基于视觉检测的直角坐标机器人设计+CAD图纸(14)
图4.1 手部结构图
工件重量G=5公斤，选用型号为QGJA65-100YK系列气缸（双耳式），其运行长度设计为 =100mm,气缸内径为 =65mm,半径R=32.5mm,气缸运行速度，加速度时间 =0.1s,压强p=0.4MPa,则驱动力
G0 1327.32 N
2、气缸的直径
本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:(4-2)
式中: - 活塞杆上的推力，N
- 弹簧反作用力，N
- 气缸工作时的总阻力，N
- 气缸工作压力，Pa
弹簧反作用按下式计算:5)
式中: - 弹簧刚度，N/m
- 弹簧预压缩量，m
- 活塞行程，m
- 弹簧钢丝直径，m
- 弹簧平均直径，.
- 弹簧有效圈数.
- 弹簧材料剪切模量，一般取
在设计中，必须考虑负载率 的影响，则:
……………………………………………(4-6)
由以上分析得单向作用气缸的直径:
……………………………………………(4-7)
代入有关数据，可得 ….(4-8)
所以: .. (4-9)
查有关手册圆整，得
由 ,可得活塞杆直径:
圆整后，取活塞杆直径 校核，按公式
………………………………………………(4-10)
有: 其中，[ ] ， 则:
满足实际设计要求。
3、缸筒壁厚的设计
缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:(4-11)
式中: - 缸筒壁厚，mm
- 气缸内径，mm
- 实验压力，取1.5Pa
材料为铝合金,[ ]=3MPa
代入己知数据，则壁厚为:(4-12)
取 ，则缸筒外径为:
5 机架与机座的设计
机架零件一般是指机器的底座、机架、箱体、基础版等零件。机器的全部重量将通过机架传至基础上。机架零件还负有承受机器工作时作用力和使机器稳定在基础上的作用。
5.1 机架的设计要求
机架零件往往是机器中最大的零件，在机器总重量中，一般情况下，机器零件占70%—90%。因此，设法减轻这类零件的重量具有一定的经济意义。机架零件按构造形式不同大体上可归纳成四类：1、机座类；2、板类；3、框架类。此外也有其他分类方法，如整体机架和部分机架、铸造机架和焊接机架、固定机架和移动机架等。
对于机架零件一般可提出下列基本要求：1、足够的强度和刚度；2、形状简单，便于制造；3、便于在机架上安装附件等。对于带有缸体、导轨等的机架零件，还应有良好的耐磨性，以保证机器有足够的使用寿命。高速机器的机架零件还应满足振动稳定性的要求。
强度和刚度是评价机架零件工作能力的基本增长准则。像锻压机床、冲剪机床等类机器，其机架零件的截面尺寸往往由强度条件决定。
机架零件大多数形状比较复杂。故采用铸件。铸铁的铸造性能好、价廉、吸振能力较强，所以在机架零件中应用最广。受载情况严重的机架常用铸钢、如轧钢机机架。要求质量轻时可以采用轻合金，如飞机发动机的缸体多用铝合金铸成。
5.2 本设计的机架
本设计的机架选用3060型的铝合金型材，基本参数见图3-5。
铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。