工业机械手的设计说明书.doc

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1、机械系统设计课程设计说明书设计题目：工业机械手设计学院：机电工程学院班级：机械092班姓名：学号：第四章手臂的设计4.1手臂伸缩的设计计算手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。多义性在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。1.伸缩液压缸的设计计算1.1求水平伸缩直线运动液压缸的驱动力根据液压缸运动时所需克服的

2、摩擦、回油背压及惯性等几个方面的限力，来确定液压缸所需的驱动力。手臂的伸缩速度为300mm/s行程L=400mm抓重100N液压缸活塞的驱动力的计算式中一一摩擦阻力。手臂运动时，为运动件表面间的摩擦阻力。若是导向装置，则为活塞和缸壁等处的摩擦阻力。一一密封装置处的康擦阻力;一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力;一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。、、、的计算如下。4.1.1.的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，要根据具体情况进行估算。图4-15为双导向杆导向，其导向杆截面形状为圆柱面，导向杆对称配置在伸缩缸的两侧，启动时，导向装置的摩擦阻

3、力较大，计算如下:由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。得式中——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算=(100+700)N=800NL——手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支承前端的距离(m),L=100mma——导向支承的长度,a=150mm;一一当量摩擦系数，其值与导向支承的截面形状有关。对子圆柱面:取=1.5——摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时:钢对青铜:取=0.1~0.15钢对铸铁:取=0.18~0.3取=0.1代入已知数据得==280N4.1.2.的计算不同的密封圈其摩擦阻力不同，其计算公式如下:(1)“O”形密封

4、圈当液服缸工作压力小于10Mpa.活寒杆直径为液压缸直径的一半，活塞与活塞杆处都采用“O”形密封圈时，液压缸密封处的总的摩擦力为:式中F——为驱动力，P——工作压力(Pa);P<10MPa,=0.05~0.023,取p=2Mpa,=0.05;d——伸缩油管的直径,d=70mm;L——密封的有效长度(mm).为了保证“O”形密封圈装人密封沟槽，井与配合件接触后起到严格的密封，在加工密封沟槽时考虑密封圈的预压缩量，如图4--15所示。K=0.08~0.14取=10mm,K=0.1,得=50mm得4.1.3.的计算一般背压阻力较小，可按=0.05F4.1.4.的计算

5、一一参与运动的零部件所受的总重力(包括工作重量)（N）g一一重力加速度，取10一一由静止加速到常速的变化量=0.3m/s一一起动过程时间(s)，一般取0.01~0.5s，对轻载低速运动部件取较小值，对重载高速运动部件取较大值。取=0.03s所以所求驱动力，解得F=1208.04N确定液压缸的结构尺寸液压缸内径的计算如图4一16，当油进入无杆腔当油进入有杆腔液压缸的有效面积:故有，查表4-3圆整取D=30mm式中F——驱动力〔N);——液压缸的工作压力,取=2Mpa;d一一活塞杆直径(m);D—一活塞缸内径〔m);——液压缸机械效率，在工程机被中用耐油橡胶可取n

6、=0.950选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了，可以减小液压缸内径及其执行机构的尺寸，使机械手手臂结构紧凑，但要选用价格较贵的高压油泵和阀，井使密封复杂化。选低了，可用价格较低的泵和阀，但使结构庞大，自重增加。一般取2~8Mpa.表4-2推荐了几织数据，可供选择液压缸工作压力时参考。表4一2液压缸工作压力作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力（Mpa）作用在活塞上的外力F（N）液压缸工作压力（Mpa）〈50000.8~120000~300002.0~4.05000~100001.5~2.030000~500004.0~5.010000~200002.5~

7、3.0〉500005.0~7.0通过计算所选择的液压缸内径，应尽可能是标准值，液压缸内径系列(JB826-66)如表4-3所示。表4-3液压缸内径系列JB826-66（mm）20253240*50*5563*（65）70（75）80*（85）90*（95）100*（105）110125*（130）140*160*180200*250注：1.内的尺寸尽可能不用。2.*号为（JB1086-67）标准系列液压缸壁厚计算，在实际使用中有下列三种公式:中等壁厚，即时，(4-13)式中F——液压缸内工作压力Mpa——强度系数(当为无缝钢管时=1)C——计入管壁公差及侵蚀的

8、附加厚度，一般圆整到标准壁厚值;D——