单臂回转式机械手机械系统的设计(16)

2-1-3 机械手总体结构 左视图

2．2 回转式机械手回转部分的机械设计

本次所设计的回转缸，我所选择的是AY-R系列的中实旋转气压缸，其数据如表2-2-1所示：

品牌

缸径

重量 中实型气缸 型号 种类 AY-R （韩国三千里） 柱塞式气缸 适用范围 5~30 5~30（mm） 理论作用力 130（N） 18.7（kg） 气缸数 3 最大负荷 3443（N） 最大力距 333（Nm）

表2-2-1 回转缸的相关数据

这与这次所设计的立柱的直径相符，而且其重量为18.7kg，能够使得回转机械手在工作中的重心在工件内部，使得工作平台不会出现倾覆的情况。

本次所设计的回转式机械手，我们设定它能旋转任何角度，所以回转缸以及立柱能够进行任何角度的转动。在这里，我们对回转的驱动力矩M进行了校核：

M>（1.1～1.2）(M摩+M偏+M惯)（N·m）

式中，

M摩——手腕支撑处的摩擦阻力矩(N·m)；

M偏——工件重心偏置的偏置力矩(N·m)；

M惯——手腕运动的惯性力矩(N．m)。

（1） 摩擦阻力矩的计算。

M摩=f/2*(N1*D1+N2*D2)(N·m)

式中，

N1，N2—轴承处支反力（N）；

D1，D2—轴承直径（m）；

F—轴承的摩擦系数。

由于回转缸为气压缸,所以在这方面的摩擦可以忽略。

（2） 偏置力矩M偏的计算。

M偏=G*e（N·m）

=10*200mm/1000=2(N·m)

式中，

G—工件自身的重力（N）

e—工件重心到手腕转轴线的垂直距离（m）

（3）惯性力矩M惯的计算。

M惯=0.0175*（J腕+J手+J工）*w/t(N·m)

式中，

J腕—手腕的转动部件对其运动轴线的转动惯量；

J手—手部对手腕转动轴线的转动惯量；

J工—工件对手腕转动轴线的转动惯量；

W—手腕转动的角速度（1/s）；

t—手腕启动过程所需用的时间（s）

由于此次回转缸被我们安放在立柱的底端部分，我们可以把工件以及手部假设为一个整体，我们假设物体连同工件的质量为8kg，回转缸的质量为18.7kg，w为3（1/s）,启动的时间为0.1秒。

M惯=0.0175*（0.43+0.04）*3/0.1=0.25(N·m)

M总=1.2*（0.25+2）=2.7（N·m）<333N·m

所以运用这个旋转气压缸是合理的。图2-2-1为气压缸的实物图：