澳门永利集团888贵宾厅网址
欢迎来到山东 澳门永利集团888贵宾厅网址 数控机械有限公司官网!

热线:18666666666

电话:13666666666

地址:济南市历城区开源

您的位置: 澳门永利集团888贵宾厅主页 > 机械新闻案例 > 公司新闻

7第三章 机械手总体结构设计

发布人: 澳门永利集团888贵宾厅网址 来源: 澳门永利集团888贵宾厅官网 发布时间: 2020-06-23 11:23

  7.第三章 机械手总体结构设计_工学_高等教育_教育专区。免费机械论文,机械毕业设计,毕业论文,三维建模,CAD图纸

  第三章 机械手总体结构设计 3.1 动作工况与分析 气动机械手是以压缩 空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主 要特点是:介质源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本 低。但是,由于空 气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差 ,冲击大, 而且气源压力较低,抓重一般在 30 公斤以下,在同样抓重条件下它比液 压 机 械 手 的 结 构 大 ,所 以 适 用 于 高 速 、轻 载 、高 温 和 粉 尘 大 的 环 境 中 进 行 工作。 机械手的全部动作由 电磁阀控制的 气缸驱 动。其中,上升/下降、左移 / 右移以及摆动分别由双线圈两位电磁阀控制,机械手的放松 /夹紧由一个 单线圈两位电磁阀(夹紧电磁阀)控制。机械手的任务是将 A 工作台上的工 件搬运到 B 工作台(或 B 到 A),机械手示意图如图 3?1 所示: 图 3-1 机械手示意图 在连续自动工作方式的状态下机械手的顺序实现的动作如图 1 示意图 所 示 :手 臂 下 降 → 手 指 夹 紧 → 手 臂 上 升 → 手 臂 右 摆 动 → 手 臂 右 伸 → 手 臂 下 降 → 手 指 松 开 → 手 臂 上 升 → 手 臂 左 伸 → 手 臂 左 摆 动( 回 到 初 始 位 ),机 械 手可以反复不断的进行上述循环动作。 3.2 机械手各部分结构设计 3.2.1 机械手底座的设计 底座是机械手的基础 部分,机械 手执行机构的各部件和驱动系统 均安 装于机座上,故起支撑和连接的作用。 底座的设计是根据各个零件的尺寸及有助于拆装方便来设计的如图 2-2 所示: 图 3-2 箱座 箱座内壁不需要与其他零件有配合的关系,所以内表面不需要加工。 左右厚壁上端有 M10 的螺纹孔,要求加工表面粗糙度,连接轴承下座的, 底版的光孔是用来固定整个装置的,材料为铸铁 HT200。 3.2.2 立柱结构设计 立柱是支承手臂的部 件,立柱也可以是手 臂的一部分,手臂的回转运 动和升降(或俯仰)运动均与立柱有 密切的 联系。机械手的立往通常为固定 不 动 的 ,但 机 械 手 的 立 柱 因 工 作 需 要 ,有 时 也 可 作 横 向 移 动 ,即 称 为 可 移 式立柱。 a.立柱的材料及热处理 由于设计功率不是太 大,对其重量和尺寸 无特殊要求,故选择常用材 料 45 钢,调质处理。 b.初估轴径 按扭矩初估轴的直径,根据[1]查表 10-2,得 C=106~117,考虑倒安 装轴承受扭矩作用,取 C=106,则 d min = C3 P n (3-1) 式中: 各参数值为 C——由轴承的材料和承载情况缩确定的; P——轴的输出功率,KW; n——轴的转速,r/min. C=106、P=15KW、n=280,则 dmin =C3 P n = 106? 3 15 280 = 39.95mm 所以选择轴径 40mm,轴设计个法兰,用法兰来固定轴承因为 轴是 靠气缸摆动来旋转的,所以所受的载荷很小,不需要校核。 3.2.3 轴承的选择 轴承是用以支承轴和轴上回转或摆动零件的部件,在各种机械中应用 广泛。根据轴承工作时的摩擦性质,可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。 滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来承 受载荷,它与滑动轴承相 比,具 有摩擦阻力小、效率高、启动容易、润滑简便等优点。同时,滚动轴承绝 大 部 分 已 经 标 准 化 ,并 由 专 业 厂 家 生 产 ,选 用 和 更 换 很 方 便 。其 缺 点 就 是 抗击能力差,工作时有噪声,以及工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。 滚 动 轴 承 的 类 型 很 多 ,按 照 滚 动 体 的 形 状 ,滚 动 轴 承 可 分 为 球 轴 承 和 滚 子 轴 承 两 大 类 。球 轴 承 的 滚 动 体 与 内 、外 圈 是 点 接 触 ,运 转 时 摩 擦 耗 损 小 ,但 承 载 能 力 和 抗 击 能 力 差 ;滚 子 轴 承 为 线 接 触 ,承 载 能 力 和 抗 冲 击 能 力 较 球 轴 承 大 ,但 运 转 是 耗 损 大 。按 照 滚 动 轴 承 能 否 自 动 调 心 ,可 分 为 调 心 轴 承 和 非 调 心 轴 承 。按 照 滚 动 体 列 数 多 少 ,可 分 为 单 列 轴 承 、双 列 轴 承 和 多 列 轴 承 。按 照 轴 承 能 承 受 的 主 要 载 荷 方 向 和 公 称 接 触 角 的 不 同 ,可 分 为向心轴承和推力轴承两大类。 a.向心轴承 向心轴承主要承受径向载荷,0° ? a ? 45°,又可分为:①径向接触 轴承, a = 0°,只能承受径向载荷;②角接触向心轴承,0°a ? 45°, 不仅能承受径向载荷,而且随着 a 角的增大,其承受轴向载荷的能力随之 增大。 b.推力轴承 推力轴承主要承受轴向载荷,45° ? a ? 90°,又可分为:①轴向接 触轴承,a = 90°,只能承受轴向载荷;②角接触推力轴承,450° a 90°, 它主要承受轴向载荷,同时也能承受较小的径向载荷。随着 a 角的增大,其 承受径向载荷的能力将减小。 轴 承 所 受 载 荷 的 大 小 、方 向 和 性 质 ,是 选 择 滚 动 轴 承 的 主 要 依 据 。本 设 计 中 轴 承 既 承 受 径 向 力 及 转 矩 ,又 承 受 轴 向 力 ,因 此 选 用 推 力 球 轴 承 和 深沟球轴承,推力轴承主要受轴向力,球轴承主要受径向力,又根据外廓 尺寸的条件和轴的内径选用 6006 深沟球轴承和 51213 推力球轴承。 3.2.4 上轴承座的选择 6006 深沟球轴承: d=30 mm D=55mm B=13mm da=36mm Da=49mm 51213 推力球轴承: d=65mm D=100mm T=27mm da=86mm Da=100mm 根据以上的尺寸可以确定轴承上座的尺寸,如图 3-3 所示: 图 3-3 上轴承座 由于配合接触的面比较多,所以对表面粗糙度的要求也高,轴承配合 的地方要求公差等级,轴承的配合主要是内圈与轴颈、外圈与轴承座孔的 配合。滚动轴承是标准件,因此,轴承内圈与轴颈采用基孔制配合,轴承 外圈与轴承座孔采用基轴制配合普通圆柱公差标准中基准孔的公差带都 在零线之上,故滚动轴承内圈与轴颈的配合要比圆柱公差标准中 的基 孔制同名配合要紧的多。例如,一般圆柱体基孔制的 K6 配合为过度配合, 而在滚动轴承内圈配合中则为过盈配合。 滚 动 轴 承 内 、外 圈 的 处 的 配 合 ,既 不 能 过 紧 也 不 能 过 松 。过 紧 的 配 合 会 使 轴 承 的 内 、外 圈 产 生 变 形 ,可 破 坏 轴 承 的 正 常 工 作 ,而 增 加 了 装 拆 的 难 度 。过 松 的 配 合 ,不 仅 会 影 响 轴 的 旋 转 精 度 ,甚 至 会 使 配 合 表 面 发 生 滑 动。因此,轴承配 合种类的选取,应根据轴承的类型与尺寸、载荷的大小、 方向和性质以及工作决定。 所以Φ30 的 6006 轴径上安装轴承,这个轴径就是根据轴承的 d 来的, Φ36 是 6006 轴承的安装尺寸,同样根据推力轴承的尺寸来确定轴承座的 尺寸。 3.2.5 下轴承座的选择 下轴承座的尺寸是根 据轴承尺寸来定的。其主要配合的地方也是 安装 轴承的地方,需要公差的配合。(同上)如图 3-4: 图 3-4 下轴承座 在 安 装 轴 承 的 端 面 上 要 注 明 公 差 配 合 ,分 别 以 其 为 基 准 面 ,查《 机 械 设 计 手 册 》,标 明 几 个 端 面 的 圆 柱 度 和 相 对 基 准 面 的 圆 跳 动 度 ,还 有 表 面 粗糙度。 3.2.6 大臂的结构设计 本设计的手臂实现的 是水平直线运动,实现 直线往复运动采用的 是气 压 驱 动 的 活 塞 气 缸 。由 于 活 塞 气 缸 的 体 积 小 、重 量 轻 ,因 而 在 机 械 手 的 手 臂结构中应用比较多。 本设计手臂很简单,在手臂内侧固定个伸缩气缸,如图 3-5 所示: 图 3-5 大臂设计 3.2.7 小臂的结构设计 本设计的手臂与上述 的大臂实现的运动方式一样,主要是上下直线运 动。实现直线往复运动采用的也是气压驱动的活塞气缸。 本设计手臂很简单,在固定个夹紧气缸,如图 3-6 所示: 图 3-6 小臂设计 3.2.8 气爪的结构设计 夹持式手部结构由手 指(或手爪)和传力机构所组成。其传 力结构形式 比较多,如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式..等。 夹持式是最常见的一种,其中常用的有两指 式、多指式和双手双指式: 按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿 人手手指的动作,手指可分为一支点回转型,二支点回转型和移动型(或 称直进型),其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两 个回转支点的距离缩小到无穷小时,就变 成了一支点回转型手指 ?同理,当 二 支 点 回 转 型 手 指 的 手 指 长 度 变 成 无 穷 长 时 ,就 成 为 移 动 型 。回 转 型 手 指 开闭角较小,结构简单,制造容易,应用广泛。移动型应用较少,其结构 比较复杂庞大,当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位 置,能适应不同直径的工件。 图 3-7 气爪设计 本设计是采用两指式,内卡式,上下气爪通过销来连接,过盈配合, 如图 3-7 所示。设计时考虑的几个问题: a.具有足够的握力(即夹紧力) 在 确 定 手 指 的 握 力 时 ,除 考 虑 工 件 重 量 外 ,还 应 考 虑 在 传 送 或 操 作 过 程中所产生的惯性力和振动,以工件不致产生松动或脱落。 b.手指间应具有一定的开闭角 两手指张开与闭合的 两个极限所夹的角度称为手指的开闭 角。手 指 的 开 闭 角 应 保 证 工 件 能 顺 利 进 入 或 脱 开 ,若 夹 持 不 同 直 径 的 工 件 ,应 按 最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。 c.工件准确定位 为使手指和被夹持工 件保持准确的相对,必须根据被 抓取工件的 形状,选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指, 以便自动定心。 d.具有足够的强度和刚度 手指除受到被夹持工 件的反作用力外,还受 到机械手在运动过程 中所 产 生 的 惯 性 力 和 振 动 的 影 响 ,要 求 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 以 防 折 断 或 弯 曲 变 形 ,当 应 尽 量 使 结 构 简 单 紧 凑 ,自 重 轻 ,并 使 手 部 的 中 心 在 手 腕 的 回 转 轴 线上,以使手腕的扭转力矩最小为佳。 e.考虑被抓取对象的要求 根据机械手的工作需要,通过比较 ,我们采用的机械手的手部结构是 一支点两指回转型,由于工件多为圆柱形,故手指形状设计成 V 型。 3.2.9 手部夹紧气缸设计计算 A.手部驱动力计算 本课题气动机械手的 手部结构如图 3-8 所示,其工件重量 G=10 公斤, a=37.5mm,b=70mm,根据[1]摩擦系数为 f=0. 10。 图3-8 手部结构分析图 a) 根据手部结构分析示意图,其驱动力为: P = 2Nb a (3-2) b) 根据手指夹持工件的方位,可得握力计算公式: N = G = 10 = 10(0 N) f 0.1 (3-3) 代入公式(3-2)得: P = 2 ?100 ? 70 = 373.3(N ) 37.5 c)参照[17]实际驱动力: P实际 ? P K1 K 2 h (3-4) 因为传力机构为齿轮 齿条传动,根 据[1]故 取 h = 0.94 ,并取 K1 = 1.5 若被抓取工件的最大加速度取a= g时,参照[17]则: K2 =1+ a g = 2 (3-5) 代入公式(3-4)得: P实际 = 373.3 ? 1.5 ? 2 0.94 ? 119(1 N) 所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1191N. B.气缸的直径 本气缸属于单向作用气缸。以下公式都参照[17],根据力平衡原理, 单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工 作时的总阻力,其公式为: F1 = pD 2 P 4 - Fl - Fz (3-6) 式中: F1 —活塞杆上的推力,N Fl —弹簧反作用力,N Fz —气缸工作时的总阻 力,N P —气缸工作压力,Pa 弹簧反作用按下式计算: Fl = C f (l + S ) (3-7) (3-8) Cf = Gd 4 1 8D13n D1 = D2 - d1 (3-9) 式中: Cf — 弹簧刚度,N/m l — 弹簧预压缩量,m S 一 活塞行程,m d1 — 弹簧钢丝直径, m D1 —弹簧平均直径,m D2 — 弹簧外径,m n — 弹簧有效圈数 G 一弹簧材料剪切模量 ,一般取 G = 79.4?109 Pa 在设计中,必须考虑负载率h 的影响,则: F1 = p D 2 Ph 4 - Fl 由以上分析得单向作用气缸的直径: D = 4(F1 + Fl ) p Ph 代入有关数据,可得 Cf = Gd 4 1 8D13n ( ) = 79.4 ?109 ? (3.5?10-3 )4 é?8 30 ?10-3 ?15ù? = 3677.64(N m) Fl = C f (l + s ) = 3677.46 ? 60?10-3 = 220.6(N ) 所以: D = 4(F1 + Fl ) p Ph 1 ( ) = é?4? (373.3 + 220.6) p ? 0.8?106 ? 0.94 ù? 2 = 29.65mm 查有关手册圆整,得 D = 30mm 由 d D = 0.2 ~ 0.3 ,可得活塞杆直径: d = (0.2 ~ 0.3)D = 13 ~ 19.5mm 圆整后,取活塞杆直径 d = 18mm 校核,按公式 F1 (p 4d 2 ) ? [s ] (3-10) 有: d ? (4F1 p [s ])1 2 其中, [s ] = 120MPa , F1 = 373.3N [ ( )] 则: d ? 4 ? 373.3 p ?120 ?106 1 2 = 1.99mm ? 18mm 所以满足设计要求。 C.缸筒壁厚的设计 缸筒直接承受压缩空 气压力,必须有一定 厚度。一般气缸缸筒壁厚与 内径之比小于或等于 1/10,参照[17],其壁厚可按薄壁筒公式计算: d = dPp 2[s ] (3-11) 式中: d — 缸筒壁厚,mm D—气缸内径,mm Pp —实验压力,取 Pp = 1.5P , Pa 材料为:ZL3, [s ] = 1.2MPa 代入己知数据,则壁厚为: d = dPp 2[s ] ( ) = 20 ?1.5 ?105 2 ?1.2 ?106 ?10-3 = 0.83mm 取 s = 1mm ,则缸筒外径为: D = 30 + 2 ?1 = 32mm 根据以上计算选择的气缸型号为:QGSD q 32×50 B LB 其中:QGSD- 普通型单作用气缸; q – 派生气缸代号:q=弹簧前置型; 32 – 汽缸内径; 50- 气缸行程; B –缓冲:B=可调缓冲; LB – 安装方式:LB=轴向底座 3.2.10 升降气缸设计计算 手臂升降装置由转柱、升降缸活塞轴、升降 缸体、碰铁、可调 定位块、 定 位 拉 杆 、缓 冲 撞 铁 、定 位 块 联 接 盘 和 导 向 杆 等 组 成 。在 转 柱 上 端 用 管 接 头和气管分别将压缩空气引到手腕回转气缸手部夹紧气缸和手臂伸缩气 缸 ,转 柱 下 端 的 气 ,将 压 缩 空 气 引 到 升 降 缸 上 腔 ,当 压 缩 空 气 进 入 上 腔 后 ,推 动 升 降 缸 体 上 升 ,并 由 两 个 导 向 杆 进 行 导 向 ,同 时 碰 铁 随 升 降 缸 体 一同上移,当碰触上边的可调定位块后,即带动定位拉杆,缓冲撞铁向上 移动碰触升降用液压缓冲器进行缓冲。上升 行程大小通过调整可调定位块 来实现,手臂下降靠自重实现。结构简图如图 3-9 所示: A.驱动力计算 图3-9 结构分析简图 根据上图力的作用方 向,可计算活塞 的驱动 力F,参照[1]可知摩擦系 数f=0. 17。 a) 根据结构示意图,驱动力公式为: F = Ff + G总 (3-12) b) 质量计算:手臂升降部分主要由手臂伸缩气缸、夹紧气缸、手臂、 手 爪 及 相 关 的 固 定 元 件 组 成 。气 缸 为 标 准 气 缸 ,根 据 中 国 烟 台 气 动 元 件 厂 的《产品样本》可估其质量,同时测量设计的有关尺寸,据估计 G总 = 400(N ) 所以代入公式(3-12): F = Ff + G总 = fG总 + G总 = 0.17 ? 400 + 400 = 46(8 N) c) 参照[17]实际驱动力: F实际 ? F K1K 2 h 因为传力机构为齿轮 齿条传动,参 照[1]故 取 h = 0.94 ,并取 K1 = 1.5 若被抓取工件的最大加速度取a= g时,根据[17]则: K2 =1+ a g = 2 所以 F实际 = 468 ? 1.5 ? 2 0.94 ? 149(4 N) 所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为1494N. B.气缸的直径 本气缸属于单向作用 气缸。以下公式均参照[17]根据力平衡原理,单 向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作 时的总阻力,其公式为: pD 2 P F1 = 4 - Fl - Fz 式中: F1 —活塞杆上的推力,N Fl —弹簧反作用力,N Fz —气缸工作时的总阻 力,N P —气缸工作压力,Pa 弹簧反作用按下式计算: Fl = C f (l + S ) Cf = Gd 4 1 8D13n D1 = D2 - d1 式中: Cf — 弹簧刚度,N/m l — 弹簧预压缩量,m S 一 活塞行程,m d1 — 弹簧钢丝直径, m D1 —弹簧平均直径,m D2 — 弹簧外径,m n — 弹簧有效圈数 G 一弹簧材料剪切模量 ,一般取 G = 79.4?109 Pa 在设计中,必须考虑负载率h 的影响,则: p D2Ph F1 = 4 - Fl 由以上分析得单向作用气缸的直径: D = 4(F1 + Fl ) p Ph 代入有关数据,可得 Cf = Gd 4 1 8D13n = ( ) 79.4 ?109 ? (3.5?10-3 )4 é?8 30 ?10-3 ?15ù? = 3677.46 (N m) Fl = C f (l + s ) = 3677.46 ? 60?10-3 = 220.6 N 所以: D = 4(F1 + Fl ) p Ph [ ] = 4 ? (351+ 220.6) p ? 0.7 ?106 ? 0.94 1 2 = 33.26mm 查有关手册圆整,得 D = 35mm 由 d D = 0.2 ~ 0.3 ,可得活塞杆直径: d = (0.2 ~ 0.3)D = 13 ~ 19.5mm 圆整后,取活塞杆直径 d = 18mm 校核,按公式 F1 (p 4d 2 ) ? [s ] 有: d ? [4F1 (p [s ])]1 2 其中, [s ] = 120MPa , F1 = 351N [ ( )] 则: d ? 4 ? 351 p ?120 ?106 1 2 = 1.92mm ? 18mm 所以满足设计要求。 C.缸筒壁厚的设计 缸筒直接承受压缩空 气压力,必须有一定 厚度。一般气缸缸筒壁厚与 内径之比小于或等于 1/10,根据[17]其壁厚可按薄壁筒公式计算: d = dPp 2[s ] 式中: d — 缸筒壁厚,mm D—气缸内径,mm Pp —实验压力,取 Pp = 1.5P , Pa 材料为:ZL3, [s ] = 1.2MPa 代入己知数据,则壁厚为: d = dPp 2[s ] ( ) = 30 ?1.5?105 2 ?1.2 ?106 ?10-3 = 1.875mm 取 s = 2.5mm ,则缸筒外径为: D = 35 + 2 ? 2.5 = 40mm 根据以上计算选择气缸型号为:QGSD q 40×100 B FB 其中:QGSD? 普通型单作用气缸; q –派生气缸代号:q=弹簧前置型; 40? 汽缸内径; 100? 气缸行程; B –缓冲:B=缓冲可调; FB? 安装方式:FB=后法兰; 3.2.11 伸缩气缸设计计算 手 臂 伸 缩 装 置 由 伸 缩 缸 活 塞 轴 、伸 缩 缸 体 、碰 铁 、可 调 定 位 块 、定 位 拉 杆 、缓 冲 撞 铁 、定 位 块 联 接 盘 和 导 向 杆 等 组 成 。在 手 臂 右 端 用 管 接 头 和 气管分别将压缩空气引到手腕回转气缸手部夹紧气缸,手臂左端的气, 将 压 缩 空 气 引 到 伸 缩 缸 上 腔 ,当 压 缩 空 气 进 入 上 腔 后 ,推 动 升 降 缸 体 右 移 , 并 由 两 个 导 向 杆 进 行 导 向 ,同 时 碰 铁 随 升 降 缸 体 一 同 右 移 ,当 碰 触 上 边 的 可调定位块后,即带动定位拉杆,缓冲撞铁向右移动碰触左右用液压缓冲 器 进 行 缓 冲 。右 移 行 程 大 小 通 过 调 整 可 调 定 位 块 来 实 现 ,手 臂 左 移 与 右 移 类似。结构简图如图 3-10 所示: A.驱动力计算 图3-10 结构分析简图 根据上图力的作用方 向,可计算活塞 的驱动 力F,参照[1]可知摩擦系 数f=0. 17。 a) 根据结构示意图,驱动力公式为: F = Ff b) 质量计算:小臂升降部分主要由夹紧气缸、手臂、手爪及相关的固 定元件组成。气缸为标准气缸,根据中国烟台气动元件厂的《产品样本》 可估其质量,同时测量设计的有关尺寸,据估计 G总 = 300(N ) 所以代入公式: F = Ff = fG总 = 0.17 ? 300 = 5(1 N ) c) 参照[17]实际驱动力: F实际 ? F K1K 2 h 因为传力机构为齿轮 齿条传动,参 照[1]故 取 h = 0.94 ,并取 K1 = 1.5 若被抓取工件的最大加速度取a= g时,根据[17]则: K2 =1+ a g = 2 所以 F实际 = 51? 1.5 ? 2 0.94 ? 16(3 N) 所以夹持工件时所需夹紧气缸的驱动力为163N. B.气缸的直径 本气缸属于单向作用 气缸。以下公式均参照[17]根据力平衡原理,单 向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作 时的总阻力,其公式为: F1 = pD 2 P 4 - Fl - Fz 式中: F1 —活塞杆上的推力,N Fl —弹簧反作用力,N Fz —气缸工作时的总阻 力,N P —气缸工作压力,Pa 弹簧反作用按下式计算: Fl = C f (l + S ) Cf = Gd 4 1 8D13n D1 = D2 - d1 式中: Cf — 弹簧刚度,N/m l — 弹簧预压缩量,m S 一 活塞行程,m d1 — 弹簧钢丝直径, m D1 —弹簧平均直径,m D2 — 弹簧外径,m n — 弹簧有效圈数 G 一弹簧材料剪切模量 ,一般取 G = 79.4?109 Pa 在设计中,必须考虑负载率h 的影响,则: F1 = p D 2 Ph 4 - Fl 由以上分析得单向作用气缸的直径: D = 4(F1 + Fl ) p Ph 代入有关数据,可得 Cf = Gd 4 1 8D13n = ( ) 79.4 ?109 ? (3.5?10-3 )4 é?8 30 ?10-3 ?15ù? = 3677.46 (N m) Fl = C f (l + s ) = 3677.46 ? 60?10-3 = 220.6 N 所以: D = 4(F1 + Fl ) p Ph [ ] = 4 ? (351 + 220.6) p ? 0.7 ?106 ? 0.94 1 2 = 33.26mm 查有关手册圆整,得 D = 35mm 由 d D = 0.2 ~ 0.3 ,可得活塞杆直径: d = (0.2 ~ 0.3)D = 13 ~ 19.5mm 圆整后,取活塞杆直径 d = 18mm 校核,按公式 F1 (p 4d 2 ) ? [s ] 有: d ? [4F1 (p [s ])]1 2 其中, [s ] = 120MPa , F1 = 351N [ ( )] 则: d ? 4 ? 351 p ?120 ?106 1 2 = 1.92mm ? 18mm 所以满足设计要求。 C.缸筒壁厚的设计 缸筒直接承受压缩空 气压力,必须有一定 厚度。一般气缸缸筒壁厚与 内径之比小于或等于 1/10,根据[17]其壁厚可按薄壁筒公式计算: d = dPp 2[s ] 式中: d — 缸筒壁厚,mm D—气缸内径,mm Pp —实验压力,取 Pp = 1.5P , Pa 材料为:ZL3, [s ] = 1.2MPa 代入己知数据,则壁厚为: d = dPp 2[s ] ( ) = 30 ?1.5?105 2 ?1.2 ?106 ?10-3 = 1.875mm 取 s = 2.5mm ,则缸筒外径为: D = 35 + 2 ? 2.5 = 40mm 根据以上计算选择气缸型号为:QGSD q 40×100 B LB 其中:QGSD? 普通型单作用气缸; q –派生气缸代号:q=弹簧前置型; 40? 汽缸内径; 100? 气缸行程; B –缓冲:B=缓冲可调; LB? 安装方式:LB=轴向底座; 3.2.12 回转气缸设计计算 实现机械手手臂回转 运动的机构形式是多种多样的,常用 的有叶片式 回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构、连杆机构等。在本机械手中,手 臂回转装置由回转缸体、转轴、定片、回转定位块、回转中间定位块和回 转用液压缓冲器(此部件参见附 图)等组成。当压缩空气通过管分别 进 入 手 臂 回 转 气 缸 的 两 腔 时 ,推 动 动 片 连 同 转 轴 一 同 回 转 ,转 轴 通 过 平 键 而带动升降气缸活塞轴、定位块联接盘、导向杆、定位拉杆、升降缸体和 转柱等同步回转。因转柱和手臂用螺栓连接,故手胃亦作回转运动。 手臂回转气缸采用矩 形密封圈来密 封,密封 性能较好,对气缸孔的机 械加工精度也易于。 手臂回转运动采用多 点定位缓冲装 置,其工 作原理见回转用液压 缓冲 器部分。手臂回转角度的 大小,通过调整两块回转定位块和回转中间定位 块 的 位 置 而 定 。在 机 械 手 的 手 腕 回 转 运 动 中 所 采 用 的 回 转 缸 是 单 叶 片 回 转 气 缸 ,它 的 工 作 原 理 如 图 3-10所 示 ,定 片 1与 缸 体 2固 连 ,动 片 3与 回 转 轴 5 固连。动片封圈4把气腔分隔成两个.当压缩气体从孔a进入时,推动输出 轴 作 逆 时 4回 转 ,则 低 压 腔 的 气 从 b孔 排 出 。反 之 ,输 出 轴 作 顺 时 针 方 向 回 转。 图3-10 回转气缸示意图 参照[17]单叶片气缸的压力p和驱动力矩M的关系为: ( ) Pb R2 - r 2 M= 2 (3-13) 或 ( ) P = 2M b R2 -r2 式中: M- 回转气缸的驱动力矩 (N · cm); P- 回转气缸的工作压力 (N · cm); R- 缸体内壁半径 (cm) ; r- 输出轴半径 (cm) ; b- 动片宽度 (cm) . 上述驱动力矩和压力的关系式是对于低压腔背压为零的情况下而言 的。若低压腔有一定 的背压,则上 式中的P应代以工作压力 P1 与背压 P2 之 差。 根据以上计算选择回转气缸型号为:QGH 2 50×180 B F S R 其中:QGH- 齿杆式回转摆动气缸; 2 - 派生气缸代号:2=双出轴; 50- 气缸内径; 180- 回转动摆动角度; B –缓冲:B=可调缓冲; F – 法兰; S – 单杆基本型; R – 耐热型;R=采用氟橡胶密封件,最高耐温 200°。

澳门永利集团888贵宾厅,澳门永利集团888贵宾厅网址,澳门永利集团888贵宾厅官网
澳门永利集团888贵宾厅,澳门永利集团888贵宾厅网址,澳门永利集团888贵宾厅官网 网站地图 版权所有 © copyright 2007-2015 山东 澳门永利集团888贵宾厅网址 数控机械有限公司