毕业设计说明书
=108.5 (mm) 当拉力做功时
D= (1.01-1.09)·(4F2/πpη) ?
=(1.01～1.09) (4 × 1122/(π×5×105×0.4)) ?
=92.12 (mm) 圆整后，取D=100mm 3、活塞杆直径的计算[24]
根据设计要求，此活塞杆为空心活塞杆，目的是杆内将装有3根伸缩管。因此，活塞杆内径要尽可能大，假设取d=70mm, d0=56mm.校核如下:(按纵向弯曲极限力计算)
气缸承受纵向推力达到极限力Fk以后，活塞杆会产生轴向弯曲，出现不稳定现象。因此，必须使推力负载(气缸工作负载F，与工作总阻力F:之和)小于极限力Fk。
该极限力与气缸的安装方式、活塞杆直径及行程有关。有关公式为:
式中:L—活塞杆计算长度，m
d2?d02K—活塞杆横截面回转半径,空心杆 m k?4Fk?1?fA1a?L?n???k?2d0—空心活塞杆内孔直径，m A1—活塞杆横截面积, 空心杆,㎡
A1???d4?d04?64f—材料强度实验值，对钢取f=2.1 ×107 Pa a—系数，对钢a=1/5000
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代入有关数据，得:
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fA1 Fk?a1?2?L?n???k?49?107??224??70?10?3???56?10?3???? ???1300?10?31?? 5000?3256?102???70?10?3??4
=573 (KN)
推力负载为:
Ft?Fz??4D2p代入有关数据，得: Ft+ Fz=π/4×0.4×106(100×10-3)2=3142 (N) Ft+ Fz=< 所以，安全。设计符合要求。 4缸筒壁厚计算[25] 根据公式: ??DP?2???DP?2???式中PP为实验压力，取Pp=1.5P=0.6×106 Pa材料为ZL3，则[σ ]=3MPa 则 ??100?10?3?0.6?106?2?3?106=10 mm 取δ=12 mm. 5.4 手臂伸缩、升降用液压缓冲器 手劈伸缩、升降用的是两级节流阻尼的液压缓冲器，其工作原理相同，结构略有差异，手臂伸缩用液压缓冲器结构和工作原理如附图所示。在缓冲器缸体1上，装置了可调节流阀a和b，每个节流阀各自并联两只单向阀组成第一级缓冲油路，由可调节流阀c单独组成第二级缓冲油路。当手臂运动到定位前的减速位置时(对 第 30 页 共 36 页 毕业设计说明书 于伸缩运动定位前的20-40mm;对于升降运动定位前的15-30mm)，运动部件接触缓冲器油缸的活塞杆5，使油缸左腔里的油液通过节流阀a、单向阀d、e(见原理图)流到油缸的右腔，油液受阻产生阻力抵消运动件(手臂)的部分驱动力和惯性力，使手臂减速运动。当活塞杆5的活塞堵住油口A时，左腔的油液经油口B和节流阀c流到右腔，油液继续受阻，手臂继续减速并最后定位。缓冲器的级冲行程范围为0~39mm(第一级缓冲行程范围为0~28mm; 第二级缓冲行程范围为28-39mm)。第一级缓冲的阻尼力可分别调节节流阀a、 b来实现，第二级缓冲的阻尼力可以调节节流阀c来实现 (见缓冲工作原理图)。当缓冲行程为30mm时，该缓冲器可以达到平均减速度约为24m/s2，阻尼时间约为0.03s[26]。 5.5 手臂回转用液压缓冲器 工作原理如附图所示，手臂回转运动的液压缓冲器是双缸两级节流阻尼管路连接式的液压缓冲器，缓冲器第一级节流阻尼由单向节流阀完成，第二级节流阻尼由装在缓冲油缸端盖上的可调缓冲阀完成。挡块气缸1的活塞杆作为中间位置定位用，其动作由双电磁铁滑阀A控制。每当手臂旋转要求有中间定位点时，挡块气缸活塞杆作一次伸缩运动，其动作时间与手臂回转动作的指令时间无关。图示为手臂回转中间定位块在某工位即将碰到挡块气缸活塞杆时的位置。当手臂转动到该工位即将停止时，回转中间定位块碰挡块气缸1，使挡块气缸向左移动，左边缓冲油缸2中的油经过两次节流回到气一液转换缸3中，从而起到缓冲作用.当此工位工作完毕，发出信号双电磁铁滑阀A换向，挡块气缸1上部进气使活塞杆下降，同时压缩空气通过电磁滑阀B进入气一液转换缸3的右腔，使压力油进入处于定位状态的左边缓冲油缸2中，使活塞杆伸出把挡块气缸1推回到中间位置，为下一工位的定位缓冲做好准备.在手臂从第一工位转到第二工位或再转到第三工位?，亦可重复上述两次缓冲动作过程，因此此液压缓冲器可以实现多个定位点的缓冲和定位。经实践使用，效果较好。挡块气缸从定位缓冲位置回到中间位置的这一复位动作在0.2s以内。这个液压缓冲器的缓冲行程最大为40mm。缓冲油缸的阻尼力在第一段行程0-24㎜范围时，调节单向节流阀4,阻尼力约为1500-2000N;在第二段行程24-40mm范围时，调节阻尼螺钉，阻尼力约为700-1000N[27]。 第 31 页 共 36 页 毕业设计说明书 6 结论 1、机械手为通用机械手，它的适用面广。选用圆柱座标和四自由度。机械手的各执行机构，包括:手部、手腕、手臂等部。手部可更换，既可以用夹持式手指来抓取棒料工件，又可以用气流负压式吸盘来吸取板料工件。 2、该机械手可以选择配置普通的夹持手指，以抓取一般工件;也可更换喷射式气流负压吸盘，以吸附玻璃、墙地砖等板料及光盘、磁盘等薄型不透气工件，使机械手的用途更多，使用范围更广。另外，该机械手既可以用于搬运小型零件，也可供教学、实验使用。 3、腕部采用回转结构，可以实现回转运动，手臂采用双作用式汽缸，可以实现伸缩、升降、回转运动。手臂可以实现直线运动:伸缩、升降、横移运动；回转运动:水平回转、左右摆动运动；直线运动与回转运动的组合(即螺旋运动)；两直线运动的组合(即平面运动)；两回转运动的组合(即空间曲面运动)。 4、各汽缸运动都采用液压缓冲器，通过定位块，定位拉杆，实现缓冲与定位。液压缓冲器定位准确，精度高。 第 32 页 共 36 页 毕业设计说明书 参考文献 [1]徐元昌.工业机器人.北京:中国轻工业出版社，1996 [2]张建民.工业机器人.北京:北京理工大学出版社，1988 [3]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略.机器人技术，2001, 4 [4]周洪.气动技术的新发展.液压气动与密封，1999, 5 [5]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析.机器人技术与应用2001, 2 [6]王雄耀.近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用.液压气动与密，1999，5 [7]周伯英.工业机器人设计.北京:机械工业出版社，1995 [8]龙立新.工业机械手的设计分析.焊工之友，1999, 3 [9]王承义.机械手及其应用.北京:机械工业出版社，1981 [l0]工业机械手设计基础.天津大学《工业机械手设计基础》编写组编.天津: 天津科学技术出版社，1979 第 33 页 共 36 页