机械手手爪的三维设计Word下载.docx
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图1二维手爪结构图
3.2手爪夹持范围计算
加工毛坯尺寸:
①20-①30长度:
100左右
毛坯质量(以钢材的密度计算):
约246g-555g(按最大600g计算)
装夹深度:
约25mm
纵向定位精度:
0.1mm
横向定位精度:
1mm
手爪接触块为橡胶,橡胶具有弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳等特点
图2手爪橡胶
3.3滑动丝杠设计
设计条件:
需自锁
丝杠长度145mm
最大质量共计约1100g。
丝杠载荷:
丝杠竖直时承受最大轴向力Famax=11.6N,G=mg(g取10N/kg)
设计计算:
(计算部分由小组成员张益完成本人参与讨论)
(1)牙型、材料和许用应力
采用梯形单头螺纹
螺杆材料选45钢,调制处理,仃s=360N/mm2,由机械手册查表可得许用拉应力
2
op=—匚=120〜72N/mm
(1)
3〜5
手爪部分为轻载,螺母材料选耐磨铸铁。
由机械手册查表可得
许用弯曲应力obp=50〜60N/mm2,取0rbp=50N/mm2;
许用剪应力.p=40N/mm2
许用压强Pp=6~8N/mm2,取Pp=6N/mm2pp
(2)按耐磨性计算螺杆中径
由表中公式,
d228/.,⑵
采用整体螺母式,取中=1.2,d2=0.8f^=0.81^16-=1.02mm
:
Pp.1.86
由GB/T5796.3-1986,可选d=10,P=1.5,d2=D2=9,D4=10.5,d3=7.5,
Di=8的梯形螺纹、中等精度。
螺杆左右两端分别采用不同的旋向,螺旋副标记
分别为:
Tr10M2LH-7H/7e,Tr10父2-7H/7e。
螺母高度H3d2=1.2x9=10.8mm,取H=11mm
则螺纹圈数n=H/P=11/2=6圈
(3)自锁性验算
由于单头螺纹,导程S=P=1.5mm,故螺纹开角为
(3)
「arctan§
=a「ctanq=34'
-d23.149
由机械手册查表可得钢和耐磨铸铁的f=0.10〜0.12,取f=0.11,可得
<
P'
故自锁可靠。
(4)螺杆强度校核
由机械手册查表可得,螺纹摩擦力矩
(5)
1__1
Mt1=—dzFatan(九+P'
)=—父9x11.6>
tan(3Z'
+6c50'
)=9.11Nmm,22
代入以下公式得
..(6)
(5)螺母螺纹强度校核
由机械手册查表可得牙根宽度b=0.65P=0.65父1.5=0.975mm,基本牙高
H1=0.5P=0.51.5=0.75mm
代入以下中的公式得
二D4bn
(6)横向振动校核
对于钢制螺杆
aj2d4730275
nc=12.3父106^7A=12.3父106父一^2—=71415r/min(9)
lc1702
应满足转速n<
0.8nc=57132r/minc
(7)效率
由回转运动转化为直线运动时
tan■tan(34'
)
=(0.95~0.99)=(0.95~0.99)(——)—=0.292~0.304
tan(-:
'
)tan(34'
650'
....(10)
效率取为=0.297
3.4直齿轮设计
表1直齿轮参数表
项目
符
号
齿轮1
单位
齿轮2
几何参数:
齿数
Z
20
35
法向模数
mn
1.5
毫米
法向压力角
an
度
有效齿宽b
12
齿顶高系数
ha*
1
顶隙系数c
*
0.25
标准中心距
a0
41.2
中心距
a
42
分度圆直径
d
30
52.5
基圆直径
db
28.191
49.33
顶圆直径d
33
57
根圆直径
df
26.25
50.34
齿顶高
ha
1.452
2.25
齿根高
hf
1.875
1.077
全齿高
ht
弧齿厚
St
2.356
2.93
名义转矩
T
0.0539
N-m
0.09
N•m
名义功率
P
0.02
Kw
0.04
转速
n
3500
r/min
1998
材质
支承形式
非对称支承
3.5电机选型
计算条件:
空行程最长l=60mm,夹紧时间不超过1.2s
(电机选型部分和组长商量而定)
螺母移动平均速度
160mm广v=-==50mm/s,(11)
t1.2s
丝杠的平均转速n=33.3r/s
摩擦转矩
1、1
T〔三Mt1d2Fatan('
:
'
)911.6tan(34'
)=9.11Nmm
22
(12)
1.1
T2=—NFD=—M0.12M11.6M10=4.64Nmm(13)
T3=0Nmm
故Tq=T〔+T2+T3=9.11+4.64+0=13.75Nmm(14)
「Tqn13.751998「cc
Pq===2.88
95509550
选用转速为n0=3500r/min的直流电机,速比i=也=1.75
齿轮传动效率2=0.96、滑动螺旋传动效率%=0.297
总效率=12=0.960.297=0.29
(15)
电机轴驱动转矩:
TL=Tq/ii.=13.75/1.75/0.29=27.1Nmm
电机轴输出功率:
4机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图
图3手爪三维图
图4直齿轮丝杆
图5电机齿轮
图6齿轮箱
图7手爪接触块连接件和丝杆螺母
图8手爪装配件
5本章小结
本章对机械手手爪的类型及夹紧装置进行了设计。
先对丝杠螺母式的手部结构进行设计分析,然后对手爪滑动丝杠进行计算设计,对直齿轮和电机进行了选型。
最后用Pro/e画出三维图,用AutoCAD画出二维图。
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