四川理工学院毕业设计（论文）
速度取a?3g时，则:K2?1?所以p实际?245?a?4 g1.5?4?1563(N) 0.94所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1563N。 2、气缸的直径
本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:
F1??D2P4?Ft?Fz
式中: F1 - 活塞杆上的推力，N
Ft - 弹簧反作用力，N Fz- 气缸工作时的总阻力，N
P- 气缸工作压力，Pa
弹簧反作用按下式计算:
Ft?Gf(1?s)
Gf?Gd1344D1n3
Gf =
Gd18D1n
式中:Gf- 弹簧刚度，N/m
1- 弹簧预压缩量，m
s- 活塞行程，m d1- 弹簧钢丝直径，m D1- 弹簧平均直径，.
n- 弹簧有效圈数.
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第三章 手部结构设计
G- 弹簧材料剪切模量，一般取G?79.4?109Pa
在设计中，必须考虑负载率?的影响，则:
FD2p?1??4?Ft
由以上分析得单向作用气缸的直径:
D?4(F1?Ft)?p?
代入有关数据，可得
GGd479.4?109?(3.5?10?341f?8D3?)?3 1n8?(30?10)3?15 ?3677.46(N/m) Ft?Gf(1?s)
?3677.46?60?10?3?220.6(N)
所以:D?4(F1?Ft)4?(490?220.6)?pn???0.5?106
?65.23(mm)
查有关手册圆整，得D?65mm
由d/D?0.2?0.3,可得活塞杆直径:d?(0.2?0.3)D?13?19.5mm圆整后，取活塞杆直径d?18mm校核，按公式F1/(?/4d2)?[?] 有:d?(4F1/?[?])0.5
其中，[?]?120MPa，F1?750N 则:d?(4?490/??120)0.5
?2.28?18
满足实际设计要求。
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3,缸筒壁厚的设计
缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:
??DPp/2[?]
式中:6- 缸筒壁厚，mm
D- 气缸内径，mm
Pp- 实验压力，取Pp?1.5P, Pa 材料为:ZL3,[?]=3MPa 代入己知数据，则壁厚为:
??DPp/2[?]
?65?6?105/(2?3?106)?6.5(mm)
取??7.5mm，则缸筒外径为:D1?65?7.5?2?80(mm)
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第四章 手臂伸缩、升降、横移的尺寸设计与校核
第四章 手臂伸缩，升降，横移的尺寸设计与校核
4.1手臂伸缩气缸的尺寸设计与校核 4.1.1 手臂伸缩气缸的尺寸设计
手臂伸缩气缸采用烟台气动元件厂生产的标准气缸，参看此公司生产的各种型号的结构特点，尺寸参数，结合本设计的实际要求，气缸用CTA型气缸，尺寸系列初选内径为?100/63，关于此气缸的资料详情请参看烟台气动元件。
图4-1 气缸局部示意图
4.1.2 尺寸校核
1.在校核尺寸时，只需校核气缸内径D1=63mm,半径R=31.5mm的气缸的尺寸满足使用
要求即可,设计使用压强P?0.4MPa, 则驱动力：
F?P??R
2?0.4?106?3.14?0.03152
?1246(N)1， 测定手腕质量为50kg,设计加速度a?10(m/s)，则惯性力
F1?ma
?50?10?500(N)
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2.考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数k?0.2,
Fm?k.F1
?0.2?500?10(0N)
? 总受力F0?F1?Fm
?500?100?600(N)
F0?F
所以标准CTA气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求要求。
4.1.3.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。
4.1.4 平衡装置
通常，机械手所采用的平衡机构主要有以下几种： 1.配重平衡机构
这种平衡装置结构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了机械手手臂的惯量与关节轴的载荷。一般在机械手手臂的不平衡力矩比较小的情况下采用这种平衡机构。
2.弹簧平衡机构
弹簧平衡机构，机构简单、造价低、工作可靠、平衡效果好、易维修，因此应用广泛。
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