机械手腕部的设计计算

机械手腕部的设计计算1.1腕部设计的基本要求（1）力求结构紧凑、重量轻腕部处于手臂的最前端，它连同手部的静、动载荷均由臂部承担。显然，腕部的结构、重量和动力载荷，直接影响着臂部的结构、重量和运转性能。因此，在腕部设计时，必须力求结构紧凑，重量轻。（2）结构考虑，合理布局腕部作为机械手的执行机构，又承担连接和支撑作用，除保证力和运动的要求外，要有足够的强度、刚度外，还应综合考虑，合理布局，解决好腕部与臂部和手部的连接。（3）必须考虑工作条件对于本设计，机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料，因此不太受环境影响，没有处在高温和腐蚀性的工作介质中，所以对机械手的腕部没有太多不利因素。1.2腕部的结构以及选择1.2.1典型的腕部结构(1)具有一个自由度的回转驱动的腕部结构。它具有结构紧凑、灵活等优点而被广腕部回转，总力矩M，需要克服以下几种阻力：克服启动惯性所用。回转角由动片和静片之间允许回转的角度来决定（一般小于）。(2)齿条活塞驱动的腕部结构。在要求回转角大于的情况下，可采用齿条活塞驱动的腕部结构。这种结构外形尺寸较大，一般适用于悬挂式臂部。(3)具有两个自由度的回转驱动的腕部结构。它使腕部具有水平和垂直转动的两个自由度。(4)机-液结合的腕部结构。1.2.2腕部结构和驱动机构的选择本设计要求手腕回转，综合以上的分析考虑到各种因素，腕部结构选择具有一个自由度的回转驱动腕部结构，采用液压驱动。1.3腕部的设计计算1.3.1腕部设计考虑的参数夹取工件重量20Kg，回转。1.3.2腕部的驱动力矩计算夹取模具最大400×300mm，重量20Kg，当手部回转时，计算力矩：（1）腕部的驱动力矩需要的力矩。（2）腕部回转支撑处的摩擦力矩。（3）手抓、手抓驱动液压缸及回转液压缸转动件等效为一个圆柱体，高为220mm，直径140mm，其重力估算（4）擦力矩。（5）启动过程所转过的角度，等速转动角速度。（1.1）查取转动惯量公式有：代入：1.3.3腕部驱动力的计算表4-1液压缸的内径系列（JB826-66）（mm）2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250设定腕部的部分尺寸：根据表4-1设缸体内空半径R=110mm，外径根据表3-2选择121mm,这个是液压缸壁最小厚度，考虑到实际装配问题后，其外径为160mm；输出轴为36mm.基本尺寸示如图1.1所示。则回转缸工作压力，选择8Mpa。图1.1腕部液压缸剖截面结构示意表1.2标准液压缸外径（JB1068-67）（mm）液压缸内径405063809010011012514015016018020020()5060769510812113316814618019421924545()506076951081211331681461801942192451.3.4液压缸盖螺钉的计算图1.2缸盖螺钉间距示意表1.3螺钉间距t与压力P之间的关系工作压力P（Mpa）螺钉的间距t(mm)小于150小于120小于100小于80缸盖螺钉的计算，如图1.2所示，t为螺钉的间距，间距跟工作压强有关，见表1.3，在这种联结中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力（1.2）计算：液压缸工作压强为P=8Mpa,所以螺钉间距t小于80mm,试选择12个螺钉，所以选择螺钉数目合适Z=12个危险截面所以，(1.3)所以，=11863.3+10545=19772N螺钉材料选择Q235，（）螺钉的直径（1.4）螺钉的直径选择d=12mm.选取M12的螺钉。1.3.5动片和输出轴间的连接螺钉（1）动片和输出轴间的连接螺钉动片和输出轴之间的连接结构见上图。连接螺钉一般为偶数，对称安装，并用两个定位销定位。连接螺钉的作用：使动片和输出轴之间的配合紧密。于是得D——动片的外径；f——被连接件配合面间的摩擦系数，刚对铜取f=0.15螺钉的强度条件为(1.6)或(1.7)带入有关数据，得螺钉材料选择Q235，则（）螺钉