gòu)受力圖如下： 圖 411 手臂結(jié)構(gòu)受力圖 設(shè)重 心于 `o’處，則有： oM(F)=0? = + + G + G ? ? ?臂 伸 缸 俯 缸（ 4 0 0 ） G （ 124 ） （ 80 ） = + + + ? ? ?? ? ?32 （ 400 ） （ 124 ） （ 80 ） = 9. 2 +3 2 + 2. 2 = 43. 4 kgf總 G 手臂可以近似看成一根桿： L=800mm 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 20z=+gGJJ ? =1/12+? +? /10 = 2m 180 / 180 = 0. 36 r a d/s5t = W? ? ??π 所以： 0= = 6 .0 5 ra d /sMJ ????慣 ： D 222d p2= b p d = b /2 ( R r ) pM ??回 回 回 其中： p回 =1MPa b=80mm R=50mm r=20mm 則： 22=b/2 ( R r ) pM 回 回= kgfm `=MM驅(qū) 驅(qū) `2=pb d /8M 2驅(qū) （ D ） 其中 d=4mm 28 d 9 5 m mpbMD ? ? ?驅(qū) ： 0? = s+?? 式子中： ?— 工作載荷 s? — 預(yù)緊力 ? = P驅(qū) / Z = kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為 ： ? ?214j= dQ???合 π ?合 = kgf / 3cm ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? 所以： ? ????合 , 即是取 M8 合格 大臂升降結(jié)構(gòu)設(shè)計 大臂是整個機(jī)械手的支撐部件，能實現(xiàn)機(jī)械手大范圍的升降，設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 （ 1） 要有足夠的承載力 （ 2） 要有足夠的剛度和強(qiáng)度 （ 3） 要結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕 ： 圖 412 大臂受力圖 G— 升降油缸個部件的重力 f— 摩擦力 P上 — 上升驅(qū)動力 G = G + G + G + G + 臂 俯 伸 空 桿Ｇ G臂 = kgf 桿Ｇ = kgf G + G + G俯 伸 空 = kgf G = + + = kgf 根據(jù)力矩平衡方程： G + f = P上 P上 = / () = kgf =kPP驅(qū) 上 k為安全系數(shù) k= P驅(qū) = ? = ： 由式子： 424 p dpdPD ?? ππ （ 421） = 所以取 D 為 110mm ， d 為 60mm ： 0? = s+?? 式子中： ? — 工作載荷 s? — 預(yù)緊力 ? =P驅(qū) / Z = kgf 螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為： ? ?214j= dQ???合 π ?合 = kgf / 3cm 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 ? ? 3s 2400= = = 1 2 0 0 k g f /c mn2?? 所以： ? ????合 , 即是取 M8 合格 s? — 材料的屈服極限 n— 安全系數(shù) 直到現(xiàn)在，本設(shè)計的機(jī)械手的機(jī)構(gòu)尺寸基本確定，其移動將根據(jù)實際應(yīng)用要求適當(dāng)調(diào)整。 手部驅(qū)動油缸油孔尺寸計算 活塞運動速度 v 取 , 油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量為 ： Q=VS =? 2 620 104? ?π =? 610 3m 則油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q ?油π `? 所以： 2` d v4Q ?油π 得 d = 所以取油孔尺寸為 4mm 腕部回 轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進(jìn)入油量 ： 22( r ) l2RQ ??? （ ? 為 45度每秒） = ? 610 3m 而油孔每秒流入的流量： 2` d v4Q ?油π 由 `? 所以： 2d v4Q?油π 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 4Qd=v油π = 取油孔尺寸為 ： 4mm 大臂回轉(zhuǎn)油缸油孔尺寸確定 油缸每秒進(jìn)入的油量： 22( r ) l2RQ ??? （ ? 為 15度每秒） （ 422） = ? 610 3m 而油孔每秒流入的流量： 2` d v4Q ?油π 由 ： `? 所以： 4Qd=v油π = 取油孔尺寸為 ： 6mm 大臂升降油缸油孔尺寸確定 活塞運動速度 v 取 ,油的流速為 3m/s 則油缸中每秒通過油量： 2 6200 .0 5 1 04Q V S ?? ? ? ?π （ 423） = ? 610 3m 而油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q?油π 4Qd=v油π = mm 所以取油孔尺寸 d 為 8mm 伸縮臂油缸油孔尺寸確定 活塞運動速度 v 取 ,油的流速為 3m/s 則油缸 中每秒通過油量： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 28 2 6200 .0 5 1 04Q V S ?? ? ? ?π =? 610 3m 而油孔中每秒通過的流量： 2` d v4Q ?油π 由 `? 所以： 2d v4Q?油π 4Qd=v油π 64 10=3???π = 所以 ：取油孔尺寸 d=6mm 本章小結(jié) 本章對各個部分的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行了計算，包括手部夾持器、腕部回轉(zhuǎn)油缸，腕部伸縮油缸、小臂伸縮油缸、大臂回轉(zhuǎn)油缸、大臂升降油缸、伸縮臂油缸的型號選擇，及其各個油缸的活塞、活塞桿計算，各個油 缸進(jìn)出油口尺寸的確定。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 第 5章 各油缸活塞桿校核 手部驅(qū)動油缸活塞桿校核 ： 22500d /4 /4P? ??π π （ 51） = 碳鋼 ??? 取 100 ~120 MPa 所以： ?? ??? 強(qiáng)度條件滿足。 2． 穩(wěn)定性 校核： 條件： kkPP n?