plc工業機械手設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 eG 0? . 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M 17 ?封M )(2 12 dRdRf BA ? ( cmN? ) 式中 : 1d ， 2d 轉動軸的軸頸直徑 (cm)。 f 摩擦系數，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 ?f 。 AR , BR 處的支承反力 (N)，可按手腕轉動軸的受力分析求解， 根據 0?? ）（ FMA ,得 : 33lGlRB ? ? lGlG 122 ? BR ? l lGlGlG 332211 ?? 同理，根據 BM? (F) 0? ,得 : l llGllGllGR A )()()( 332211 ?????? 式中 : 2G 的重量 (N) 321 , llll ,— 如圖 41所示的長度尺寸 (cm). 轉缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關，應根據具體情況加以分析。 在機械手的手腕回轉運動中所采用的回轉缸是單葉片回轉氣缸，它的原理如圖 42所示，定片 1與缸體 2固連，動片 3與回轉軸 5固連。動片封圈 4把氣腔分隔成兩個 .當壓縮氣體從孔 a進入時，推動輸出軸作逆時 4回轉，則低壓腔的氣從 b孔排出。反之，輸出軸作順時針方向回轉。單葉氣缸的壓力 P驅動力矩 M的關系為 : )( 2 22 rRb Mp ?? 或 2 )(22 rRpbM ?? 18 手腕回轉缸的尺寸及其校核 液壓 缸長度設計為 mmb 100? ,液壓 缸內徑為 1D =96mm,半徑 mmR 48? ,軸徑mmD 262 ? 2D =26mm,半徑 mmR 13? ,液壓 缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? =, 19 壓強 MPaP ? , 則力矩 ： 2 )( 22 rRpbM ?? ).( 2)( 226mN????? （ 1） 測定參與手腕轉動的部件的質量 kgm 101 ?,分析部件的質量分布情況， 質量密度等效分布在一個半徑 mmr 50? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 工件的質量為 ,質量分布于長 mml 100? 的棒料上，那么轉動慣量 ： ).(0 0 0 4 21212222mkgmlJc????? 假如工件中心與轉動軸線不重合，對于長 mml 100? 的棒料來說，最大偏心距 mme 501 ? ，其轉動慣量為 : ).(0 1 1 6 0 2 22211mkgemJJ c?????? 慣M tJJ ??? ?)( 1 ).( 90)0 1 1 6 1 2 (mN??? 20 （ 2） 手腕轉動件和工件的偏重對轉動軸線所產生的偏重力矩為 M偏，考慮手腕轉動件重心 與轉動軸線重合， 01?e ，夾持工件一端時工件重心偏離轉動軸線 mme 503 ? ,則 ： ?偏M 11eG + 33eG ).( mN? ?????? （ 3） 手腕轉動軸在軸頸處的摩擦阻力矩為 摩M ，對于滾動軸承 ?f ，對于滑動軸承 f =，1d ， 2d 為手腕轉動軸的軸頸直徑， mmd 301 ? , mmd 202 ? , AR , BR 為軸頸處的支承反力，粗略估計 NRA 300? , NRB 150? , 摩M ? )(2 12 dRdRf BA ? ? )( ??? ? ).( mN 4．回轉缸的動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩 M封，與選用的密襯裝置的類型有關，應根據具體情況加以分析。在此處估計 封M 為 摩M 的 3倍， 封M ? 3? 摩M ? ? ? ).( mN ? 封摩偏慣驅 MMMMM ???? ? ??? ? ).( mN MM〈驅 ?設計尺寸符合使用要求，安全。 21 第五章 手臂伸縮，升降，回轉氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計與校核 手臂伸縮氣缸的尺寸設計 手臂伸縮氣缸采用煙臺氣動元件廠生產的標準氣缸，參看此公司生產的各種型號的結構特點，尺寸參數，結合本設計的實際要求，氣缸用 CTA型氣缸，尺寸系列初選內徑為 ? 100/63，關于此氣缸的資料詳情請參看煙臺氣動元件廠公司主頁： 尺寸校核 1. 在校核尺寸時，只需校核氣缸內徑 1D =63mm,半徑 R=可 ,設計使用壓強 MPaP ? , 則驅動力： 2RPF ??? )(1246 26N? ???? 2．測定手腕質量為 50kg,設計加速度 )/(10 sma? ，則慣性力 ： maF?1 )(5001050 N? ?? ，設定摩擦系數 ?k , ? )(100 N? ?? ? 總受力 mFFF ?? 10 )(600 100500 N? ?? FF?0 所以標準 CTA氣缸的尺寸符合實際使用驅動力要求 。 22 導向裝置 氣壓驅動的機械手臂在進行伸縮運動時，為了防止手臂繞軸線轉動，以保證手指的正確方向，并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用，以增加手臂的剛性，在設計手臂結構時，應該采用導向裝置。具體的安裝形式應該根據本設計的具體結構和抓取物體重量等因素來確定，同時在結構設計和布局上應該盡量減少運動 部件的重量和減少對回轉中心的慣量。 導向桿目前常采用的裝置有單導向桿，雙導向桿，四導向桿等，在本設計中才用單導向桿來增加手臂的剛性和導向性。 平衡裝置 在本設計中，為了使手臂的兩端能夠盡量接近重力矩平衡狀態，減少手抓一側重力矩對性能的影響，故在手臂伸縮氣缸一側加裝平衡裝置，裝置內加放砝碼，砝碼塊的質量根據抓取物體的重量和氣缸的運行參數視具體情況加以調節，務求使兩端盡量接近平衡。 手臂升降 液壓 缸的尺寸設計與校核 尺寸設計 液壓 缸運行長度設計為 l =118mm,氣缸內徑為 1D =110mm,半徑 R=55mm,氣缸運行速度，加速度時間 t? =,壓強 p=,則驅動力 ： ``20 . RpG ?? 26 ???? )(3799 N? 尺寸校核 1．測定手腕質量為 80kg,則重力 ： mgG? )(8001080 N? ?? 2．設計加速度 )/(5 sma? ，則慣性力 ： maG?1 )(400580 N? ?? ，設定一摩擦系數 ?k ， ? 23 )(40 N? ?? ? 總受力 mq GGGG ??? 1 )(1240 40400800 N? ??? 0GGq ? 所以設計尺寸符合實際使用要求。 手臂回轉 液壓 缸的 尺寸設計與校核 尺寸設計 液壓 缸長度設計為 mmb 120? 液壓 缸內徑為 mmD 2101 ? ,半徑 R=105mm,軸徑mmD 402 ? 半徑 mmR 20? ,液壓 缸運行角速度 ? = s/90? ，加速度時間 t? ? ,壓強MPaP ? , 則力矩： 2 )( 22 rRpbM ?? ).(255 2)( 226mN????? 尺寸校核 1．測定參與手臂轉動的部件的質量 kgm 1201 ?,分析部件的質量分布情況， 質量密度等效分布在一個半徑 mmr 200? 的圓盤上，那么轉動慣量： 221rmJ? 2 2?? ? （ ） 24 tJM ?? ?.慣 ).(108 mN??? 考慮軸承，油封之間的摩擦力，設定一摩擦系數 ?k , 慣摩 MkM .? ）（ ? ?? 總驅動力矩 ： 摩慣驅 MMM ?? ）（ ? ?? MM〈驅 ? 設計尺寸滿足使用要求。 25 第六章 液壓控制系統設計 A 本次設計的工業機械手屬于圓柱坐標式的液壓驅動機械手，具有手臂回轉 、升降、伸縮等三個自由度。因此，相應的有手臂回轉機構、手臂升降機構、手臂伸縮機構等組成。每一部分均用液壓缸驅動與控制。 對系統要求如下： （ a） 滿足工業機械手動作順序要求。其動作順序的各步動作均由電控系統發出信號控制相應的電磁鐵、（電磁換向閥），按程序依次步進動作而實現。 （ b） 手臂伸縮運動采用單出桿雙作用缸。手臂伸出時采用單向調速閥度要求，由終點行程開關控制適當提前發出信號切斷油路，由活塞與缸筒接觸停止。 （ c） 手臂回轉采用擺動液壓缸，正反向采用單向調速進行調速，由于手臂回轉時具有很大的動能 ，在回油路上安裝行程節流閥，進行減速緩沖。 （ d） 手臂升降運動采用單出雙作用液壓缸，上升和下降均由單向調速閥回油進行節流，由三位四通 O型閥換向。上升為工作行程時 ,由行程開關發出適時信號，提前切斷油路滑行緩沖定位并在下腔油路上安裝有單向順序閥，用以避免因手臂自重下降，起支撐平衡作用。 油缸的選擇 應實際要求需要，選用 YBX 型“限壓式變量泵” 確定流量 四個缸流量為 ① 夾持器液壓缸 min1 ? ② 伸縮臂液壓缸 min2 15LQ ? ③ 升降臂液壓缸 min3 ? ④ 回轉缸 4 minLQ ? 26 4KQPQ ? ?? L? (K取 ) 確定泵的動力 各缸分別為 ① 夾持器液壓缸 1 MPa? ② 伸縮臂液壓缸 2 2P MPa? ③ 升降臂液壓缸 3 2P MPa? ④ 回轉液壓缸 4 MPa? 31 2 0. 3 2. 3PP P P M P a? ? ? ? ? ??