機械手夾持器畢業設計
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第二章 夾持器
2.1夾持器設計的基本要求
(1)應具有適當的夾緊力和驅動力;
(2)手指應具有一定的開閉范圍;
(3)應保證工件在手指內的夾持精度;
(4)要求結構緊湊,重量輕,效率高;
(5)應考慮通用性和特殊要求。
設計參數及要求
(1)采用手指式夾持器,執行動作為抓緊—放松;
(2)所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110-120mm/s , 1s抓緊,夾持速度20mm/s;
(3)工件的材質為5kg,材質為45#鋼;
(4)夾持器有足夠的夾持力;
(5)夾持器靠法蘭聯接在手臂上。由液壓缸提供動力。
2.2夾持器結構設計
2.2.1夾緊裝置設計.
2.2.1.1夾緊力計算
手指加在工件上的夾緊力是設計手部的主要依據,必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說,加緊力必須克服工件的重力所產生的靜載荷(慣性力或慣性力矩)以使工件保持可靠的加緊狀態。
手指對工件的夾緊力可按下列公式計算:
2-1
式中:
—安全系數,由機械手的工藝及設計要求確定,通常取1.2——2.0,取1.5;
—工件情況系數,主要考慮慣性力的影響, 計算最大加速度,得出工作情況系數 , ,a為機器人搬運工件過程的加速度或減速度的絕對值(m/s);
—方位系數,根據手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定,
手指與工件位置:手指水平放置 工件垂直放置;
手指與工件形狀: 型指端夾持圓柱型工件,
, 為摩擦系數, 為 型手指半角,此處粗略計算 ,如圖2.1
圖2.1
—被抓取工件的重量
求得夾緊力 , ,取整為177N。
2.2.1.2驅動力力計算
根據驅動力和夾緊力之間的關系式:
式中:
c—滾子至銷軸之間的距離;
b—爪至銷軸之間的距離;
—楔塊的傾斜角
可得 ,得出 為理論計算值,實際采取的液壓缸驅動力 要大于理論計算值,考慮手爪的機械效率 ,一般取0.8~0.9,此處取0.88,則:
,取
2.2.1.3液壓缸驅動力計算
設計方案中壓縮彈簧使爪牙張開,故為常開式夾緊裝置,液壓缸為單作用缸,提供推力:
式中 ——活塞直徑
——活塞桿直徑
——驅動壓力,
,已知液壓缸驅動力 ,且
由于 ,故選工作壓力P=1MPa
據公式計算可得液壓缸內徑:
根據液壓設計手冊,見表2.1,圓整后取D=32mm。
表2.1 液壓缸的內徑系列(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
活塞桿直徑 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.
缸筒長度 L≤(20~30)D 取L為123mm
活塞行程,當抓取80mm工件時,即手爪從張開120mm減小到80mm,楔快向前移動大約40mm。取液壓缸行程S=40mm。
液壓缸流量計算:
放松時流量
夾緊時流量
2.2.1.4選用夾持器液壓缸
溫州中冶液壓氣動有限公司所生產的輕型拉桿液壓缸
型號為:MOB-B-32-83-FB,結構簡圖,外形尺寸及技術參數如下:
表2.2夾持器液壓缸技術參數
工作壓力 使用溫度范圍 允許最大速度 效率 傳動介質 缸徑 受壓面積( )
速度比
無桿腔 有桿腔
1MPa ~+
300 m/s 90% 常規礦物液壓油 32
mm 12.5 8.6 1.45
...
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