单臂回转式机械手机械系统的设计(17)

图2-2-1 回转气压缸

2．3 回转式机械手大臂的机械设计

关于大臂的设计，大臂通常一般要应承载能力大、刚度好、自重轻。所以在设计中要根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸，提高支撑刚度和合理选择支撑点的距离，合理布置作用力的位置和方向，注意简化结构，提高配合精度。而且大臂连接着液压缸与气压缸，在这里，则选取用了铝合金的作为材料，在尺寸方面，于整体做配合，大臂与小臂和立柱之间，都采用了键连接，所以大臂的尺寸如图2-3-1所示：

图2-3-1 大臂尺寸图

（1）关于大臂与立柱连接的键的计算校核：

由于是平键连接，且轴的直径为15mm，所以我们选择为键宽b为5，键高h为5的键，键长L为16。由于是静联接，所以我们可以得出：

2T 103

σp= p kld

式中：

T—传递的转矩

k—键于键槽接触的高度

l—键的工作长度

d—轴的直径

2 3 103

p 10MPa<300MPa(附：铝合金的许用挤压应力大于300MPa) 2.5 16 15

所以大臂与立柱之间采用键联接是合理的。

（2）大臂与支架之间的连接键的计算与校核

由于是平键连接，且轴的直径为15mm，所以我们选择为键宽b为5，键高h为5的键，键长L为16。由于是静联接，所以我们可以得出：

2T 103

σp= p kld

则有

2 1.5 103

p 5MPa<300MPa(附：铝合金的许用挤压应力大于300MPa) 2.5 16 15

所以大臂与立柱之间采用键联接是合理的

2．4 回转式机械手小臂的机械设计

对于机械手的小臂，我们放置了一个用于升降的液压缸，以及使之与大臂所连接的用在液压缸上面的支架。首先是对于液压缸的选型。

伸缩液压缸所需驱动的力包括夹持器及工件的移动惯性力和系统自身阻力，总的作用力较小，所以选择系统压力P=0.8MP=8bar，则系统最大压力Pmax=1.5P=1.5×8=12bar，

根据结构要求选择CD型单杆液压缸，选择MS2型底座安装形式，如图2-4-1：

图2-4-1 液压缸结构

以下是选择液压缸活塞和活塞杆直径所需要的一些数据，

推力：F=RW+RM+RF≈10N,其中RW为轴向外作用力；RM为惯性力； RF为系统阻力。