气动机械手回转及升降课程设计

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1、机械手的设计方案一．机械手的技术参数任务动作：基座旋转和Y轴上下移动。抓重：0.5kg。工件尺寸：直径约1.5～2cm。支座旋转角度为：90度，最大速度90度/秒。Y轴大臂上下移动距离为：20cm，最大速度10cm/s。二．气臂回转气缸的尺寸设计与校核1.尺寸设计气缸长度设计b=120mm,气缸内径D=200cm，半径R=100mm，轴径d=40mm，半径r=20mm，气缸运动角速度w=90度/秒，加速度a=0.5s。压强p=0.4Mpa。力矩：M=pb（R*R-r*r）/2=0.4×10*6×0.12×(0.1×0.1-0

2、.02×0.02)/2=230.4N.m2.尺寸校核设定参与手臂转动的部件质量m=20kg，分析部件质量分布情况，质量密度等效分布在一个半径r=200mm的压盘上，那么转动惯量：J=m×r*r/2=20×0.1×0.1/2=0.1kg.mM惯=J.w/△t=0.1×（90/0.5）=18考虑轴承，油封之间摩擦力，设定摩擦系数k=0.2M摩=kM惯=0.2×18=3.6总驱动力矩M驱=M惯+M摩=21.6kg.mM驱

3、双作用气缸是使用最多的一种普通气缸，活塞左行时产生推力F1，活塞右行时产生拉力F2。f式中F1——活塞杆的推力（N）F2——活塞杆的拉力（N）D——活塞直径（M）d——活塞杆直径（M）f——气缸工作总阻力（N）；气缸工作时总阻力f与许多因素相关，如运动部件惯性，背压阻力，密封处摩擦力等，以上因素可以载荷率的形式计入公示，如要求气缸的静推力F1和静拉力F2，计入后得取=0.8，活塞杆拉力F2为克服机械手的自重（1.5kg）和克服抓取的重量（0.5kg）所用的力为F2=（1.5+0.5）×10=20N当推力做功时估定活塞直径可按

4、d/D=0.2～0.3计算将d/D=0.16～0.4代入，D=（1.01～1.09）=1.05×=3cm式中系数在缸径较大时取小值，缸径较小时取大指。以上公示计算出气缸内径D以圆整为标准值，参考表的D=32mm根据d/D=0.2~0.3可估得d=0.25×32mm=8mm(2)活塞杆的计算1）按强度条件计算当活塞的长度L较小时（L<10d），可只按强度条件计算活塞杆直径d式中F1——气缸的推力（N）；p——活塞杆材料的许用应力（pa），p=b/S；b——材料的抗拉强度（pa）；S——安全系数，S1.4按纵向弯曲极限力计算气缸

5、承受轴向压力以后，会产生轴向弯曲，当纵向力达到极限力Fk以后，活塞杆会产生永久性弯曲变形，出现不稳定现象。该极限力与缸的安装方，活塞杆直径及行程有关。当长细比时Fk=当长细比时FK=式中L——活塞杆计算长度（m）K——活塞杆横截面回转半径L——活塞杆横截面惯性矩实心杆l=空心杆l=——系数E——材料弹性模量，对钢取E=2.1×10^11pa；f——材料强度实验值，对钢取f=49×10^7pa；a——系数，对钢取a=1/5000安装方式铰支—铰支，所以n=1，活塞杆长度L=40cm行程20cm活塞杆横截面回转面积半径（实心杆）

6、：K===2×10^-3m所以长细比L/K==66.67<85代入以上Fk==90000N所以纵向推力载荷应小于极限力Fk（3）钢筒壁厚的计算钢筒直接承受压力，需要一定厚度，一般气缸钢筒壁厚与内径比，所以通常按薄壁筒共识计算式中——气缸筒的壁厚；D——气缸筒直径；Pt——气缸实验压力，一般取Pt=1.5p；P——气缸工作压力；——材料抗拉强度；S——安全系数，一般取6～8.选用45号缸，其=100Mpa所以=0.0096×10^-2因加工等原因