直角坐标式机械手本科毕业论文(编辑修改稿)

直角坐标式机械手本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

Ｋ ２ =1+α/ ｇ =1+1=2 Ｐ 实 ＝ 2362/ 0=787 N 所以，夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为 787 N 则根据公式：Ｐ 气缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４ （ 3－ 11） Ｐ 气缸 ＝ π Ｄ ２ Ｐ／４＝ ３ .１４ （５０１０ －３ ） ２ 510 5/4 ＝９８１ .5 N Ｐ 气缸 ＝９８１ .５ N Ｐ 弹簧 ＋Ｐ 实际 ＝１４２ .5 +787＝ N 式中 : D 为气缸直径假设为 50mm P 为气压假设为 510 5Pa 所以选用 MDBB5035 气缸合适． ｍ 夹紧 ＝１１４０＋５０３．５＝１３１５ｇ 3． 2． 3 腕部传动气缸的选择 当工件取Ф７０时，Ｒ＝０ .０３５ Ｌ／８＝０ .１７／８＝０ .０２１２５ 则根据公式：Ｊ 工件 ＝ ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２得： （ 3－ 12） Ｊ 工件 ＝ｍ（ L２ ＋３Ｒ ２ ）／１２ ＝５．１（０．１７ ２ ＋３ ０．０３５ ２ ）／１２ ＝０．０１３８ Kgm２ 11 11 当工件取Ф５０时，Ｒ＝０．０２５ Ｌ／８＝０ .３３３３／８＝０ .０４１６６ 则根据公式：Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２得： （ 3－ 13） Ｊ 工件 ＝ｍ L２ ／１２ ＝５．１０．３３３３ ２ ／１２ ＝０．０４７２ Kgm２ 因此Ｊ 工件 取Ｊ 工件 Ф５０＝０．０４７２ Kgｍ ２ 计算 根据公式： J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２得： （ 3－ 14） J 手爪 ＝ｍ（ａ ２ ＋ｂ ２ ）／１２ ＝２．７（０．０７ ２ ＋０．０ 35２ ）／１２ ＝０．００１５ Kgm２ Ｍ 惯 ＝（Ｊ 工件 ＋ J 手爪 ）ω／△ （ 3－ 15） ＝（０．０４１７２＋０．００１５）３．１４／０．１ ＝１．５２９２ Nm 根据手腕回转受力图 , 得： Ｍ 驱 ＝Ｍ 惯 ＋Ｍ 偏 ＋Ｍ 摩 ＋Ｍ 封 （ 3－ 16） 为简化计算可不计密封装置处的摩擦阻力矩，因此乘安全系数１．１即可 Ｍ 驱 ＝１．１Ｍ 惯 ＝１ .１ １ .５２９２＝１ .６８２ Nm． 所以选用 ＣＤＲＢ１ＢＷ５０－１８０Ｓ 大型叶片式回转摆动气缸． 其参数为：Ｍ 驱 ＝３ Nm． 则，由以上结果可得手腕回转受力如图 3－ 1 图 3－ 1 手腕回转受力图 3． 2． 4 伸缩气缸的选择 1． 计算摩擦力： 弯矩 M的计算 工件：Ｘ １ ＝７００＋５００－３２６＝８４７（ mm） 爪部：Ｘ ２ ＝６００＋５００－３２６＝７７４（ mm） 腕部：Ｘ ３ ＝４４２＋５００－３２６＝６１６（ mm） 导杆：Ｘ ４ ＝２５０ mm ｍ １ ＝５．１ Kg ｍ ２ ＝３．２ Kg (约为 取 ) ｍ ３ ＝１．５ Kg (约为 取 )ｍ ４ ＝４２＝８ Kg (约为 取 ) Ｍ＝Ｍ １ ＋Ｍ ２ ＋Ｍ ３ ＋Ｍ ４ (317) ＝ +++8 ≈ Nｍ 根据手臂伸出时的受力状态得：Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ (318) Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＝（ +++8） ＝ ＝１７４．４４ N 根据： ２ N２ ＝２ N１ ＋Ｇ„„（１） N１ =Ｍ /f„„ （２） 解得： N１ ＝Ｍ／ ＝ ／ ＝６４４ N N２ ＝（２ N＋Ｇ）／２＝（２６４４＋１７４ .44）／２ 12 12 ＝７３１ .22 N 根据公式：Ｆ 摩 2＝ fN2 (319) ＝ 2＝ N （其中：钢－青铜ｆ＝ ～ （润）） Ｆ 摩 1＝ fN１ ＝６４４ 2 ＝１９３ .2 N Ｆ 摩 ＝Ｆ 摩１ ＋Ｆ 摩２ ＝ ＋ ＝ N 2． 惯性力计算 Ｆ 惯 ＝ｍａ (320) ＝（ｍ 1＋ｍ 2＋ｍ 3＋ｍ 4）ａ ＝ ＝ 其中， ａ＝ 250／ ／ S ＝ ／ｓ Ｆ 摩 ＋Ｆ 惯 ＝ ＋ ＝ Ｆ 缸驱 ＝Ｐ 工作 （πｄ 缸 ２ ／ 4） ＝ 5 10 6（ 4010 3） 2 ≈ N 所以 SMC MB 系列标准气缸 MDBB50500 合 适 ，查资料得：材料为铝合金的 MDBB50500气缸行程为零时质量为 1140g，每增加 10mm 行程则质量增加 40g ｍ 伸缩缸 ＝ 1140+50 40＝ 3140g 3． 2． 5 对伸缩导杆的校核 P＝ N2／ S （ 3－ 21） ＝ ／ () ＝ 10 6Pa ＝ 所以， P[P]＝ 15MPa V＝ ／ｓ ＰＶ＝ 10 6 ＝ 10 6Pa ＝ [PV]＝ 15MPa／ｓ ς＝Ｍ／Ｗ （ 3－ 22） ＝（ ） /[（ π /32） （ 3010 3） 3] ＝ 10 ６ Ｐａ ＝ 所以，ς [ς ]＝ 100MPa （ 45 钢 [ς ]＝ 100 MPa） ｍ 伸缩导杆 ＝（πｄ ２ ／ 4）Ｌ 伸缩 ρ 缸 （ 3－ 23） ＝（ 302／ 4） 72010 ３ ＝ 3968ｇ 3． 2． 6 配重计算 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）对手臂回转轴的静力矩，用Ｍ 偏 表示，手臂前伸时则偏重力矩为最大。 若Ｇ １ Ｇ ２ Ｇ ３ Ｇ ４ 和Ｘ１ Ｘ ２ Ｘ ３ Ｘ ４ 分别为工件 ，手部、手腕、手臂之重量和重心位置至手臂回转轴的距离，则手臂，手腕等部件的总重量Ｇ为： 13 13 Ｇ＝Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋Ｇ ３ ＋Ｇ ４ ＋„„＝ Σ Ｇ ｉ （ 3－ 24） 式中ｉ —— 表示工件、手部、手腕、手臂等零部件的顺序号。 各零部件的总重心位置距手臂回转轴轴线的距离为Ｐ，其值为： ρ ＝（Ｇ １ Ｘ １ ＋Ｇ ２ Ｘ ２ ＋„„）／（Ｇ １ ＋Ｇ ２ ＋„„） ＝ Σ Ｇ ｉ Ｘ ｉ ／ Σ Ｇ ｉ 厘米 （ 3－ 25） 其偏重力矩Ｍ 偏 为：Ｍ 偏 ＝Ｇ ｐ ＝ Σ Ｇ ｉ Ｘ ｉ 公斤 ‧ 厘米 当手臂处于伸长和回缩状态时，立柱所受偏重力矩分别为： ρ 缩 ＝ (Ｇ 工件 Ｘ 工件 ＋Ｇ 手爪 Ｘ 手爪 ＋Ｇ 腕部回转缸 Ｘ 腕部回转缸 ＋Ｇ 伸缩导向 Ｘ 伸缩导向 －Ｇ 伸缩缸 Ｘ 伸缩缸 )／（ Ｇ 工件 ＋Ｇ 手爪 ＋Ｇ 腕部回转缸 ＋Ｇ 伸缩导向 ＋Ｇ 伸缩缸 ） （ 3－ 26） ＝（ 700＋ 570＋ 450＋ 9 13－ 83） ／（ ＋ ＋ ＋ 9＋ ） ＝ ＝ mm ρ 缩 ＝ (Ｇ 工件 Ｘ /工件 ＋Ｇ 手爪 Ｘ /手爪 ＋Ｇ 腕部回转缸 Ｘ /腕部回转缸 ＋Ｇ 伸缩导向 Ｘ /伸缩导向 －Ｇ 伸缩缸 Ｘ /伸缩缸 )／（ Ｇ 工件 ＋Ｇ 手爪 ＋Ｇ 腕部回转缸 ＋Ｇ 伸缩导向 ＋Ｇ 伸缩缸 ） （ 3－ 27） ＝（ 1200＋ 1070＋ 950＋ 9 355－ 30） /(＋ ＋ ＋ 9＋ ) ＝ mm Ｍ 缩 ＝Ｇ ρ 缩 ＝ ＝ Nｍ Ｍ 伸 ＝Ｇ ρ 伸 ＝ ＝ Nｍ 由于要将偏重力矩减至最小，因此配重取两者的中间值。 Ｍ 中间值 ＝ Nｍ ρ 中间值 ＝ 450mm＝ 则：Ｇ 配重 ＝Ｍ 中间值 ／ ρ 中间值 ＝ ／ ＝ N ｍ 配重 ＝ Ｇ 配重 ／ｇ＝ ／ ＝ kg V 配重 ＝ ｍ 配重 ／ ρ 钢 ＝ ( 106)＝ 106mm３ （ａ： １５０ ｂ：２００ h：９２） 3． 2． 7 升降部分计算 工业机械手的回转和升降机构安装在底座上，它们支承着手臂伸缩机构，手腕和手部。 14 14 升降导向立柱不自锁的条件 —— 因为手臂在总重量Ｇ的作用下有一顺时针方向倾斜的趋势，而导套却阻止手臂这种趋势，若导套对升降立柱的作用力为Ｒ １ 和Ｒ ２ ，根据升降立柱的力平衡条件得： Σ Ｆ Ｘ ＝０ Ｒ １ ＝Ｒ ２ Σ ｍ Ａ （Ｆ）＝０ Ｒ １ h＝Ｇ ρ 则：Ｒ １ ＝Ｇｐ／ h （ 3－ 28） 所谓不自锁的条件就是升降立柱能在导套内自由下滑。 从力的观点分析必须使 Ｇ Ｆ １ ＋Ｆ ２ ＝２Ｆ １ ＝２Ｒ １ ｆ＝２ ρ Ｇｆ／ h 所以： h２ｆ ρ 式中：ｆ —— 摩擦系数。 一般取 ，这里考虑到摩擦的副作用则取。 ρ —— 偏重力臂即手臂等部件总重量的重心到立柱轴线间的距离。 ｍ 托板 ＝ 863 200 12 106＝ kg ｍ 总 1＝ ++＝ kg Ｐ 惯 ＝ｍ 总 1ａ＝ ＝ N Ｍ 总１ ＝Ｍ 伸 －Ｍ 配重 ＝ － 95＝ Nm ρ 总１ ＝ Ｍ 总１ ／Ｇ 总１ ＝ ( )＝ m＝ mm (h＝ 150 mm2fρ 总１ ＝ 2 ＝ mm) ｍ 托连 ＝ 10 1002 103＝ g＝ kg R＝ Ｍ 总１ ／ h＝ ＝ 256 N Ｐ 摩 ＝ 2Rf＝ 2 256 ＝ N Ｐ 驱 ＝ (Ｐ 惯 ＋Ｐ 摩 )＋ Ｇ 总１ ＋Ｇ 连 ＝ (＋ ) ＋ ＋ ≈ N Ｐ 缸驱 ＝ (π d２ /4)p 工作压力 ＝ 50２ 10６ /4 ＝ N Ｐ 驱 ＝ N 所以，可选用 MDBB５０ ３００ 3． 2． 8 对升降导杆的核算 当手臂伸出到最大范围时，回转中心所受的弯矩最大。 根据公式： ς ＝Ｍ／Ｗ。 （ 3－ 29） ς ＝Ｍ／Ｗ＝ ／ [(π ／ 32) (30 103)3] ≈ MPa［ ς ］＝ 100 MPa 15 15 45钢［ ς ］＝ 100 MPa 校核升降气缸缸头销： P 升降缸 ＝。