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1、夾持器2.1夾持器設(shè)計的基本要求（1）應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力；（2）手指應具有一定的開閉范圍；（3）應保證工件在手指內(nèi)的夾持精度；（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；（5）應考慮通用性和特殊要求。設(shè)計參數(shù)及要求（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊放松；（2）所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110-120mm/s ， 1s抓緊,夾持速度20mm/s；（3）工件的材質(zhì)為5kg，材質(zhì)為45#鋼；（4）夾持器有足夠的夾持力；（5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由液壓缸提供動力。2.2夾持器結(jié)構(gòu)設(shè)計2.2.1夾緊裝置設(shè)計.2.2.1.1夾緊力計算 手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計手部
2、的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。手指對工件的夾緊力可按下列公式計算： 2-1式中：安全系數(shù)，由機械手的工藝及設(shè)計要求確定,通常取1.22.0，取1.5；工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響， 計算最大加速度，得出工作情況系數(shù), ，a為機器人搬運工件過程的加速度或減速度的絕對值（m/s）；方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定，手指與工件位置：手指水平放置 工件垂直放置；手指與工件形狀：型指端夾持圓柱型工件，為摩擦系數(shù)，為型手指半角，此處粗略計算,如圖2.1 圖
3、2.1被抓取工件的重量求得夾緊力 ，取整為177N。2.2.1.2驅(qū)動力力計算根據(jù)驅(qū)動力和夾緊力之間的關(guān)系式：式中：c滾子至銷軸之間的距離；b爪至銷軸之間的距離；楔塊的傾斜角可得，得出為理論計算值，實際采取的液壓缸驅(qū)動力要大于理論計算值，考慮手爪的機械效率，一般取0.80.9，此處取0.88，則： ，取2.2.1.3液壓缸驅(qū)動力計算設(shè)計方案中壓縮彈簧使爪牙張開，故為常開式夾緊裝置，液壓缸為單作用缸，提供推力：式中 活塞直徑 活塞桿直徑 驅(qū)動壓力，,已知液壓缸驅(qū)動力，且由于，故選工作壓力P=1MPa 據(jù)公式計算可得液壓缸內(nèi)徑：根據(jù)液壓設(shè)計手冊,見表2.1，圓整后取D=32mm。表2.1 液壓缸的
4、內(nèi)徑系列（JB826-66）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250活塞桿直徑 d=0.5D=0.540mm=16mm活塞厚 B=(0.61.0)D 取B=0.8d=0.732mm=22.4mm,取23mm.缸筒長度 L(2030)D 取L為123mm活塞行程，當抓取80mm工件時，即手爪從張開120mm減小到80mm，楔快向前移動大約40mm。取液壓缸行程S=40mm。液壓缸流量計算：放松時流量 夾緊時流量2.2.1.4選用夾持器液壓缸溫州中冶液壓氣動有限公司所生產(chǎn)的輕型拉桿液壓缸 型號為：MOB-B-32-
5、83-FB，結(jié)構(gòu)簡圖，外形尺寸及技術(shù)參數(shù)如下：表2.2夾持器液壓缸技術(shù)參數(shù)工作壓力使用溫度范圍允許最大速度效率傳動介質(zhì)缸徑受壓面積()速度比無桿腔有桿腔1MPa+300 m/s90%常規(guī)礦物液壓油32mm12.58.61.45圖2.2 結(jié)構(gòu)簡圖圖2.3 外形尺寸2.2.2手爪的夾持誤差及分析 機械手能否準確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決與機械手定位精度（由臂部和腕部等運動部件確定），而且也與手指的夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，避免產(chǎn)生手指夾持的定位誤差，需要注意選用合理的手部結(jié)構(gòu)參數(shù)，見圖2-4，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內(nèi)。
6、在機械加工中，通常情況使手爪的夾持誤差不超過，手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統(tǒng)補償能力。圖 2.4工件直徑為80mm，尺寸偏差，則，。 本設(shè)計為楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器，屬于兩支點回轉(zhuǎn)型手指夾持，如圖2.5。圖2.5若把工件軸心位置C到手爪兩支點連線的垂直距離CD以X表示，根據(jù)幾何關(guān)系有：簡化為： 該方程為雙曲線方程，如圖2.6：圖2.6 工件半徑與夾持誤差關(guān)系曲線由上圖得，當工件半徑為時，X取最小值，又從上式可以求出：，通常取若工件的半徑變化到時，X值的最大變化量，即為夾持誤差，用表示。在設(shè)計中，希望按給定的和來確定手爪各部分尺寸，為了減少夾持誤差，一方面可加長手指長度，但手指過
7、長，使其結(jié)構(gòu)增大；另一方面可選取合適的偏轉(zhuǎn)角，使夾持誤差最小，這時的偏轉(zhuǎn)角稱為最佳偏轉(zhuǎn)角。只有當工件的平均半徑取為時，夾持誤差最小。此時最佳偏轉(zhuǎn)角的選擇對于兩支點回轉(zhuǎn)型手爪（尤其當a值較大時），偏轉(zhuǎn)角的大小不易按夾持誤差最小的條件確定，主要考慮這樣極易出現(xiàn)在抓取半徑較小時，兩手爪的和邊平行，抓不著工件。為避免上述情況，通常按手爪抓取工件的平均半徑，以為條件確定兩支點回轉(zhuǎn)型手爪的偏轉(zhuǎn)角，即下式：其中,型鉗的夾角代入得出： 則 則，此時定位誤差為和中的最大值。分別代入得：，所以，夾持誤差滿足設(shè)計要求。由以上各值可得：取值為。2.2.3楔塊等尺寸的確定楔塊進入杠桿手指時的力分析如下：圖 2.7上圖2
8、.7中斜楔角，時有增力作用；滾子與斜楔面間當量摩擦角，為滾子與轉(zhuǎn)軸間的摩擦角，為轉(zhuǎn)軸直徑，為滾子外徑，為滾子與轉(zhuǎn)軸間摩擦系數(shù); 支點至斜面垂線與杠桿的夾角；杠桿驅(qū)動端桿長；杠桿夾緊端桿長；杠桿傳動機械效率2.2.3.1斜楔的傳動效率 斜楔的傳動效率可由下式表示： 杠桿傳動機械效率取0.834，取0.1，取0.5，則可得=, ，取整得=。2.2.3.2動作范圍分析陰影部分杠桿手指的動作范圍，即，見圖 2.8圖 2.8如果，則楔面對杠桿作用力沿桿身方向，夾緊力為零，且為不穩(wěn)定狀態(tài)，所以必須大于。此外，當時，杠桿與斜面平行，呈直線接觸，且與回轉(zhuǎn)支點在結(jié)構(gòu)上干涉，即為手指動作的理論極限位置。2.2.3
9、.3斜楔驅(qū)動行程與手指開閉范圍當斜楔從松開位置向下移動至夾緊位置時，沿兩斜面對稱中心線方向的驅(qū)動行程為L，此時對應的杠桿手指由位置轉(zhuǎn)到位置，其驅(qū)動行程可用下式表示：杠桿手指夾緊端沿夾緊力方向的位移為： 通常狀態(tài)下，在左右范圍內(nèi)，則由手指需要的開閉范圍來確定。由給定條件可知最大為55-60mm,最小設(shè)定為30mm.即。已知，可得，有圖關(guān)系：圖2.9可知：楔塊下邊為60mm，支點O距中心線30mm，且有，解得：2.2.3.4與的確定斜楔傳動比可由下式表示：可知一定時，愈大，愈大，且杠桿手指的轉(zhuǎn)角在范圍內(nèi)增大時，傳動比減小，即斜楔等速前進，杠桿手指轉(zhuǎn)速逐漸減小，則由分配距離為：，。2.2.3.5確定由前式得：，取。2.2.3.6確定為沿斜面對稱中心線方向的驅(qū)動行程，有下圖中關(guān)系 圖2.10，取，則楔塊上邊長為18.686，取19mm.2.2.4材料及連接件選擇V型指與夾持器連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個杠桿手指中間與外殼連接選用圓柱銷，d=8mm, 需使用2個滾子與手指連接選用圓柱銷，d=6mm, 需使用2個以上材料均為鋼，無淬火和表面處理楔塊與活塞桿采用螺紋連接，基本尺寸為公稱直徑12mm，螺距p=1，旋合長度為10mm。12互聯(lián)網(wǎng)2
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