发布时间 : 星期六 文章通用液压机械手设计--液压更新完毕开始阅读
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图5 双导向杆手臂的伸缩结构 4.2.2 导向装置
液压驱动的机械手手臂在进行伸缩（或升降）运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩的作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂的结构时，必须采用适当的导向装置。它根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。目前采用的导向装置有单导向杆、双导向杆、四导向杆和其他的导向装置，本机械手采用的是双导向杆导向机构。 双导向杆配置在手臂伸缩油缸两侧，并兼做手部和手腕油路的管道。对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。 如图5所示，对于伸缩行程大的手臂，为了防止导向杆悬伸部分的弯曲变形，可在导向杆尾部增设辅助支承架，以提高导向杆的刚性。如下图所示，在导向杆1的尾端用支承架4将两个导向杆连接起来，支承架的两侧安装两个滚动轴承2，当导向杆随同伸缩缸的活塞杆一起移动时，支承架上的滚动轴承就在支承板3的支承面上滚动。
双导向杆手臂结构 4.2.3 手臂的升降运动
如图6所示为手臂的升降运动机构。当升降缸上下两腔通压力油时，活塞杠4做上下运动，活塞缸体2固定在旋转轴上。由活塞杆带动套筒3做升降运动。其导向作用靠立柱的平键9实现。图中6为位置检测装置。
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图6 手臂升降和回转机构图
(三) 手臂回转运动
实现手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构、连杆机构等。本机械手采用齿条缸式臂回转机构，如图6所示，回转运动由齿条活塞杆8驱动齿轮，带动配油轴和缸体一起转动，再通过缸体上的平键9带动外套一起转动实现手臂的回转。
(四) 手臂的设计计算
为便于进行液压机械手的设计计算，我们分别叙述伸缩液压缸、升降液压缸、回转液压缸的设计计算，解决臂部运动驱动力的计算问题，结合前面有关臂部和机身的结构设计，最终定出臂部和机身的结构。计算臂部运动驱动力（包括力矩）时，要把臂部所受的全部负荷考虑进去。机械手工作时，臂部所受的负荷主要有惯性力、摩擦力和重力等。
1. 手臂水平伸缩缸的设计计算
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(1) 作水平伸缩在线运动液压缸的驱动力
手臂做水平伸缩运动时，首先要克服摩擦阻力，包括油缸与活塞之间的摩擦阻力及导向杆与支承滑套之间的摩擦阻力等，还要克服启动过程中的惯性力及加油背压等几方面的阻力。
其理论驱动力可按下式计算： F理=F摩+F密+F回+F惯
估计参与手臂伸缩运动部件总重量G?(10?30)?9.8?392N,且重心位置距导向套前端面距离为200mm。
① F摩的计算：
由于导向杆对称分布，导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。
由
?MA?0 知，GL?Fba
GL aFb?又
?L+a? 则 F?GF?F?G?Y?0?aab? 总?a??2?184.5?300?2L+a??0.15?392??131.1N ? F摩=Fa摩+Fb摩=?Fa??Fb??G总??300?a?其中： L——重心距导向套前端距离,184.5mm a ——导向套长度，300mm μ ——当量摩擦系数，取μ=0.15 ② F密的计算：
当液压缸的工作压力小于10MPa ，活塞杆直径为液压缸直径的一半，则活塞和活塞杆都采用O型密封圈，此时液压缸的密封阻力为：
F密=F杆+F活塞=0.03F驱
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③ F回 计算： 一般背压阻力较小，F回取0.05F驱 ④ F惯 的计算：
F惯=式中：
G?v392?0.075??150N g?t9.8?0.02Δv——由静止加速到常速的变化量
Δt——起动过程时间，一般取0.01～0.5s，取Δt=0.02s 则：F理=F摩+F密+F回+F惯?131.1?0.03F理?0.05F理?150 得：F理=305.5N
实际驱动力F实=F理?k??305.5?2?764N 0.8式中： k——安全系数，k=2；η——传力机构机械效率，η=0.8. (2) 确定液压缸的结构尺寸
液压缸内径的结构尺寸，如图，当进入无杆腔
F=F1??p当油进入有杆腔
?D24?
F=F2??p液压缸的有效面积：
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S?Fp1