水压机专用机械手设计【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 1 摘 要 射性和其他有毒、有污染环境条件上进行操作。更显其优越性，有着广阔的发展前途。在中国工业韧带发展中，很多高生产率高精度的机械加工设备从国外引进，比如数控车床和铣床等，还有把几种机床的功能集中在一起的加工中心等。总之这类 品的加工精度，降低了工作的劳动强度，所以大受欢迎。但是这类设备引进费用也是相当的昂贵，所以国内很多企业的技术人员在原先的旧机床上进行改进，来达到提高生产率和降低工人的劳动强度，实现工业自动化，这类改进同样也大受欢迎。 我由引想到为普通 机床配套设计一套上料机械手，来起到减少上料的时间，减轻工人劳动强度的目的。机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。 工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高 劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁，单调的操作，如果没有机械手那么工人的劳动强度是很高的，有时候还要用行车员工件，生产速度大大延缓，这种情况采用机械手是很有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、反 关键词 ： 加工工艺；机床；机械手 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 n NC of in In NC of so of is so in of to of is I by a of on to is a of of it be to or of of of an by of in if is of is In it be in on 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 摘 要 前言 1 1 机械部分 1定机械手的结构及拟定工作原理 2 1紧油缸的设计 3 一夹紧缸的设计 3 1 夹 紧 缸 的 结 构 设计 3 2 手指选择 3 3. 三 指 夹 紧 力 计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 3 4. 夹 紧 缸 计算 4 5. 实 际 液 压 力 的 计算 5 6. 夹紧缸的结构设计 5 7. 顶料杯的计算 6 1部计算 7 1. 腕部总重力 7 2. 回 转 油 缸 的 转 矩 验算 7 3. 驱 动 力 矩 的 计算 8 4. 回转缸内径的计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 算 8 5 回 转 缸 壁 厚 可 根 据 腕 部 结 构 和 工 艺 性 选择 9 6. 选用的轴承 9 7. 回 转 油 缸 密 封 形 式 的 确定 9 8. 回转缸螺栓的验算 9 9. 花 键 的 强 度 校核 10 1 臂 缸 的 设 计 和 计算 12 1. 手臂缸内径的确定 12 2. 油缸的壁厚 12 3. 活 塞 杆 的 计 算 及 验买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 算 13 4. 缸盖的设计 14 5. 活 塞 的 结 构 设计 15 6. 油 缸 端 盖 的 连 接 方 式 及 强 度 计算 16 7. 液 压 缸 的 固 定 形 式 及 放置 17 8. 手 臂 下 盖 缓 冲 装 置 的 设计 17 9. 节流孔直径的确定 18 10. 导向套的设计 1 9 11. 回转缸轴的校核 19 2 电气部分 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2械手电气部分的设计概述 24 2感器的选择 24 2 射 式 红 外 检 测 开关 26 2据工艺过程分析控制要求 27 2 定 用 户 输 入 / 输 出 设 备 及 选择 28 2-6 序设计 28 2部电源 32 结论 33 致谢 34 参考文买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 献 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 前言 工业机械手是近几年来出现的一种技术装备，它能够仿人体上肢的某些动作，在生产中代替人搬运物体或操持工具进行操作。因此，机械手的应用越来越普遍，并有着广泛的发展前途。 为了提高生产的自动化水平和劳动生产率，减轻工人的劳动，并且可保证产品的质量。 在设计机械手之前，我 们到工厂进行了实地考察对其结构、运动形式进行研究和分析。回校之后，通过查找有关资料进行机械手的初步设计和计算。 通过这次设计，培养了我们综合运用所学的理论知识掌握了工程设计的一般程序，建立了正确的设计思想，使我们学到了许多在课堂上没有学到的知识，为我们将来的工作奠定了一定的基础。 在设计过程中得到了老师的指导和帮助，在此向您表示感谢。 由于我们的能力有限，在计算和结构中难免会出现缺点错误，真诚期待各位领导和各位老师给予批评指正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1 机械部分 1定机械手的结构及拟定工作原 理图 一、设计要点 1、 130， 152 大炮药筒压底工序上，下料机械手完成顶料、抓料、提开、转腕、下降、放料。 2、手臂行程分为两个行程：提开和放料： 1000、传动方式：液压传动 4、抓持工件的重量： 130、 152、 、传动方案的确定 1、驱动方式的确定： 该机械手采用的是液压传动，它与气压传动相比，能够有如下优点： 1) 能得到较大的输出力和力矩。 2) 液压传动滞后现象小，反映较灵敏，传动平稳，由于气压传动能得到较高的速度，但空气粘性比油液低，传动中冲击较大，不利于精确定位。 3) 输出力和运动速度控制比较容易，输出力和运动速度在一定的油缸尺寸下，主要决定于油液的压力和流量，通过调节相应的压力和流量，能比较方便地控制输出功率。 4)可达到较高的定位精度，抓重较轻时，采用适宜的缓冲措施和定位方式，但系统的泄漏难以避免，影响工作效率和系统的工作性能。 2、运动路线的确定 根据其工作循环，确定运动路线 传料 下降 抓料 上升 转腕 下降 松指 上升 直腕 三、机械手的基本参数 1) 抓重：根据任务所给质量，抓料的质量为 2) 自由度数为两个 ，手臂的竖直方向向上的直线往复运动，腕部回转油缸的摆动。 3) 工作时间：任务是要求机械手在一分钟内完成两个工作循环，根据其循环时间可分配如下： 手臂上升时间： 5秒 手臂下降时间： 4秒 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 转腕时间： 3秒 抓料时间： 2秒 放料时间： 1秒 4)定位精确：机械手的定位精度是由加工工艺要求决定的，三抓定位精度高，根据本身的结构，抓重工作速度以及驱动方式和缓冲定位方式来确定。本机械手的定位精度为1 四、机械手的结构设计 根据任务书的要求和工作地的要求，升降系统设计成双作用单杆活塞式油缸， 它完成工件的放料任务。考虑它的体积要求和转矩要求，采用双叶片回转油缸，手部采用双作用单杆式油缸，由滑块来确定手部的夹紧位置。腕部回转 45，采用单导向结构。 1紧油缸的设计 一夹紧油缸的设计 1、夹紧缸的结构设计选择 采用滑头结构，这种形式结构简单、可靠，并在夹紧工作后能自锁。 2、手指选择 根据工作形状结构和工艺要求，采用三指式结构，这样在转腕时比较平稳，三指式120，对称分布。 3、三指夹紧力的计算 在手指好工件接触处安装橡胶，加橡胶垫的目的是使其夹紧可靠，避免碰伤工件表面。 工件夹 紧力的计算： 铜和橡胶的摩擦系数 f =查手册 ) 工件的重力： G =10=N ） 3N f =G 269（ N ） 由于 0M ,故 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 201 8 0)(2 4 2 2201 8 02 6 911块通过活塞杆的斜块，将滑块的压力分解为两个方向，一个是对斜块的压力，一个是摩擦力，由受力分析如图示： 图 论驱动力： p 2 2 2 245co s 2 f= 实际驱动力 P 21 1K 安全系数， 8 521 1指部夹紧缸的运动形式是直线王府运动，常选用单杆活塞油缸。 2液压缸尺寸的确定 缸的推力： 取工作压力 : P 液压缸活塞有效工作体积： 245 151 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 3）无杆腔： 9 2 1 4）活塞杆直径的确定 根据上式 00 和速度比确定 由于抓料时间与放料行程相等，所以时间比等于速度比，即 22212 2v ：放料所需的 速度 1v ：抓料所需的速度 2)/(工业机械手册设计基础天津科学技术出版社，差得 0 00 活塞杆直径的验算： 故安全 缸的推力： 实际压力： 1 5 6夹紧缸的结构设计 1）液压缸 的密封均采用 2）活塞杆结构设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 料：选 45钢 密封圈外径： D=100槽宽度： B=复运动距离： H=槽外径： D=100 沟槽内径 d=100因角半径 R= 外因角半径 r=同轴度 E 1)材料选 35钢 2)杆长的计算，腕部回转 45,根据其结构形式来确定其长度 . 图 1.3 由结构可知 59830文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 80c o s (o o 5c o s (i 5229157180 即：顶料杆与竖直方向的角度为 52 1部的计算 1、腕部总重力 腕部选用回转杆，材料查手册机械设计手册上册，第一分册第二版，比重选钢对钢 3/8.7 1)手指按矩形： a=20， b=c=(2 4 有三个手指 )( 2)钩耳： a=b=c=( 有六个钩耳 )( 3）气抓体： )( 4) 抓 料缸体： )( 5）手部缸重： m5=m2+m3+6）工件重： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 7）紧固板：)(m 227 8）回转缸所能达到的总质量： m=m1+m5+m6+3重力： )(6 3 01063 2、回转缸的转矩验算 图 回转缸驱动中心为其几何中心 板重心到回转轴的距离 2：手部缸的重心到回转轴距离 03：手指重心到回转轴的距离 804：工件重心到回转轴距离 00x：回转缸所能达到的重心 由图可知： 动力矩的计算 M=163.8 4、回转缸内径的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 0 . 0 6 1 1 91 6 3 . 8M 8 21动片的宽度力矩作用在外动片上的载荷b ：转油缸的工作压力 0 105Pa d：输出轴与 动片联接处的直径，初设计时可按 .1据工业机械手册设计基础天津科学技术出版社查得70 m 取验算转动缸的转矩： 8 7 08 ) p b ( R 22522理 查工业机械手册设计基础天津科学技术出版社 3、回转缸的壁厚可根据腕部结构和工艺性选取 6、选用的轴承 由于此轴主要承受的是径向载荷，也承受一定的轴向载荷，故选用单列向心球轴承，由于结 构的限制采用超轻窄系列的轴承，轴承型号 7000110 7、回转油缸密封形式的确定 回转油缸的动片和静片均采用截石形状为 O 型的矩形密封圈，由于双向受压力故加双向牛皮档圈，其作用：是防止高压油液将 保证密封性，并延长密封圈的使用寿命。 8、回转缸螺栓的验算 引自机械零件设计手册国防工业出版社编。 1）螺栓受力分析： 此螺栓受轴向载荷，载荷作用线与螺栓轴线平行，其合力通过螺栓组的形心，螺栓组受的轴向载荷，查机械零件设计手册国防工业出版社编。 )( 5 0 8 41 6 8 420)422122每个螺栓受的轴向载荷为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 ( N) 5 0 3螺栓工作时总拉伸载荷 5 9 8 2 . 4 ( N )0 . 9e 2 0 6 2 . 90 . 9 )(22)(刚性系数预紧系数3）校核螺栓的许用应力 螺栓材料：选 45钢 由机械零件设计手册国防版查 ，设装配时可控制预紧力，按表 P=2，引自表 )(1 8 023 6 0 4）确定螺栓直径 由表 8 设计时选用 9、花键的强度校核 引自机械零件设计手册国防工业出版社 工作面的挤压或磨损 静联接： 故满足强度)( 3 8 0 02式中： T 转矩 N T=163800N 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 各齿间载荷分面均匀系数通常取 = = 齿数 取 Z=8 h 齿的工作高度 22 39432 cc=12 34432 L 齿的工作长度 L=2800 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 1臂缸的设计和计算 1、手臂缸内径的确定 取力作用在活塞杆的工作压作用在活塞杆的总载荷工业机械手设计手册天津科学技术出版社 取 D=80mm 02 活塞的有效工作面积 2511101 6 21081 2 9 7 5 2、油缸的壁厚 i D 缸筒内径 油缸材料的许用应力 =（ 10001100） 105 0 02 5 校核： =b 43 安全系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 只有 b 在（ 40004400） 105之间，才满足条件， b 为 4000 105 满足条件。 3、活塞杆的计算及验算 活塞杆的尺寸要满足活塞运动的要求和强度要求，对于杆长若要大于 15d，则活塞杆还必须考虑是否具有足够的稳定性（即具有保持其轴线不会因工作时所受轴向压力而弯曲的能力）。 1）按强度条件决定活塞杆 d = 42 式中： 40足要求取活塞杆直径 4 0 m 15401600/401/k 当 为式中临界为时 kP，i l 活塞杆的计算柔度。 i 活塞杆的横截面的惯性半径 l 活塞杆的计算长度 h 长度计算系数 i= 1 特定柔度值 1 = 331018 80 11 E 活塞杆材料的弹性模量 E=1011文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 p 活塞杆材料的比例极限 由于 = i l 1 采用安全系数 42k，取k为 2 P 轴向压力 297N 活塞杆稳定8811102 0 0 01 2 9 7102 0 0 4、缸盖的设计 1）缸盖的材料选用 据其结构可能性参考机械零件设计手册冶金工业出版表3盖由法兰联接，下盖的结构有缓冲装置。 2）密封的结构 （ 1）均采用 封性良好，动磨擦阻力小，沟槽尺寸小，结构紧凑，制造容易，成本低，安装方便等优点，因此， 按化学工业出版社机械设计手册 表 666 80处的静密封为： 断面的直径： 沟槽宽度： 运动的距离： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 沟槽外径： 0槽内径： r=同轴度： 5d:40处的动密封 B=1=H=02=r= 、活塞的结构设计 1）活塞材料选用 45 号钢 2）长度由冶金工业出版社编机械零件设计手册表 31l=60）在活塞上开密封槽尺寸，化学工业出版社机械设计手册表 66 80处的动密封： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 、油缸端盖的连接方式及强度计算 油缸材料为 45钢 它的端盖联接 方式用法兰连接 优点：容易加工和装卸 缺点：外径和重量较大 1）缸盖螺钉的计算： 当缸体与缸盖用法兰连接时，螺钉除了应具有足够的强度之外还要保证联接的紧密性。 查工业机械手设计基础天津科学 出版社。 取缸盖螺钉间的距离。 t=15044as pb 03 2 0 0 为取螺钉材料的流动极限 h 安全系数 取 h 为 .5 aL 01 6 0 02 103 2 0 0 在这种联接中，每个螺钉在危险部石上承受的拉力 ， 是工作载荷 与剩余锁紧为 1s之和。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 10 P 缸盖受的合成液压力 1s 剩余锁紧力 81 . 81 . 取为取螺钉直径 0、液压缸的放置及固定形式 根据工作情况，竖直放置，其固定形式为外，法兰安装与导向板联接。 8、手臂下盖世太保缓冲装置的设计 运动部 件的全部机械能 E=E 液 +E 磨 +E 动 +E+静 式中： 活塞的工作压力取 8 105文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 F 活塞的有效工作面积 F=251101621081297 s L 缓冲行程 L=300 2108 5512）在缓冲过程中所具有的磨擦能： E 磨 磨磨由于 E 磨 很小，可以忽略不计 3）参与运动的部件所具有的动能： E 动 22 21动V 运动部件在缓冲下行时，所具有的速度为 10m/s G 参与运动的重量，为 1297N g 重力加速度 为 10m/s2 8 510101 2 9 7214）当油缸为非水平位置安装时，作升降运动的部件所具有的重力势能： E 重 9 7 E 重 =o 6 23 8 96 4 8 8 9、节流孔直径的确定 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 式 中： E 缓冲开始时，运动部件所具有的全部机械能为 m L 缓冲行程，有时