普通机床物料搬运机械手设计【含5张CAD图】
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普通机床物料搬运机械手设计【含5张CAD图】
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充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸I普通机床物料搬运机械手设计摘 要随着工业产业水平的发展的自动化，机器人的使用率越来越大，机械手也得到了工业生产的大量普及，它们被运用到了电子设备产业、汽车产业、食品产业、机械的加工与成型产业、医药产业等的流水线上, 它们不仅能够提高运输被运物的效率而且还可以节约地球上珍贵的能源，减低认为操作带来的失误和成本，使现代经济的发展需求得到满足。通过老师的悉心教导和自己查阅文献，在本文中对物料搬运机械手进行了总体机构的设计，设计出了直角坐标形式的搬运机械手。使机械手的能够完成机身的旋转，机械手臂的伸缩和升降；根据机械手的技术参数设计了机械手的手部夹持机构，并完成了二维图纸的工作量，并且对机械手的电动机和减速器的型号进行了选择；对机械传动系统、驱动系统的进行了设计，其中驱动系统包括液压系统和电机系统，电机系统选用了两个电机，在底座上的电机为机身的旋转提供动力，另一个电机为手臂的升降提供动力；并完成了整体的液压系统的设计计算，绘制了机械液压系统工作原理图。关键词： 机械手； 液压伺服定位； 驱动系统； 数控机床充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸IIABSTRACTWith the development of automation in the industrial industry, the utilization rate of robots is getting larger and larger, and robots are also widely used in industrial production. they have been applied to the assembly lines of electronic equipment industry, automobile industry, food industry, machining and forming industry of machinery, pharmaceutical industry and so on. they can not only improve the efficiency of transporting transported goods, but also save precious energy on earth, reduce errors and costs caused by operation, and meet the development requirements of modern economy. Through the teachers careful teaching and consulting the literature, this paper designs the overall mechanism of the material handling robot, and designs the handling robot in the form of right-angle coordinates. The manipulator can complete the rotation of the machine body, the extension and lifting of the manipulator; According to the technical parameters of the manipulator, the hand clamping mechanism of the manipulator is designed, and the workload of two-dimensional drawings is completed, and the models of the manipulators motor and reducer are selected. The mechanical transmission system and drive system are designed, wherein the drive system comprises a hydraulic system and a motor system, and the motor system selects two motors, the motor on the base provides power for the rotation of the machine body, and the other motor provides power for the lifting of the arm. And completed the design and calculation of the overall hydraulic system, and drew the working principle diagram of the mechanical hydraulic system.Key words: Manipulator；Hydraulic servo control；Drive system；Numerical control machine tools充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸目 录1 .绪论 .11.1 本课题的目的和意义 .11.2 机械手国内外研究进展及发展趋势 .11.3 设计要求 .22. 机械手总体方案设计 .32.1 机械手总体结构的类型 .32.2 机械手基本技术参数的确定 .32.3 设计方案 .42.4 驱动方式的选择 .52.5 机械手总装图 .53. 机械手各部件设计计算 .73.1 机械手手部结构的设计计算 .73.2 腕部设计计算 .93.3 臂伸缩机构设计 .103.4 机身和底座的设计 .124. 机械手液压原理图设计 .164.1 手部抓取液压回路 .164.2 腕部转动液压回路 .164.3 小臂伸缩液压回路 .164.4 总体系统图 .175. 电机和减速器的选择 .195.1 电机的选择 .195.2 减速器的选择 .205.3 螺柱的设计与校核 .206. 机械手的定位缓冲装置 .226.1 常用的定位方式 .226.2 影响平稳性和定位精度的因素 .226.3 机械手运动的缓冲装置 .237. 总结与展望 .24参考文献 .25附录 1：译文 .26附录 2：英文原文 .30充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸- 1 -1. 绪论1.1 本课题的目的和意义机械手设计是完成技术基础课和相关专业课后的专业课程的综合应用，通过设计，我们增强了分析和整合机构的能力，以及制定设计能力和机电一体化系统设计能力，初步掌握了实际生产过程自动化的设计方法。（1）通过设计，为了在实践中应用课程中学到的理论知识（机械原理、机械设计、自动控制基础知识、机电一体化系统设计等），对这些知识进行了巩固，并且把理论与实践的结合。因此，机械手设计是一门综合性的专业设计，它涉及到基础课程和专业课程。（2）机械手设计是我们的机械设计和制造及其自动化专业的学生设计的完整的机电一体化整机设计。通过培养自主完成整机设计的能力，掌握机电一体化机械产品设计的基础方法和步骤，为我的未来的工作奠定良好的基础。目的：未来，人类将在某些严苛的场合进行生产，或者用于精简操作，操纵者会回报工作以挽救人的力量。意义：由于机械手在生活中的广泛使用，人类的生产率得到了极大的提高，我们的工作环境也得到了改善，让人类的生活变得越来越智能化。1.2 机械手国内外研究进展及发展趋势1.2.1 机械手的国内进展目前在一些机种方面，例如：弧焊机械人、搬运机械人、装配机械人、点焊机械人、喷涂机械人、特种机械人等基本掌握了机械手的设计制造技术，解决了控制驱动系统的设计和配置，软件和关键技术的编写，也掌握了全套弧焊自动化、自动化喷漆线及其周边配套设备的协调控制技术和自动通信；在基础部件方面，机械人焊接电源、谐波减速器、自动焊缝跟踪装置也取得了突破。从技术方面来看，中国已经为中国机械手技术的自主开发奠定了基础。1.2.2 机械手的国外进展近年来，国外工业机械手领域出现了一些发展趋势。虽然机械手的性能得到了大幅度的提高，但是它们的价格却在持续的下降；机械结构可重构和模块化；控制系统朝向开放的基于 PLC 的控制器发展；传感器作用日益重要；虚拟现实技术在机械手中的作用已从排练和仿真演变成了过程控制。1.2.3 机械手的发展趋势目前，各种机械手和机器人的研制已经成为各个国家的研究热点：1机械手的结构会向着模块化前进。例如：关节模块中伺服电机、减速器、检测系统三位一体化；机械手的机器会从关节模块和链接模块以重新组织的方式来构充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸- 2 -造。2工业机器人将向由 PC 机控制系统开放型方向进取。设备的集成度提高，控制柜的体积慢慢变小，拥有模块化结构；系统的可靠性会随之提高、易于操性和有可维修性。3机器人将采用传感器。装配和焊接机器人也采用传感器，例如：视觉和力传感器，而遥控机器人利用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器融合技术进行决策控制；智能化机器人将采用多传感器融合配置的关键技术。4机械手将开发柔性仿形涂绘机器人，开发柔性仿形复合机构，将对仿形伺服轴轨迹的规划进行研究。 5工业机器人产品将进行离线教学编程和系统动态仿真。综上所述，大体是两个方向：其一是机器人的模块化化，多传感器、多控制器，先进的控制算法和复杂的机电控制系统的智能化；其次是生产和加工相联系，以满足相对具体的任务；在满足工作要求的基础上，追求系统的经济性，简洁性，可靠性，大量采用工业控制器市场化、模块化的元件。1.3 设计要求1根据设计要求及原始数据，进行机械手抓取机构及底座、机身的设计，选择驱动方式；2根据机械手的动作，进行液压系统原理设计；3描述出机械手常用的缓冲定位装置。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸- 3 -2. 机械手总体方案设计2.1 机械手总体结构的类型工业机器人有直角坐标型机器人结构，球坐标型机器人结构，关节型机器人结构和圆柱坐标型机器人结构这四大类。1直角坐标型式机器人结构 直角坐标机器人还有一个名字叫笛卡尔坐标机器人，直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（m 级） 。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。2圆柱坐标型式机器人结构圆柱坐标型式机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。其工作空间是一个圆柱状的空间。3球坐标型式机器人结构球坐标型式机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。4关节型式机器人结构多关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。关节型机器人结构，有水平关节型和垂直关节型两种。2.2 机械手基本技术参数的确定搬运机械手的基础技术参数是机械手的机能以及规格的数值： 1臂力本次设计的机械手所需要的臂力为 30kg。2机器人的结构的形式和自由度的数目本次设计的机械手所采用的坐标的形式为圆柱坐标的形式，其中它还包含了四充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸- 4 -个自由度，他们包含着：手腕回转运动、手臂的伸缩运动、手臂的升降运动以及机身带动手臂的旋转运动。3机械手的手指的夹持范围本次设计的机械手夹持的圆柱形棒料工件，夹持范围为 。60100mm4控制方式由 PLC 控制。5定位精度本次设计所设计的机械手定位精度是 mm。1 6机械手行程范围和工作速度如表 2-1表 2-1 机械手的行程范围和工作速度机构的名称 行程的范围 工作的速度手部夹紧 25mm 50mm/s腕部回转 90 90/臂部伸缩 500mm 200mm臂部升降 500mm 100mm/s机身旋转 180 60/s2.3 设计方案机械手设计方案采用圆柱坐标机器人；结构主要由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。执行机构是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。驱动机构，驱动手部完成各种转动（摆动） 、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。充值购买-下载设计文档后，加 Q-1459919609 免费领取图纸- 5 -图 2-1 机械手工作原理图在本次设计中，被运输物体的重量有 ，而且有 ，考虑到数控机床布30 50mm长局的具体形式及对机械手的具体要求，在符合系统工艺要求的前提下，尽量简化结构以减低成本并提高产品的可靠性。机械手工作原理如图 2-1 所示。2.4 驱动方式的选择1.液压驱动机械手的手部的开闭、手腕的回转运动及手臂的伸缩动作都采用了液压驱动。2.电机驱动在机器手驱动系统中，常用的电机类型包括步进电机、直流伺服电机及交流伺服电机。步进电机可直接将电脉冲信号转换成转角，每输入一个电脉冲，步进电机就回转一定的角度，其回转角度大小与脉冲数成正比，旋转方向取决于输入脉冲的顺序。步进电机可在很宽的范围内通过改变脉冲的频率来进行调速，从而实现快速起动、反转和制动，有较强的阻碍偏离稳定的能力。在机器人无
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