工业机器人机械手的执行机构设计

4.1.3液压油缸的选择和夹紧力的校验 a.初选油缸型号

考虑到所要夹持的是比较小的零件，最大工作载荷很小，故初选液压缸型号为Y-HG1-C40/22×25LF2HL1Q， b.夹紧力校验 1）零件的计算

V??R2h?3.14?50.82?106?858940(mm3)m??vG?mg??vg?2780?

（4-1）

858940?9.8?23.4(N)109

图4-2 零件实体图

其中g取9.8 取G=24（N） 紧力的计算：

要夹持住零件必须满足条件：2fFN?G

f为手指与工件的静摩擦系数，工件材料为铝，手指为钢材，查《机械零件手册》 表2-5 f=0.15，N为作用在零件内壁上压紧力，G为零件重力。 所以 FN?取FN=80（N）

由《机械制造装备》式4-56可知驱动力的计算公式为：

G24??80(N) （4-2） 2f2?0.15P?2lFNcos2?1 （4-3） b? 8

图4-3 滑槽杠杆式回转型夹持器

?为斜面倾角，??49o，?为传动机构的效率，这里为平摩擦传动，

查《机械零件手册》表2-2 ??0.85?0.92 这里取 0.85 b=90.8mm,l=154.53mm。 所以

P?2?154.53?80?cos2490?1?137.88 （4-4）

0.85?90.8取p=150(N)

按《液压传动与气压传动》公式

F??D24P?m （4-5）

D为汽缸的内径(m)，P为工作压力（Pa）,由《液压传动与气压传动》表4-1

表4-1液压传动与气压传动 负载F/N <5000 500010000 工作压力p/MPa <0.8～1 1.5～2 ～1000020000 2.5～3 ～2000030000 3～4 ～3000050000 4～5 >5～7 ～>50000 取p=0.5MPa。由《液压系统设计》可查得：?m=0.9～0.95, 所以

3.14?(40?10?3)2F?P???0.5?106?0.9?565N （4-6）

44

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?D2由以上计算可知液压缸能产生的推力F=565N大于夹紧工件所需的推力P=150N。所以该液压缸能够满足要求。[10]

（3）弹性爪的强度校验

当弹性手工作时，由于夹过程具有弹性，就可以避免易损零件被抓伤，变形和 损。

工件与弹簧片间的力： 由上节可知F=80N。

则弹簧爪截面上的剪应力为[τ]=30MPa，

2?80?4MPa?[?] （4-7）τ=Q/A=

2?20?10?3?1?10?3故弹性爪满足强度要求。

4.2 手臂机构的设计

4.2.1.手臂的设计要求

a.手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求

b.根据手臂所受载荷和结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料。 c.尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷；减少运动的动载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。

d.要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限位装置提高定位精度。

本设计手臂直接联接在底座升降液压缸上，结构简单，装拆方便，尾部设置导向杆，以防止活塞杆转动，确保手臂随机座一起转动。它的结构如下图。

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图4-4 手臂结构图

手臂与末端执行器的联结结构如图4-5所示：

选用轴向脚架型液压缸，活塞杆末端为外螺纹结构，手臂与末端执行器连同活塞杆一起转动。[11]

图4-5手臂与末端执行器的联结结构

4.2.2 .伸缩液压油缸的选择

选液压缸型号为Y-HG1-C50/36×40LF4HL1Q，它的主要技术参数如表4-2。

缸 径 /mm 活塞杆直径 /mm 速度比 1.46 50 28 2 36 10 M18x1.5 油口直径 通径/mm 联接螺纹 表4-2 冶金设备标准液压油技术规格

4.2.3.活塞杆的强度校核

末端执行器的重量约为：12Kg。 工件重量为：2.38Kg。

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