吉欣东论文

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所以标准CTA气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求要求。

5.1.3.导向装置

气压驱动的机械手臂在进行伸缩运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，

应该采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。

导向杆目前常采用的装置有单导向杆，双导向杆，四导向杆等，在本设计中才用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。

5.1.4 平衡装置

在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手抓一侧重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，装置内加放砝码，砝码块的质量根据抓取物体的重量和气缸的运行参数视具体情况加以调节，务求使两端尽量接近平衡。

5.2 手臂升降气缸的尺寸设计与校核

5.2.1 尺寸设计

气缸运行长度设计为l=118mm,气缸内径为D1=110mm,半径R=55mm,气缸运行速度，加速度时间?t=0.1s,压强p=0.4MPa,则驱动力

G0?p.?R2``

?0.4?106?3.14?0.0552 ?3799(N)

5.2.2 尺寸校核

1．测定手腕质量为80kg,则重力

G?mg

?80?10?800(N)

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1，设计加速度a?5(m/s)，则惯性力

G1?ma

?80?5?400(N)

3. 考虑活塞等的摩擦力，设定一摩擦系数k?0.1，

Gm?k.G1

?0.1?400?40(N)

? 总受力Gq?G?G1?Gm

?800?400?40?1240(N)

Gq?G0

所以设计尺寸符合实际使用要求。

5.3 手臂回转气缸的尺寸设计与校核

5.3.1 尺寸设计

气缸长度设计为b?120mm,气缸内径为D1?210mm,半径R=105mm,轴径D2?40mm半径R?20mm,气缸运行角速度?=90?/s，加速度时间?t?0.5s,压强

P?0.4MPa,

则力矩：M?pb(R2?r2)2

?0.4?106?0.12(0.1052?0.0202)2

?255(N.m)5.3.2 尺寸校核

1．测定参与手臂转动的部件的质量m1?120kg,分析部件的质量分布情况， 质量密度等效分布在一个半径r?200mm的圆盘上，那么转动惯量：

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J?m1r22

?120?0.1022

?0.6（kg.m2） M惯?J.??t

90

?0.6?0.5 ?108(N.m)考虑轴承，油封之间的摩擦力，设定摩擦系数k?0.2, M摩?k.M惯 总驱动力矩

M驱?M惯?M摩

?108?5.4?0.2?108?5.（4N.m）

?113.（4N.m）

M驱〈M ? 设计尺寸满足使用要求。

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结 论

1、本次设计的是气动通用机械手，相对于专用机械手，通用机械手的自由度可变，控制程序可调，因此适用面更广。

2、采用气压传动，动作迅速，反应灵敏，能实现过载保护，便于自动控制。工作环境适应性好，不会因环境变化影响传动及控制性能。阻力损失和泄漏较小，不会污染环境。同时成本低廉。

3、通过对气压传动系统工作原理图的参数化绘制，大大提高了绘图速度，节省了大量时间和避免了不必要的重复劳动，同时做到了图纸的统一规范。

4、机械手采用PLC控制，具有可靠性高、改变程序灵活等优点，无论是进行时间控制还是行程控制或混合控制，都可通过设定PLC程序来实现。可以根据机械手的动作顺序修改程序，使机械手的通用性更强。

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