搬运机械手的设计(5)

盐城纺织职业技术学院

?L?a?Fa?G总???a? 得

F摩?Fa摩?Fb摩??Fa??Fb''

?F摩??G总'?2L?a? (5.2)

??a??式中 G总——参与运动的零部件所受的总重力（含工件）（N）；

L——手臂与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑的前端的距离（m）,参考上一节的计算; a——导向支撑的长度（m）;

?——当量摩擦系数，其值与导向支撑的截面有关。 对于圆柱面：

???''?4??????????1.27?1.57??2?

?——摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时：

钢对青铜：取??0.1?0.15

钢对铸铁：取??0.18?0.3 计算：

'??0.20?1.5?0.3 ，G总?1070N，导向杆的材料选择钢，导向支撑选择铸铁

L=1.69-0.028=1.41m,导向支撑a设计为0.016m

将有关数据代入进行计算

?2?1.41?0.16?'?2L?F摩?G总???1070?0.3?????5978.6N0.16?a???

21

盐城纺织职业技术学院

5.3.2 密封装置的摩擦阻力

不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂设计中，采用O型密封，当液压缸工作压力小于10Mpa。液压缸处密封的总摩擦阻力可以近似为：F封经过以上分析计算最后计算出液压缸的驱动力：

?0.03F。

F?0.03F?F摩?F惯=6210N

22

盐城纺织职业技术学院

6 机身的设计计算

机身是直接支撑和驱动手臂的部件。一般实现手臂的回转和升降运动，这些运动的传动机构都安在机身上，或者直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动越多，机身的机构和受力情况就越复杂。机身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空轨道运动。

6.1 机身的整体设计

按照设计要求，机械手要实现手臂1800的回转运动，实现手臂的回转运动机构一般设计在机身处。为了设计出合理的运动机构，就要综合考虑，分析。

机身承载着手臂，做回转，升降运动，是机械手的重要组成部分。常用的机身结构有以下几种：

（1）回转缸置于升降之下的结构。这种结构优点是能承受较大偏重力矩。其缺点是回转运动传动路线长，花键轴的变形对回转精度的影响较大。

（2）回转缸置于升降之上的结构。这种结构采用单缸活塞杆，内部导向，结构紧凑。但回转缸与臂部一起升降，运动部件较大。

（3）活塞缸和齿条齿轮机构。手臂的回转运动是通过齿条齿轮机构来实现：齿条的往复运动带动与手臂连接的齿轮作往复回转，从而使手臂左右摆动。 分析：

经过综合考虑，本设计选用回转缸置于升降缸之上的结构。本设计机身包括两个运动，机身的回转和升降。如上图所示，回转机构置于升降缸之上的机身结构。手臂部件与回转缸的上端盖连接，回转缸的动片与缸体连接，由缸体带动手臂回转运动。回转缸的转轴与升降缸的活塞杆是一体的。活塞杆采用空心，内装一花键套与花键轴配合，活塞升降由花键轴导向。花键轴与与升降缸的下端盖用键来固定，下短盖与连接地面的的底座固定。这样就固定了花键轴，也就通过花键轴固定了活塞杆。这种结构是导向杆在内部，结构紧凑。具体结构见下图。

驱动机构是液压驱动，回转缸通过两个油孔，一个进油孔，一个排油孔，分别通向回转叶片的两侧来实现叶片回转。回转角度一般靠机械挡块来决定，对于本设计就是考虑两个叶片之间可以转动的角度，为满足设计要求，设计中动片和静片之间可以回转1800。

23

盐城纺织职业技术学院

图6.1 回转缸置于升降缸之上的机身结构示意图

6.2 机身回转机构的设计计算

（1） 回转缸驱动力矩的计算

手臂回转缸的回转驱动力矩M驱，应该与手臂运动时所产生的惯性力矩及各密封装置处的摩擦阻力矩M阻相平衡。

M驱惯性力矩的计算

M惯M惯?M惯?M阻?M回 (6.1)

?J0??J0???t (6.2)

24

盐城纺织职业技术学院

式中 ??——回转缸动片角速度变化量（rad?s），在起动过程中??=?；

t——起动过程的时间(s);

）。

J0——手臂回转部件（包括工件）对回转轴线的转动惯量（N?m?s2若手臂回转零件的重心与回转轴的距离为?，则

GgJ0?Jc??2 (6.3)

式中 Jc——回转零件的重心的转动惯量。

Jc?m?l?3R2z2?12 (6.4)

回转部件可以等效为一个长1800mm，直径为60mm的圆柱体，质量为159.2Kg.设置起动角度?=180，则起动角速度??=0.314rads，起动时间设计为0.1s。

Jc?m?l?3R2z2?212?43N?m?s2

J0?Jc?Gg??1495N?m?s2

M惯?J0??J0???t=1495?0.3140.1?4694.3N?m?s2

密封处的摩擦阻力矩可以粗略估算下M阻=0.03M驱，由于回油背差一般非常的小，故在这里忽略不计。 经过以上的计算M驱=4839.5N?m?s2

（1）回转缸尺寸的初步确定

设计回转缸的静片和动片宽b=60mm，选择液压缸的工作压强为8Mpa。d为

输出轴与动片连接处的直径，设d=50mm,则回转缸的内径通过下列计算：

D?8M驱bp?d2 (6.5)

25

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库搬运机械手的设计(5)在线全文阅读。