数控镗铣床用上下料机械手传动设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 课 程 设 计 题 目： 数控镗铣床用上下料机械手传动设计 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 一、设计题目 数控镗铣床用上下料机械手传动设计 二、上交材料 (1) 设计图纸 (2) 设计说明书 (3000 字 左右 ) 三 、进度安排 (1) 熟悉 设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计 方案 (3) 绘制图纸 (4) 编写说明书 (5) 整理 及答辩 四 、指导教师评语 成 绩： 指导 教师 日 期 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 机械手是一种能模拟人的手臂的部分动作，按预定的程序轨迹极其它要求，实现抓取，搬运工件或操做工具的自动化装置。 其主要特点是 提高劳动生产率和降低成本 ，它代替人工操作，大大提高生产的安全性，同时能更好的保证产品精度和质量。目前数控镗铣床基本上是人工上下料，即使在生产线上也少有用到机械手进行上下料操作，本次设计的机械手是用于数控镗铣床加工工件时进行上料下料的工作。尤其适合与自动生产线上，对生产效率的提高和加工质量的保证有着重要的意义。 关键词 ：机械手 传动 上下料 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 is a of to of of to to or of to is to of of to is in in up of is NC In up 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 1 总体设计 . 1 基本技术参数 . 1 机械手结构类型选择 . 1 驱动方式的选择 . 1 2 传动设计 . 3 传动原理 . 3 动力的计算 . 3 3 液压缸设计计算 . 3 液压缸类型选择 . 3 液压缸基本参数确定 . 4 定液压缸的结构尺寸 . 5 液压缸内径和活塞杆直径的计算 . 5 最大工作行程和最小导向长度 . 6 筒壁厚和外径计算 . 6 4 主要零件校核 . 7 5 体验 . 7 参考文献 . 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 总体 设计 基本技术参数 根据题目要求，本次设计为数控镗铣床上下料用的机械手， 加工零件的最大尺寸为100100200件最大质量 10 机械手结构类型选择 大多数的机械手的结构和尺寸都是根据不同作业任务要求来设计的，有许多不同的结构形式。根据其用途和结构不同，可分为机械式夹、吸附式和专用工具。数控镗铣床加工零件比较复杂，用吸附式不易精确定位，故 采用机械式。 机械式机械手多为双指手爪式，有多种典型的结构： 1） 楔块杠杆式回转机械手，这种机械手由于楔块斜面和滚子间为滚动摩擦，摩擦力小，活动灵活，且机构简单，但夹紧力小，适用于轻载场合。 2） 滑槽杠杆式回转机械手，这种机械手在夹紧力增大时，将加大杆的行程和滑槽的长度，导致结构尺寸的加大。 3） 连杆杠杆式回转机械手，这种机械手的结构可以产生较大的夹紧力，其缺点是钳爪的张开角较小，工件尺寸的误差对夹紧力的影响较大。 此外，还有齿条平行连杆式平移型机械手，左右旋丝杠平移型机械手和内撑连杆杠杆式机械手等。 根据数控机床加工 要求的稳定性及定位的精确性，选用连杆杠杆式回转机械手。 驱动方式的选择 设计机械手时 ,选择哪一类驱动系统 ,要根据机械手的用途 ,作业要求 ,机械手的性能 ,规范 ,控制功能 ,维护的复杂程度 ,运行的功耗 ,性能与价格比以及现有的条件等综合因素加以考虑。在注意各类驱动系统特点的基础上 ,综合上述各因数 ,充分论证其合理性 ,可行性 ,经济性及可靠性后进行最终的选择。 一般情况下机器人驱动系统的选择大致按照如下原则进行选择： 负载用液压驱动，中等载荷可选用电动驱动系统，轻载荷可 选用气动驱动系统。冲压机器人多用气动驱动系统。 求具有任意点位和轨迹控制功能，需采用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 伺服驱动系统，需采用液压驱动或电动驱动系统方能满足要求。 按照动力源分为液压、气压和电动三大类，根据需要，也可以将这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。 液压驱动 液压技术比较成熟，具有动力大、力惯量比大、快速响应高、易于实现直接驱动等特点，适用于承载能力大、惯量大以及在防爆环境中工作的机械手。 气压驱动 具有速度快、系统结构简单、维修方便价格低等特点，适用于中小负载的系统中。难于 实现伺服控制，多用于程序控制的机械手中，在上下料和冲压机械手中应用较多。 电动驱动 随着低惯量、直流伺服电机及配套的伺服驱动器的广泛采用，这种驱动系统被大量选用。 目前广泛采用的驱动系统的比较如下表： 表 1 机械手驱动方案比较 特性 输出功率和 使用范围 控制性能和安 全性 结构性能 安装和维护要 求 效率和制造成 本 气压驱动 输出功率小，适用于小型 、快速驱动 压缩性大，对速度、位置精确控制困难。有噪音 结构易于标准化。易实现直接驱动 . 安装要求不高，能在恶劣环境工作，维护方便 效率低，（， 气源方便，结构简单，成本低 液压驱动 输出功率 大 ，适用于重型，低速驱动器 易控制，反应灵敏，可无级调速、能实现速度、位置的精确控制，传动平稳 。 易于标准化，易实现直接驱动，密封问题显得重要 安装要求高要配置液压元设备，安装面积大，维护要求较高 效 率 中 等 路结构较复杂，成本高 交直流普通电动机 适用于中、重型机器人的驱动 ， 输出力大 控制性能差，惯性大，不易精确定位 ， 对环境无影响 已 标准化，需减速装置，传动体积较大 安装维修方便 成本低 ， 步进伺服电动机 输出力较小、适 用于运动控制要求严格的中、小型机器人 控制性能好，控制灵活性强，可实现速度、位置的精确控制，对环境无影响 体积小，需减速装置 维修使用较复杂 成本较高 ， 效率为 综合考虑以上驱动系统的优缺点以及工作要求， 以及机械手本身的工作条件， 选择 液压驱动 作为驱动方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2 传动设计 传动原理 作出其传动原理简图，如图 1 杆在液压缸的作用下上下运动，导致角的变化，同时，摆动连杆摆动，两钳爪之间的距离就发生变化，当有工件时，杆向下运动， L 减小，压紧工件，从而达到夹紧的目的。 动力的计算 令夹紧力为 压驱动力为 动连杆上部分长为 c，下部分长为 b，则由四杆机构之间的几何关系可得 2 由给定零件尺寸，可知 L=100时 =45o 图 1 欲使零件夹紧，得保证摩擦力大于其重力，查参考文献 2表 ： 零件与钳爪直之间的摩擦因数为 知零件重量为 10： 0 10 P=2 b c =2 120 150 = 液压缸设计计算 液压传动中通常所用的液压泵、液压马达和控制阀等都已形成标准系列产品，可以直接选用。而液压缸虽有部分系列产品可供选择，但往往不能满足要求，需根据具体情况进行单独设计。 液压缸类型选择 液压缸的形式多种多样，有多种分类方法，按运动形式分为推力液压缸和摆动液压缸，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 在推力液压缸中，根据液压作用的方式分为单作用液压缸和双作用液压缸；根据结构形式的不同又分为柱塞式、活塞式和伸缩式液压缸。 本次上下了机械手主要用来夹持工件，张开时不需要太大的力，但在工作时，为了提高生产率，所以，需要快速张开，为此，选用单活塞杆式双作用液压缸，这种液压缸活塞腔和活塞杆腔的液体有效作用面积不等，活塞腔进液时，推力大而速度慢；活塞杆腔进液时，拉力小而速度快。这正符合机械手的作业要求，而且，活塞杆越粗，伸缩比越大，即活塞杆缩回速度越快。 液压缸 基本参数确定 （ 1）工作负载和工作压力 根据液压缸运动时所需要克服的摩擦、回油背压及惯性等几个方面的阻力，来确定液压缸所需的驱动力。 R=f+中 工作阻力及自重对液压缸产生的作用力 。 密封装置处 的摩擦阻力。 工作机构启动时的惯性力对液压缸的作用 力。 a)已知零件质量为 10械手初步估计为 15上活塞杆等的质量，其总重量取m=30 g=， 30=294N b) 活塞与活塞杆处都采用“ o”形密封圈，为了保证“ O”形密封圈装入密封沟槽，并与配合件接触后起到严格的密封，在加工密封沟槽时考虑密封圈的预压缩量 ， 液压缸密封处的总摩擦力为： 中 f 密封圈与活塞杆间的 摩擦系数 K 密封圈的弹性系数 x 密封圈的预压缩量 由文献： f=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 设计时取 f=步拟订 x=K=250N/么 ， 250=15N c) 惯性力 式计算： Rg=t 式中 m 参与运动的零部件所受的总重力（包括工件重量） 由静止加速到常速的变化量 t 起动过程时间。一般取 0.5 s，对轻载低速运动部件取较小值，对重载取较大值 初步设计时取 .1 m/s;取 t=,么 5N 综上 R=294+15+25=334N 所以，由文献【 8】表 51p= （ 2）工作速度和速比 液压缸的工作速率有机械手的运动确定，速比由文献【 8】表 5 =定液压缸的结构尺寸 液压缸内径和活塞杆直径的计算 在本次设计中，液压缸是以推力驱动工作负载，则由推力 相等的条件，可得 由此可求出缸筒 内径为 其中取机械效率m=油直接接通油箱，所以压力 ，则： D=整 D=30 因为有速比要求，所以活塞杆直径为： 0021 24F 00204 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 所以 d=整取 d=15 最大工作行程和最小导向长度 按 定的液压缸工作行程系列，向最大圆整成标准值，即液压缸的工作行程，根据机械手运动要求，取 L=125 对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式要求 : 即 H H=22 一般导向滑套动面的长度 A，在缸筒内径 D80，取缸筒内径的 ，所以取 A=30 筒壁厚和外径计算 （ 1）薄壁缸筒 当 16D 时属于薄壁缸筒其壁厚的计算公式为 式中 D 缸筒内径； P 液压缸的最大工作压力； 缸筒材料的许用应力。 材料选用 45 钢，由参考文献【 2】表 600n 为安全系数，一般取5，所以 =140 所以 了便于加工取 =4 （ 2）厚壁缸筒 即 ，此时 计算得 （ 3）缸筒外径 缸筒壁厚确定后 ，由 2 2 11 . 3 2DD e 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 计算得 8整至无缝钢管的标准外直径：取0 4 主要零件校核 有机械手结构可知，机械手抓取零件时，主要有两个销轴承担，而且该销轴与摆动连杆形成转动副，所以，选用 45钢作调质处理。有参考文献 2表 8 B=637 S=353 685 55 = =根据结构，初步选取销轴的轴径为 14 由于没有扭矩的 作用，所以按照弯矩计算校核。由结构图可知，销轴与连杆紧密配合，其所受最大弯矩为 W=10 10 120=12000N 最大剪应力 2000（ 143） = b9以，销轴安全。 5 体验 在现代生产中，机械手被广泛的应用于各个行业。本文是对镗铣床用下料机械手的设计，要完成设计需要了解下料机械手的总体结构，运动过程，需对手爪夹紧进行分析、计算，最终确定其尺寸。除此以外还简要要说明了上下料机械手的液压驱动选择和驱动力计算。这些包括了 3年半来所学大部分知 识。 在设计初期，遇到了很多的困难，比如对下料机械手的结构不熟悉，运动过程不了解，也由于对以前所学知识的部分遗忘，因此不知道从哪里开始设计，后来通过查阅参考文献和老师、同学的帮助，逐步熟悉了下料机械手的原理，对其结构，运动过程有了新的认识，因此能够基本完成本次设计。但是由于自己的能力有限，还存在很多不完善的地方需要改进。同时通过这次设计，也使我发现自身的知识理论体系还需要大大的提高，对已学的知识遗忘较多，在今后的学习工作中我将会更好的完善自己的知识，作一名合格的设计人员。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 参考文献 1 冯兴安，黄玉美，关慧贞 M械