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油 箱 或 大 气 相 连 时 ， 则P ;ft = 0 o 5 . 2手臂升降和回转部分7 1- 12 114 1 5 . 21结构设计 其结构如附图 所示。 手臂升降 装置由 转柱1 、 升降 缸活塞轴2 、 升降 缸体3 , 碰铁4 、可调定位块5 、定位拉杆6 、缓冲撞铁7 、定位块联接盘1 3 和导向杆1 4 等组成。 转柱1 上钻有a , b , c , d , e 和f 六条气路， 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( 用a , b 气路) ， 手部夹紧气缸( 用d 气路) 和手臂伸缩气缸 ( 用c , e 气路) ， 转柱下端的f 气路， 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3 上升，并由 两个导向 杆1 4 进行导 向， 同时碰铁4 随升降缸体3 一同上移， 当 碰触上边的可调定位块5 后， 即带动 定 位拉杆6 , 缓冲撞铁7 向 上移动碰触升降 用液压缓冲器进行缓冲。当J , K 两 面接触时而定位。 上升行程大小通过调整可调定位块5 来实现。 最大可调行程为 1 7 0 m m , 缓冲行程根据抓重和手臂移动速度的要求亦可调整， 其范围为1 5 -3 0 m m , 故上升行程最大值为2 0 0 m m 。 手臂下降 靠自 重实 现。 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1 0 、转轴1 1( 它与动片焊接成一体， 见E -E 剖面) 、定片1 2 、回转 定位块8 、 回转中间定位块9 和回转用液压缓冲器 ( 此部件位置参见附图) 等组 成。 当压缩空气通过管路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 精度也易于保证。 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8 和回转中间定位块9 的位 置而定。 5 . 3手臂伸缩气缸的设计 、尹 幻例 产子.、 业“ 卜驱 动 力 计 算 根 据 手 臂 伸 缩 运 动 的 驱 动 力 公 式 : F = F f + 其中，由于手臂运动从静止开始， 所以v = v , 摩 攘系数:设计气缸材料为Z L 3 ， 活塞材料为4 5 钢， 查有关手册可知f = 0 . 1 7 0 质量计算: 手臂伸缩部分主要由 手臂伸缩气缸、 手臂回转气缸、 夹紧气缸、 手臂 伸缩用液压缓冲器、 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， 得知伸缩 部分夹紧物体时其质量为7 0 k g ， 放松物件后其质量为5 5 k g . 接 触面 积: S = O . 5 m 2 则 上 料 时 : F f = 7 0 X 1 0 X 0 . 5 = 3 5 0 ( N ) ， 。mt l y 卜=卜十 一 少A t = 3 5 0 + 7 0 X 6 0 0 X 1 0 - / 0 . 0 5 = 1 5 4 0 ( N ) 下 料 时 : F f = 5 5 X 1 0 X 0 . 5 = 2 7 5 ( N ) 。 ，水却 卜 =卜 ， 十一 At = 2 7 5 + 5 5 X 6 0 0 X 1 0 3 / 0 . 0 5 = 9 3 5 ( M 考 虑安全因 素， 应乘以安全系数 K = 1 . 2 则上料时:F = 1 5 4 0 X 1 . 2 = 1 8 5 0 ( N ) 下料时: F = 9 3 5 X 1 . 2 = 1 1 2 0 ( N ) 2 、气缸的直径 根 据 双 作 用 气 缸的 计 算 公 式:F , = F Z = 4 x ( D ， 一 d ) P 4 4 其中 : F , 活 塞杆 伸出 时 的 推 力， N F Z 活 塞 杆缩 入 时 的 拉力 d - 活塞直径， 呱 P - 气缸工作压力， P a 代入有关数据， 得:当 推力做功时 D= 4F, = C 4 X 1 8 5 0 / ( it X 5 X1 0 X 0 . 4 ) 11 2 = 1 0 8 . 5 ( m m ) 当拉力做功时 D = ( 1 . 0 1 “ 1 . 0 9 ) ( 4 F 2 / : P 4 ) ， 二 ( 1 . 0 1 一1 . 0 9 ) ( 4 X 1 1 2 2 / ( x X 5 X1 0 X 0 . 4 ) ) “ = 9 2 . 1 2 ( m m ) 圆整后，取0 = 1 0 0 m m 3 、 活塞杆直径的计算 根据设计要求，此活塞杆为空心活塞杆，目的是杆内将装有3 根伸缩气管。 因此，活塞杆内 径要尽可能大， 假设取d = 7 0 m m , d , = 5 6 m m. 校核如下:( 按纵向弯曲极限力计算) 气缸承受纵向 推力 达到 极限 力 F * 以 后， 活塞杆会 产生 轴向 弯曲，出 现不 稳 定 现象。 因 此， 必 须使推力负 载 ( 气缸工作负 载F ， 与 工作总阻 力F : 之和) 小 于 极 限 力F F 。 该极限力与气缸的安装方式、活塞杆直径及行程有关。有关公式为: . L , 2 刀气 一 ) k F A = 一 .Z , 一 一 . 1 孟_ 口 侧. 式中:L 一 活塞杆计算长度， m 一、 . - . _ ._ 、_ ，_ _ _ d 2 十 4 2 K 一一 活基朴横截间回转半fl, MO G 朴 K 二 一，m 4 d , 空 心 活 塞 杆内 孔直 径， m 、 - 一一 。 一 二、 。_) r ( d 4 - d )， A ， 沽垂什伊倾四a : , Y+ G t t A , 二 一 一 二 二 一 一 一，m - O 马 f 一 材 料 强 度 实 验 值， 对 钢 取f = 2 . 1 X 1 0 P a a -系数，对钢a = 1 / 5 0 0 0 代入有关数据，得: F * 二 一f 4 L - 1 + - - 竺 , L _ , 奇 二 一4 9 x 10 x a / 4 (7 0 x 10 “3 ) 2- (5 6 x 1 0 -3 ) 2 1 + 1 / 5 0 00 x 3 0 0 x 1 0 “ 1 -4 ( 7 0 x 1 0 -) + ( 5 6 x 1 0 “ ) / 4 = 5 7 3 ( K N ) 推力负载为: F , + F : 二 代 入 有 关 数 据， 得 : F , + F 二 二 三X 0 . 4 Xl O X( 1 0 0 X1 0 - 1 ) 2 = 3 1 4 2 ( N ) F , + F 二 F k 所以，安全。设计符合要求。 4 ,缸筒壁厚计算 根 “ 公 式 : “ 二 D P,2a 式 中 P ， 为 实 验 压 力 ， 取P p = 1 . 5 P = 0 . 6 X 1 0 6 P a 材 料为Z L 3 ， 则 o = 3 M P a 则 E - D P,2 a 1 0 0 X 1 0 - X 0 .6 X 1 0 6 2 x 3 x 1 0 6 1 0 m m 1 2 m m 5 . 4手臂伸缩、升降用液压缓冲器 手劈伸缩、 升降用的是两级节流阻尼的液压缓冲器， 其工作原理相同，结构 略有差异， 手臂伸缩用液压缓冲器结构和工作原理如附图所示。 在缓冲器缸体1 上， 装置了可调节流阀a 和b ， 每个节流阀各自 并联两只单向阀组成第一级缓冲 油路， 由可调节流阀c 单独组成第二级缓冲油路。 当手臂运动到定位前的减速位 置时( 对于伸缩运动定位前的2 0 -4 0 m m ; 对于升降运动定位前的1 5 - 3 0 m m ) ， 运 动部件接触缓冲器油缸的活塞杆5 ，使油缸左腔里的油液通过节流阀a 、单向阀 d , e( 见原理图) 流到油缸的右腔， 油液受阻产生阻力抵消运动件 ( 手臂)的部 分驱动力和惯性力， 使手臂减速运动。 当活塞杆5 的活塞堵住油口A 时， 左腔的 油液经油口B 和节流阀c 流到右腔， 油液继续受阻， 手胃继续减速并最后定位。 缓冲器的 级冲行程范围为0 -3 9 m