2859 機械手夾持器設計,機械手,夾持,設計
機械手夾持器設計2.1 夾持器設計的基本要求（1）應具有適當?shù)膴A緊力和驅動力；（2）手指應具有一定的開閉范圍；（3）應保證工件在手指內的夾持精度；（4）要求結構緊湊，重量輕，效率高；（5）應考慮通用性和特殊要求。設計參數(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）工件的材質為 5kg，材質為 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 夾持器結構設計2.2.1 夾緊裝置設計.2.2.1.1 夾緊力計算 手指加在工件上的夾緊力是設計手部的主要依據(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：2-1123NFKG?式中：—安全系數(shù)，由機械手的工藝及設計要求確定,通常取 1.2——2.0，取 1.5；1K—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2況系數(shù) , ，a 為機器人搬運工件過程的加速度或減速度0.2/11.98ag???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，3K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，V， 為摩擦系數(shù)， 為 型手指半角，此處粗略計算 ,如圖 2.130.5sinf??f?V34K?圖 2.1—被抓取工件的重量G求得夾緊力 ， ，取整為NF123.5102439.8176.5NKMgN???177N。2.2.1.2 驅動力力計算根據(jù)驅動力和夾緊力之間的關系式： 2sinNFcba?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a可得 ，得出 為理論2sin17286sin195.34NFba Nc????? F計算值，實際采取的液壓缸驅動力 要大于理論計算值，考慮手爪的機械效率 ，'F?一般取 0.8～0.9，此處取 0.88，則：，取'195.2.7608N??'50F?2.2.1.3 液壓缸驅動力計算設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： 2=4FDp?推式中 ——活塞直徑D——活塞桿直徑d——驅動壓力，p,已知液壓缸驅動力 ，且'F?推 'F'501NK??由于 ，故選工作壓力 P=1MPa '10KN?據(jù)公式計算可得液壓缸內徑： '452.313.1FDmp????根據(jù)液壓設計手冊,見表 2.1，圓整后取 D=32mm。表 2.1 液壓缸的內徑系列（JB826-66） （mm）20 25 32 40 50 55 63 6570 75 80 85 90 95 100 105110125 130 140 160 180 200 250活塞桿直徑 d=0.5D=0.5×40mm=16mm活塞厚 B=(0.6～1.0)D 取 B=0.8d=0.7×32mm=22.4mm,取 23mm.缸筒長度 L≤(20 ～30)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 ??SdDQ???)(42612316010.724/minqVAL???夾緊時流量2261 3010.95/min4SqVADL????????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-32-83-FB，結構簡圖，外形尺寸及技術參數(shù)如下：表 2.2 夾持器液壓缸技術參數(shù)圖 2.2 結構簡圖受壓面積( )2cm工作壓力使用溫度范圍允許最大速度效率傳動介質缸徑無桿腔 有桿腔速度比1MPa ～+??10?8300 m/s 90%常規(guī)礦物液壓油32mm12.5 8.6 1.45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。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構參數(shù)，見圖 2-4，從而使夾持誤差控制在較小的范圍內。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1m?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 ，5m?ax42.5Rm?， 。min37.5R?40epR?本設計為楔塊杠桿式回轉型夾持器，屬于兩支點回轉型手指夾持，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)幾何關系有： 22()cossininABABRXlla??????簡化為： 2221(i)(sin)iABABlla?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：0RminX，通常取sincoABl???210???mi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。axRin ?在設計中，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，maxiR一方面可加長手指長度，但手指過長，使其結構增大；另一方面可選取合適的偏轉角，使夾持誤差最小，這時的偏轉角稱為最佳偏轉角。只有當工件的平均半徑 取為? epR時，夾持誤差最小。此時最佳偏轉角的選擇對于兩支點回轉型手爪（尤其當 a 值較0R大時） ，偏轉角 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BE'爪抓取工件的平均半徑 ，以 為條件確定兩支點回轉型手爪的偏轉角 ，epR90CD??? ?即下式： 1cos[()]inepABal???其中 , , 型鉗的夾角290am?86ABlV210??代入得出： 10cos[(45)]6.7in8?? ??則 0sin86cs.1.02ABRl m????????則 ，此時定位誤差為 和 中的最大值。minax?1?222 2maxin1()cossinsiABABABRllla?????????2222minin() isABABABlll分別代入得：，10.256m??20.148m??所以， ，夾持誤差滿足設計要求。.?由以上各值可得： 2221(sinco)(sin)5.924sinABABXRllam????????取值為 。56m2.2.3 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 2.7 中—斜楔角， ＜ 時有增力作用；??30?—滾子與斜楔面間當量摩擦角， ， 為滾子與轉軸間的摩擦'2? '22tan()tandD???角， 為轉軸直徑， 為滾子外徑， ， 為滾子與轉軸間摩擦系數(shù); dDf—支點 至斜面垂線與杠桿的夾角；?O—杠桿驅動端桿長；l—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：?'2sin=()???'22tantdD??杠桿傳動機械效率 取 0.834， 取 0.1， 取 0.5，則可得 = , 2t ?14.036?，取整得 = 。'290?????14?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 2.8'290????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'2???以 必須大于 。此外，當 時，杠桿與斜面平行，呈直線接觸，且與回轉支點' 90???在結構上干涉，即為手指動作的理論極限位置。2.2.3.3 斜楔驅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動行程為 L，此時對應的杠桿手指由 位置轉到 位置，其驅動行程可用下式表示：1?2?12cos(cos)inilllL??????杠桿手指夾緊端沿夾緊力方向的位移為：'12[cos()cs()]l???????通常狀態(tài)下， 在 左右范圍內， 則由手指需要的開閉范圍來確定。由給2?90???定條件可知最大 為 55-60mm,最小設定為 30mm.即 。已知 ，s 30(560)s???14???可得 ，有圖關系：29076??????圖 2.9可知：楔塊下邊為 60mm，支點 O 距中心線 30mm，且有 ，解得：'30()tgl???'120l??2.2.3.4 與 的確定'l斜楔傳動比 可由下式表示：i''sinliL?????可知 一定時， 愈大， 愈大，且杠桿手指的轉角 在 范圍內增大時，?'li ?90??傳動比減小，即斜楔等速前進，杠桿手指轉速逐漸減小，則由 分配距離為：'12l??， 。50l?'7l2.2.3.5 確定1?由前式得：(603)s???， ，取 。17[cos(4)cos(7614)??????150.623???150???2.2.3.6 確定L為沿斜面對稱中心線方向的驅動行程，有下圖中關系圖 2.10，取 ，則楔塊上邊長為 18.686，取50(cos76)82.50in14L?????? 83L?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/19.GBT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。第三章 腕部3.1 腕部設計的基本要求手腕部件設置在手部和臂部之間，它的作用主要是在臂部運動的基礎上進一步改變或調整手部在空間的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變得更靈巧，適應性更強。手腕部件具有獨立的自由度，此設計中要求有繞中軸的回轉運動。（1）力求結構緊湊、重量輕腕部處于手臂的最前端，它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然，腕部的結構、重量和動力載荷，直接影響著臂部的結構、重量和運轉性能。因此，在腕部設計時，必須力求結構緊湊，重量輕。（2）結構考慮，合理布局腕部作為機械手的執(zhí)行機構，又承擔連接和支撐作用，除保證力和運動的要求外，要有足夠的強度、剛度外，還應綜合考慮，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于本設計，機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料，因此不太受環(huán)境影響，沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質中，所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。3.2 具有一個自由度的回轉缸驅動的典型腕部結構如圖 3.1 所示，采用一個回轉液壓缸，實現(xiàn)腕部的旋轉運動。從 A—A 剖視圖上可以看到，回轉葉片（簡稱動片）用螺釘，銷釘和轉軸 10 連接在一起，定片 8 則和缸體9 連接。壓力油分別由油孔 5.7 進出油腔，實現(xiàn)手部 12 的旋轉。旋轉角的極限值由動，靜片之間允許回轉的角度來決定（一般小于 ） ，圖中缸可回轉 。腕部旋轉位置270? 90??控制問題，可采用機械擋塊定位。當要求任意點定位時，可采用位置檢測元件（如本例為電位器，其軸安裝在件 1 左端面的小孔）對所需位置進行檢測并加以反饋控制。圖 3.1圖示手部的開閉動作采用單作用液壓缸，只需一個油管。通向手部驅動液壓缸的油管是從回轉中心通過，腕部回轉時，油路認可保證暢通，這種布置可使油管既不外露，又不受扭轉。腕部用來和臂部連接，三根油管（一根供手部油管，兩根供腕部回轉液壓缸）由手臂內通過并經(jīng)腕架分別進入回轉液壓缸和手部驅動液壓缸。本設計要求手腕回轉 ，綜合以上的分析考慮到各種因素，腕部結構選擇具有一個自由度的018回轉驅動腕部結構，采用液壓驅動，參考上圖典型結構。3.3 腕部結構計算3.3.1 腕部回轉力矩的計算腕部回轉時，需要克服的阻力有：（1）腕部回轉支承處的摩擦力矩 M摩12=()RfMFD?摩式中 ， —軸承處支反力（N） ，可由靜力平衡方程求得 ;1RF2, —軸承的直徑（m） ；D—軸承的摩擦系數(shù)，對于滾動軸承 =0.01-0.02；對于滑動軸承f f=0.1。f為簡化計算，取 ，如圖 3.1 所示，其中， 為工件重量， 為手0.1M?摩 總 阻 力 矩 1G2部重量， 為手腕轉動件重量。3G圖 3.1（2）克服由于工件重心偏置所需的力矩 M偏1=Ge偏式中 e—工件重心到手腕回轉軸線的垂直距離 ，已知 e=10mm.()m則 1=39.801.294MGN?????偏（3）克服啟動慣性所需的力矩 M慣啟動過程近似等加速運動，根據(jù)手腕回轉的角速度 及啟動過程轉過的角度 按??啟下式計算： =t慣 工 件 啟（ J+）式中 —工件對手腕回轉軸線的轉動慣量 ；工 件J 2()Nms?—手腕回轉部分對腕部回轉軸線的轉動慣量 ；?—手腕回轉過程的角速度 ；?(1)s—啟動過程所需的時間 ，一般取 0.05-0.3s,此處取 0.1s.。t啟手抓、手抓驅動液壓缸及回轉液壓缸轉動件等效為一個圓柱體，高為 200mm，直徑 90mm，其重力估算：,取 98N.230.45.7809.87.26GKgmNg?????等效圓柱體的轉動慣量：22211.045.198GJMRg??工件的轉動慣量，已知圓柱體工件 ，ml?22=(3)3(..).03711mJl????工 件要求工件在 0.5s 內旋轉 90 度, 取平均角速度，即 = ，???代入得： =(0.1.37)0.435.1MNmt ??????慣 工 件 啟（ J+）=.29.MNm??總 阻 力 矩 摩 偏 慣 總 阻 力 矩解可得： =0.8083總 阻 力 矩 ?3.3.2 回轉液壓缸所驅動力矩計算回轉液壓缸所產(chǎn)生的驅動力矩必須大于總的阻力矩 M總如圖 3.3，定片 1 與缸體 2 固連，動片 3 與轉軸 5 固連，當 a, b 口分別進出油時，動片帶動轉軸回轉，達到手腕回轉的目的。圖 3.3圖 3.4圖 3.4 為回轉液壓缸的進油腔壓力油液，作用在動片上的合成液壓力矩即驅動力矩。M或 2()RrpbrdM?????總 2()pbRr??總式中 ——手腕回轉時的總的阻力矩總 ()Nm?——回轉液壓缸的工作壓力（Pa）p——缸體內孔半徑（m）R——輸出軸半徑（m） ，設計時按 選取r1.52Dd??——動片寬度（ m）b上述動力距與壓力的關系是設定為低壓腔背壓力等于零。3.3.3 回轉缸內徑 D 計算由 ，得：M?總 阻 力 矩， 2()pbRr??總 2Mrpb??為減少動片與輸出軸的連接螺釘所受的載荷及動片的懸伸長度，選擇動片寬度時，選用： 2bRr??綜合考慮，取值計算如下：r=16mm，R=40mm，b=50mm， 取值為 1Mpa，即如下圖：P圖 3.53.3.4 液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎銏D 3.6 缸蓋螺釘間距示意表 3.3 螺釘間距 t 與壓力 P 之間的關系上圖中表示的連接中，每個螺釘在危險截面上承受的拉力為：，即工作拉力與殘余預緊力之和F??總 預計算如下：液壓缸工作壓強為 P=1Mpa,所以螺釘間距 小于 150mm,試選擇 2 個螺釘，t，所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=2 個 0.8.1256.1504Dmm?????受力截面222 283.034614SRr m????610.167.8PFNZ??所 以 ，，此處連接要求有密封性，故 k ?。?.5-1.8） ，取 K=1.6。 K預 1.627.84362.5?預所以 84=96.38F???總 預螺釘材料選擇 Q235，，安全系數(shù) n 取 1.5（1.5-2.2）??24016.5sMPan?則螺釘?shù)闹睆接上率降贸?，F(xiàn) 為總拉力即 ??4.3d????F?總工作壓力 P（ Mpa） 螺釘?shù)拈g距 t(mm)0.51:小于 1502小于 120.小于 100501:小于 80??641.3.589.37.1410Fd m???????螺釘?shù)闹睆竭x擇 d=8mm.3.3.5 靜片和輸出軸間的連接螺釘動片和輸出軸之間的連接結構見上圖。連接螺釘一般為偶數(shù)。螺釘由于油液沖擊產(chǎn)生橫向載荷，由于預緊力的作用，將在接合面處產(chǎn)生摩擦力以抵抗工作載荷，預緊力的大小，以接合面不產(chǎn)生滑移的條件確定，故有以下等式： 20()4PbDdMfFZi??摩為預緊力, 為接合面摩擦系數(shù)，?。?.10-0.16）范圍的 0.15，即鋼和鑄鐵零件，0Ff為接合面數(shù)，取 =2，Z 為螺釘數(shù)目，取 Z=2，D 為靜片的外徑，d 為輸出軸直徑，則ii可得： ??204bpFZfi??螺釘?shù)膹姸葪l件為： ??01d???帶入有關數(shù)據(jù)，得： ????62 2200.40.8.396.5415bpFDd NZfi??????螺釘材料選擇 Q235，則 （安全系數(shù) ）??1.sMpan??1.25n:螺釘?shù)闹睆? ，d 值極小，取 。041.3.98Fdm??? 6dm?螺釘選擇 M6 的開槽盤頭螺釘， ,如圖 3.7：/67GBT54?圖 3.73.3.6 腕部軸承選擇腕部材料選擇 HT200， ，估計軸承所受徑向載荷為 50N,軸向載荷37.9gcm??較小，忽略。兩處均選用深溝球軸承?，F(xiàn)校核較小軸徑處軸承。6005 軸承基本數(shù)據(jù)如下：，當量動載荷 ，載荷系數(shù) 取 1， ，則 ，由10rcKN?prfF?pf50rFN?50p公式：6()hcLnp?N 為轉速，由 0.5s 完成 回轉，計算得： ， ，球軸承90? 60minr?rc?3??代入得：，遠大于軸承額定壽命 。63910()2.415hLh???610h選用軸承為深溝球軸承 6005，6008。3.3.7 材料及連接件，密封件選擇右端軸承端蓋與腕部回轉缸連接選用六角頭螺栓，全螺紋， ， ,/5783GBT16M?需用 4 個。右缸蓋與缸體連接選用六角頭螺栓，全螺紋， ， ,需用 4 個。/5783T16?左缸蓋與缸體及法蘭盤連接選用六角頭螺栓，全螺紋， ， ,需用/4 個。選用墊圈防松， ，公稱尺寸為 5。/84GBT右端軸承端蓋與腕部回轉缸連接選用六角頭螺栓，全螺紋， ， ,/5783GBT16M?需用 4 個。為定位作用，軸左側增加一個套筒，材料為 HT200，尺寸如下：圖 3.8動片與輸出軸連接選用六角頭螺栓 全螺紋， ， 需用 2 個。/5783GBT16M?密封件選擇：全部選用氈圈油環(huán)密封，材料為半粗羊毛氈。右端蓋 d=40mm, 左右缸蓋 d=25mm。第四章 伸縮臂設計4.1 伸縮臂設計基本要求設計機械手伸縮臂，底板固定在大臂上，前端法蘭安裝機械手，完成直線伸縮動作。（1）功能性的要求機械手伸縮臂安裝在升降大臂上，前端安裝夾持器，按控制系統(tǒng)的指令，完成工件的自動換位工作。伸縮要平穩(wěn)靈活，動作快捷，定位準確，工作協(xié)調。（2）適應性的要求為便于調整，適應工件大小不同的要求，起止位置要方便調整，要求設置可調式定位機構。為了控制慣性力，減少運動沖擊，動力的大小要能與負載大小相適應，如步進電機通過程序設計改變運動速度，力矩電機通過調整工作電壓，改變堵力矩的大小，達到工作平穩(wěn)、動作快捷、定位準確的要求。（3）可靠性的要求可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下，在預定使用壽命期內能完成規(guī)定功能的概率。工業(yè)機械手可自動完成預定工作，廣泛應用在自動化生產(chǎn)線上，因此要求機械手工作必須可靠。設計時要進行可靠性分析。（4）壽命的要求產(chǎn)品壽命是產(chǎn)品正常使用時因磨損而使性能下降在允許范圍內而且無需大修的連續(xù)工作期限。設計中要考慮采取減少摩擦和磨損的措施，如：選擇耐磨材料、采取潤滑措施、合理設計零件的形面等。因各零部件難以設計成相等壽命，所以易磨損的零件要便于更換。（5）經(jīng)濟的要求機械產(chǎn)品設備的經(jīng)濟性包括設計制造的經(jīng)濟性和使用的經(jīng)濟性。機械產(chǎn)品的制造成本構成中材料費、加工費占有很大的比重，設計時必須給予充分注意。將機械設計課程中學到的基本設計思想貫穿到設計中。（6）人機工程學的要求人機工程學也稱為技術美學，包括操作方便宜人，調節(jié)省力有效，照明適度，顯示清晰，造型美觀，色彩和諧，維護保養(yǎng)容易等。本設計中要充分考慮外形設計，各調整環(huán)節(jié)的設計要方便人體接近，方便工具的使用。（7）安全保護和自動報警的要求按規(guī)范要求，采取適當?shù)姆雷o措施，確保操作人員的人身安全，這是任何設計都必須考慮的，是必不可少的。在程序設計中要考慮因故障造成的突然工作中斷，如機構卡死、工件不到位、突然斷電等情況，要設置報警裝置。設計參數(shù)（1）伸縮長度：300mm；（2）單方向伸縮時間：1.5～2.5S；（3）定位誤差：要有定位措施，定位誤差小于 2mm；（4）前端安裝機械手，伸縮終點無剛性沖擊；4.2 方案設計液壓驅動方案（1）伸縮原理采用單出桿雙作用液壓油缸，手臂伸出時采用單向調速閥進行回油節(jié)流調速，接近終點時，發(fā)出信號，進行調速緩沖（也可采用緩沖油缸） ，靠油缸行程極限定位，采用導向桿導向防止轉動，采用電液換向閥，控制伸縮方向。 （圖 4.1）圖 4.1（2）液壓系統(tǒng)的設計計算液壓控制系統(tǒng)設計要滿足伸縮臂動作邏輯要求，液壓缸及其控制元件的選擇要滿足伸縮臂動力要求和運動時間要求，具體設計計算參考《液壓傳動與控制》等相關教材。由于伸縮臂做間歇式往復運動，有較大的沖擊，設計時要考慮緩沖措施，可從液壓回路設計上考慮，也可從液壓件結構上考慮。設計計算參數(shù)及要求：① 電磁閥流量：要滿足伸縮速度的要求。② 油缸直徑：推力大小要能克服機構起動慣性并有一定的起動加速度，要滿足運動時間要求。③ 導向桿剛度：按最長伸出時機械手端部的撓度不超過規(guī)定要求。④ 定位方式和元件：自選。（3）結構方案設計及強度和剛度計算伸縮臂運動簡圖見圖 4-1① 結構方案說明a：支座 1 安裝在機器人床身上，用于安裝伸縮臂油缸和導向桿等零部件。b：法蘭 4 用于安裝機械手，其形式和尺寸要與機械手相協(xié)調。c：液壓缸伸出桿帶動導向桿同時伸出 300mm，伸出長度較大，設計、制造和安裝時要考慮液壓缸與導向桿的平行度要求。d：導向桿可采用直線導軌或直線導軸。直線導軌可選用外購件，直接從生產(chǎn)廠家的有關資料中獲得所需參數(shù)（網(wǎng)上查詢直線導軌、直線導軸） 。采用直線導軸時可自行設計，并且要考慮導向桿的潤滑，潤滑方式參考有關手冊設計。② 強度及剛度計算本機械手夾持工件重量約 3Kg 左右，夾持器重量約 15Kg，夾持器長度最大約250mm。從受力角度分析，載荷不大，可參考其它機器作類比設計即可。伸縮臂的機構力學模型如圖 4.2 所示。夾持器夾著工件，伸縮臂全部伸出，是導桿受力最大的狀態(tài),也是變形最大的位置。在此情況下，用材料力學的知識計算它的強度和剛度。圖 4.24.3 伸縮臂機構結構設計4.3.1 伸縮臂液壓缸參數(shù)計算4.3.1.1 工作負載 R液壓缸的工作負載 R 是指工作機構在滿負荷情況下，以一定加速度啟動時對液壓缸產(chǎn)生的總阻力，即：imgR??式中： -工作機構的荷重及自重對液壓缸產(chǎn)生的作用力；i-工作機構在滿載啟動時的靜摩擦力；mR-工作機構滿載啟動時的慣性力。g(1) 的確定i① 工件的質量 m=5.9 (kg) 2vrh????20.87.85314.5?????????②夾持器的質量 15kg(已知)③伸縮臂的質量 50kg(估計)④其他部件的質量 15kg(估計)工作機構荷重： Ri=(5.9+15+50+15)*10=859(N) 取 Ri=860N(2) 的確定 Rm= (N) mR172.086???Ri?(3) 的確定 Rg= (N) g .??tgVG式中： 為啟動時間，其加速時間約為 0.1～0.5st?=0.1s , =0.2st?總負載 R=Ri+Rg+Rm=860+172+172=1204(N) 取實際負載為 =1200 RN4.3.1.2 液壓缸缸筒內徑 D 的確定D= mMpapR3914.320????式中：R=1000 <5000 , p 可取 0.8～ , =Na取液壓缸缸筒內徑為 40mm。4.3.1.3 活塞桿設計參數(shù)及校核(1)活塞桿材料：選擇 45 號調質鋼，其抗拉強度 =570b?aMp(2)活塞桿的直徑：查《液壓傳動設計手冊》得，當壓力小于 10Mpa 時，速比=1.33。?則可選取活塞桿直徑為 20mm 系列，且缸筒的厚度為 5mm。 最小導向長度： mm 304522lDH???(3)活塞桿強度及壓桿穩(wěn)定性的計算 采用非等截面計算法 ① 油缸穩(wěn)定性的計算因為油缸的工作行程較大，則在油缸活塞桿全部伸出時，計算油缸受最大作用力壓縮時油缸的穩(wěn)定性。假設油缸的活塞桿的推理為 P，油缸穩(wěn)定的極限應力為 Pk，則油缸穩(wěn)定性的條件為 P
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