工业机械手的设计说明书.doc

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

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
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


式中一一摩擦阻力。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。
一一密封装置处的康擦阻力;
一一液压缸回油腔低压油掖所造成的阻力;
一一起动或制动时,活塞杆所受平均惯性力。
、、、的计算如下。
. 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。



得

式中——参与运动的零部件所受的总重力(含工件重),估算=(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:
取=
——摩擦系数,对于静摩擦且无润滑时:
钢对青铜: 取=~
钢对铸铁: 取=~
取=
代入已知数据得==280N
,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:

式中 F——为驱动力,


P——工作压力(Pa); P <10MPa, =0. 05~,取p=2Mpa, =;
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。

K=~
取=10mm,K=,得=50mm
得
. 的计算一般背压阻力较小,可按=
. 的计算

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10
一一由静止加速到常速的变化量=
一一起动过程时间(s),~,对轻载
低速运动部件取较小值,对重载高速运动部件
取较大值。取=
所以所求驱动力,解得F=
确定液压缸的结构尺寸
液压缸内径的计算如图4一16,当油进入无杆腔
当油进入有杆腔
液压缸的有效面积:
故有,
查表4-3圆整取D=30mm
式中 F——驱动力〔N);
——液压缸的工作压力,取=2Mpa;
d一一活塞杆直径(m);
D—一活塞缸内径〔m);
——液压缸机械效率,在工程机被中用耐油橡胶可取n =
选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了,可以减小液压缸内径及其执行机构的尺
寸,使机械手手臂结构紧凑,但要选用价格较贵的高压油泵和阀,井使密封复杂化。选低
了,可用价格较低的泵和阀,但使结构庞大,自重增加。一般取2~-2推荐了几
织数据,可供选择液压缸工作压力时参考。
表4一2液压缸工作压力
作用在活塞上的外力F(N)
液压缸工作压力(Mpa)
作用在活塞上的外力F(N)
液压缸工作压力(Mpa)
〈5000
~1
20000~30000
~
5000~10000
~
30000~50000
~
10000~20000
~
〉50000
~
通过计算所选择的液压缸内径,应尽