三自由度圆柱坐标机械手大学学位论文(3)

河北工程大学毕业设计

2KT1?YFaYSa?32?1.814?4?103m?3?0.01595?0.8 ???????dZ12??F238.86??对比设计结果，原定齿轮模数m=4 符合要求.

3.6 底座结构的确定

设计底座结构如图3-1

3-1底座结构

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第4章 升降臂设计

4.1 升降臂设计方案

4.1.1 设计方案的选择

更具所学相关知识查阅资料可选用： (1)液压驱动方式

采用液压缸作为动力源，液压缸直接驱动升降滑块。 (2)圆柱导轨

为保证升降滑台的运动平稳，且起到平稳导向作用，该设计大臂立柱采用双圆柱导轨。

根据方案制定升降臂示意图如图3-1

图4-1升降臂示意图

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4.2 液压缸的选择

(1)工作负载F?? 大约为850N。 (3)惯性负载Fa 由设计任务可知

0.5???0.25m/s

2??取0.25m/s,查液压传动?6?,p15,?t取0.1，Fa?21.25N，重力负载Fg。

4.3 执行原件主要参数的确定

需确定的结构尺寸是指液压缸的内径和活塞杆的直径d，首先受力分析由静止启动时，液压缸受力最大，受力分析如图3-2

图4-2 液压缸受压简图

所以F?FW?850N (4-1)

P?2MPa，初定Pb?0?背压?。

?D?P????F ?2?D?4F?23.27mm (4-2) ?P2 - 13 -

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归为标准，D 取 50mm。对 。 (2)校核

已知背压 Pb?0.6MPa，受力分析如图 3—3 Pb

p 图4-3

2??D?2?d?2??D?由受力平衡可得 P????Pb?????????F

?2???2??2????Pb?D2?d2?4F0.6??106?0.052?0.0252?4?8506P???10?0.64?2MPa22?D??0.005????

所以D?50mm的液压缸选择合理。 （4-3）

l580??23.2?10 （4-4） d25由于长径比不大于10

F850（4-5） ????1.73MPa????

???d2?0.025244

(3)液压缸的选择与安装

选用中部轴销连接，液压缸的型号选择为B2*3*11*00。

4.4 升降臂导轨的设计与计算

4.4.1 升降臂导轨的结构设计

结构简单，便于加工，材料为Q235。

两圆柱导轨的直径为35mm；长为1200mm，接近法兰段为直径42 毫米，高21mm 的一段。

4.4.2 导轨的弯曲强度校核

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2?d32??203Wz???1571mm33232

(3-6)

抗拉强度：?b?200MPa 抗弯强度?w?400MPa

安全系数：nb?2.5 所以：

??w????w??400?160MPa (3-7)

nb2.5设滑台、伸缩臂、末端执行器等在内的质量约为50kg，重心偏离导轨中心约200。

所以G?50?9.8?490N

M?FL?490?0.2?98N (3-8)

Wz?Mmax??w?98??103?612.5mm3?1571mm3(3-9) 160 图4-4 导轨受弯示意图 式中F 为包括滑台、伸缩臂、末端执行器等在内 的质量运动时产生的动载荷，由此抗弯截面系数 所确定的升降臂截面尺寸是安全的。 4.4.3 导轨的刚度

材

料

力

学

的

挠

度

计

算公:Ml2y? 2EI(3-10)

2?d42??0.024I???1.5?10?8；

6464

升降到最高位时的高度l?540

Ml298?0.542y???0.089mm?l?0.54mm 9?710002EI2?200?10?7.96?10

4.5 升降臂滑台设计

设计简图如图3-5 所示

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