工业机械手的设计说明书

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

F?F摩?F密?F回?F惯

式中 F摩一一摩擦阻力。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。

F密一一密封装置处的康擦阻力;

F回一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力; F惯一一起动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。 F摩、F密、F回、F惯的计算如下。

4.1.1. F摩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。

?MA?0

G总L?aFb

Fb?

G总L a?Y?0

G?Fb?Fa

得Fa?G总?

?L?a??

?a??2L?a?? a?? ?F摩??G总?'式中G总——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算G总=(100+700)N=800N L——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=100mm

a——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:

?'??

?4???????(1.27?1.57)? 取?'=1.5? ??2??——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F摩??'G总?

4.1.2.F密的计算 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:

?L?a??2?100?150?=0.15?800????N=280N

150?a???F封1?F封2?0.03F

式中 F——为驱动力，

F封3?p?dl

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。

2??Kd0

K=0.08~0.14

l?d02K?K2 取d0=10mm,K=0.1,得l?102?0.1?0.12=50mm 3?4得 F封3?p?dl?2?10?3.14?10?5?10N?31.4N

4.1.3. F回的计算 一般背压阻力较小，可按F回=0.05F 4.1.4. F惯的计算

F惯?G总?v800?0.3?N?800N g?t10?0.03G总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10m/s

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