液压机械式机器手可靠性设计与计算

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 液压机械式机器手可靠性设计与计 算 摘要：本次设计以液压为动力源， 设计计算了机械式机器手的机械本体所 受的力和力矩，并进行了可靠性设计的 分析和研究，建立可靠性模型是对系统 可靠性进行分析的关键。 中国论文网 /8/view-12945166.htm 关键词：液压；计算可靠性设计； 计算 1.机械式机器手的机械部分设计 1.1 机械式机器手的机械组成 （1）手部既直接与工件接触的 部分，一般是回转型或平动型。手部多 为两指；根据需要分为外抓式和内抓式 两种；也可以用负压式或真空式的空气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 吸盘和电磁吸盘。 （2）腕部是连接手部和臂部的 部件，并可用来调节被抓物体的方位， 以扩大机械手的动作范围，并使机械手 变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立 的自由度。有回转运动、上下摆动、左 右摆动。 （3）臂部是机械手的重要握持 部件。它的作用是支撑腕部和手部（包 括工作或夹具） ，并带动他们做空间运 动。臂部运动的目的：把手部送到空间 运动范围内任意一点。如果改变手部的 姿态（方位） ，则用腕部的自由度加以 实现。 1.2 机械式机器手的方案确定 1.2.1 手部设计要求 工作时，一个手指开闭位置以最 大变化量成为开闭范围。手指的开闭范 围的要求与许多因素有关，如弓箭的形 状和尺寸，手指的形状和尺寸。 1.2.2 腕部设计要求 腕部是连接手部与手臂的部件， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 它的作用是调整或改变工件的方位，因 而它具有独立的自由度，以使机械手适 应复杂的动作要求。如图 2 所示，此手 腕最多具有四个独立运动即四个自由度。 2.机械式机器手的动力驱动设计 2.1 手部液压油缸驱动力计算 （1）根据手指夹持工件的方位 （2）根据手部结构的示意图， 其驱动力为 （3）实际驱动力： （4）手指夹紧工件时，弹簧变 形所产生的弹簧力 （5）夹紧缸的工作压力 作用在夹紧缸活塞上的机械载荷 P 为： 2.2 腕部液压油缸驱动力计算 手腕的回转、上下和左右摆动均 为回转运动，驱动手腕回转时的驱动力 矩必须克服手腕起动时所产生的惯性力 矩，手腕的转动轴与支承孔处的摩擦阻 力矩，动片与缸径、定片、端盖等处密 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 封装置的摩擦阻力矩以及由于转动件的 中心与转动轴线不重合所产生的偏重力 矩。 手腕转动时所需的驱动力矩可按 下式计算： M 驱=M 惯+M 偏+M 摩+M 封 式中：M 驱-驱动手腕转动的驱 动力矩，N.cm M 惯-惯性力矩，N.cm M 偏-参与转动的零部件的重量 （包括工件、手部、手腕回转缸的动片） 对转动轴线所产生的偏重力矩，N.cm M 封-手腕回转缸的动片与定片、 缸径、端盖等处密封装置的摩擦阻力矩， N.cm （1）手腕加速运动时所产生的 惯性力矩 M 惯 若手腕起动过程按等加速运动， 则： 式中：J-参与手腕转动的部件对 转动轴线的转动惯量，N.cm.s J1-工件对手腕转动轴线的转动惯 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 量，N.cm.s -手腕转动时的角速度，弧度/s t-起动过程所用的时间，s 若工件中心与转动轴线不重合， 其转动惯量 J1 为 式中：JC-工件对过重心轴线的 转动惯量，N.cm.s Gt- 工件的重量，N et-工件的重心到转动轴线的偏心 距，cm -手腕转动时的角速度，弧度/s t-起动过程所用的时间，s -起动过程所转过的角度，弧 度 （2）手腕转动件和工件的偏重 对转动轴线所产生的偏重力矩 M 偏 M 偏=G1e1+G3e3N.cm 式中：G3-手腕转动件的重量，N e3- 手腕转动件的重心到转动轴线 的偏心距，cm 当工件的重心与手腕转动轴线重 合时，则 G1e1=0 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 3.液压机械式机器手可靠性研究 3.1 液压机械式机器手可靠性分 析 产品可靠性设计的首要任务就是 研究产品的故障物理和故障模型，从而 确定产品的可靠性指标及其等级，为后 期的可靠性预测和分配奠定基础。随着 科学技术的发展，机械产品为满足经济 性与功能性，向着高可靠性，高集成， 高金密发展。 3.2 液压机械式机器手可靠性评 价 （1）平均故障间隔时间 一般机电产品从维修性角度出发 可分为两种即不可修复产品和可修复产 品对于可修复产品在使用过程中发生了 N 次故障，每次故障修复后又重新投入 使用，每次工作持续时间 t1，t2N。 机械式机器手属于典型的可修复产品， 因此采用平均故障间隔时间作为其可靠 性特征的度量指标之 式中：N 是在评定周期内链式刀 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 库及机械手累计故障次数； （2）平均故障修复时间 从发生故障失效到产品完全恢复 定功能所需的时间称为修复时间，在 评定周期内第 i 次故障的修复时间。 （3）可用度 产品在 t 时刻能正常行使功能的 概率，称为其在 t 时刻的可用度 A（c） 。 4 结语 可靠性分配是一项不可或缺的工 作，通过可靠性分配为研制者确定了系 统或设备的可靠性设计指标，从而保证 系统或设