機(jī)械手腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算

機(jī)械手腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1腕部設(shè)計(jì)的基本要求（1）力求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動(dòng)載荷均由臂部承擔(dān)。顯然，腕部的結(jié)構(gòu)、重量和動(dòng)力載荷，直接影響著臂部的結(jié)構(gòu)、重量和運(yùn)轉(zhuǎn)性能。因此，在腕部設(shè)計(jì)時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。（2）結(jié)構(gòu)考慮，合理布局腕部作為機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又承擔(dān)連接和支撐作用，除保證力和運(yùn)動(dòng)的要求外，要有足夠的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)綜合考慮，合理布局，解決好腕部與臂部和手部的連接。（3）必須考慮工作條件對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)械手的工作條件是在工作場(chǎng)合中搬運(yùn)加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒(méi)有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中，所以對(duì)機(jī)械手的腕部沒(méi)有太多不利因素。1.2腕部的結(jié)構(gòu)以及選擇1.2.1典型的腕部結(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M，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)片和靜片之間允許回轉(zhuǎn)的角度來(lái)決定（一般小于）。(2)齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。在要求回轉(zhuǎn)角大于的情況下，可采用齒條活塞驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)外形尺寸較大，一般適用于懸掛式臂部。(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)。1.2.2腕部結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇本設(shè)計(jì)要求手腕回轉(zhuǎn)，綜合以上的分析考慮到各種因素，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)，采用液壓驅(qū)動(dòng)。1.3腕部的設(shè)計(jì)計(jì)算1.3.1腕部設(shè)計(jì)考慮的參數(shù)夾取工件重量20Kg，回轉(zhuǎn)。1.3.2腕部的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算夾取模具最大400×300mm，重量20Kg，當(dāng)手部回轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)算力矩：（1）腕部的驅(qū)動(dòng)力矩需要的力矩。（2）腕部回轉(zhuǎn)支撐處的摩擦力矩。（3）手抓、手抓驅(qū)動(dòng)液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動(dòng)件等效為一個(gè)圓柱體，高為220mm，直徑140mm，其重力估算（4）擦力矩。（5）啟動(dòng)過(guò)程所轉(zhuǎn)過(guò)的角度，等速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。（1.1）查取轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式有：代入：1.3.3腕部驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算表4-1液壓缸的內(nèi)徑系列（JB826-66）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250設(shè)定腕部的部分尺寸：根據(jù)表4-1設(shè)缸體內(nèi)空半徑R=110mm，外徑根據(jù)表3-2選擇121mm,這個(gè)是液壓缸壁最小厚度，考慮到實(shí)際裝配問(wèn)題后，其外徑為160mm；輸出軸為36mm.基本尺寸示如圖1.1所示。則回轉(zhuǎn)缸工作壓力，選擇8Mpa。圖1.1腕部液壓缸剖截面結(jié)構(gòu)示意表1.2標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑（JB1068-67）（mm）液壓缸內(nèi)徑405063809010011012514015016018020020()5060769510812113316814618019421924545()506076951081211331681461801942192451.3.4液壓缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算圖1.2缸蓋螺釘間距示意表1.3螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系工作壓力P（Mpa）螺釘?shù)拈g距t(mm)小于150小于120小于100小于80缸蓋螺釘?shù)挠?jì)算，如圖1.2所示，t為螺釘?shù)拈g距，間距跟工作壓強(qiáng)有關(guān)，見(jiàn)表1.3，在這種聯(lián)結(jié)中，每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)剖面上承受的拉力（1.2）計(jì)算：液壓缸工作壓強(qiáng)為P=8Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,試選擇12個(gè)螺釘，所以選擇螺釘數(shù)目合適Z=12個(gè)危險(xiǎn)截面所以，(1.3)所以，=11863.3+10545=19772N螺釘材料選擇Q235，（）螺釘?shù)闹睆剑?.4）螺釘?shù)闹睆竭x擇d=12mm.選取M12的螺釘。1.3.5動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘（1）動(dòng)片和輸出軸間的連接螺釘動(dòng)片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)見(jiàn)上圖。連接螺釘一般為偶數(shù)，對(duì)稱(chēng)安裝，并用兩個(gè)定位銷(xiāo)定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘?dòng)片和輸出軸之間的配合緊密。于是得D——?jiǎng)悠耐鈴?；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對(duì)銅取f=0.15螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為(1.6)或(1.7)帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘