机械手夹持器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 本科毕业设计（论文） 题 目 ： 机械手夹持器的设计 _ 英文题目： of 院 ： _ 专 业 ： _ 姓 名 ： _ 学 号： _ 指导教师 ： _ 2015年 11 月 14日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计（论文）独创性声明 该毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计 （论文）使用授权声明 本人完全了解 院有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留送交毕业设计（论文）的复印件，允许被查阅和借阅；学校可以公布全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存该毕业设计（论文）。保密的毕业设计（论文）在解密后遵守此规定。 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 针对国内组装生产线机械手夹持器的功能和适应性相对于国外的机械手夹持器不足的现状，来设计机械手夹持器来 提高效率，解放人力。 国内机械手夹持器的研发及制造要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。近期对机械行业中机械手设备的使用情况进行了调查，发现在机械行业中，机械手是提高大型生产线组装效率和实现自动化程度的最重要的设备之一，通过在组装生产线使用机械手，可以在很大程度上面减少人工的投入和有效地增加组装效率和节省人力的投入。自然而然机械手配备的夹持器的设计加工也非常重要。在组装时如果使用临时的组装设备，不但劳动强度太大而且工作效率极低，所以设计一个专用的机械手夹持器势在必行。 通过大学所学的 知识，提出了机械手夹持器的结构组成、工作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，构建了机械手夹持器总的指导思想，从而得出了该机械手夹持器的优点是工作灵活，运行平稳。 关键词： 组装生产线 ；机械手夹持器；结构；平稳买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a to do to a to or It in to in is of of it to on of in be be by of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 目 录 摘要 . I . 绪论 . 1 课题研究的内容 . 1 内外发展状况 . 2 械手的组成和分类 . 5 2 机械手夹持器结构的设计 . 11 械手夹持器的总体方案图 . 12 械手夹持器的工作原理 . 13 配机械手的功能特点 . 14 械部分的设计计算 . 16 机在选型设计 . 17 缩弹簧的选型计算 . 19 栓的选型计算 . 22 3 机械手夹持器中关键零部件的强度计算与校核 . 24 簧的强度计算与校核 . 25 筒的强度计算与校核 . 27 结论 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 工业机械手技术和产品强度的可靠性得到了增强，有望应用于教学，免费的产品系统和一些新的领域 。 只有我们创建的模式可十分完美地与网络技术结合在一起，才能建立一个满是生机的社会环境，帮助型机械手也才能服务大众的各类活动。如果多个应用程序可以为我们创造的，他们提供快速，安全的服务，满足他们的需求，将是非常愉快的。所以，我们应该抓紧实现建设这样一个好的平台。 此外，因为教育是人才的培养，社会和工业的各个领域也要由它来服务。教育以及教育系统以机械手为目标的不仅得提高应付难处的能力；他们也喜欢传统的技术，在不同的方向、在合作领域，但关键是要把机械手技术对社会和高级人才使用。 1）实现 的潜力 2010 年，国家各部委进行详细的调查和论证后认为：智能机械手这个大产业在接下来的几十年内产值和市场占有率都会是井喷式的。 在 2013 七月，在测量市场大小的根本上行使 2010 之“机械手产业的市场趋势考查”后续。情况即中国市场正在急剧膨胀，然后韩国，日本和德国都在拼命瓜分市场。 2）工业机械手的定义和需求 在日本，工业机械手从开始普及到现在已然 30 年。工业机械手对全球制造业发展提供了很多的帮助，像战胜了困难的，污浊的，无法掌握的应用情况，供应了优秀的产品品质，补充了贫乏的现场人力。 能理 解，在将来数年，由于老龄化加剧，现场人力数目缩小，会发生很多的用人贫乏。因此，产业机械手的希冀变得更多。产业机械手在全新范畴的施行（像食物，药剂以及消费物的研发，建设以及制造范围）亦然有很好的远景。特别是在医学范畴，试剂以及样品分析前处理，可能获得类似于高度精准的技术实验数据。人力也能够防止于在危急境况下作业，如病毒和细菌。 另一面来说，怎么去教依旧是产业机械手的很大问题。利用口令进行示范，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 必须锻炼的非常好，方能娴熟的操纵各式各样产业机械手。在当下的机械手体系里，多臂互相配合链接操纵的境况下，操纵要用去巨额 的工夫。早前的机械手体系愈来愈艰巨，是让教授更易学的一个大难点。在将来的时间里边，达成不必讲授成了终极的目的。更由于这样，智能的机械手会成为不可或缺的。我们需求各式各类的研发成效，联合科研院所的协助。 3）机械手在社会中的定义和需要 由于全球都迈进了衰老型社会，想让老弱病残幼在存活和环境容纳中获得援手。估计机械手会给以充分的反馈，好比讯号的供应以及撑持，帮助那些居家讨生活的人，向组建社团给以帮助，缩小休养之包袱，给身体功能施以帮助，以及增加商业设施。这会能使得老人以及残疾人觉得就是貌似孩子们 、孙子们和他们呆在一块儿似的。历经实践，这是愈来愈明朗，在以后，服务型机械手的成长会加快环境容纳度，我们会使得延续康健的时期愈来愈长，用自帮自助的存在方法，有目的地工作和参与社会。所以有，它可以变成构建更好环境以及衰老境况乃至世界上生长的能量。 B）机械手服务平台 如果我们必须领会服务机械手体系的运作方法，就得懂得实际情况、顾客还有产品中的悬殊，包括领导大批机械手还给以帮助。不只是增添了很多额外花费，以及能否赚钱的疑惑。诚然我们可以建造出来服务机械手体系，若是服务的回报无法回本更无盈利，就更 不能扩大利用了。假如一个多服务系统机械手可以建造出来，可给他人用的崭新的帮助方式已初露锋芒，制造者才敢去想走到了这一步，得到的回报能否顺利地抵消甚至超出用去的本金。所以，现在极大的障碍是创造出一个体系，这体系会渗透进帮助型机械手的发展范畴，也更容易渗透进 业。 4）机械手在教育中的定义和需求 C）机械手在教育中的需求 在日本，那样的向来肩负着本国对外竞争力的研发科技、生产制造人员却是在急剧锐减，现在，他们加快应对着居民衰老化，真正境况是，依托相应调研报告，眼下的事实却是，日本群众用在 高端科技的精力以及会意程度非常明显的愈来愈少了。即使如此，机械手和机械手应用工程课堂买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 展示教学也收获了重视，是一种很好的锻炼制造员工以及淡化对科学害怕的技术措施。机械手活动比赛被承办在各式各样的地区，传统刊物也录用了兴趣者们的作品，还有机械手知识亦然在人民里边传播开来。 本 次 设计 的题目是机械手夹持器的设计，该机械手夹持器采用压缩弹簧的张力实现该机械手夹持器的张开，驱动机械手夹爪开合的动力来做标准型气缸，本次设计的机械手夹持器研究的主要内容为： （ 1）功能分析与方案设计； （ 2）结构设计与三维造型； （ 3）控制系统设计 。 技术指标与基本要求： （ 1）要求理论分析正确； （ 2）要求完成所有设计功能； （ 3） 根据该机械手夹持器的具体设计对设计说明书里面的相关传动进行设计计算以及对驱动装置进行选型设计等等 。 内外发展状况 我们在 1986 之木牛流马基础钻研四脚机器人制造的来历，来自于王健的以前的资料，他数十年的废寝忘食建造了一个单体七 环节机构，开纯机械行走机。王健更设计出单腿八杆机构，创建王木车马。在这之后，台湾教授颜洪森以木制车马为基础，开发了一系列的步行机，如四连杆式，六连杆式等等步行机，查建中和其他人一起以单腿八杆机构为对象，共同钻研考虑怎样改良按压力引发的角度以及零部件的分理。总之，传统的对象加上科学的分析和先进的理论，使得机器人在国内的研究范围和深度得到了极大的丰富和发展。只了解到外国科学家在十九世纪末建造出了一部类似于骡马，整体部分是用齿轮以及连接杆件机构组装，人可以骑在上面用脚蹬踏板推动运行的机器人，但是却没有做出实物来加 以佐证 纪买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 初又有人运用齿轮以及连接杆件体系制造出类似的机器人，然而相关资料中并没有找到对这个作品的介绍，所以那个时候有关机器人的研究还仅能思索腿的组成以及运动起来的行程路径。 20 世纪中期 然放进步态研究的思维制造出来在每一条腿上都用成组的连接杆件体系拼装而且安装两个摇杆体系结构以操纵机器人的步伐轨迹，已然加入步态设计的思路。同期，又有两位发明家麦吉以及弗兰科创作了首部彻底用计算机操纵的行走机器人。接下来几年有关此机器的设计被充分的融入了运行操纵理论。 1979 年席罗思在行进机器人里加入了操 纵水平行走的仪器，同样在腿上加入了保持和校对偏向的装置。 20 世纪末布朗、罗布特以及莎普恩斯研究了加入了液压部件和直流电机的相应机器人。这都意味着人类对四杆动力体系的认识已从简单的考虑迈入了整体操纵、计算机和高新科技的相互融汇贯通的康庄大道。 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。各系统相互之间的关系如方框图 1示。 图 1械手组成方框图 2 机械手夹持器结构的设计 械手夹持器的总体方案图 本 次 设计 的题目是机械手夹持器的设计，该机械手夹持器采用压缩弹簧的张力实现该机械手夹持器的张开，气缸提供驱动机械手夹爪开合的动力。该机械手买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 夹持器具体的总体方案图如下图所示： 械手夹持器的工作原理 该机械手夹持器采用压缩弹簧的张力实现该机械手夹持器的张开，旋转气缸提供驱动机械 手夹爪开合的动力，当需要夹紧工件时，只需要通过直流电机的旋转就能够使该机械手的夹爪夹紧，然后当需要松开工件的时候，需要电机反转就可以使夹爪松开工件，然后移载工件到指定的位置。 配机械手的功能特点 本文所设计的机械手夹持器所配套的机械手，具有全程悬浮功能，模块化结构和符合人机工程学操作原理的特性能够更好的满足客户需求。现有产品，主机负载能力可从 8050夹具）；提升有效行程可达 1400大工作半径可达 可通过铺设滑轨来实现覆盖范围的有效扩展，以满足不同的现场工作情 况。 装配机械手在机械结构上来说，主关节旋转角度可以实现 360 度自由旋转，特有的四连杆机构能够有效保证机械手前段始终处于水平状态，以达到工件状态的始终如一；本身的刚性特点能够有效抵抗工件的偏心，以满足更复杂的工序装配移载要求。 装配机械手在安全上也做有足够的保护措施，在给定的气压下只能够提起相买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 应的负载，有效的避免超负荷工作而带来的风险。设备设有断气保护功能，当气源突然断气时，止回阀可以有效的防止因工作气体回流而导致的工件下坠现象的方式。同时还可以根据工况需要选配增压稳压系统，以提高设备的稳定 性，保护操作人员在正常使用过程中不会受到伤害。 此类机械手广泛运用于食品、医疗、化工、印刷、机械制造、电子、陶瓷及汽车等行业的生产加工车间的物件移载与装配工位，对偏心工件的移载与装配，或工件的探入操作具有很强的适应性。 械部分的设计计算 已知整个机械手夹持器的总重量 50他重量 150们取总重量为200动速度为 12r/： m m m g = 2 0 0 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 / 具体的电机设计计算如下 : 1、确定运行时间 本次设计加速 时间 01(t 60 m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0 电 机 0 0 / m i 0 0 5电 机 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9 N m 式中： 启动转矩 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2 J M J L J 必须 转矩 2 . 3 6 . T M T L T S S N m S 为安全系数，这里取 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160电机厂家为机电产品。根据电机的特性曲线以及参数表如下： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为160机额定功率为 定转矩为 大转矩为 定转速为 3000r/机大致图如下： 外形尺寸 110机输出轴径为 25 的选型计算 本次进行压缩弹簧的计算，先大概选取缠绕比 C，弹簧材料 :65统的扭转刚度 :怠速级刚度 驶级刚度 于两级压缩。已知条件可知，则弹买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 簧刚度的计算为 : 压缩器总刚度 K，弹簧的刚度 簧的刚度 282. 1 N/m 外层弹簧的刚度 ； 弹簧极限变形 :弹簧的极限变形 弹簧的极限变形 弹簧极限受力 :弹簧的极限受力 簧的极限受力 :簧的极限受力 :1 x 51=42. 7 弹簧的极限受力 :z x 52=92. 7 弹簧直径 :内外弹簧 d.弹簧直径的公式 ； 弹簧 . 98 其中 . 34 . 6 z =76； 弹簧中径 :弹簧的中径 D,弹簧的中径计算公式 :D= 弹簧的中径 3. 708表取整 2弹簧的中径 D.,=23. 24表取整 D.,=2 5 弹黄有效圈数 :0,弹簧实际圈数 0； 弹簧有效圈数： 0, 弹簧实际圈数 0； 弹簧节距 :t,=4. 63弹簧节距 :t,=7. 54自由高度 :弹簧自由高度 H,，自由高度计算公式 : H=(n 一 d+簧自由高度 :30. 56弹簧自由高度 :43. 95弹簧材料长度 :内外弹簧 L, 22c 2 ; 弹簧长度 :103. 6弹簧长度 :366. 58弹簧螺旋角 :弹簧螺旋角 a 层弹簧螺旋角 簧螺旋角 簧的内外径 :内径 2径 :D=D2+d; 弹簧内径 0; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 弹簧固有频率 :内外弹簧 f,计算公式 : 2 51056.3 ; 内层弹簧 :f,=弹簧压并高度 :弹簧 5. 43螺栓的强度在机械联接中至关重要，特别是在重要的场合，其强度校核和计算尤其重要。其受力简图如上图所示，图中以合力 代替均匀分布的作用力假设应力在剪切面内是均匀分布的，若 为剪切面面积，则应力为： 与剪切面相切，故为剪应力。 2、挤压实用计算 在工程上也采用类似剪切的实用计算方法，假定挤压应力是均匀分 布的，则 挤压面面积 为挤压面的正投影面积。对于平键接触面面积就是挤压面面积；对于螺栓挤压面面积 就是直径平面面积，其值为 。 3、强度条件 剪切和挤压的强度条件如下： 剪切强度条件： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 挤压强度条件： 式中 塑性材料： 脆性材料： 先按剪切强度设计： ? d 再用挤压强度条件设计，挤压力为 ，所以 ? ? d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 最后得到螺栓的抗大强度和抗剪强度是合适的。 3 机械手夹持器中关键零部件的强度计算与校核 簧的强度计算与校核 其中临界载荷可按下式计算： CB*中， C B 为不稳定系数， 查表可得。 如果 F Fc r ，应重新选择有关参数，改变 b 值，提高 ； 大小，使其大于 F m； 一般受变应力作用的弹簧，其应力变化规律有 常数和 常数两种。因此，可根据力学疲劳强度理论与相应计算公式，进行应力幅安全系数、最大应力安全系数的计算。对于弹簧钢丝也可按简化公式进行验算 ： 950N,符合 设计要求。 筒的强度计算与校核 根据根据条件，套筒预计寿命 16 365 8=48720 小时； （ 1）已知 n =筒承受径向反力： 初先套筒为角接触球套筒 7206。 根据课本 11套筒内部轴向力 (2) a= 故任意取一端为压紧端，现取 1 端为压紧端 (4)计算当 量载荷 据课本 （ 11 f P=据课本 11得P1=fP(1 )= P2=fp(1 )= 2 故取 P= 角接触球套筒 =3 ； 套筒运动和换向时承受过大的冲击负荷，或当套筒静止时，由于机器振动等因素都会使接触处形成凹坑。外界硬粒进入套筒内，也可在接触表面形成压痕，这种永久变形量超过一定限度 ，就会防碍直线运动平稳性，引起振动和噪音，振买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 动会进一步冲击凹坑周围材料，造成恶性循环，使凹坑面积扩大，这种永久变形量用基本额定静载荷限定。钢球和套圈接触点两者永久变形量之和等于钢球直径的万分之一时的静载荷，定义为基本额定静载荷 套筒使用时，冲击力很难测定，常用选取适当的静载荷安全系统来保证套筒静载荷不超过基本额定静载荷。选型时使套筒承受的静载荷 0/受振动和冲击场合 振动和冲击工作场合 套筒由于反复承受工作载荷，首先在表面下一定 深度处，强度较弱部分形成裂纹，继而发展到接触表面，使金属成片状剥落下来，这种剥落称为疲劳剥落。在安装、润滑、密封正常的情况下，绝大多数套筒的破坏是疲劳破坏，一般所说的套筒寿命就是指套筒的疲劳寿命。直线套筒额定寿命规定为 5 万米， 通过限定基本额定动载荷 C 来保证。由于套筒寿命具有分散性，即同一批材料、相同工艺生产、相同使用条件下的套筒寿命不相同，所以套筒基本额定动载荷 C 定义为一批相同的套筒在相同条件下运行 5 万米，套筒不生任何疲劳剥落现象所能承受的动载荷。 结 论 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 在最近的一段时间的毕业设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是机械手夹持器，通过初期的定题，查资料和开始