直角坐標式機械手本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ０時，Ｒ＝Ｌ／８＝／８＝ 則根據(jù)公式：Ｊ工件＝ｍ（L２＋３Ｒ２）／１２得： （3－12） Ｊ工件＝ｍ（L２＋３Ｒ２）／１２＝５．１（０．１７２＋３０．０３５２）／１２＝０．０１３８Kgm２ 當工件取Ф５０時，Ｒ＝０．０２５Ｌ／８＝／８＝ 則根據(jù)公式：Ｊ工件＝ｍL２／１２得： （3－13） Ｊ工件＝ｍL２／１２ ＝５．１０．３３３３２／１２ ＝０．０４７２Kgm２ 因此Ｊ工件取Ｊ工件Ф５０＝０．０４７２Kgｍ２計算 根據(jù)公式：J手爪＝ｍ（ａ２＋ｂ２）／１２得： （3－14） J手爪＝ｍ（ａ２＋ｂ２）／１２ ＝２．７（０．０７２＋０．０35２）／１２ ＝０．００１５Kgm２ Ｍ慣＝（Ｊ工件＋J手爪）ω／△ （3－15）＝（０．０４１７２＋０．００１５）３．１４／０．１＝１．５２９２Nm 根據(jù)手腕回轉(zhuǎn)受力圖 , 得：Ｍ驅(qū)＝Ｍ慣＋Ｍ偏＋Ｍ摩＋Ｍ封 （3－16） 為簡化計算可不計密封裝置處的摩擦阻力矩，因此乘安全系數(shù)１．１即可Ｍ驅(qū)＝１．１Ｍ慣＝＝． 所以選用ＣＤＲＢ１ＢＷ５０－１８０Ｓ大型葉片式回轉(zhuǎn)擺動氣缸． 其參數(shù)為：Ｍ驅(qū)＝３Nm． 則，由以上結(jié)果可得手腕回轉(zhuǎn)受力如圖3－1圖3－1 手腕回轉(zhuǎn)受力圖3．2．4 伸縮氣缸的選擇1． 計算摩擦力：彎矩M的計算 工件：Ｘ１＝７００＋５００－３２６＝８４７（mm） 爪部：Ｘ２＝６００＋５００－３２６＝７７４（mm） 腕部：Ｘ３＝４４２＋５００－３２６＝６１６（mm） 導(dǎo)桿：Ｘ４＝２５０mm ｍ１＝５．１Kg ｍ２＝３．２Kg ( )ｍ３＝１．５Kg ( )ｍ４＝４２＝８Kg ( )Ｍ＝Ｍ１＋Ｍ２＋Ｍ３＋Ｍ４ (317)＝+++8 ≈ Nｍ 根據(jù)手臂伸出時的受力狀態(tài)得：Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４ (318) Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４ ＝（+++8）＝＝１７４．４４N 根據(jù)： ２N２＝２N１＋Ｇ……（１） N１=Ｍ/f……（２） 解得：N１＝Ｍ／＝／＝６４４N N２＝（２N＋Ｇ）／２＝（２６４４＋）／２ ＝　N根據(jù)公式：Ｆ摩2＝fN2 (319)＝2＝ N（其中：鋼－青銅ｆ＝～（潤）） Ｆ摩1＝fN１＝６４４2＝　NＦ摩＝Ｆ摩１＋Ｆ摩２＝＋＝ N 2． 慣性力計算 Ｆ慣＝ｍａ (320)＝（ｍ1＋ｍ2＋ｍ3＋ｍ4）ａ＝＝其中， ａ＝250／／S＝／ｓ Ｆ摩＋Ｆ慣＝＋＝ Ｆ缸驅(qū)＝Ｐ工作（πｄ缸２／4） ＝5106（40103）2 ≈ N 所以SMC MB系列標準氣缸 MDBB50500合適，查資料得：材料為鋁合金的MDBB50500氣缸行程為零時質(zhì)量為1140g，每增加10mm行程則質(zhì)量增加40g ｍ伸縮缸＝1140+5040＝3140g3．2．5 對伸縮導(dǎo)桿的校核 P＝N2／S （3－21）＝／()＝106Pa＝所以，P[P]＝15MPa V＝／ｓ ＰＶ＝106＝106Pa＝[PV]＝15MPa／ｓ σ＝Ｍ／Ｗ （3－22）＝（）/[（π/32）（30103）3]＝10６Ｐａ ＝ 所以，σ[σ]＝100MPa （45鋼[σ]＝100 MPa） ｍ伸縮導(dǎo)桿＝（πｄ２／4）Ｌ伸縮ρ缸 （3－23）＝（302／4） 72010３＝3968ｇ3．2．6 配重計算 偏重力矩即手臂及其上所支承的全部零件的重量（作用在各自重心上）對手臂回轉(zhuǎn)軸的靜力矩，用Ｍ偏表示，手臂前伸時則偏重力矩為最大。若Ｇ１Ｇ２Ｇ３Ｇ４和Ｘ１Ｘ２Ｘ３Ｘ４分別為工件，手部、手腕、手臂之重量和重心位置至手臂回轉(zhuǎn)軸的距離，則手臂，手腕等部件的總重量Ｇ為： Ｇ＝Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４＋……＝ΣＧｉ （3－24） 式中ｉ——表示工件、手部、手腕、手臂等零部件的順序號。 各零部件的總重心位置距手臂回轉(zhuǎn)軸軸線的距離為Ｐ，其值為： ρ＝（Ｇ１Ｘ１＋Ｇ２Ｘ２＋……）／（Ｇ１＋Ｇ２＋……） ＝ΣＧｉＸｉ／ΣＧｉ 厘米 （3－25） 其偏重力矩Ｍ偏為：Ｍ偏＝Ｇｐ＝ΣＧｉＸｉ　　公斤?厘米 當手臂處于伸長和回縮狀態(tài)時，立柱所受偏重力矩分別為： ρ縮＝(Ｇ工件Ｘ工件＋Ｇ手爪Ｘ手爪＋Ｇ腕部回轉(zhuǎn)缸Ｘ腕部回轉(zhuǎn)缸＋Ｇ伸縮導(dǎo)向Ｘ伸縮導(dǎo)向 －Ｇ伸縮缸Ｘ伸縮缸)／（Ｇ工件＋Ｇ手爪＋Ｇ腕部回轉(zhuǎn)缸＋Ｇ伸縮導(dǎo)向＋Ｇ伸縮缸） （3－26） ＝（700＋570＋450＋913－83）／（＋＋＋9＋） ＝＝ mm ρ縮＝(Ｇ工件Ｘ/工件＋Ｇ手爪Ｘ/手爪＋Ｇ腕部回轉(zhuǎn)缸Ｘ/腕部回轉(zhuǎn)缸＋Ｇ伸縮導(dǎo)向Ｘ/伸縮導(dǎo)向 －Ｇ伸縮缸Ｘ/伸縮缸)／（Ｇ工件＋Ｇ手爪＋Ｇ腕部回轉(zhuǎn)缸＋Ｇ伸縮導(dǎo)向＋Ｇ伸縮缸） （3－27）＝（1200＋1070＋950＋9355－30） /(＋＋＋9＋)＝ mm Ｍ縮＝Ｇρ縮＝＝ NｍＭ伸＝Ｇρ伸＝＝ Nｍ由于要將偏重力矩減至最小，因此配重取兩者的中間值。Ｍ中間值＝ Nｍ ρ中間值＝450mm＝則：Ｇ配重＝Ｍ中間值／ρ中間值＝／＝ N ｍ配重＝Ｇ配重／ｇ＝／＝ kgV配重＝ｍ配重／ρ鋼＝(106)＝106mm３（ａ： １５０ ｂ：２００ h：９２）3．2．7 升降部分計算 工業(yè)機械手的回轉(zhuǎn)和升降機構(gòu)安裝在底座上，它們支承著手臂伸縮機構(gòu)，手腕和手部。升降導(dǎo)向立柱不自鎖的條件——因為手臂在總重量Ｇ的作用下有一順時針方向傾斜的趨勢，而導(dǎo)套卻阻止手臂這種趨勢，若導(dǎo)套對升降立柱的作用力為Ｒ１和Ｒ２，根據(jù)升降立柱的力平衡條件得： ΣＦＸ＝０ Ｒ１＝Ｒ２ ΣｍＡ（Ｆ）＝０ Ｒ１h＝Ｇρ 則：Ｒ１＝Ｇｐ／h （3－28） 所謂不自鎖的條件就是升降立柱能在導(dǎo)套內(nèi)自由下滑。從力的觀點分析必須使 ＧＦ１ ＋Ｆ２＝２Ｆ１＝２Ｒ１ｆ＝２ρＧｆ／h 所以：h２ｆρ 式中：ｆ——摩擦系數(shù)。 ρ——偏重力臂即手臂等部件總重量的重心到立柱軸線間的距離。 ｍ托板＝86320012106＝ kg ｍ總1＝++＝ kgＰ慣＝ｍ總1ａ＝＝ N Ｍ總１＝Ｍ伸－Ｍ配重＝－95＝ Nm ρ總１＝Ｍ總１／Ｇ總１＝()＝ m＝ mm (h＝150 mm2fρ總１＝2＝ mm) ｍ托連＝101002103＝ g＝ kg R＝Ｍ總１／h＝＝256 N Ｐ摩＝2Rf＝2256＝ N Ｐ驅(qū)＝(Ｐ慣＋Ｐ摩)＋Ｇ總１＋Ｇ連 ＝(＋) ＋＋≈ N Ｐ缸驅(qū)＝(πd２/4)p工作壓力＝50２10６/4 ＝ N Ｐ驅(qū)＝ N所以，可選用MDBB５０３００3．2．8 對升降導(dǎo)桿的核算 當手臂伸出到最大范圍時，回轉(zhuǎn)中心所受的彎矩最大。根據(jù)公式：σ＝Ｍ／Ｗ。 （3－29） σ＝Ｍ／Ｗ＝／[(π／32) (30103)3] ≈ MPa［σ］＝100 MPa 45鋼［σ］＝100 MPa 校核升降氣缸缸頭銷： P升降缸＝50２10６/4＝ N τ＝Ｐ／Ｓ＝Ｐ／(πd２/4) （3－30） ＝(4)/(8103)2 ＝ MPa［τ］＝58 MPa σbＳ＝Ｐ／ＡbＳ＝(815)106＝ MPa［σbＳ］＝100 MPa 所以此銷安全。3．2．9 撓度計算考慮導(dǎo)桿在全伸出時撓度最大。 G工件==50N G手爪== 800mmG手腕= =G手部和工件=Ｇ工件+Ｇ手爪+Ｇ手腕 =93N G手部和工件工件重心到導(dǎo)向套端面距離=1200－324=876 mm手爪重心到導(dǎo)向套端面距離=1070－324=746 mm手腕重心到導(dǎo)向套端面距離=950－324=626 mm工件及手部總重心到導(dǎo)向套端面距離= 876 + 746+ 626)/=800 mm將導(dǎo)桿看作是懸臂梁,根據(jù)撓度計算公式： y（手部）= G（C2/6EI）(3L－C) （3－31） 考慮到是雙導(dǎo)桿, 每個導(dǎo)桿的徑向受力為1/2 G手部和工件查表得 E鋼材=1011Pa導(dǎo)桿的極慣性矩I=ПD4/64=П304 /64=39760 mm4C=800 mm手爪夾持中心到導(dǎo)向套端面距離L=345+500=845 mmy（手部）= 1/2G手部和工件(C2/6EI)(3L－C)=(8002/61011 39760) (3845－800)=1 mm經(jīng)過核算,導(dǎo)桿撓度基本符合要求。3．2．10 轉(zhuǎn)臺型齒桿式回轉(zhuǎn)擺動氣缸的計算 根據(jù)公式： ① ｍ總２＝ｍ工件＋ｍ爪部＋ｍ腕部回轉(zhuǎn)缸＋ｍ伸縮缸＋ｍ伸縮導(dǎo)向＋ｍ配重＋ｍ托板 （3－32）ｍ總２＝ｍ工件＋ｍ爪部＋ｍ腕部回轉(zhuǎn)缸＋ｍ伸縮缸＋ｍ伸縮導(dǎo)向＋ｍ配重＋ｍ托板＝+++9++＝ kg ρ總２＝(700+6222+44268)/＝ mm＝－ m