機械手臂說明書

1、二、手臂的設計2.1、手臂伸縮的設計計算手臂是機械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運動。臂部運動的目的，一般是把手部送達空間運動范圍內(nèi)的任意點上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運動又較多，故受力較復雜。 根據(jù)液壓缸運動時所需克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個方面的限力，來確定液壓缸所需的驅(qū)動力。手臂的伸縮速度為250mm/s行程L=300mm液壓缸活塞的驅(qū)動力的計算 式中 一一摩擦阻力。手臂運動時，為運動件表面間的摩擦阻力。若是導向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力。 一一密封裝置處的康擦阻力; 一一液壓缸回油腔低壓油

2、掖所造成的阻力; 一一起動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。 、的計算如下。、的計算不同的配置和不同的導向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進行估算。圖4-15為雙導向桿導向，其導向桿截面形狀為圓柱面，導向桿對稱配置在伸縮缸的兩側(cè)，啟動時，導向裝置的摩擦阻力較大，計算如下: 由于導向桿對稱配置，兩導向桿受力均衡，可按一個導向桿計算。 得 式中參與運動的零部件所受的總重力(含工件重),估算=+=(80+60+60+250)N=450N L手臂參與運動的零部件的總重量的重心到導向支承前端的距離(m),L=100mm a導向支承的長度,a=150mm; 一一當量摩擦系數(shù)，其值與導向支承的截面形狀

3、有關(guān)。 對子圓柱面: 取=1.5 摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時: 鋼對青銅: 取=0.10.15 鋼對鑄鐵: 取=0.180.3 取=0.15 , =0.18代入已知數(shù)據(jù)得=405N、的計算同的密封圈其摩擦阻力不同，其計算公式如下:(1)“O”形密封圈當液服缸工作壓力小于10Mpa. 活寒桿直徑為液壓缸直徑的一半，活塞與活塞桿處都采用“O”形密封圈時，液壓缸密封處的總的摩擦力為:式中 F為驅(qū)動力， P工作壓力(Pa); P <10MPa, =0. 050.023,取p=2Mpa, =0.06; d伸縮油管的直徑,d=7mm; L密封的有效長度(mm). 得 、的計算一般背壓阻力較小，可

4、按=0.05P、的計算一一參與運動的零部件所受的總重力(包括工作重量)（N）g一一重力加速度，取9.81一一由靜止加速到常速的變化量=0.2m/s一一起動過程時間(s)，一般取0.010.5s，對輕載 低速運動部件取較小值，對重載高速運動部件 取較大值。取=0.02s所以所求驅(qū)動力 2.2、確定液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸、液壓缸內(nèi)徑的計算 如圖4一16，當油進入無桿腔 當油進入有桿腔液壓缸的有效面積:故有 ，查表4-3圓整取D=32mm式中 P驅(qū)動力N); 液壓缸的工作壓力,取=1Mpa; d一一活塞桿直徑(m); D一活塞缸內(nèi)徑m); 液壓缸機械效率，在工程機被中用耐油橡膠可取n =0.960 選擇適

5、當?shù)囊簤焊坠ぷ鲏毫苤匾?。選高了，可以減小液壓缸內(nèi)徑及其執(zhí)行機構(gòu)的尺寸，使機械手手臂結(jié)構(gòu)緊湊，但要選用價格較貴的高壓油泵和閥，井使密封復雜化。選低了，可用價格較低的泵和閥，但使結(jié)構(gòu)龐大，自重增加。一般取28Mpa.表4-2推薦了幾組數(shù)據(jù)，可供選擇液壓缸工作壓力時參考。表4一1液壓缸工作壓力作用在活塞上的外力F（N）液壓缸工作壓力（Mpa）作用在活塞上的外力F（N）液壓缸工作壓力（Mpa）50000.8120000300002.04.05000100001.52.030000500004.05.010000200002.53.0500005.07.0 通過計算所選擇的液壓缸內(nèi)徑，應盡可能是標準值

6、，液壓缸內(nèi)徑系列(JB826-66 )如表4-3所示。表4-2液壓缸內(nèi)徑系列JB826-66 （mm）20253240*50*5563*（65）70（75）80*（85）90*（95）100*（105）110125*（130）140*160*180200*250注：1.內(nèi)的尺寸盡可能不用。2. *號為（JB1086-67）標準系列 液壓缸壁厚計算，按中等壁厚進行計算：估取壁厚中等壁厚，即時， 查表得圓整 故壁厚符合要求。式中 F液壓缸內(nèi)工作壓力Mpa 強度系數(shù)(當為無縫鋼管時=1) C計入管壁公差及侵蝕的附加厚度，一般圓整到標準壁厚值; D液壓缸內(nèi)徑（m） 式中 材料的抗拉強度（Mpa） n安

7、全系數(shù)，n=3.55 一般常用缸體材料的許用應力鍛鋼=110120Mpa,取=120Mpa鑄鐵=60Mpa無縫鋼管=100110Mpa將計算結(jié)果按有關(guān)資料選擇，如表4-4油缸外徑, 根據(jù)表4-4，mm,用45號剛。表4-4標準液壓缸徑（JB6867） （mm）油缸內(nèi)徑4050638090100110125140（150）16018020020鋼16 5060769510812113314616818019421924545鋼2050607695108121133146168180194219245缸體為無縫鋼管。2.3、活塞桿的計算、活塞桿的尺寸要滿足活塞(或液壓缸)運動的要求和強度的要求。對

8、于桿長t大于直徑d的I5倍(即t )活塞桿還必須具有足夠的穩(wěn)定性。按強度條件決定活塞桿直徑d按拉、壓強度計算:或 故活塞桿直徑d=14mm符合要求。碳鋼取=110120Mpa，取=100Mpa；n一般不小于1.4，取n=1.4;表4-5活塞桿直徑系列（JB82666）101214161820222528（30）323540455055（60）63（65）70（75）80（85）90（95）注：括號內(nèi)的尺寸盡可能不用經(jīng)計算圓整出活塞桿長度l=400mm。、活塞桿的穩(wěn)定性校核當括塞桿L>15d時，一般應進行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性條件可表示為式中臨界力（N），可按材料力學有關(guān)公式計算。安全系數(shù)，=

9、24取=4、大柔度桿的臨界力當時，臨界力為=式中為活塞桿的計算柔度（柔度系數(shù)）， L為活塞桿的計算長度（m），油缸支承情況和活塞桿端部支承情況不同，活塞桿計算長度不同，見表46； i為活塞桿橫截面的慣性半徑（m）,J為活塞桿截面對中性軸的慣性矩（）E為彈性橫量，E=210GPa為長度折算系數(shù)，見表46；為特定的柔度值，=，為比例極限。=，故活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件。、油缸端蓋的連接方式及強度計算保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進而決定螺釘?shù)臄?shù)目。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。(1)缸蓋螺釘?shù)挠嬎銥楸ＷC連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進而決定螺釘?shù)臄?shù)目在這種連接中，每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為工作載荷Q和預進力之和。式中：P驅(qū)動力NP工作壓力MpaZ螺釘數(shù)目，取4預緊力N=K螺釘?shù)膹姸葪l件為：式中：=1.3,計算載荷（N），螺釘內(nèi)徑取=6mm。表3-1 螺釘間距與壓力p的關(guān)系工作壓力（）螺釘間距（mm）0.51.5<1501.52.5<1202.55.0<1005.0