噴漆機(jī)器人小臂設(shè)計(jì)方案.

1、緒論噴漆機(jī)器人【spray painting robot】 可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工 業(yè)機(jī)器人。中國(guó)研制出幾種型號(hào)的噴漆機(jī)器人并投入使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、 計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的 噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有23個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè) 方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過(guò)較小的孔伸入工件內(nèi) 部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能 好等特點(diǎn)，

2、可通過(guò)手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車(chē)、 儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門(mén)。機(jī)器人首先是從美國(guó)開(kāi)始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái) 機(jī)器人。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是機(jī)體上安裝一回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī) 構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種典型機(jī)器人后，大力從事機(jī)器人的研究。目前工業(yè)機(jī)器人大部分還屬于第一代， 主要依靠人工進(jìn)行控制；控制方式則為開(kāi)環(huán)式，沒(méi)有識(shí)別能力；改進(jìn)的方向主要 是降低成本和提高精度。第二代機(jī)器人正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺(jué)、 觸覺(jué)能力，甚至聽(tīng)、想的能力。研究安裝

3、各種傳感器，把感覺(jué)到的信息進(jìn)行反饋， 使機(jī)器人具有感覺(jué)機(jī)能。第三代機(jī)器人(機(jī)器人)則能獨(dú)立地完成工作過(guò)程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Man ufacturi ng System) 和柔性制造單元 FMC(Flexible Ma nu facturi ng Cell) 中的重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國(guó)際性學(xué)術(shù)交流活動(dòng)十分活躍，歐美各國(guó)和其他國(guó)家學(xué)術(shù)交流活動(dòng)開(kāi)展很多。國(guó)際工業(yè)機(jī)器人會(huì)議ISIR決定每年召開(kāi)一次會(huì)議，討論和研究機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用問(wèn)題。目前，工業(yè)機(jī)器人主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方

4、面，無(wú)論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。使用工業(yè)機(jī)器人代替人 工操作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)（廣義的）、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小 等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。在國(guó)外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī) 床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程 序完成規(guī)定的操作，但還不具備傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某 些偏離時(shí)，就將引起零部件甚至機(jī)器人本身的損壞。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，針對(duì)于上述各個(gè)領(lǐng)域的機(jī)器 人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對(duì)系統(tǒng)本身也提出越來(lái)越多的要求。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng) 具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編

5、程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和多品種、小批量的 生產(chǎn)過(guò)程。計(jì)算機(jī)集成制造（CIM要求機(jī)器人系統(tǒng)能和車(chē)間中的其它自動(dòng)化設(shè) 備集成在一起。研究人員為了提高機(jī)器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機(jī)器人系 統(tǒng)具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。然而，目前商品化的機(jī)器人系統(tǒng)多采用封閉結(jié)構(gòu)的專用控制器，一般采用專用計(jì)算機(jī)作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用 專用機(jī)器人語(yǔ)言作為離線編程工具，采用專用微處理器，并將控制算法固化在 EPROI中，這種專用系統(tǒng)很難（或不可能）集成外部硬件和軟件。修改封閉系統(tǒng) 的代價(jià)是非常昂貴的，如果不進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。解 決這些問(wèn)題的根本辦法是研究和使用具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)的機(jī)器

6、人系統(tǒng)。美國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）1963-1967年為試驗(yàn)定型階段。1963-1966年，萬(wàn)能自動(dòng)化公司制造的 工業(yè)機(jī)器人供用戶做工藝試驗(yàn)。1967年，該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人定型為 1900 型。（2）1968-1970年為實(shí)際應(yīng)用階段。這一時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)進(jìn)入應(yīng)用 階段，例如，美國(guó)通用汽車(chē)公司 1968年訂購(gòu)了 68臺(tái)工業(yè)機(jī)器人；1969年該公 司又自行研制出SAM新工業(yè)機(jī)器人，并用21組成電焊小汽車(chē)車(chē)身的焊接自動(dòng)線； 又如，美國(guó)克萊斯勒汽車(chē)公司32條沖壓自動(dòng)線上的448臺(tái)沖床都用工業(yè)機(jī)器人 傳遞工件。（3） 1970年至今一直處于推廣應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展階段

7、。1970-1972年，工業(yè)機(jī) 器人處于技術(shù)發(fā)展階段。1970年4月美國(guó)在伊利斯工學(xué)院研究所召開(kāi)了第一屆 全國(guó)工業(yè)機(jī)器人會(huì)議。其他國(guó)家，如日本、蘇聯(lián)、西歐，大多是從1967, 1968年開(kāi)始以美國(guó)的“ Versatra n ”和“ Un imate ”型機(jī)器人為藍(lán)本開(kāi)始進(jìn)行研制的。 就日本來(lái)說(shuō)，1967 年，日本豐田織機(jī)公司 引進(jìn)美國(guó)的“Versatran ”，川崎重工公司引進(jìn)“Unimate”， 并獲得迅速發(fā)展。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、仿制、改造創(chuàng)新。很快研制出國(guó)產(chǎn)化機(jī)器人， 技術(shù)水平很快趕上美國(guó)并超過(guò)其他國(guó)家。經(jīng)過(guò)大約10年的實(shí)用化時(shí)期以后，從1980年開(kāi)始進(jìn)入廣泛的普及時(shí)代。我國(guó)雖然開(kāi)始研制工業(yè)機(jī)

8、器人比較慢， 但是由于種種原因，工業(yè)機(jī)器人技術(shù) 的發(fā)展還是很迅速的。目前我國(guó)已開(kāi)始有計(jì)劃地從國(guó)外引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)， 通 過(guò)引進(jìn)、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)獲得快速的發(fā)展。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本還會(huì)大大降低。 而機(jī)器人價(jià)格的降低使一 些中企業(yè)投資購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人變得輕而易舉。因此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在各行各業(yè)得 到飛速發(fā)展。1噴漆機(jī)器人小臂工作原理手臂伸縮驅(qū)動(dòng)裝置上在終端焊有法蘭的管子組成的氣缸。 在氣缸內(nèi)裝著空心 活塞桿，在其前端固定夾持器。法蘭上固接倆個(gè)殼體。在殼體中壓入黃銅襯套，它是活塞桿的導(dǎo)向套。在活塞桿上剛性連接著卡箍， 在其上固定著帶有使活塞桿限位的兩個(gè)擋塊的桿。沿桿移動(dòng)擋塊

9、可以調(diào)節(jié)手臂的 行程。擋塊的位置由螺釘固緊。氣缸的活塞桿腔經(jīng)常處于壓力之下。為使手臂深處，壓縮空氣進(jìn)入該氣缸的 相反腔內(nèi)，由于活塞的有效面積之差，活塞桿連同桿和擋塊開(kāi)始向左移動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 手臂的深處，直至位置傳感器帶壓縮彈簧的指桿碰到擋塊為止。傳感器發(fā)出伸縮機(jī)構(gòu)動(dòng)作信號(hào)，傳到控制系統(tǒng)中。為將手臂縮回，使活塞桿 腔中的壓力降低，而活塞在活塞桿腔中空氣壓力作用下開(kāi)始向后運(yùn)動(dòng)。為增加手臂縮回的速度，在網(wǎng)路中的空氣傳輸管道中裝有快速排氣閥。在殼體中裝有雙聯(lián)液壓緩沖器，它保證手臂向前或向后運(yùn)動(dòng)接近定位點(diǎn)是的 制動(dòng)。與活塞桿一起運(yùn)動(dòng)的手臂作用在擋塊上市，它們壓在滑閥的伸出活塞桿上， 將其壓入殼體中。當(dāng)滑閥運(yùn)動(dòng)

10、時(shí)，油通過(guò)殼體中由錐形尾部和孔所形成的環(huán)形孔 從腔中流出。在滑閥移動(dòng)時(shí)，環(huán)形孔截面減小，平穩(wěn)的增加手臂運(yùn)動(dòng)阻力。以產(chǎn) 生手臂的制動(dòng)。制動(dòng)效果可有節(jié)流閥調(diào)節(jié)。2 機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.1腕部腕部是連接手部和臂部的部件，并可用來(lái)調(diào)節(jié)焊槍的方位，以擴(kuò)大焊槍的工 作范圍，并使手部變的更靈巧，適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 上下擺動(dòng)、左右擺動(dòng)。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)再增加一個(gè)上下擺動(dòng)即可滿足工作 出所需的零件。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下，采用齒條傳動(dòng)或鏈輪以及輪系 結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人的腕部是利用液壓缸實(shí)現(xiàn)手部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人的腕部的運(yùn)動(dòng)為一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)是實(shí)現(xiàn)

11、手部回轉(zhuǎn)的角度控制在-9090腕部的驅(qū)動(dòng)方式采用直接驅(qū)動(dòng)的方式，由于腕部裝在手臂的末端，所以必須設(shè)計(jì) 的十分緊湊可以把驅(qū)動(dòng)源裝在手腕上。機(jī)器人手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由回轉(zhuǎn)液壓缸實(shí) 現(xiàn)的。將夾緊活塞缸的外殼與擺動(dòng)油缸的動(dòng)片連接在一起；當(dāng)回轉(zhuǎn)液壓缸中不同的油腔中進(jìn)油時(shí)即可實(shí)現(xiàn)手腕不同方向的回轉(zhuǎn)。2.2臂部手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。 它的作用是支撐腕部和手部（包括工作 或夾具），并帶動(dòng)他們做空間運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的：把手部送到直線運(yùn)動(dòng)范圍 內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此， 一般來(lái)說(shuō)臂部具有一個(gè)自由度就能滿足基本要求，即臂部的伸縮運(yùn)動(dòng)。臂部的運(yùn)動(dòng)通常用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（

12、如液壓缸或者氣缸）和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部的靜、動(dòng)載荷。因此，它的 結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。 本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)臂部的前后伸縮運(yùn)動(dòng)。臂部的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：伸縮行程：1850mm伸縮速度：1200mm/s1400mm/s機(jī)器人臂部的伸縮使其手臂的工作長(zhǎng)度發(fā)生變化， 在直角坐標(biāo)式結(jié)構(gòu)中，手臂的最大工作長(zhǎng)度決定其末端所能達(dá)到的最遠(yuǎn)距離。伸 縮式臂部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)可采用液壓缸直接驅(qū)動(dòng)。本次課程設(shè)計(jì)主要采用氣缸為主要?jiǎng)恿C(jī)構(gòu)。3設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)3.1小臂伸縮行程600mm伸縮速度：1200mm/s1400mm/s回轉(zhuǎn)范圍：-90

13、 903.2腕部回轉(zhuǎn)范圍：-90 904腕部的設(shè)計(jì)和計(jì)算4.1基本要求與結(jié)構(gòu)（1）具有一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)它具有結(jié)構(gòu)緊湊、靈活等優(yōu) 點(diǎn)而被廣腕部回轉(zhuǎn)，總力矩從，需要克服以下幾種阻力：克服啟動(dòng)慣性所用?；剞D(zhuǎn)角由動(dòng)片和靜片之問(wèn)允許冋轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于270。（2） 力齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)在要求回轉(zhuǎn)角大于270。的情況下，可釆 用齒 條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大。（3）具有兩個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)它使腕部具有水平和垂直轉(zhuǎn) 動(dòng)的兩個(gè)自由度。（4）機(jī)-液結(jié)合的腕部結(jié)構(gòu)。4.2驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇腕部結(jié)構(gòu)選擇具有 一個(gè)自由度的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)腕部結(jié)構(gòu)，釆用液壓驅(qū)動(dòng)。4.3腕部設(shè)計(jì)及

14、計(jì)算4.3.1手腕靜載荷分析手腕自重35kg，機(jī)器人滿載，即手部夾取100kg重物，手腕質(zhì)心可認(rèn)為位于 腕部連接軸的軸線上，且手腕質(zhì)量分布均勻，重物距腕部軸線400mm,取g=9.8m/f。1、水平位置載荷分析如裝備圖中所示，手腕處于水平位置，將手腕簡(jiǎn)化為桿，左端受到重物的拉 力Fi，右端受到腕部連接軸對(duì)其的反力 F2,與手腕同軸的鏈輪上的扭矩 M，及 手腕的自重G。其受力如圖1所示。圖1圖中各載荷：Fi=1000N, G=240N, F2, M，待求解；AB=600mm。由于小臂處于靜止?fàn)顟B(tài)，故各分力合力為零，由此可列出方程組:F2 F, G = 0M F, AB =0解方程組可得：F2=1

15、240N, M=600N m。5小臂的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1小臂設(shè)計(jì)的基本要求臂部設(shè)計(jì)首先要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)，為此，需要滿足下列各項(xiàng)基本要求：一、臂部應(yīng)承載能力大、剛度好、自重輕對(duì)于機(jī)械手臂部或機(jī)身的承載能力， 通常取決于其剛度。以臂部為例，一般 結(jié)構(gòu)上較多采用懸鋝梁形式（水平或垂直懸仲。顯然仲縮鍔桿的懸仲長(zhǎng)度愈大， 則剛度愈差。而且其剛度隨著臂桿的伸縮不斷變化。對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)性能、位置 精度和負(fù)荷能力影響很大。為提高剛度，除盡可能縮短臂桿的懸伸長(zhǎng)度外，尚應(yīng) 注意以下幾方面：（1）根據(jù)受力情況，合理選擇截面形狀和輪廓尺寸；（2）合理布置作用力的位置和方向（3）注意簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)（4）提高配合精度二、臂部運(yùn)

16、動(dòng)速度要高，慣性要小機(jī)械手手部的運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手的主要參數(shù)之一，它反映機(jī)械手的生產(chǎn)水 平。對(duì)于高速度運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，其最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)在最大回轉(zhuǎn)角速度設(shè)計(jì)在內(nèi)， 大部分平均移動(dòng)速度為，平均回轉(zhuǎn)角速度在。在速度和回轉(zhuǎn)角速度一定的愔況下， 減小自身重量是減小慣性的最有效， 最直接的辦法，因此機(jī)械手臂部要盡可能的 輕。三、手臂動(dòng)作應(yīng)該靈活為減少手臂運(yùn)動(dòng)之間的摩擦阻力，盡可能用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦。對(duì) 于懸臂式的機(jī)械手，其傳動(dòng)件、導(dǎo)向件和定位件布置合理，使手臂運(yùn)動(dòng)盡可 能平衡，以減少對(duì)升降支撐軸線的偏心力矩， 特別要防止發(fā)生機(jī)構(gòu)卡死（自 鎖現(xiàn)象）。為此，必須計(jì)算使之滿足不自鎖的條件錯(cuò)誤四、位置精度要求高

17、一般來(lái)說(shuō)，直角和圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手位置精度要求較高； 關(guān)節(jié)式機(jī)械手的 位置精度最難控制，故精度差；在手臂上加設(shè)定位裝置和檢測(cè)結(jié)構(gòu)， 能較好地 控制位置精度，檢測(cè)裝置最好裝在最后的運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)以減少或消除傳動(dòng)、 嚙合件 間的間隙。總結(jié)：除此之外，要求機(jī)械手的通用性要好，能適合多種作業(yè)的要求；工-藝性好，便于加工和安裝；用于熱加工的機(jī)械手，還要考慮隔熱、冷卻；用于作 業(yè)區(qū)粉塵大的機(jī)械手還要設(shè)置防塵裝置等。以上要求是相互制約的，應(yīng)該綜合考慮這些問(wèn)題，只有這樣，才能設(shè)計(jì)出完美的、性能良好的機(jī)械手。5.2小臂運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇5.2.1通過(guò)以上，綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選擇液壓缸緩沖機(jī)構(gòu)，使用液壓驅(qū)動(dòng)。和氣壓缸伸縮機(jī)構(gòu)

18、，使氣壓驅(qū)動(dòng)5.3手臂直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力計(jì)算首先進(jìn)行粗略的計(jì)算，或者類比同類結(jié)構(gòu)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)初步確定有 關(guān)機(jī)構(gòu)的主要尺寸，在進(jìn)行校核計(jì)算，修正設(shè)計(jì)。如此反復(fù)，最終繪出結(jié) 構(gòu)圖。做水平運(yùn)動(dòng)伸縮直線運(yùn)動(dòng)的氣壓驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)根據(jù)氣壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí)所克服 的摩擦力合慣性力幾個(gè)方面的阻力確定。活塞桿驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式：F=（ A1P1-A2P2）5.3.1小臂摩擦力的計(jì)算瓦 Ma =0G總L 二 aFb' Y =0G總，:Fb 二 F aF摩二 Fa摩亠 Fb摩二 “Fa * -Fb式中G為參與運(yùn)動(dòng)的零部件所受的總重力（N）L為手臂與運(yùn)動(dòng)零部件的總重量的重心到導(dǎo)向支撐的前端的距離（m）a為導(dǎo)向支撐的長(zhǎng)度（m）

19、丿為摩擦系數(shù)，對(duì)于靜摩擦切無(wú)潤(rùn)滑時(shí)：鋼對(duì)青銅：取)=0.10.15鋼對(duì)鑄鐵：取=0.180.3選?。篏=500N,L=1.21m, a 設(shè)計(jì)為 0.016m.將數(shù)據(jù)帶入并計(jì)算：2L a2 1.414 0.16F 摩二 G500 0.3=9 8$N-a0.165.3.2小臂慣性力的計(jì)算本設(shè)計(jì)要求手臂平動(dòng)V=1200m/s;假定：在計(jì)算慣性力的時(shí)候，設(shè)置啟動(dòng)時(shí) 間，啟動(dòng)速度：G總=vg.：t= 65.5NG總 v _ 1070N 1.2m/sg. ：t9.8N / kg 0.02s5.3.3臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算臂部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩應(yīng)根據(jù)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力矩與回轉(zhuǎn)部件支承處的摩擦力矩來(lái)計(jì)算。由

20、于啟動(dòng)過(guò)程一般不是等加速運(yùn)動(dòng)，故最大驅(qū)動(dòng)力矩要比理論平均值大些，一般取平均值的1.3倍。故驅(qū)動(dòng)力矩Tq可按下式計(jì)算。Tq=1.3 (Tm+Tg) (N m)式中，Tm各支承處的總摩擦阻力矩；T g啟動(dòng)時(shí)的慣性力矩，可按下式計(jì)算Tg=JW式中，J手臂部件對(duì)其回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；W回轉(zhuǎn)臂的工作角速度；回轉(zhuǎn)臂啟動(dòng)時(shí)間。如果零件作為質(zhì)點(diǎn)，它對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為Ja=G /g如果零件重心位置與回轉(zhuǎn)軸線不重合，則它對(duì)回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2Ja=Jo+(G' / g)式中，J 零件對(duì)其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；p-零件的重心位置到回轉(zhuǎn)軸線的距離;G零件的重量；g重力加速度(10m厶)rad當(dāng) Tn=1200

21、, p=600mmw=60二-時(shí)有:Tq=1.336001200 二 5880 N / m5.3.4密圭寸裝置的摩擦阻力不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂設(shè)計(jì)中，采用梯形密封，當(dāng)氣 壓缸工作壓力小于10Mpa氣缸處密封的總摩擦阻力可以近似為：F摩=65N 經(jīng)過(guò)以上分析計(jì)算最后計(jì)算出液壓缸的驅(qū)動(dòng)力：F=1243.8N5.4缸筒設(shè)計(jì)參數(shù)及校核(1) 缸筒材料：選擇ZG310-570鑄鋼,其抗拉強(qiáng)度二b=570MPa缸筒壁厚及校核：取壁厚 =7.5mm650.080.125 : 0.3D 40因此屬于普通壁厚缸筒壁厚的校核Pm a D2.3s 一Pm ax式中：Pmax -缸筒內(nèi)最高工作壓力；Pma

22、x =7 M Pas-材料的許用應(yīng)力570M PaPa= 114Mpa-材料的安全系數(shù) =52.3；s -3Pmax7 40mm2.3 1143 7=1.16校核符合要求(3)缸筒外徑：67mm6活塞桿強(qiáng)度和剛度校核活塞桿的尺寸要滿足氣缸的運(yùn)動(dòng)要求和強(qiáng)度要求，對(duì)于桿長(zhǎng)L大于直徑d15倍以上，按拉、壓強(qiáng)度計(jì)算：-.：=F /A活塞桿直徑17mm,長(zhǎng)度800mm,現(xiàn)進(jìn)行校核，二=F/A 二滿足強(qiáng)度要求剛度的校核：現(xiàn)按照最小直徑進(jìn)行校核，為方便計(jì)算把其當(dāng)做一懸臂梁，如圖取載荷 f=400N, L=800mm.2梁轉(zhuǎn)角:Fl22EI梁撓度：Fl33EI其中E為材料的彈性模量，E=210GPaI為轉(zhuǎn)動(dòng)慣

23、量：取1=1.1 io-10EI=24.二-0.00249rad 小 I-0.0288mm ： ' 丨所以活塞桿滿足強(qiáng)度要求7組件的選擇7.1腕部軸承選型連接軸直徑D=17mm,軸受力F=5323.56N,肘部為增加運(yùn)動(dòng)柔順度，使用四 個(gè)軸承，單個(gè)軸承受力為 F/4=1198.39N由于該軸承只承受很小的軸向力，故可 選用深溝球軸承。由以上各條件，可選用單獨(dú)鑄造的深溝球軸承。軸承壽命可由下式進(jìn)行計(jì)算：Lioh106 Yh）60n <P 丿式中，C軸承徑向載荷;P當(dāng)量動(dòng)載荷；壽命系數(shù)。球軸承：卩3;N 軸承的轉(zhuǎn)速，r/min。該軸承只承受徑向力，故P=2198.39N,將各值帶入公

24、式中，得軸承壽命為:Lioh =8.77 1 07h7.2殼體連接螺釘?shù)倪x擇液壓缸工作壓強(qiáng)為P=1Mpa所以螺釘間距t小于150mm試選擇2個(gè)螺釘,二 D :0.080.1256m = 125.6mm _ 150mm42，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=2個(gè)S = r2r2 x 80曲 一32亦2 二 0.003436116m2受力截面6PS 100.003436116Z2=2267.84 N所以,此處連接要求有密封性，故k 取（1.5-1.8）,取 K=1.6F預(yù)二 KF =1.6 2267.84N = 3628.54N所以F總二 F 預(yù) 2 267.84 3628N54=589螺釘材料選擇Q235,則 I；- I - ； 2 =空° /60MPan 1.5，安全系數(shù) n 取 1.5 (1.5-2.2)螺釘?shù)闹睆接上率降贸鯢為總拉力即,I4X1.3F4x1.3x5896.38 “ “d67.81mm一 3.14 160 106螺釘?shù)闹睆竭x擇d=8mm.7.3齒輪齒條外部缸體的螺栓