畢業(yè)論文：機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)正文

2 41.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 6 81.4.1課題的提出 8 9 2.1機(jī)械手的座標(biāo)型式與自由度 2.7機(jī)械手的主要參數(shù) 2.8機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)列表 3手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1夾持式手部結(jié)構(gòu) 3.1.1手指的形狀和分類 3.1.3手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) 3.2氣流負(fù)壓式吸盤(pán) 4.1手腕的自由度 4.2.1手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 5手臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1手臂伸縮與手腕回轉(zhuǎn)部分 255.1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 5.1.3手臂伸縮驅(qū)動(dòng)力的計(jì) 5.2手臂升降和回轉(zhuǎn)部分 5.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 275.3手臂伸縮氣缸的設(shè)計(jì) 5.4手臂伸縮、升降用液壓緩沖器 5.5手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器 參考文獻(xiàn) 34致謝 361.2機(jī)械手的組成和分類機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖1.1所示。(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手部。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易構(gòu)件，故應(yīng)用較廣泛平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。附式手部主要由吸盤(pán)等構(gòu)成，它是靠吸附力(如吸盤(pán)內(nèi)形成負(fù)壓或產(chǎn)生電吸磁力)吸附物件，相應(yīng)的吸附式手部有負(fù)壓吸盤(pán)和電磁盤(pán)兩類。對(duì)于輕小片狀零件、光滑薄板材料等，通常用負(fù)壓吸盤(pán)吸料。造成負(fù)壓的方式有氣流負(fù)壓式和真空泵式。物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)手臂運(yùn)動(dòng)力矩以及手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)在啟動(dòng)、制動(dòng)瞬間產(chǎn)生的慣性力矩，使運(yùn)動(dòng)部件受力狀態(tài)立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降5、行走機(jī)構(gòu)6、機(jī)座(三)控制系統(tǒng)較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所2、連續(xù)軌跡控制而單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從91年的10.3萬(wàn)美元降至97年的65萬(wàn)美元。1.4課題的提出及主要任務(wù)隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的很多易燃、易爆等高危及重體力勞動(dòng)場(chǎng)合必將由機(jī)器人所代替。這一方面可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。例如，目前在我國(guó)的許多中小型汽車生產(chǎn)以及輕工業(yè)生產(chǎn)中，往往沖壓成型這一工序還需要人工上下料，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又影響效率。為此，我們把上下料機(jī)械手作為我們研究的課題?，F(xiàn)在的機(jī)械手大多采用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：(1)液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中常有較多的能量損失(摩擦損失、泄露損失等):液壓傳動(dòng)易泄漏，不僅污染工作場(chǎng)地，限制其應(yīng)用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性及正確性。(2)工作時(shí)受溫度變化影響較大。油溫變化時(shí)，液體粘度變化，引起運(yùn)動(dòng)特性變化。(3)因液壓脈動(dòng)和液體中混入空氣，易產(chǎn)生噪聲。(4)為了減少泄漏，液壓元件的制造工藝水平要求較高，故價(jià)格較高；且使用維護(hù)需要較高技術(shù)水平。鑒于以上這些缺陷，本機(jī)械手?jǐn)M采用氣壓傳動(dòng)，氣動(dòng)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)介質(zhì)提取和處理方便。氣壓傳動(dòng)工作壓力較低，工作介質(zhì)提取容易，而后排入大氣，處理方便，一般不需設(shè)置回收管道和容器：介質(zhì)清潔，管道不易堵塞不存在介質(zhì)變質(zhì)及補(bǔ)充的問(wèn)題。(2)阻力損失和泄漏較小，在壓縮空氣的輸送過(guò)程中，阻力損失較小(一般僅為油路的千分之一),空氣便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣，造成壓力明顯降低和嚴(yán)重污染。(3)動(dòng)作迅速，反應(yīng)靈敏。氣動(dòng)系統(tǒng)一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的壓力和速度。氣動(dòng)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，便于自動(dòng)控制。(4)能源可儲(chǔ)存。壓縮空氣可存貯在儲(chǔ)氣罐中，因此，發(fā)生突然斷電等情況時(shí)，機(jī)器及其工藝流程不致突然中斷。(5)工作環(huán)境適應(yīng)性好。在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、強(qiáng)輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，氣壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)比機(jī)械、電器及液壓系統(tǒng)優(yōu)越，而且不會(huì)因溫度變化(6)成本低廉。由于氣動(dòng)系統(tǒng)工作壓力較低，因此降低了氣動(dòng)元、輔件的材質(zhì)舉力較小。雖然氣動(dòng)技術(shù)作為機(jī)器人中的驅(qū)對(duì)于不太復(fù)雜的機(jī)械手，用氣動(dòng)元件組成的控這一體系己經(jīng)取得的一系列重要進(jìn)展過(guò)去介紹得不夠，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域里，對(duì)氣動(dòng)機(jī)械手、氣動(dòng)機(jī)器人的實(shí)用性和前景存在不少疑慮6?，F(xiàn)，非常方便快捷7。斤左右的為數(shù)最多。故該機(jī)械手主參數(shù)定為10公斤，高速動(dòng)作時(shí)抓重減半。使用吸盤(pán)式手部時(shí)可吸附5公斤的重物。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為1.2m/s,最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為120/s。平均移手臂安裝前后可調(diào)200mm。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為2400(應(yīng)大于1800,否則需安裝用于100噸以上沖床上下料。5公斤(氣流負(fù)壓式吸盤(pán))4個(gè)自由度伸縮速度500mn/s回轉(zhuǎn)范圍0-240°回轉(zhuǎn)速度90/s回轉(zhuǎn)速度180/s液壓緩沖器氣壓傳動(dòng)性力和振動(dòng)的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳8。(五)考慮被抓取對(duì)象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過(guò)比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn)兩指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設(shè)計(jì)成V型，其結(jié)構(gòu)如附圖所示。3.1.3手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)1、手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算本課題氣動(dòng)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖3.2所示，其工件重量G=10kg,“V”形手指的角度20=120°,b=120mm,R=24mm,摩擦系數(shù)為f=0.1。圖3.1齒輪齒條式手部(1)根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為：(2)根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計(jì)算公式：N=0.5Gtg(0-φ)=0.5×10×1g(60"-5°42)≈50(N)所以：(3)實(shí)際驅(qū)動(dòng)力：因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng)，故取η=0.94,并取K=1.5。若被抓取工件所以?shī)A持工件時(shí)所需夾緊氣缸的驅(qū)動(dòng)力為1563N。2、氣缸的直徑本氣缸屬于單向作用氣缸。根據(jù)力平衡原理，單向作用氣缸活塞桿上的輸出推力必須克服彈簧的反作用力和活塞桿工作時(shí)的總阻力，其公式為：彈簧反作用按下式計(jì)算：D,=D,-d1—彈簧預(yù)壓縮量，mS—活塞行程，mn—彈簧有效圈數(shù)在設(shè)計(jì)中，必須考慮負(fù)載率η的影響，則：代入有關(guān)數(shù)據(jù)，可得F,=C,(1+S)取活塞桿直徑d=18mm校核，按公式F1/(π/4d2)≤[σ]3、缸筒壁厚的設(shè)計(jì)缸筒直接承受壓縮空氣壓力，必須有一定厚度。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑比小或等于1/10,其壁厚可按薄壁筒公式計(jì)算：δ=DP/2[o]3.2氣流負(fù)壓式吸盤(pán)圖3.3噴射氣流原理圖K時(shí)(即臨界面積),流速達(dá)到臨界速度即音速，此時(shí)壓力近似為噴嘴進(jìn)口處的壓以后再加一段漸擴(kuò)段，這樣可以在噴嘴出口處獲得比音速并在該處建立低壓區(qū)域，使C處的氣體不斷的被高速流體卷帶走，如C處形成密封空腔，就可使腔內(nèi)壓力下降而形成負(fù)壓。當(dāng)在C處連接橡膠皮腕吸盤(pán)，即可吸住工圖3.4所示為可調(diào)的噴射式負(fù)壓吸盤(pán)結(jié)構(gòu)圖。為了使噴嘴更有效地工作，噴嘴口與噴嘴套之間應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)拈g隙，以便將被抽氣體帶走。當(dāng)間隙太小時(shí)，噴射氣大時(shí)，離噴射氣體越遠(yuǎn)的氣體被帶著向前運(yùn)動(dòng)的速度就越低，同時(shí)間隙過(guò)大，從噴嘴套出口處反流回來(lái)的氣體就越多，這就使抽氣速率大大的降低。因此，間隙要適噴嘴5與噴嘴套6的相對(duì)位置是可以調(diào)節(jié)的，以便改變間隙的大小"。1.橡膠吸盤(pán)2.吸盤(pán)芯子3.通氣螺釘4.吸盤(pán)體5.噴嘴6.噴嘴套下面計(jì)算吸盤(pán)的直徑12:式中：P—吸盤(pán)吸力(N),本機(jī)械手的吸盤(pán)吸力為50N,故P=50N;D—吸盤(pán)直徑((cm).n—吸盤(pán)數(shù)量，本機(jī)械手吸盤(pán)數(shù)量為1;K?—吸盤(pán)吸附工件在起動(dòng)時(shí)的安全系數(shù)，可取K,月2-2,在此取K?=1.5;K?—工作情況系數(shù)。若板料間有油膜存在則要求吸附力大些；若裝有分料器，則吸附力就可小些。另外工件從模具取出時(shí)，也有摩擦力的作用，同時(shí)還應(yīng)考慮吸盤(pán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于加速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的慣性力影響。因此，應(yīng)根據(jù)工作條件的不同，選取工作情況系數(shù)，一般可在(1-3的范圍內(nèi)選取。在此，取K?=2。K?—方位系數(shù).當(dāng)吸盤(pán)垂直吸附時(shí)，則K?=1/f,f為摩擦系數(shù)，橡膠吸盤(pán)吸附金屬材料時(shí)，取f=0.5~0.8;當(dāng)吸盤(pán)水平吸附時(shí)，取K?=1。在此，取K?=0.5.代入數(shù)據(jù)得：4.1手腕的自由度手腕是連接手部和手臂的部件，它的作用是調(diào)整工件的方位，因而它具有獨(dú)立加工工藝要求、工件放置方位和定位精度等件是水平放置，同時(shí)考慮到通用性，因此給手腕設(shè)一繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才可滿足用回轉(zhuǎn)氣缸。它的結(jié)構(gòu)緊湊，但回轉(zhuǎn)角度小于360°,并且要求嚴(yán)格的密封4。4.2手腕的驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算不重合所產(chǎn)生的偏重力矩.圖4.1所示為手腕受力的示意圖。手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩可按下式計(jì)算151:驅(qū)動(dòng)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力矩(kg·cm);M—參與轉(zhuǎn)動(dòng)的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩(kg·cm).,M糜—手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸與支承孔處的摩擦阻力矩(kg·cm);M封一手腕回轉(zhuǎn)缸的動(dòng)片與定片、缸徑、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力下面以圖4.1所示的手腕受力情況，分析各阻力矩的計(jì)算：1、手腕加速運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的慣性力矩M若手腕起動(dòng)過(guò)程按等加速運(yùn)動(dòng)，手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度為w,起動(dòng)過(guò)程所用的時(shí)間為△t,則：式中：J—參與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)的部件對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(N·cm·s2);J?—工件對(duì)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(N·cm·s2)。若工件中心與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不重合，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J?為：G?—工件的重量((N);e?—工件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距(cm),w—手腕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度(弧度/s);△t一起動(dòng)過(guò)程所需的時(shí)間(S);△φ一起動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度(弧度)。2、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件和工件的偏重對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線所產(chǎn)生的偏重力矩M偏e?—手腕轉(zhuǎn)動(dòng)件的重心到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的偏心距(cm).當(dāng)工件的重心與手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合時(shí)，則G?e?=0.3、手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸在軸頸處的摩擦阻力矩M摩式中：d?d?—手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸頸直徑(cm);f一軸承摩擦系數(shù)，對(duì)于滾動(dòng)軸承f=0.01,對(duì)于滑動(dòng)軸承f=0.1;R?Rg—軸頸處的支承反力((N),可按手腕轉(zhuǎn)動(dòng)軸的受力分析求解，同理，根據(jù)ZMg(F)=0得：L,L,L?,L?—如圖4-1所示的長(zhǎng)度尺寸(cm).4.2所示，定片1與缸體2固連，動(dòng)片3與回轉(zhuǎn)軸5固連。動(dòng)片封圈4把氣腔分隔從b孔排出。反之，輸出軸作順時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)。單葉J氣缸的壓力p和驅(qū)動(dòng)力矩M圖4.2回轉(zhuǎn)氣缸簡(jiǎn)圖b—?jiǎng)悠瑢挾?cm).腔有一定的背壓，則上式中的P應(yīng)代以工作壓力P?與背壓P?之差。5.1手臂伸縮與手腕回轉(zhuǎn)部分手臂主要由雙作用式氣缸1、導(dǎo)向桿2、定位拉桿3和兩個(gè)可調(diào)定位塊4等組成。雙作用式氣缸1的缸體固定，當(dāng)壓縮空氣分別從進(jìn)出氣孔c、e進(jìn)入雙作用式氣缸1的兩腔時(shí)，空心活塞套桿6帶動(dòng)手腕回轉(zhuǎn)缸5和手部一同往復(fù)移動(dòng)。在空心活塞套桿6中通有三根伸縮氣管，其中兩根把壓縮空氣通往手腕回轉(zhuǎn)氣缸5,一根把壓縮空氣通往手部的夾緊氣缸。在雙作用式氣缸1缸體上方裝置著導(dǎo)向桿2,用為了保證手嘴伸縮的快速運(yùn)動(dòng)。在雙作用式氣缸1的兩個(gè)接氣管口c、e出分別串達(dá)到。手臂伸縮運(yùn)動(dòng)的緩沖采用液壓緩沖器實(shí)現(xiàn).手腕回轉(zhuǎn)是由回轉(zhuǎn)氣缸5實(shí)現(xiàn)，5.1.2導(dǎo)向裝置圖5.3手臂伸出時(shí)的受力狀態(tài)因此，驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式為20:式中：P—手伶在起動(dòng)過(guò)程中的慣性力(N);P—摩擦阻力(包括導(dǎo)向裝置和活塞與缸壁之間的摩擦阻力)(N);力不同。P胃—?dú)飧追枪ぷ髑粔毫?即背壓)所造成的阻力(N),若非工作腔與油箱或大氣相連時(shí)，則P=0。5.2手臂升降和回轉(zhuǎn)部分5.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)如附圖所示。手臂升降裝置由轉(zhuǎn)柱1、升降缸活塞軸2、升降缸體3、碰鐵4、可調(diào)定位塊5、定位拉桿6、緩沖撞鐵7、定位塊聯(lián)接盤(pán)13和導(dǎo)向桿14等組成。轉(zhuǎn)柱1上鉆有a、b、c、d、e和f六條氣路，在轉(zhuǎn)柱上端用管接頭和氣管分別將壓縮空氣引到手腕回轉(zhuǎn)氣缸(用a、b氣路),手部夾緊氣缸(用d氣路)和手臂伸縮氣缸(用c、e氣路),轉(zhuǎn)柱下端的f氣路，將壓縮空氣引到升降缸上腔，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入上腔后，推動(dòng)升降缸體3上升，并由兩個(gè)導(dǎo)向桿14進(jìn)行導(dǎo)向，同時(shí)碰鐵4隨升降缸體3一同上移，當(dāng)碰觸上邊的可調(diào)定位塊5后，即帶動(dòng)定位拉桿6、緩沖撞鐵7向上移動(dòng)碰觸升降用液壓緩沖器進(jìn)行緩沖。當(dāng)J、K兩面接觸時(shí)而定位。上升行程大小通過(guò)調(diào)整可調(diào)定位塊5來(lái)實(shí)現(xiàn)。最大可調(diào)行程為170mm,緩沖行程根據(jù)抓重和手臂移動(dòng)速度的要求亦可調(diào)整，其范圍為15-30mm,故上升行程最大實(shí)現(xiàn)機(jī)械手手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的，常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸、缸體10、轉(zhuǎn)軸11(它與動(dòng)片焊接成一體，見(jiàn)E-E剖面)、定片12、回轉(zhuǎn)定位塊8、回轉(zhuǎn)中間定位塊9和回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器(此部件位置參見(jiàn)附圖)等組成。當(dāng)壓縮空過(guò)平鍵而帶動(dòng)升降氣缸活塞軸、定位塊聯(lián)接盤(pán)、導(dǎo)向桿、定位拉桿、升降缸體和轉(zhuǎn)柱等同步回轉(zhuǎn)。因轉(zhuǎn)柱和手臂用螺栓連接，故手胃亦作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。手臂回轉(zhuǎn)氣缸采用矩形密封圈來(lái)密封，密封性能較好，對(duì)氣缸孔的機(jī)械加工精度也易于保證。手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用多點(diǎn)定位緩沖裝置。手臂回轉(zhuǎn)角度的大小，通過(guò)調(diào)整兩塊回轉(zhuǎn)定位塊8和回轉(zhuǎn)中間定位塊9的位置而定22。5.3手臂伸縮氣缸的設(shè)計(jì)其中，由于手臂運(yùn)動(dòng)從靜止開(kāi)始，所以△v=v。摩攘系數(shù)：設(shè)計(jì)氣缸材料為ZL3,活塞材料為45鋼，查有關(guān)手冊(cè)可知f=0.17。質(zhì)量計(jì)算：手臂伸縮部分主要由手臂伸縮氣缸、手臂回轉(zhuǎn)氣缸、夾緊氣缸、手臂伸縮用液壓緩沖器、手爪及相關(guān)的固定元件組成。氣缸為標(biāo)準(zhǔn)氣缸，根據(jù)中國(guó)煙臺(tái)氣動(dòng)元件廠的《產(chǎn)品樣本》可估其質(zhì)量，同時(shí)測(cè)量設(shè)計(jì)的有關(guān)尺寸，得知伸縮部分夾緊物體時(shí)其質(zhì)量為70kg,放松物件后其質(zhì)量為55kg.接觸面積：S=0.5m2X考慮安全因素，應(yīng)乘以安全系數(shù)K=1.22、氣缸的直徑根據(jù)雙作用氣缸的計(jì)算公式：代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：當(dāng)推力做功時(shí)當(dāng)拉力做功時(shí)D=(1.01-1.09)·(4F?/πpη)=(1.01～1.09)(4×1122/3、活塞桿直徑的計(jì)算24]根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此活塞桿為空心活塞桿，目的是桿內(nèi)將裝有3根伸縮管。因此，活塞桿內(nèi)徑要盡可能大，假設(shè)取d=70mm,d?=56mm.校核如下：(按縱向彎曲極限力計(jì)算)氣缸承受縱向推力達(dá)到極限力Fk以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸向彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此，必須使推力負(fù)載(氣缸工作負(fù)載F,與工作總阻力F:之和)小于極限力該極限力與氣缸的安裝方式、活塞桿直徑及行程有關(guān)。有關(guān)公式為：d?—空心活塞桿內(nèi)孔直徑，mf—材料強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值，對(duì)鋼取f=2.1×10?Paa—系數(shù)，對(duì)鋼a=1/5000代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：推力負(fù)載為：代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得：F?+F=π/4×0.4×10?(100×103)2=3142(N)所以，安全。設(shè)計(jì)符合要求。式中Pp為實(shí)驗(yàn)壓力，取P?=1.5P=0.6×10?Pa材料為ZL3,則[o]=3MPa則5.4手臂伸縮、升降用液壓緩沖器手劈伸縮、升降用的是兩級(jí)節(jié)流阻尼的液壓緩沖器，其工作原理相同，結(jié)構(gòu)略有差異，手臂伸縮用液壓緩沖器結(jié)構(gòu)和工作原理如附圖所示。在緩沖器缸體1上，裝置了可調(diào)節(jié)流閥a和b,每個(gè)節(jié)流閥各自并聯(lián)兩只單向閥組成第一級(jí)緩沖油路，由可調(diào)節(jié)流閥c單獨(dú)組成第二級(jí)緩沖油路。當(dāng)手臂運(yùn)動(dòng)到定位前的減速位置時(shí)(對(duì)于伸縮運(yùn)動(dòng)定位前的20-40mm;對(duì)于升降運(yùn)動(dòng)定位前的15-30mm),運(yùn)動(dòng)部件接觸緩沖器油缸的活塞桿5,使油缸左腔里的油液通過(guò)節(jié)流閥a、單向閥d、e(見(jiàn)原理圖)流到油缸的右腔，油液受阻產(chǎn)生阻力抵消運(yùn)動(dòng)件(手臂)的部分驅(qū)動(dòng)力和慣性力，使手臂減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞桿5的活塞堵住油口A時(shí)，左腔的油液經(jīng)油口B和節(jié)流閥c流到右腔，油液繼續(xù)受阻，手臂繼續(xù)減速并最后定位。緩沖器的級(jí)沖行程范圍為0~39mm(第一級(jí)緩沖行程范圍為0~28mm;第二級(jí)緩沖行程范圍為28-39mm)。第一級(jí)緩沖的阻尼力可分別調(diào)節(jié)節(jié)流閥a、b來(lái)實(shí)現(xiàn)，第二級(jí)緩沖的阻尼力可以調(diào)節(jié)節(jié)流閥c來(lái)實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)緩沖工作原理圖)。當(dāng)緩沖行程為30mm時(shí)，該緩沖器可以達(dá)到平均減速度約為24m/s2,阻尼時(shí)間約為0.03s26。5.5手臂回轉(zhuǎn)用液壓緩沖器即將停止時(shí)