PLC车床上下料机械手设计+CAD图纸(7)
手指对工件的夹紧力按下式计算：
F_N≥K_1 K_2 K_3 G （3.2）
式中 K_1—— 安全系数，通常取1.2~2.0，故取K_1=1.5，
K_2—— 工作情况系数，主要考虑惯性作用力的影响。K_2可近似按下时估算
K_2=1+a/g
其中 a—— 允在工件时重力方向的最大上升加速度；
g—— 重力加速度，g≈9.8m/s2；
a=(v_max )/t_响应
vmax—— 运载工件时重力方向的最大上升速度，设vmax=0.1m/s；
t响应—— 达到最高速度的时间，根据设计参数，设t响应=0.5s；
所以， a=(v_max )/t_响应 =(0.025⁄1)/1=0.025m/s^2
K_2=1+a/g=1+0.025/9.8≈1.0026
K_3—— 方位系数，根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定。按[1] 表2-2选取，K3=1.0；
G—— 被夹工件重量；
所以， F_N≥K_1 K_2 K_3 G=1.5×1.0026×1.0×200=300.8N
F=2b/a F_N cos^2α=(2×70)/30×300.8×cos^2〖30°〗=1052.8N
F_实际=F/η
式中 η——为传动效率，取η=0.9
所以，
F_实际=F/η=1071/0.9=1169.8N
夹持范围误差分析与计算
机械手能否准确夹持工件，把工件送到指定位置，不仅取决于机械手的定位精度（由臂部和腕部等运动部件确定），而且也与手指的加持误差大小有关。为了适应工件尺寸在一定变化范围内变化，避免产生手指夹持的定位误差，必须注意选用合理的手部结构参数，使误差控制在较小的范围内。在机械加工中，通常情况是手爪的夹持误差不超过±1mm
图3.4所示为两只点回转型手爪。把工件轴心位置放到手爪两指点连线的垂直距离CD以X表示，根据几何关系有：
X=√(〖l_AB〗^2+〖(R/sinθ )〗^2-2l_AB R/sinθ cosβ-a^2 ) （3.3）
其中
β=〖cos〗^(-1)〖(R_op/sinθ -a)1/l_AB 〗 （3.4）
Rop为夹取工件最大最小范围的平均值，即
R_op=(R_max+R_min)/2=(40+60)/2=50mm
所以，
β=〖cos〗^(-1)〖(R_op/sinθ -a)1/l_AB 〗=cos^(-1)〖(50/sin〖60°〗 -30)×1/70〗=66.7°
Δ=|√(〖l_AB〗^2+(R_max/sinθ )^2-2l_AB R_max/sinθ cosβ-a^2 )-√(〖l_AB〗^2+(R_min/sinθ )^2-2l_AB R_min/sinθ cosβ-a^2 )|
(3.5)
=|√(〖70〗^2+(60/sin〖60°〗 )^2-2×70×60/sin〖60°〗 cos〖66.7°〗-〖30〗^2 )-√(〖70〗^2+(40/sin〖60°〗 )^2-2×70×40/sin〖60°〗 cos〖66.7°〗-〖30〗^2 )|=70.45-69.79=0.66mm
夹持误差满足设计要求。
上下料机械手手臂的设计计算
液压缸的设计计算
缸径D及活塞杆径d的计算
D=√(4F/(πp_1 ))（3.6）
式中 F——为液压缸的驱动力；
p1——为液压有杆腔设计压力，参照[2]表9-9 F=1169.8≤5kN，取p1=1MPa；
所以，
D=√((4×1169.8)/(π×1MPa))≈0.038mm
根据[2]液压气动技术速查手册表4-5 液压缸内径尺寸系列，将液压缸内径圆整为标准系列直径D=40mm；
活塞杆直径d的确定根据：
d=D√((φ-1)/φ) （3.7）
式中φ——液压缸的往复运动速度比，根据工作压力，按[2]表4-11 取φ=1.46