機(jī)械手機(jī)身的設(shè)計計算

機(jī)械手機(jī)身的設(shè)計計算機(jī)身是直接支撐和驅(qū)動手臂的部件。實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動，這些運動的傳動機(jī)構(gòu)都安在機(jī)身上，或者直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此，臂部的運動越多，機(jī)身的機(jī)構(gòu)和受力情況就越復(fù)雜。機(jī)身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空軌道運動。1.1機(jī)身的整體設(shè)計按照設(shè)計要求，機(jī)械手要實現(xiàn)手臂1800的回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)一般設(shè)計在機(jī)身處。為了設(shè)計出合理的運動機(jī)構(gòu)，就要綜合考慮，分析。機(jī)身承載著手臂，做回轉(zhuǎn)運動，是機(jī)械手的重要組成部分。常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)有以下幾種：（1）回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。其缺點是回轉(zhuǎn)運動傳動路線長，花鍵軸的變形對回轉(zhuǎn)精度的影響較大。（2）回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)采用單缸活塞桿，內(nèi)部導(dǎo)向，結(jié)構(gòu)緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降，運動部件較大。（3）活塞缸和齒條齒輪機(jī)構(gòu)。手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)：齒條的往復(fù)運動帶動與手臂連接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn)，從而使手臂左右擺動。分析：本設(shè)計機(jī)身包括一個運動，機(jī)身的回轉(zhuǎn)。驅(qū)動機(jī)構(gòu)是液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔，一個進(jìn)油孔，一個排油孔，分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)角度一般靠機(jī)械擋塊來決定，對于本設(shè)計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度，為滿足設(shè)計要求，設(shè)計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn)1800。1.2機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算（1）回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算手臂回轉(zhuǎn)缸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力矩，應(yīng)該與手臂運動時所產(chǎn)生的慣性力矩及各密封裝置處的摩擦阻力矩相平衡。(1.1)慣性力矩的計算(1.2)式中——回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量（），在起動過程中；t——起動過程的時間(s);——手臂回轉(zhuǎn)部件（包括工件）對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量（）。若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為，則(1.3)式中——回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。(1.4)回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長1500mm，直徑為60mm的圓柱體，質(zhì)量為159.2Kg.設(shè)置起動角度，則起動角速度，起動時間設(shè)計為0.1s。密封處的摩擦阻力矩可以粗略估算下，由于回油背差一般非常的小，故在這里忽略不計。經(jīng)過以上的計算（2）回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定設(shè)計回轉(zhuǎn)缸的靜片和動片寬b=60mm，選擇液壓缸的工作壓強(qiáng)為8Mpa。d為輸出軸與動片連接處的直徑，設(shè)d=50mm,則回轉(zhuǎn)缸的內(nèi)徑通過下列計算：(1.5)D=151mm既設(shè)計液壓缸的內(nèi)徑為150mm,根據(jù)表4.2選擇液壓缸的基本外徑尺寸180mm(不是最終尺寸)，再經(jīng)過配合等條件的考慮。（3）液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎愀鶕?jù)表4.3所示，因為回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為8Mpa,所以螺釘間距t小于80mm,根據(jù)初步估算，，,所以缸蓋螺釘?shù)臄?shù)目為（一個面6個，兩個面是12個）。危險截面所以，所以螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=8mm.選擇M8的開槽盤頭螺釘。經(jīng)過以上的計算，需要螺釘來連接，最終確定的液壓缸的截面尺寸如圖5.2所示，內(nèi)徑為150mm，外徑為200mm，輸出軸徑為50mm。圖1.1回轉(zhuǎn)缸的截面圖(4)動片和輸出軸間的連接螺釘動片和輸出軸之間的連接結(jié)構(gòu)如圖1.2。連接螺釘一般為偶數(shù)，對稱安裝，并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密。于是得式中——每個螺釘預(yù)緊力；D——動片的外徑；f——被連接件配合面間的摩擦系數(shù)，剛對銅取f=0.15螺釘?shù)膹?qiáng)度條件為或帶入有關(guān)數(shù)據(jù)，得螺釘材料選擇Q235，則（）螺釘?shù)闹睆铰葆數(shù)闹睆竭x擇d=14mm.選擇M14的開槽盤頭螺釘。1.3軸承的選擇分析對于升降缸的運動，對于機(jī)身回轉(zhuǎn)用的軸承有影響，因此，這里要充分考慮這個問題。對于本設(shè)計，采用一個支點，雙固定，另一支點游動的支撐結(jié)構(gòu)。作為固定支撐的軸承，應(yīng)能承受雙向軸向載荷，故內(nèi)外圈在軸向全要固定。其結(jié)構(gòu)參看本章開始的——機(jī)身結(jié)構(gòu)