【《气动机械手的手臂气缸的尺寸设计与校核案例》2600字】

气动机械手的手臂气缸的尺寸设计与校核案例目录TOC\o"1-3"\h\u25290气动机械手的手臂气缸的尺寸设计与校核案例 191921.1手腕的自由度 1241551.2手腕驱动力矩的计算 1246571.2.1手腕转动时的驱动力矩 116501.2.2回转气缸的驱动力矩 341511.2.3手腕回转缸的尺寸及校核 415837第2章手臂气缸的尺寸设计与校核 6219492.1伸缩气缸 6262612.1.1尺寸设计 6148002.1.2尺寸校核 7167122.1.3导向装置 7123062.1.4平衡装置 8312512.2升降气缸 8100222.2.1尺寸设计 8215292.2.2尺寸校核 8287782.3回转气缸 9130292.3.1尺寸设计 9251812.3.2尺寸校核 91.1手腕的自由度机械手的手臂与手是通过手腕的作用连接的，手腕的工作是调整和改变机构的运动方向，这就需要手腕的自由度达到并足以满足较复杂困难的工作需求，手腕的自由度需要考虑多方面因素，比如机械手的灵活性，在实际定位时的精度等因素。在实际工作中使用机械手拿取的器件大都是在水平情况下放置的，因为它的使用范围比较广泛，所以铰接平面有绕坐标轴旋转的运动，为了满足工作的需要，目前铰接平面的旋转机构在现今使用时大概率会采用能够旋转的气缸，根据实际使用情况决定使用旋转缸。虽然它的结构较其它气缸更加紧凑，但是它的转角较小，所以最好在经过严格的防水工作后使用。1.2手腕驱动力矩的计算1.2.1手腕转动时的驱动力矩要驱动衔接平面旋转时驱动力就必须要克服衔接平面的瞬间惯性、衔接平面旋转轴线与因此支撑孔之间的阻力和阻力矩、移动板与因此气缸孔之间的阻力和阻力矩、机械装置处的防水装置与因此成品罩之间的阻力和阻力矩、因此旋转半部中间与因此旋转轴线之间的布置所引起的偏移力矩。图4-1衔接平面图由手腕回转时的受力可得手腕转动所需驱动力矩:在上述的式子里表示此时要驱使机械手的手腕发生转动所需的力矩，表示的是此工作过程中由于手腕的惯性产生的力矩，表示在运动期间参与运动过程的每个器件对转动轴线产生的力矩，表示的是此时手腕的回转缸各密封器件产生的力矩。单位都为()。根据此时手腕的受力，求各力矩1.惯性力矩若手腕的启动过程按照确定的加速度运动，此过程中手腕转动的角速度，启动过程用时，得:在上述式子里表示的是在手腕工作过程中的部件对轴线的惯量，表示的是被抓取器件对轴线的转动惯量，单位为。如果被抓取器件的中心与转动轴线不能完全重合，那么：其中表示被抓取器件过重心轴线时的惯量，单位为，为此时被抓取器件的重量，单位为(N)，被抓取器件的重心到运动时轴线的偏心距为，单位为(cm)，手腕运动过程中转动的角度为，单位为()。2.运动过程中手腕的转动件和被抓取器件的偏重对轴线的力矩+()上述的式子里，手腕在执行转动命令时期间的重量用表示，单位为(N)，而表示此时机械手手腕转动件的重心到轴线的偏心距，单位为(cm)。在运动过程中器件的重心会发生与转动轴线重合的情况，此时。3.运动过程中手腕的转动轴在其轴颈处产生的力矩在上述式子中、分别表示此时的轴颈直径，单位为(cm)，其摩擦系数用来表示，而对此时的滚动轴承来说其摩擦系数为零点零一，而滑动轴承的摩擦系数为零点一。1.转动缸的转动片与转动缸各处的力矩跟实际工作时采用的密封装置的种类有很大的关联，因此必须要根据工作环境和实际使用状况选择。1.2.2回转气缸的驱动力矩本设计采用的单叶片旋转气缸是机械手腕部做旋转运动时使用的气缸。定子1与气缸2是连接在一起的，转子3与转轴5是连接在一起的。移动板密封环4将气室分为两部分。压缩空气从A孔进入时，会推动输出轴反向旋转，低压室内的介质需要从B孔排出，与之相反的，输出轴会做正向旋转运动。这时气缸工作产生的压力p与驱动扭矩的关系：图4—2回转气缸其中表示此时气缸工作需要的的力矩，表示实际工作过程中驱动回转气缸需要的压力，为气缸缸体内壁的半径，表示实际输出轴轴的半径，为动片的宽度。其中的单位为，的单位为。以上M和的公示是在低压腔背压等于零的状况下成立的。1.2.3手腕回转缸的尺寸及校核1.尺寸表示此气缸的长度，为一百毫米表示此气缸的内径,半径,轴径,半径,气缸工作时的角速度，加速用时,此时的压强,那么实际工作时的力矩：（4-6）2.尺寸校核（1）检测得参与手腕转动部件质量,之后分析质量分布是否均匀能否满足计算条件。检测得到其质量均匀分布在半径为五十毫米的器件上，则：（）（4-7）如果被抓取器件的质量为五千克,并且均匀的分布在长为一百毫的棒料上，则：（4-8）如果被抓取器件的中心与轴线不重合，对于长的棒料来说，此时的最大偏心距，转动惯量为:（2）手腕的转动件和被抓取器件的偏重在运动时对转动轴线产生的力矩，同时思考手腕转动件的重心会跟转动轴线重合的情况，，抓取工件一侧时工件的重心偏离转动轴线,则：+（3）手腕转动轴在轴颈处的阻力矩，其中，是手腕转动轴的轴颈直径，,,,表示的是轴颈处的支承反力，,,（4-9）3．回转气缸的转动片与缸体的各密闭器件的力矩，本设计是的3倍。3符合要求第2章手臂气缸的尺寸设计与校核2.1伸缩气缸2.1.1尺寸设计此设计的伸缩气缸使用的是标准气缸，根据其生产的气缸的大小和种种类型，再从具体情况出发，决定采用CTA型气缸，选择内径为100/63。2.1.2尺寸校核1.选用内径,半径那么在工作时的驱动力：经过检测后:此时手腕的质量是50kg,加速度，惯性力：3.此外活塞等处受到的摩擦力，设摩擦系数,总受力所以标准气缸满足要求。2.1.3导向装置本设计应用了一种防止手臂绕轴旋转的导向装置，保证了手指抓取的正确方向，保护了连杆不受巨大扭矩的影响，并使手臂变得更加坚固。安装种类的设定要考虑到物品的发展和尺寸等方面，甚至要考虑到发展的外观，同时也要考虑到布局和部件的尺寸。目前使用最多的导杆装置有单双导杆和四导杆。2.1.4平衡装置在本设计中，为了达到手臂两端尽最大可能平衡的目的，需要较高的扭转力，使性能不受影响，因此，此设计倾向于在臂的伸缩油缸的侧面放置一个配重装置，并增加该装置的负荷。配重装置的质量是根据被抓取物品的负荷以及气缸的运行参数来设定的，以此来确保平衡条件的达成。2.2升降气缸2.2.1尺寸设计气缸在工作时的运行长度为118毫米，其内径设为110毫米，半径为设为55毫米，实际加速用时为0.1秒，工作时的压强为0.4兆帕,得驱动力：2.2.2尺寸校核1．测得此时手腕的质量为80kg,重力：2．测得此时加速度，惯性力：3.此外活塞等处的摩擦力，摩擦系数，总受力所以满足使用要求。2.3回转气缸2.3.1尺寸设计设计气缸长度为120毫米，气缸内径为210毫米,半径为105毫米,气缸的轴径为40毫米，而半径为20毫米,工作时的角速度，加度时间为0.5秒。可得力矩：2.3.2尺寸校核1．手臂转动器件的质量,同时检查其它部位的质量分布情况，质量均匀分布在一个半径的圆盘