機(jī)械手臂說明書.doc

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二、手臂的設(shè)計(jì)2.1、手臂伸縮的設(shè)計(jì)計(jì)算手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運(yùn)動。臂部運(yùn)動的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運(yùn)動又較多，故受力較復(fù)雜。 根據(jù)液壓缸運(yùn)動時所需克服的摩擦、回油背壓及慣性等幾個方面的限力，來確定液壓缸所需的驅(qū)動力。手臂的伸縮速度為250mm/s行程L=300mm液壓缸活塞的驅(qū)動力的計(jì)算 式中 一一摩擦阻力。手臂運(yùn)動時，為運(yùn)動件表面間的摩擦阻力。若是導(dǎo)向裝置，則為活塞和缸壁等處的摩擦阻力。 一一密封裝置處的康擦阻力; 一一液壓缸回油腔低壓油掖所造成的阻力; 一一起動或制動時，活塞桿所受平均慣性力。 、的計(jì)算如下。2.1.1、的計(jì)算不同的配置和不同的導(dǎo)向截面形狀，其摩擦阻力不同，要根據(jù)具體情況進(jìn)行估算。圖4-15為雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向，其導(dǎo)向桿截面形狀為圓柱面，導(dǎo)向桿對稱配置在伸縮缸的兩側(cè)，啟動時，導(dǎo)向裝置的摩擦阻力較大，計(jì)算如下: 由于導(dǎo)向桿對稱配置，兩導(dǎo)向桿受力均衡，可按一個導(dǎo)向桿計(jì)算。 得 式中參與運(yùn)動的零部件所受的總重力(含工件重),估算=+=(80+60+60+250)N=450N L手臂參與運(yùn)動的零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支承前端的距離(m),L=100mm a導(dǎo)向支承的長度,a=150mm; 一一當(dāng)量摩擦系數(shù)，其值與導(dǎo)向支承的截面形狀有關(guān)。 對子圓柱面: 取=1.5 摩擦系數(shù)，對于靜摩擦且無潤滑時: 鋼對青銅: 取=0.10.15 鋼對鑄鐵: 取=0.180.3 取=0.15 , =0.18代入已知數(shù)據(jù)得=405N2.1.2、的計(jì)算同的密封圈其摩擦阻力不同，其計(jì)算公式如下:(1)“O”形密封圈當(dāng)液服缸工作壓力小于10Mpa. 活寒桿直徑為液壓缸直徑的一半，活塞與活塞桿處都采用“O”形密封圈時，液壓缸密封處的總的摩擦力為:式中 F為驅(qū)動力， P工作壓力(Pa); P 15d時，一般應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性校核。穩(wěn)定性條件可表示為式中臨界力（N），可按材料力學(xué)有關(guān)公式計(jì)算。安全系數(shù)，=24取=42.3.3、大柔度桿的臨界力當(dāng)時，臨界力為=式中為活塞桿的計(jì)算柔度（柔度系數(shù)）， L為活塞桿的計(jì)算長度（m），油缸支承情況和活塞桿端部支承情況不同，活塞桿計(jì)算長度不同，見表46； i為活塞桿橫截面的慣性半徑（m）,J為活塞桿截面對中性軸的慣性矩（）E為彈性橫量，E=210GPa為長度折算系數(shù)，見表46；為特定的柔度值，=，為比例極限。=，故活塞桿的穩(wěn)定性滿足條件。2.3.5、油缸端蓋的連接方式及強(qiáng)度計(jì)算保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目。缸的一端為缸體與缸蓋鑄造成一體，另一端缸體與缸蓋采用螺釘連接。(1)缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算為保證連接的緊密性，必須規(guī)定螺釘?shù)拈g距，進(jìn)而決定螺釘?shù)臄?shù)目在這種連接中，每個螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力為工作載荷Q和預(yù)進(jìn)力之和。式中：P驅(qū)動力NP工作壓力MpaZ螺釘數(shù)目，取4預(yù)緊力N=K，K=1.5-1.8螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為：式中：=1.3,計(jì)算載荷（N），螺釘內(nèi)徑取=6mm。表3-1 螺釘間距與壓力p的關(guān)系工作壓力（）螺釘間距（mm）0.51.51501.52.51202.55.01005.01080 抗拉許用應(yīng)力(Mpa)，螺紋內(nèi)徑（mm）表4-7常用螺釘材料的流動極限 （）鋼號10A2A3354540cr210220240320360650-900(2)缸體螺紋計(jì)算 (3.23)式中， D油缸內(nèi)徑考慮螺紋拉應(yīng)力和扭應(yīng)力合成作用系數(shù)取=1.3。故螺紋內(nèi)徑d1=4mm 符合要求。