创意笔筒 设计说明书----

笔的图书馆 材料： 1、几块木板

2、装饰物、卡纸、剪刀、胶棒。

笔筒说明：

1、 笔筒正中间，可以贴你喜欢的学习计划。旁边还

可加上一些励志的名人名言。

2、 笔筒左边是用卡纸围成的小方筒，可以贴你的大

头贴。

3、 木板笔筒中可以放一些笔、尺子、胶带。

4、 卡纸笔筒可以放一些橡皮和小玩件。

笔筒装饰：1、在木板笔筒的笔口下方一点系上蝴蝶结丝带。

2、笔筒四周贴一些晶晶。

3、卡纸笔筒可以剪出几个小孔，清新透亮。

4、可以贴一行卡片。

六年七班

李姿儒 刘彦妤

一、抓取机构设计

手部设计计算

一、对手部设计的要求

1、有适当的夹紧力

手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。

2、有足够的开闭范围

夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图所示。

机械手开闭示例简图

3、力求结构简单，重量轻，体积小

手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。

4、手指应有一定的强度和刚度

5、其它要求

因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。

二、拉紧装置原理

如图所示：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。

油缸示意图

1、右腔推力为

FP=（π／4）D²P                      

=（π／4）0.5²2510³

=4908.7N

2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：

F1=（2b／a）（cosα′）²N′        

   其中 N′=498N=392N，带入公式2.2得：

F1=（2b／a）（cosα′）²N′

   =(2150/50)（cos30º）²392

                   =1764N

则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η                         

=17641.51.1/0.85=3424N

经圆整F1=3500N

3、计算手部活塞杆行程长L,即

L=（D/2）tgψ                          

                  =25×tg30º

                  =23.1mm

经圆整取l=25mm

4、确定“V”型钳爪的L、β。

取L/Rcp=3                              

式中：    Rcp=P/4=200/4=50                       

由公式得：L=3×Rcp=150

取“V”型钳口的夹角2α=120º，则偏转角β按最佳偏转角来确定，

查表得：

β=22º39′

5、机械运动范围（速度）【1】

（1）伸缩运动 Vmax=500mm/s

Vmin=50mm/s

（2）上升运动 Vmax=500mm/s

Vmin=40mm/s

（3）下降Vmax=800mm/s

Vmin=80mm/s

（4）回转Wmax=90º/s

Wmin=30º/s

所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s

6、手部右腔流量

Q=sv                       

=60πr²

=60×3.14×25²

=1177.5mm³/s

7、手部工作压强

P= F1/S                   

                               =3500/1962.5=1.78Mpa

腕部设计计算

腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。

要求：回转±90º

     角速度W=45º/s

以最大负荷计算：

当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，长度l=650mm。如图所示。

1、计算扭矩M1〖4〗

设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩M1为：

M1=F×S                                 

=10×9.8×0.2=19.6（N·M）

           F

                      S

                            F

               腕部受力简图

2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩M2〖4〗

F=5kg     S=10cm

带入公式2.9得

M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M）    

3、摆动缸的摩擦力矩M摩〖4〗

F摩=300（N）（估算值）

S=20mm     （估算值）

M摩=F摩×S=6（N·M）

4、摆动缸的总摩擦力矩M〖4〗

M=M1+M2+M摩                       

         =30.5（N·M）            

5.由公式

T=P×b（ΦA1²-Φmm²）×106/8         

其中： b―叶片密度，这里取b=3cm；

ΦA1―摆动缸内径, 这里取ΦA1=10cm；

Φmm―转轴直径, 这里取Φmm=3cm。

所以代入公式

P=8T/b（ΦA1²-Φmm²）×106

=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106

=0.89Mpa

又因为

W=8Q/（ΦA1²-Φmm²）b

所以

Q=W（ΦA1²-Φmm²）b/8

                  =（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8

                  =0.27×10-4m³/s

                  =27ml/s

臂伸缩机构设计

手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。

臂部运动的目的，一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上，从臂部的受力情况看，它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷，而且自身运动又较多，故受力较复杂。

机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。

手臂的伸缩速度为200m/s

行程L=500mm

1、手臂右腔流量，公式得：【4】

Q=sv

                   =200×π×40²

                   =1004800mm³/s

                   =0.1/10²m³/s

                   =1000ml/s

2、手臂右腔工作压力，公式得：〖4〗

P=F/S                          

式中：F――取工件重和手臂活动部件总重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。

所以代入公式得：

 P=（F+ F摩）/S

                  =（30×9.8+1000）/π×40²

                  =0.26Mpa

3、绘制机构工作参数表如图所示：

机构工作参数表

4、由初步计算选液压泵〖4〗

所需液压最高压力 

   P=1.78Mpa

所需液压最大流量                

Q=1000ml/s

选取CB-D型液压泵（齿轮泵）

此泵工作压力为10Mpa，转速为1800r/min，工作流量Q在32―70ml/r之间，可以满足需要。

5、验算腕部摆动缸：

T=PD（ΦA1²-Φmm²）ηm×106/8           

W=8θηv/（ΦA1²-Φmm²）b              

式中：Ηm―机械效率取：    0.85～0.9

Ηv―容积效率取：    0.7～0.95

所以代入公式得：

T=0.89×0.03×（0.1²-0.03²）×0.85×106/8

       =25.8（N·M）

T