液压机械手手部设计计算.docx

第 5 章 机械手手部的设计计算 手部设计基本要求 应具有适当的夹紧力和驱动力。应当考虑到在一定的夹紧力下，不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。 手指应具有一定的张开范围，手指应该具有足够的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度）? ? ，以便于抓取工件。 要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证本身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以利于减轻手臂的负载。 应保证手抓的夹持精度。 典型的手部结构 回转型 包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。 移动型 移动型即两手指相对支座作往复运动。 平面平移型。 机械手手抓的设计计算 选择手抓的类型及夹紧装置 本设计平动搬运机械手的设计，考虑到所要达到的原始参数：手抓张合??角= 600， 夹取重量为0.5Kg。常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型平。移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单, 适于夹持平板方料, 且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置, 其理论夹持误差零。若采用典型的平移型手,指驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。显然是不合适的，因此不选择这种类型。 通过综合考虑，本设计选择二指回转型手抓，采用滑槽杠杆这种结构方式。夹紧装置选择常开式夹紧装置。 手抓的力学分析 αα αα下面对其基本结构进行力学分析：滑槽杠杆 图（a）为常见的滑槽杠杆式手 α α α α αα α α 图 滑槽杠杆式手部结构、受力分析1——手指 2——销轴 3——杠杆 在杠杆 3 的作用下，销轴[GB/T882-2000]2 向上的拉力为 F，并通过销轴中 心 O 点，两手指 1 的滑槽对销轴的反作用力为 F 和 F 其力的方向垂直于滑槽的 1 2， ?1和12中心线 ?1 和 1 2 oo 并指向o 点，交 F 和 F2 的延长线于 A 及 B。 F由 ? x F =0 得 F ? F 1 2 yF =0 得 y F1 ?  F 2cos ? F ? ?F 1 1 ?F ? 由? =0 得 F ? h ? F ? b o1 1 N ah ? cos? a 2b F ? cos2 ? ? F a N （） 式中 a——手指的回转支点到对称中心的距离（mm）. ? ——工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角。 N由分析可知，当驱动力 F 一定时，? 角增大，则握力 F N 也随之增大，但? 角 过大会导致拉杆行程过大，以及手部结构增大，因此最好? = 300 400 。 夹紧力及驱动力的计算 手指加在工件上的夹紧力，是设计手部的主要依据。必须对大小、方向和作用点进行分析计算。一般来说，需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷，以便工件保持可靠的夹紧状态。 手指对工件的夹紧力可按公式计算 F N ? K K K G 1 2 3 （） 1式中 K ——安全系数，通常； 1 2k ——工作情况 系数，主要考虑惯性 力的影响。可近似按 下式估 2 tb v K2 ? 1? a 其中 a，重力方向的最大上升加速度； a ? max t 响 maxv ——运载时工件最大上升速度 max 3t响——系统达到最高速度的时间，一般选取 K ——方位系数，根据手指与工件位置不同进行选择。 3 G——被抓取工件所受重力（N）。 作用在活塞上外力 作用在活塞上外力 F 液压缸工作压力Mpa （N） 作用在活塞上外力 F 液压缸工作压力Mpa （N） 50000 以上 小于 5000 0.8 1 20000 30000 2.0 4.0 5000 10000 1.5 2.0 30000 50000 4.0 5.0 10000 20000 2.5 3.0 5.0 8.0 计算：设 a=100mm,b=50mm,100 ? 400 ;机械手达到最高响应时间为，求夹紧力 NF 和驱动力 F 和 驱动液压缸的尺寸。 N (1)设 K ? 1.5 1 0.10.5 0.1 0.5 2K ? 1? a =1? 9.8 = 2 K ? 0.5 3 根据公式，将已知条件带入： ? F ? 1.5 ?1.02 ? 0.5 ? 5 ? 3.825N N （2）根据驱动力公式得： 2 ? 50 ? ?2 F 计算 （3）取? ? 0.85 ? 100 cos30? ? 3.825 ? 2.87N F F ? 计算实际 ? 2.87 ? 0.85 ? 3.38N （4）确定液压缸的直径 D F ? ? 实际 4 ?D2 ? d 2 ?p 选取活塞杆直径 d=,选择液压