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买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 圆柱坐标式三自由度机械手 摘 要 机器人不仅是一种自动化的机器。 机器人是一种可重新编程的、多功能的、机械手 ,为实现各种任务设计成通过可改变的程序动作来移动材料、零部件、工具或是其他专用装置。 本设计 设计的是一 种圆柱坐标式 机械手 ,该装置具有三个独立运动 (两个直线运动、一个旋转运动 ),也就是所说 的 三个自由度。该机构中立柱可相对于机座旋转 180 度,回转速度 15r/水平伸缩距离 400移动速度约 0.2 m /s,机械手可上下垂直运动,其垂直升降量 1000移动速度约 m /s,机械手最大夹持重量 10所夹持工件为圆柱形,直径范围: 30120 根据课题要求经过认真思考和请教指导老师,本设计的旋转运动采用摆动液压马达(旋转液压缸)驱动,水平伸缩运动采用液压缸驱动,垂直升降运动仍采用液压缸驱动 。 关键词 : 三自由度,圆柱坐标式,工业机器人,机械手 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 F F is A is a to or of a of is a a is to of of be to 805 r / be 00.2 m/ s. to do 000m/ s. 0mm 20mm is to of , of by by of 文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 前 言 . 1 第 1 章 概述 . 2 业机械手的概述 . 2 业机械手的发展 . 5 业机械手在我国的发展与应用 . 6 第 2 章 总体设计方案 . 8 体设计的思路 . 8 路 . 8 体方案的确定 . 8 案 . 8 第 3 章 机械手相关的设计与计算 . 10 指的相关设计与计算 . 10 指夹紧力的计算 . 10 部液压缸的选取 . 13 平伸缩缸尺寸计算 . 15 直升降液压缸主要参数的确定 . 16 降手臂的设计 . 17 柱与托盘的设计 . 19 第 4 章 相关的校核 . 25 爪扇形齿轮与齿条强度校核 . 25 轮齿条强度 校核 . 25 第 5 章 结论 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 28 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 1 前 言 机器人技术的发展,可以说是科学技术发展共同的一个综合性的结果,同时,也是为社会经济发展产 生了重大影响的一门科学技术,它的发展归功于在第二次世界大战中各国加强了经济的投入,就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果,也是人类自身发展的必然结果,人类的发展随着人们逐渐的这种社会发展的情况,人们越来越不断探讨自然过程中,在改造自然过程中,认识自然过程中 ,需求能够解放人的一种工具。那么这种工具就是代替人们去能够从事复杂和繁重的体力劳动,实现人们对不可达世界的认识和改造,这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。另一方面,人们有各种各样的好的想法,它也归功于电子技术,计算机技术以 及制造技术等相关技术的发展而产生了提供了强大的技术保证。 毕业设计是对大学四年所学的知识的总结和运用。它是基础知识和专业知识的统一,是理论和实践相结合,这加深了我们对所学知识的理解和灵活运用。通过查阅大量的资料,学到了很多在课堂上学不到的知识和掌握了一部分新的理念,为我们走向工作岗位奠定了一定的知识基础。同时,也是检验我们掌握所学知识的深度和力度 本说明书是根据设计课题要求,有本人编写的简明工具文本,全书共一册内容互相衔接,配合设计图纸一起使用。本说明书内容包括绪论、机构简图、设计计算说明,配合设计图纸、机 械手的使用方法和技术,为用户在使用过程中维护和改进本产品提供原始数据。 本说明书由河南科技大学机械设计制造及其自动化专业学生王振国编写,全书有葛述卿老师主审。在编写过程中葛老师做了大量细致的指导工作,同时得到很多老师的热情支持和帮助,在此谨表示诚挚的感谢! 由于编者水平有限,不足之处请予以指正。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 2 第 1章 概述 工业机械手的概述 工业机器手的用途十分广泛,它对于实现生产过程的自动化,提高劳动效率,减轻工人的劳动强度,保证工人的安全都具有重要的意义,尤其对于那些有毒、高危、多粉尘、油漆、深水作业的 工作环境和有放射等恶劣环境条件下的作业,使用工业机械手和机器人更具有显著的优越性,在 要实现物流系统的正常运用,以实现坯料进入车间到加工成成品零件的全过程,使各个环节都能进行自动连接 ,以及机床刀具的自动调换,机械手都将起的重要的作用。随着机械工业的发展,工业机械手的应用范围会越来越广。 一 、机械手的组成 工业机械手是一种模仿人手动作,并按设定的程序、轨迹、和要求代替人手抓取、搬运工件或操持工具或进行操作的自动化装置。在 工业生产中应用的工业机械手简称为“机械手”。 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,各部分之间的相互关系如 1示。 图 1构相互关系图 1、执行机构 执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件,有的还增设行走机构。 1)、 手部(或称抓取机构)是与物体接触的部件,主要是抓取和放置控制系统 驱动系统 执行机构 工件 位置检测装置 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 3 物件的作用。 2)、 手腕 是连接手部和手臂的部件,可以调整和改变工件方位。 3)、 手臂 是支承手腕和手部的部件,用以改变工件的空间位置。 4)、 立柱 是支承手臂的部件,立柱也可以是手臂的一部分。手臂的回转运动和升降 (或俯仰)运动均与立柱有密切的联系。 5)、 机座 是机械手的基础部分。执行机构的各个部件和驱动系统均安装于机座上,起支承和连接的作用。 有时为了完成远距离的操作和扩大使用范围,可以增设滚轮行走机构。 2、驱动系统 机械手的驱动系统是驱动执行机构运动的动力装置,常用的有液压、气压、电力和机械式驱动四种形式。 3、控制系统 控制系统是机械手动作的指挥系统,用来控制动作的顺序(程序)、位置和时间、速度和加速度等。 4、位置检测装置 位置检测装置控制执行机构的运动位置,可随时将执行机构的实际位置反馈给控 制系统,并与设定的位置进行比较,然后通过控制系统进行调整,使执行机构以一定的精度达到设定位置。 二、 机械手的运动与分类 1、 机械手的运动 机械手以及及其手部所夹持的工件(或工具)在空间的位置,有臂部、腕部等部件以及整机的各自独立运动的合成来确定。机械手的每一个动作,必须要配有一个原动件,当各个原动件按一定的规律运动时,机械手各运动部件随之作确定的运动,从而使机械手具有运动和位置的确定性。 2、 机械手的分类 机械手按不同的标准可有不同的分类方法,如按用途可分为通用机械手和专用机械手;按驱动方式可分为液压驱动机械手 、气动驱动机械手、电力驱动机械手和机械驱动机械手;按控制方式可分买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 4 为点位控制机械手和连续轨迹控制机械手两种。在实际应用中,大多按运动坐标形式将机械手分为直角坐标式、圆柱坐标式、球坐标式和关节坐标式四种。 此设计选用的是圆柱坐标。 三 、 机械手的主要参数 机械手的主要参数是说明机械手的规格和具体指标,一般包括以下几项: 1、 抓取重量 抓取重量(又称臂力)是机械手所能抓取或搬运物件的最大重量,它对其他参数如行程范围、运动速度、坐标形式和缓冲装置的设计均有影响,是机械手最基本的参数。 2、 运动速度 运动速度反应了机 械手的生产水平,影响机械手的运动周期和工作效率,很多机械手由于速度低而限制了它的使用范围。影响机械手动作快慢的两个主要运动是手臂伸缩和回转运动。速度大小与机械手的驱动方式、定位方式、抓取重量和行程距离有关系。 3、 行程范围 机 械手的手臂运动行程对使用性能有较大的影响。一般来说,通用机械手的手臂回转应尽量可能大些,回转行程范围应大于180,使机械手具有一定的通用性;手臂伸缩行程及工作半径要适宜,太大会增加手臂伸缩量,相应的偏重力矩和转动惯量也增加,且刚性降低,对于定位精度也难以保证。 4、 定位精度 定位精度是 衡量机械手工作质量的又一指标,是机械手是运动部件从某一起始位置运动到预期的另一位置时所达到的实际位置的准确程度。定位精度的高低取决于位置控制方式以及机械手运动部件本身的精度和刚度,并和抓取重量、运动速度等因素也有密切关系。定位精度包括位置设定精度和重复定位精度两种,一般所说的定位精度是指重复定位精度。 四、 机械手的结构 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 5 机械手的机械结构(运动)本体是机械手的基础部分,各运动部件的结构形式取决于它的使用场合和各种不同的作业要求。机械手的结构类型特征,用它的结构坐标形式有和自由度表示;机械手的空间活动范围用它的 工作空间来表示。 1、机械手的运动自由度 所谓机械手的运动自由度是指确定一个机械手的执行系统需要的独立运动参数的数目,它表示机械手动作灵活程度的参数。机械手执行系统的手部、手腕、手臂和机座等的独立运动所合成的运动状态(方位),决定了手部所夹持的工件或工具在空间的位置和姿态。机械手的自由度越多,其动作的灵活性和通用性就越好,但是其结构和控制就越复杂。在决定机械手的自由度时,不计入手部的抓取动作,因为这个动作并不改变工件或工具的位置与姿态。 2、手的工作空间与坐标 所谓工作空间,是指机械手正常运作时,手腕参考点 或者机械接口坐标系原点能在空间活动的最大范围,是机械手的主要技术参数之一。机械手工作空间与其具有的自由度数目以及所选用的运动关节的类型及配置有关。每个运动关节所形成的变化量,如直线移动的距离、回转角度的大小,都将影响工作空间的大小。机械手的坐标系按右手定则决定。 工业机械手的发展 机器人 (机械手) 的历史并不算长, 1959 年美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,机器人的历史才真正开始。英格伯格在大学攻读伺服理论,这是一种研究运动机构如何才能更好地跟踪控制信号的理论。德沃尔曾于 1946 年发 明了一种系统,可以 “重演 ”所记录的机器的运动。 1954 年 , 德沃尔又获得可编程机械手专利,这种机械手臂按程序进行工作,可以根据不同的工作需要编制不同的程序,因此具有通用性和灵活性,英格伯格和德沃尔都在研究机器人,认为汽车工业最适于用机器人干活,因为是用重型机器进行工作,生产过程较为固定。 1959 年,英格伯格和德沃尔联手制造出第一台工业机器人。 它成为世界上第一台真正的实用买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 6 工业机器人。此后英格伯格和德沃尔成立了 “尤尼梅逊 ”公司,兴办了世界上第一家机器人制造工厂。第一批工业机器人被称为 “尤尼梅特 ”,意 思是 “ 万能自动 ” 。 他们因此被称为机器人之父。 1962 年美国机械与铸造公司也制造出工业机器人,称为 “ 沃尔萨特兰 ” ,意思是 “ 万能搬动 ” 。 ” 尤尼梅特 ” 和 “ 沃尔萨特兰 ” 就成为世界上最早的、至今仍在使用的工业机器人。 近百年来发展起来的机器人,大致经历了三个成长阶段,也即三个时代。第一代为简单个体机器人, 第二代为群体劳动机器人,第三代为类似人类的智能机器人,它的未来发展方向是有知觉、有思维、能与人对话。第一代机器人属于示教再现型 , 第二代则具备了感觉能力 , 第三代机器人是智能机器人 , 它不仅具有 感觉能力 , 而且还具有独立判断和行动的能力。 英格伯格和德沃尔制造的工业机器人是第一代机器人,属于示教再现型,即人手把着机械手,把应当完成的任务做一遍,或者人用 “ 示教控制盒 ” 发出指令,让机器人的机械手臂运动,一步步完成它应当完成的各个动作 。 工业机械手在我国的发展与应用 随着现代科技的迅猛发展,机器人技术已广泛应用于人类社会的各个领域。在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具。机器人的应用是一个国家工业自动化水平的重要标志。 纵观目前经济发展 现状,我国机器人市场增长异常迅猛;从销售量上更是充分说明了这个不争的事实。在中国市场上占有 35 市场份额的 004 年在中国卖出了 600 台机器人。而该公司在过去 9 年中一共才在中国大陆市场销售了 2000 台机器人。专家预测,中国机器人 2005 年拥有量将增至 7600 台,到 2010 年拥有量将达到 17300 台,到 2015 年,市场容量将达十几万台(套)。据悉,汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的企业是中国今后对机器人需求最大的部门,其中所需机器人的品种以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等为主。 近年来我国的 机器人自动化技术也取得了长足的发展,但是与世界发达国家相比,还有一定的差距,如可靠性低于国外产品;机器人应用工程起步较买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 7 晚,应用领域窄,生产线系统技术与国外比有差距。我国目前从事机器人研发和应用工程的单位相对较少,工业机器人的拥有量远远不能满足需求量,长期大量依靠从国外引进。 在应用规模上,我 国已安装的国产工业机器人,约占全球已安装台数的 产生以上差距,有关专家认为主要是我国没有形成机器人产业,当前我国的机器人生产都是应用户的要求, “ 一客户,一次重新设计 ” ,品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货 周期长、成本较多,而且质量、可靠性不稳定。 2004 年中国国际机器人展览会于 11 月 1举行,会后分析报告数据表明,与会的专业观众只占 43%,非专业观众占 57%;而 专业观众为了了解、收集产品信息,其余的大多没有填写具体参观目的;专业观众中只有 21%的工业制造业人员,其余主要以科研单位为主,国内参展单位展出的多是面向教育应用和处于实验开发中的机器人,且产品略显不成熟。这充分表明我国机器人产业还停留在纯技术层面,离市场化还有很长一段距离。 我国机器人产业要快速发展,就不能只靠几个爱好者的激 情和科研单位的单方努力,机器人就不能只作为展览会上的表演者。研制单位必须和需求紧密结合,让机器人走进工厂和家庭,实现真正的产业化。把发展中国机器人产业纳入政府重要产业政策中,引导和扶持企业进行产业和产品结构调整,加速机器人产业化进程。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 8 第 2章 总体设计方案 总体设计的思路 思路 设计机器人大体上可分为两个阶段: 1、系统分析阶段 错误 !未找到引用源。 根据系统的目标,明确所采用机器人的目的和任务。 错误 !未找到引用源。 分析机器人所在系统的工作环境。 错误 !未找到引用源。 根据机器人的工作要求,确定机器人的基本功能和方案。如机器人的自由度、所能抓取的重量。 2、技术设计阶段 错误 !未找到引用源。 确定驱动系统的类型; 错误 !未找到引用源。 选择各部件的具体结构,进行机器人总装图的设计; 错误 !未找到引用源。 绘制机器人的零件图,并确定尺寸。 总体方案的确定 方案 提到总体方案的确定,让我们重复一下本课题的要求: 设计一种圆柱坐标式三自由度工业机械手,要求该装置具有三个独立的运动(两个直线运动和一个旋转运 动)。该机构中立柱可相对于机座旋转180 度,回转速度 15r/水平伸缩距离 400移动速度约 s,机械手可上下垂直运动,其垂直升降量 1000 移动速度约 s,机械 手最大夹持重量 10 所夹持工件为圆柱形,直径范围: 30 120 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 9 根据课题要求经过认真思考和请教指导老师,本设计的旋转运动采用摆动液压马达(旋转液压缸)驱动,水平伸缩运动采用液压缸驱动,垂直升降运动仍采用液压缸驱动。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 3章 机械手相关的设计与计算 手指的相关设计与计算 手指夹紧力的计算 手部是机械手直接抓取和握紧(或吸附)物件或夹持专用工具执行作业任务的部件,因此手部的结构和尺寸应依据作业任务要求来设计,从而形成了多种的结构型式。它安装在手臂的前端,可以模仿人手动作。 设计手部时除了要满足抓取要求外,还应满足以下几点要求: ( 1) 、 手指握力的大小要适宜 确定手指的握力(即夹紧力)时,应考虑工件的重量以及传送或操作过程中所产生的惯性力和振动,以保证工件不致产生松动或脱落,但握力太大又会造成浪费并可能损坏工件。 ( 2) 、 应保证工件能顺利地进入或脱开手指 开合式手指应具有足够大的张开角度来适应较大的直径范围,保证有足够的夹紧距离以方便抓取和松开工件。移动式钳爪要有足够大的移动范围。 ( 3) 、 应具有足够的强度和刚度,并且自身重量轻 因受到被夹工件的反作用力和运动过程中的惯性力、振动等的影响,要求机械手具有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形,但结构要简单紧凑、自重轻,并使手部的重心在手腕的回转轴线上,使手腕的扭转力矩最小。 ( 4) 、 动作迅速、灵活、准确,通用机械手还要求更换手部方便 根据用途手部可分为夹持式手部、吸附式手 部和专用工具(喷枪、扳手、焊接工具)三类。 经过分析和比较此设计采用夹持式手部。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 11 一 、 夹持式手部 夹持式手部对抓取工件的形状具有较大的适应性,故应用较广。它的动作与钢丝钳或虎钳相似。 二 、结构 夹持式手部是有驱动装置、传动机构和手指(或手爪)等组成。驱动装置多半用活塞缸。传动机构常用连杆机构、滑槽机构、齿轮齿条机构等。手指常用两指,也有多指等形式。指端是手指上直接与被夹工件接触的部位,它的结构形状取决于工件的形状。手部结构按模仿人手手指的动作,可分为回转型、移动型等形式。经分析和比较此设计选择移动式 的齿轮齿条手部。 根据所夹取的零件半径( 30 120 圆柱形棒料)经分析 取扇型齿轮的齿顶圆半径 R=47,模数 m=4, 1Z =23。齿条齿数取 2Z =23。 1 手指夹紧力的计算: 公式: N 1K 2K 3K 0G (30G 为抓取的工件重量最大为 10 1K 为安全系数取 2,暂取 5,2K 为工作情况系数,可按 2K =取 2K =2, 3K 为方位系数,即为当爪子处在不同位置夹取工件不同放置位置是的系数,根据查取的公式: 3K =(1 f , 粗略计算 3K 约等于 处 3K 取 1。 根据公式 ( 3计算得 : N 2 1 10 294N 因为此设计采用移动型齿轮齿条手部结构,查资料知其夹紧力 驱动力 一半,即 : F (3所以, 588N,此处考虑其他因素 600N。 三 、手腕 手腕是连接手部和手臂的部件,它的作用是调整或改变手部的方位。一般手腕设有回转运动或再增加一个上下摆动即可满足要求,若有特殊 要求可增加手腕左右摆动或横向移动。机械手的手腕结构相对比较复杂。因此设计时要注意下面几个问题: 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 12 1) 、 可以有手臂完成的动作,尽量不设置手腕。 2) 、 手腕结构尽可能简单化,对不需要三维自由度的手腕,可采用两个或一个回转运动。 此设计可以不要手腕,动作可以由手臂完成。图 3 机械手手部简图: 图 3械手手部简图 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 13 手部液压缸的选取 ( 1) 、 初算活塞杆直径 经分析液压缸的最大工作力为 F = 1451N 由于手爪是靠推力夹紧的,所以驱动液压 缸的活塞杆选用材料 查表得 = 650, 由 =c / (3取 = 3 得: = N/A (3得: = ( 2)、压杆稳定性校核 欧拉公式 (L ) (3由于此活塞杆是一端固定,一端铰接,所以 = 据结构要求取 L = 200 查表得 弹性模量 E = 115 160取 E = 115 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 14 F =E I/ (L ) (3为了更安全,取 = 6 得 (L ) F/E 而 I = dd/64 (3得 = 64(L ) F/( = m 根据 整得: d = 35 ( 3)、液压缸参数确定 由 d = (1) D 得缸 体内径 D = 35/ 根据 1圆整得 D = 65 查机械设计手册选用 夹紧油缸 液压缸行程: S =( 282=120 根据表 圆整得 S = 125 ( 4) 、 选择调速阀 查机械设计手册选择 溢流阀,技术规格为 通径 额定流量 L/ 调速范围 螺纹联结 重量 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 15 10 2 7 3流阀技术规格 水平伸缩缸尺寸计算 1. 选择调速阀:选用 调速阀,技术规格如下图框所示 通径 工作压力 调速范围 重量 16 0 3速阀技术规格 D= 434 1 6 03 . 1 4 0 . 2 6 0 1 0 0 0D =即 D=130.1 取 D=130 取活塞直径 d=70 =500依据 机械设计手册 表 377 h= 03 ( ) (3( 1) 、 选择材料 =400 s=250 ( 2) 、 F= 2 2 2()44d p d H d q( q 值取其屈服极限s) (3= 2 6 2 2 60 . 1 1 6 3 1 0 ( 0 . 1 3 0 . 1 1 6 ) 2 5 0 1 044 =31689+675885N =707574N ( 3) 、 2263 7 0 7 5 7 4 ( 0 . 1 9 0 . 1 2 2 )3 . 1 4 0 . 1 2 2 4 0 0 1 0h (3 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 16 =( 4) 、 缸头法兰按 夹紧缸缸头 2 倍尺寸制造。 垂直升降液压缸主要参数的确定 1.( 1) 、 根据参考资料 16中液压缸活塞杆外径尺寸系列表 活塞杆直径为 25 ( 2) 、 根据参考资料 16表 程液压缸的技术规格,液压缸缸径 40速度比 =力为 力 封 根据参考资料 11表 19 型圈用1d(内径)=28.7 公差 2d=毡圈密封1d(内径) =36 D(外径) =40 根据参考资料 16公式 0 . 4 3 3 ( ) p y A L A L d (3已知 =16 0d=底油孔直径) =100 1 6 0 . 0 80 . 4 3 3 0 . 0 8 ( 0 . 0 8 0 . 0 1 5 ) 1 0 0h 取 h=10 根据参考资料 16式 子油口内径 d d 1130 Q 为液体流量 3/V 为流速 对于压油管 V 3s,这里 V 取 5m /s 根据参考资料 16表 文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 17 11 24L(31 塞直径 211 4V (3已知1V=m /s, 1 0 . 1 5 3 . 1 4 0 . 0 0 6 44Q = 0 . 0 0 0 7 511305d 根据参考资料 16表 公称直径 故 d 取 10采用卡套式直通管接头 钢管外径为 22管接头连接螺纹 用推荐管路通过流量为 1000 3/cm s 称压力 P=16 图 3降液压缸简图 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 18 升降手臂的设计 手臂是机械手执行机构中的重要部件,它的作用是把物料运送到工 作范围内的给定位置上。手臂一般能够完成伸缩运动、左右回转、升降或上下摆动(即俯仰)运动,其运动形式有直线运动、回转运动以及二者的复合运动。 手臂是支持手部和手腕的部件,它需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量,其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大,因此在 设计手臂的结构型式时,除了应考虑上述因素外,还应注意以下几点: 1)、 应使手臂刚度大、重量轻,保证手臂准确工作并具有一定的定位精度。 2)、 应使手臂运动速度快、惯性小、动作灵活。应使手臂传动准确、导向性好。 3)、 输 油(气)管道的布置合理,不妨碍机械手的运动且使手臂外形整齐,结构紧凑。 4)、 其他要求,如高温作业,应考虑热辐射的影响 ;粉尘场合应设有防尘装置。 本设计的手臂是垂直直线运动。手臂的伸缩、升降及横向(或纵向)移动均属于直线运动。常用的实现手臂直线运动的机构有活塞油(气)缸、活塞缸和齿轮齿条机构、丝杠螺母机构以及活塞缸和连杆机构等。下图所示为采用齿轮齿条机构的手臂结构,可以实现自动导向并使手臂移动的距离和速度有定值的增加。活塞杆左移时,与之相连的齿轮也左移,并使运动齿条一起移动。由于齿轮与固定齿条相啮合,因而齿 轮在移动的同时,又迫使其在固定齿条上滚动,并将此运动传给运动齿条,从而使运动齿条又左移一距离。因手臂固结于运动齿条上,所以手臂的行程和速度均为活塞杆行程和速度的两倍。因手臂的移动速度约为 m /s, 所 以 活 塞 杆 的 速 度 s。 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 19 图 3臂简图 立柱与托盘的设计 立柱是支承水平液压缸和机械手的部件,立柱设计的质量直接关乎到机械手的工作。此设计的立柱经过分析与计算,最后采用如下图的立柱。立柱与托盘是一体的,用铸造生产。托盘与液压缸的连接用四个 栓进行连接。立柱与底座的连接采用四个 螺钉进行连接。具体尺寸见下图: 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 20 图 3柱与托盘简图 压马达的设计与计算 1、计算转动惯量 将立柱与托盘以上的部分等效成 402000 的均匀直杆,估算出其总质量为(包括工作时的夹持的工件) M = 50 其转动惯量为 = 12 ( 3 = 502 12 2 /kg m s /kg m s 由于其形心距立柱有效距离为 d = 140 由平行轴定理得出横梁相对立柱形心的转动惯量 = + 2 ( 3 = ( 50 2 /kg m s 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 21 = /kg m s 将立柱与托盘视为 502000 的均匀圆柱,估算其质量 m = 30 则其转动惯量为 = 22 ( 3 = 302 /kg m s = /kg m s 则底座托盘以上整体的转动惯量为 = + ( 3 =( 2 /kg m s = /kg m s 2、起动转矩计算 ( 1)、立柱角速度计算 若要求立柱在 内速度由 0 增大到 15r/ = n/30 ( 3 = 15/30 = s 角速度 =/t ( 3 = 5 s (2)、起动转矩 = = 3、马达外径计算 此液压马达是用于驱动立柱往复回转 180的机构,采用摆动液压马达。 由公式 T = b (D (m /8 ( 3 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 22 取马达容积高 b = 50 轴径 d = 35 工作压力 = 3 背压 = 1 马达工作效率 m = D = 104.8 查表 2348 D = 125 4、叶片设计 叶片设计如下图,带键槽的通孔套在底座托盘轴径为 100 的轴上,与之配合。叶片厚度为 10 5、紧固及连接方案 上下缸盖与缸筒之间采用毛毡密封,并用 8 个 螺钉紧固;至于缸体与底座的连接,用 4 个 螺 栓连接,为防止两组螺栓孔削弱缸体上端盖的强度,特将两组螺栓孔错开 45 图 3压马达叶片简图 买文档就送您 纸全套, Q 号交流 401339828 或 11970985 23 压泵、电机的选择 1、流量计算 (1)、手爪驱动缸流量计算 若要求手爪在 内抓取并夹紧工件,则手爪运动速度 1V = 1L /t ( 3 = .1 m /s = s 则手爪驱动缸的流量 1= 1100060 = 100060/4 = /2)、横梁驱动缸的流量计算 2 2100060 = 100060/4 = /3)、立柱液压缸的流量计算 3 3100060/4 = 100060/4 = /4)、底盘液压缸流量计算 4= b (D ) /8m =

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