毕业论文--机械手夹持器毕业设计.docVIP

第二章 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 2.2.1.3液压缸驱动力计算 设计方案中压缩弹簧使爪牙张开，故为常开式夹紧装置，液压缸为单作用缸，提供推力： 式中 ——活塞直径 ——活塞杆直径 ——驱动压力， ,已知液压缸驱动力，且 由于，故选工作压力P=1MPa 据公式计算可得液压缸内径： 根据液压设计手册,见表2.1，圆整后取D=32mm。 表2.1 液压缸的内径系列（JB826-66）（mm） 20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 活塞杆直径 d=0.5D=0.5×40mm=16mm 活塞厚 B=(0.6～1.0)D 取B=0.8d=0.7×32mm=22.4mm,取23mm. 缸筒长度 L≤(20～30)D 取L为123mm 活塞行程，当抓取80mm工件时，即手爪从张开120mm减小到80mm，楔快向前移动大约40mm。取液压缸行程S=40mm。 液压缸流量计算： 放松时流量 夹紧时流量 2.2.1.4选用夹持器液压缸 温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸 型号为：MOB-B-32-83-FB，结构简图，外形尺寸及技术参数如下： 表2.2夹持器液压缸技术参数 工作压力 使用温度范围 允许最大速度 效率 传动介质 缸径 受压面积() 速度比 无杆腔 有杆腔 1MPa ～+ 300 m/s 90% 常规矿物液压油 32 mm 12.5 8.6 1.45 图2.2 结构简图 图2.3 外形尺寸 2.2.2手爪的夹持误差及分析 机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决与机械手定位精度（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中，为了适应工件尺寸在一定范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，需要注意选用合理的手部结构参数，见图2-4，从而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中，通常情况使手爪的夹持误差不超过，手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。 图 2.4 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