机械手设计说明书

黄石理工学院 毕业设计（论文）

p实际?pK1K2?

1、因为传力机构为齿轮齿条传动，故取??0.94，并取K1?1.5。若被抓取工件的最大加速度取a?3g时，则:K2?1?所以p实际?245?1.5?4?1563(N) 0.94a?4 g所以夹持工件时所需夹紧液压缸的驱动力为1563N。 2、液压缸的直径

本液压缸属于单向作用液压缸。根据力平衡原理，单向作用液压缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:

F1??D2P4?Ft?Fz

式中: F1 - 活塞杆上的推力，N

Ft - 弹簧反作用力，N Fz- 液压缸工作时的总阻力，N

P- 液压缸工作压力，Pa 弹簧反作用按下式计算:

Ft?Gf(1?s) Gf?Gd134D1n

4Gf =

Gd18D1n3

式中:Gf- 弹簧刚度，N/m

1- 弹簧预压缩量，m s- 活塞行程，m

d1- 弹簧钢丝直径，m

D1- 弹簧平均直径，.

n- 弹簧有效圈数.

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G- 弹簧材料剪切模量，一般取G?79.4?109Pa 在设计中，必须考虑负载率?的影响，则:

F1??D2p?4?Ft

由以上分析得单向作用液压缸的直径:

D?4(F1?Ft)

?p?代入有关数据，可得

79.4?109?(3.5?10?3)?Gf? 3?338?(30?10)?158D1n ?3677.46(N/m)

Gd144Ft?Gf(1?s)

?3677.46?60?10?3?220.6(N)

4?(490?220.6)

??0.5?106所以:D?4(F1?Ft)??pn?65.23(mm)

查有关手册圆整，得D?65mm

由d/D?0.2?0.3,可得活塞杆直径:d?(0.2?0.3)D?13?19.5mm 圆整后，取活塞杆直径d?18mm校核，按公式F1/(?/4d2)?[?] 有:d?(4F1/?[?])0.5

其中，[?]?120MPa，F1?750N 则:d?(4?490/??120)0.5

?2.28?18

满足实际设计要求。 3、缸筒壁厚的设计

缸筒直接承受压缩空液压力，必须有一定厚度。一般液压缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:

??DPp/2[?]

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式中:6- 缸筒壁厚，mm

D- 液压缸内径，mm

Pp- 实验压力，取Pp?1.5P, Pa

材料为:ZL3,[?]=3MPa 代入己知数据，则壁厚为:

??DPp/2[?]

?65?6?105/(2?3?106)

=6.5(mm)

取??7.5mm，则缸筒外径为:D1?65?7.5?2?80(mm) ?65?6?105/(2?3?106)

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4 手腕结构设计

4.1 手腕的自由度

手腕是连接手部和手臂的部件，它的作用是调整或改变工件的方位，因而它具有独立的自由度，以使机械手适应复杂的动作要求。手腕自由度的选用与机械手的通用性、加工工艺要求、工件放置方位和定位精度等许多因素有关。由于本机械手抓取的工件是水平放置，同时考虑到通用性，因此给手腕设一绕x轴转动回转运动才可满足工作的要求目前实现手腕回转运动的机构，应用最多的为回转油(气)缸，因此我们选用回转液压缸。它的结构紧凑，但回转角度小于360?，并且要求严格的密封。

4.2 手腕的驱动力矩的计算

4.2.1手腕转动时所需的驱动力矩

手腕的回转、上下和左右摆动均为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的中心与转动轴线不重合所产生的偏重力矩.图4-1所示为手腕受力的示意图。

1.工件2.手部3.手腕 图4-1手碗回转时受力状态 手腕转动时所需的驱动力矩可按下式计算:

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