夹持器的资料

河北工程大学毕业设计（论文）PAGEPAGE1夹持器2.1夹持器设计的基本要求（1）应具有适当的夹紧力和驱动力；（2）手指应具有一定的开闭范围；（3）应保证工件在手指内的夹持精度；（4）要求结构紧凑，重量轻，效率高；（5）应考虑通用性和特殊要求。设计参数及要求（1）采用手指式夹持器，执行动作为抓紧—放松；（2）所要抓紧的工件直径为80mm放松时的两抓的最大距离为110-120mm/s，1s抓紧,夹持速度20mm/s；（3）工件的材质为5kg，材质为45#钢；（4）夹持器有足够的夹持力；（5）夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。2.2夹持器结构设计2.2.1夹紧装置设计.2.2.1.1夹紧力计算手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据，必须对其大小、方向、作用点进行分析、计算。一般来说，加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷（惯性力或惯性力矩）以使工件保持可靠的加紧状态。手指对工件的夹紧力可按下列公式计算：2-1式中：—安全系数，由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.2——2.0，取1.5；—工件情况系数，主要考虑惯性力的影响，计算最大加速度，得出工作情况系数,，a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值（m/s）；—方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定，手指与工件位置：手指水平放置工件垂直放置；手指与工件形状：型指端夹持圆柱型工件，，为摩擦系数，为型手指半角，此处粗略计算,如图2.1图2.1—被抓取工件的重量求得夹紧力，，取整为177N。2.2.1.2驱动力力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式：式中：c—滚子至销轴之间的距离；b—爪至销轴之间的距离；—楔块的倾斜角可得，得出为理论计算值，实际采取的液压缸驱动力要大于理论计算值，考虑手爪的机械效率，一般取0.8～0.9，此处取0.88，则：，取工件直径为80mm，尺寸偏差，则，，。本设计为楔块杠杆式回转型夹持器，属于两支点回转型手指夹持，如图2.5。图2.5若把工件轴心位置C到手爪两支点连线的垂直距离CD以X表示，根据几何关系有：简化为：该方程为双曲线方程，如图2.6：图2.6工件半径与夹持误差关系曲线由上图得，当工件半径为时，X取最小值，又从上式可以求出：，通常取若工件的半径变化到时，X值的最大变化量，即为夹持误差，用表示。在设计中，希望按给定的和来确定手爪各部分尺寸，为了减少夹持误差，一方面可加长手指长度，但手指过长，使其结构增大；另一方面可选取合适的偏转角，使夹持误差最小，这时的偏转角称为最佳偏转角。只有当工件的平均半径取为时，夹持误差最小。此时最佳偏转角的选择对于两支点回转型手爪（尤其当a值较大时），偏转角的大小不易按夹持误差最小的条件确定，主要考虑这样极易出现在抓取半径较小时，两手爪的和边平行，抓不着工件。为避免上述情况，通常按手爪抓取工件的平均半径，以为条件确定两支点回转型手爪的偏转角，即下式：其中,,型钳的夹角代入得出：则则，此时定位误差为和中的最大值。分别代入得：，所以，，夹持误差满足设计要求。由以上各值可得：取值为。2.2.3楔块等尺寸的确定楔块进入杠杆手指时的力分析如下：图2.7上图2.7中—斜楔角，＜时有增力作用；—滚子与斜楔面间当量摩擦角，，为滚子与转轴间的摩擦角，为转轴直径，为滚子外径，，为滚子与转轴间摩擦系数;—支点至斜面垂线与杠杆的夹角；—杠杆驱动端杆长；—杠杆夹紧端杆长；—杠杆传动机械效率2.2.3.1斜楔的传动效率斜楔的传动效率可由下式表示：杠杆传动机械效率取0.834，取0.1，取0.5，则可得=,，取整得=。2.2.3.2动作范围分析阴影部分杠杆手指的动作范围，即，见图2.8图2.8如果，则楔面对杠杆作用力沿杆身方向，夹紧力为零，且为不稳定状态，所以必须大于。此外，当时，杠杆与斜面平行，呈直线接触，且与回转支点在结构上干涉，即为手指动作的理论极限位置。2.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围当斜楔从松开位置向下移动至夹紧位置时，沿两斜面对称中心线方向的驱动行程为L，此时对应的杠杆手指由位置转到位置，其驱动行程可用下式表示：杠杆手指夹紧端沿夹紧力方向的位移为：通常状态下，在左右范围内，则由手指需要的开闭范围来确定。由给定条件可知最大为55-60mm,最小设定为30mm.即。已知，可得，有图关系：图2.9可知：楔块下边为60mm，支点O距中心线30mm，且有，解得：2.2.3.4与的确定斜楔传动比可由下式表示：可知一定时，愈大，愈大，且杠杆手指的转角在范围内增大时，传动比减小，即斜楔等速前进，杠杆手指转速逐渐减小，则由分配距离为：，。2.2.3.5确定由前式得：，，取。2.2.3.6确定为沿斜面对称中心线方向的驱动行程，有下图中关系图2.10，取，则楔块上边长为18.686，取19mm.2.2.4材料及连接件选择V型指与夹持器连接选用圆柱销，d=8mm,需使用