【某图书馆辅助机器人机械部分的设计计算过程案例4700字】

1某图书馆辅助机器人机械部分的设计计算过程案例 11.1手爪夹持器结构设计与校核 21.1.1手爪夹持器的设计 21.1.2夹持器设计计算 31.2升降方向的电动缸设计 41.2.1滚珠丝杠的精度 41.2.2滚珠丝杠参数的计算 41.3伺服电机的选择 1.1.1最大负载转矩的计算 81.1.2负载惯量的计算 91.4水平方向电动缸的设计 1.4.1导程确定 1.4.2确定丝杆的等效转速 101.4.3确定丝杆的等效负载 11.4.4确定丝杆所受的最大动载荷 11.4.5精度的选择 1.4.6选择滚珠丝杆型号 1.5.1临界压缩负荷验证 1.5.2临界转速验证 1.5.3丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 1.6电机的选择 151.6.1电机轴的转动惯量 161.6.2电机扭矩计算 2连杆杠杆式。并且它能够经整个活塞进行反复的运行，而且经过活塞的中间，1.有适当的夹紧力考的是对于夹持书籍的整个过程中的安全问题，所以可以对其使用自锁装置；2.有足够的开闭范围3.力求结构简单，重量轻，体积小抓取的重量、定位的精度、运动的速度等。所以在设计夹持器前端的位置时，4.强度和刚度最后是对于强度和刚度的要去，在夹取的时候，夹取的强度要确保合适，并且刚度的相对标准需要高一些，因此使用的是两指钳抓，并且是外卡式的。3当机器人工作时，夹持器应该满足3:式中，N-----夹持器需要的夹紧力；k,₁----安全系数，取1.2～2;加速度m/s²,a=9.8m/s²,g为重力加速度；G------假设被抓持工件的重20kg;带入数据，计算得：N≥kikzk₃G=1N=480N;理论驱动力的计算可得3:式中：p----为柱塞缸所需驱动力；n---齿轮传动效率，选为0.92;4对于滚珠丝杠选取的材料应该选取的等级为5级精度等级，所以开始设丝杠(1)最大工作载荷的计算丝杠能够承受的极限荷载力表示的是在整个运行的过程中能够拥有的极限摩擦力以及进给力，设该Z向能够承受的极限进给力Ff=5000N,并且整个移动构件的质量大概设为500kg,摩擦系数为0.04,所以能够将最小的载荷13:(2)当量动载荷的计算滚珠丝杠副类型的选取最关键的两个参数就是通过动荷载还有整个导向的路①滚珠丝杠的静载荷Coa应该小于额定静载荷Coam,即Coa≤Coam;②滚珠丝杠的动载荷Ca应该小于额定动载荷Cam,即。Ca≤Cam5示的是0.5m/min,多以丝杠最低的转速是0.1r/min,也可直接归0,所以平均转Ka—一精度影响系数，对4、5级精度的丝杠取Ka=0.9。根据要求去Kp=1.5,Ka=0.9,代入数据得调查以后，选取FF6310-5型滚珠丝杠副，它的公称直径是63(mm),导程为10(mm),精度等级取5级，额定动载荷是56600(N),大于最大计算动载荷Cm=50582(N),所以能够达到设计的标准。表1.1滚珠丝杠螺母副的几何参数结果公称直径(mm)导程(mm)P接触角β钢球直径(mm)Dw≈0.6P螺纹滚道曲率半径(mm)R6螺纹升角(mm)γ偏心距(mm)e丝杠大径(mm)d丝杠小径(mm)螺杆接触点直径(mm)螺母螺纹大径(mm)D螺母小径(mm)(内循环)(3)传动效率的计算将公称直径d₀=63(mm),导程P=10(mm),代入,的丝杠螺得传动效率η=93.7%。(4)刚度的验算本系统的丝杠使用的构架方式是通过一端的浮动以及另一端的端向进行稳通过,能够将单圈滚珠数Z=33求出，并且整个滚珠为1×4的圈数×列数，然后代入到Zz=Z×中，能够得出滚珠的数目为ZZ=132。丝杠的整个过程中，将预紧力表示为时。查阅《机械设7b、丝杠在整个运行过程中的载荷Fmax的抗压变形δ₂在丝杠的两头所运用的是角接触球轴承，距离轴承中心的钢的弹性模量E=2.1×10⁵(MPa),由表1.1中可知，dw=5.953mm,d₂=57.0mm,(mm²)δ总=δ₁+δ₂=0.000044+0.010671=0.010715(mm)丝杠的有效行程为600,丝杠对于在形程500—630mm内，它能够给予的误差能够到达30μm,,(5)稳定性的验算由丝杠底径d2=41.3mm求的截面惯性矩,压杆稳定安全系数K=3,滚珠螺母至轴向固定处的距离L=a取最大值1200mm,公式中取支撑系数fk=2代入公式得：则Pa=496700.013N大于Cm=50582N,8(6)临界转速的验算设没有出现共振的极限转速为n。因此代入以下公式：式中：f2丝杠支承系数f₂=3.927代入数据得：n≈8140r/min,所以临界速度相对转速大，因此不会出现共振的现(7)滚珠丝杠的选择与安装尺寸的决定(8)丝杠支承的选择最大的载荷Fmax=5196(N),丝杠导程Ph=10mm=0.01m,预紧力有上述计算(1.10)可知F,=1732(N),可以经过运算其机械效率为η=0.947,并且摩擦力9伺服电机的转动惯量JM需要跟负载惯量JL对应。P—一为滚珠丝杠导程；J₃可表示联轴器和锁紧螺的惯量，通过查阅《机械设计》可知，即J总=J₁+J₂+J₃=0.0013+0.0014+0.001=0.0037(kg·m)转子惯量JM需要达到的要求是能够跟负载惯量J进行完善的对应。所以通高nmax=3000min,转动惯量J=0.012kg·m²。1.4水平方向电动缸的设计假设X能够承受的极限路程为300mm,假设能够承受的极限进给速度是18m/min,对于质量设计大约是80kg,整个移动的构件大约的质量使用30kg,工作台能够承受的极限路程是300mm。所以P取12mm等效转速nm=(nmaxt₁+nmnt2)/nm=(nmaxt₁+nmint2)/(t₁+t₂)=1000.03轴向压力，这个数值需要的运算公式是进给力。选定导轨是用的是可移动导轨。摩擦系数为0.03,K是颠覆力矩影响系数取1.3,则丝杆所受的力为：其等效载荷按下式计算：式中取t₁=t₂,n₂=2nT.---------作寿命，取丝杆的工作寿命为15000h物料电动机器人整体的定位精度设置为±0.3mm,并且该机器人的所有构件的基本参数都能够通过以上了解的物料电动机器人的诸多零件的时间以及对应的路则Coa=(2～3)Fm=(34.6～51.9)KN公称直径P₁=12mm圈数=3圈Ca=30KN干扰滚珠丝杆副的整个的拉压体系最关键的就是轴向拉压以及定位精度当Lo-------最大受压长度(m)K------安全系数，取K₁=1.3I=丝杆最小截面惯性距(m⁴)丝杆螺纹不封闭长度Lu=工作台最大行程+螺母长度+两端余量代入上式计算得出Fa=5.8×10⁸N经过计算，得出ncr=6.3×10⁴r/min,螺母座刚度K=1000N/um。式中K—一滚珠丝杠副的拉压系统刚度；K,——丝杠本身的拉压刚度；步进电机属于一类能够把数字的输入脉冲能够变换成为直线以及在旋转的电机的过程中要先确保步进电机整个的输出功率要比负载过程中要求的功率要L一长度L=1mp一钢的密度p=7.8×10³kg/m²b、X向直线运动件向丝杆折算的惯量上式中：M一质量X向直线运动件M=P一丝杆螺距P=0.001m查表得Jw=0.0004kg/m²因此J=JR+Jz+Jw=0.002+4.09×10⁸+0.0004=0.0028kg