人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计【优秀机械手设计+4张CAD图纸】

摆动液压副本.dwg

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计【优秀机械手设计+4张CAD图纸】

资源目录

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计【优秀机械手设计设计+4张CAD图纸】.rar

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计正文.doc---(点击预览)

伸缩油缸.dwg---(点击预览)

压缩包内文档预览：

编号：402400 类型：共享资源大小：1.27MB 格式：RAR 上传时间：2015-01-30 上传人：QQ14****9609 IP属地：陕西

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 平衡机械手机械手爪平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计机械手设计

资源描述：

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计

平衡臂机械手机械手爪设计

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计【优秀机械手设计设计+4张CAD图纸】

【33页@正文15300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】.bat

伸缩油缸.dwg

平衡臂机械手的平衡臂及机械手爪设计正文.doc

手指.dwg

手臂2.dwg

摆动液压.dwg

摆动液压副本.dwg

摘要1

第1章绪论…...4

1.1国内外机械手综述4

1.1.1简史4

1.1.2应用简况5

1.1.3国内外机械人发展趋势5

1.2机械手的组成和分类6

1.2.1机械手的组成6

1.2.2机械手的分类7

1.3本课题研究的主要内容及意义8

1.3.1 课题七杆二自由度机械手设计内容及基本要求8

1.3.2重点研究的问题：9

1.3.3 本次设计的意义9

第2章机械手基本参数的确定10

2.1抓重10

2.2 转角10

2.3工作速度10

2.4定位精度11

第3章机械手机械结构的设计计算12

3.1 机械手机构的分析与设计12

3.1.1机械手的自由度12

3.1.2坐标形式13

3.1.3机械手的机构简图以及部件尺寸13

3.1.4机械手总体方案的比较14

3.2 机构杆件的受力校核分析15

3.2.1支撑杆的受力校核15

3.2.2导轨滑杆的强度检验15

3.2.3立柱支撑轴的强度校核16

3．3机械手手指结构的设计与计算17

3.3.1概述17

3.3.2手指的驱动力计算18

3.3.3手部伸缩的驱动装置20

3.3.4 手指定位误差的分析20

3.4机械手手腕结构的设计与计算20

3.4.1手腕自由度和结构20

3.4.2手腕的结构21

3.4.3 手腕驱动力矩的计算21

3.4.4回转缸的驱动力矩计算23

3.5手臂结构分析24

3.5.1大手臂的结构及其工作原理24

3.5.2大手臂做升降运动时所需的驱动力26

3.5.3驱动油缸的计算27

3.5.4缸盖的强度计算28

3.5.5活塞杆的稳定行验算29

3.5.6大手臂系统温升的验算29

3.5.7 设计手臂时注意的问题30

总结31

参考文献32

平衡臂机械手的设计之平衡臂及机械手爪

摘要：论文模仿机械手的基本功能和设计思路，根据给定的规定动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成了机械手的设计，并绘制必要的零部件图和装配图，其中包括机器装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现、传动方案的设计；主要结构的设

计简图；设计计算与说明；控制油路系统的设计。

工业机械手设计的主要技术关键问题为：夹持机构的夹紧与翻转；行程机构的转向与伸缩；提升机构的提升；控制油路系统的设计。

关键词：工业机械手；手爪；伸缩油缸；转动油缸

Manipulator arm of a balanced design and mechanical gripper arm balance

Summary：The thesis deploys the basic function and the way of design of the automatic hand , according to the given provision of action in proper order, comprehensively using the basic theories, basic knowledge and the related professional knowledge of mechanical design, completing the design of mechanical hand, and drying the diagrams of the necessary spare parts and the assemble diagram, including the consideration and the establishment of the principle;The realization of the principle, powertrains of the project; sketch plan of the structure;calculation of design and the elucidation; design of the the liquid press system.

The mainly key problem of design a mechanical hand is :Clipping the object and revolving;The route of travel organization;the promotion of the organization;the design of the liquid press system.

Keyword:Industrial mechanical hand Hand claw Flexible oil urn recolcing oil urn

第1章绪论

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。

机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们认识：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大得改善人工的劳动条件，显著得提高劳动生产效率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温，高压，粉尘，噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。

机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械，记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子，军事工业，先是通过操作机来完成特顶的作业，后来发展到用无线电寻好操作机械手来进行月球的探测等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专用机械手，主要负数于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为Mechanical Hand，它是为主机服务的，有主机驱动；除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。

参考文献：

［1］罗迎社主编. 材料力学. 武汉理工大学出版社，2000.

［2］唐增宝，何永然，刘安俊主编.机械设计课程设计.华中理工大学出版社，1998.

［3］成大先主编.机械设计手册——联接与紧固.北京化学工业出版社，2004.

［4］曹玉平，阎祥安主编.液压传动与控制.天津大学出版社，2003.

［5］毛谦德，李振清主编.袖珍机械设计手册. 机械工业出版社，2006.

［6］黄靖远，龚贱霞，贾延林主编.机械设计学. 机械工业出版社，2000.

［7］陆祥生，杨秀莲主编.机械手理论及应用. 中国铁道出版社，1985.

［8］符萎主编.机构设计学. 湖南大学出版社，2001.

［9］天津大学编写组编.工业机械手设计基础.天津科学技术出版社，1980.

［10］机械设计手册编委会.机械设计手册（第二卷）.北京:机械工业出版社,2004.

［11］孙恒,陈作模主编.机械原理.第六版.北京:高等教育出版社,2001.

［12］纪名刚主编.机械设计.北京:高等教育出版社,2003.

［13］成大先主编.机械设计手册单行本.气压传动.北京:化学工业工业出版社,2004.

［14］钟肇新,范建东主编.可编程逻辑控制器原理及应用.华南理工大学出版社,2005.

［15］张海根主编.机电传动控制.北京:高等教育出版社,2001.

［16］吴圣庄主编.金属切削机床.北京:机械工业出版社,1980.

［17］王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.哈尔滨工业大学出版社,1984.

戴曙主编.金属切削机床设计.北京:机械工业出版社,1980.

360桌面截图20150130174041_结果.gif

360桌面截图20150130174326_结果.gif

360桌面截图20150130174427_结果.gif

360桌面截图20150130174443_结果.gif

摆动液压.gif

伸缩油缸.gif

内容简介：: 目录摘要1第1章绪论.41.1国内外机械手综述41.1.1简史41.1.2应用简况51.1.3国内外机械人发展趋势51.2机械手的组成和分类61.2.1机械手的组成61.2.2机械手的分类71.3本课题研究的主要内容及意义81.3.1 课题七杆二自由度机械手设计内容及基本要求81.3.2重点研究的问题：91.3.3 本次设计的意义9第2章机械手基本参数的确定102.1抓重102.2 转角102.3工作速度102.4定位精度11第3章机械手机械结构的设计计算123.1 机械手机构的分析与设计123.1.1机械手的自由度123.1.2坐标形式133.1.3机械手的机构简图以及部件尺寸133.1.4机械手总体方案的比较143.2 机构杆件的受力校核分析153.2.1支撑杆的受力校核153.2.2导轨滑杆的强度检验153.2.3立柱支撑轴的强度校核1633机械手手指结构的设计与计算173.3.1概述173.3.2手指的驱动力计算183.3.3手部伸缩的驱动装置203.3.4 手指定位误差的分析203.4机械手手腕结构的设计与计算203.4.1手腕自由度和结构203.4.2手腕的结构213.4.3 手腕驱动力矩的计算213.4.4回转缸的驱动力矩计算233.5手臂结构分析243.5.1大手臂的结构及其工作原理243.5.2大手臂做升降运动时所需的驱动力263.5.3驱动油缸的计算273.5.4缸盖的强度计算283.5.5活塞杆的稳定行验算293.5.6大手臂系统温升的验算293.5.7 设计手臂时注意的问题30总结31参考文献3232平衡臂机械手的设计之平衡臂及机械手爪摘要：论文模仿机械手的基本功能和设计思路，根据给定的规定动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成了机械手的设计，并绘制必要的零部件图和装配图，其中包括机器装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现、传动方案的设计；主要结构的设计简图；设计计算与说明；控制油路系统的设计。工业机械手设计的主要技术关键问题为：夹持机构的夹紧与翻转；行程机构的转向与伸缩；提升机构的提升；控制油路系统的设计。关键词：工业机械手；手爪；伸缩油缸；转动油缸Manipulator arm of a balanced design and mechanical gripper arm balanceSummary：The thesis deploys the basic function and the way of design of the automatic hand , according to the given provision of action in proper order, comprehensively using the basic theories, basic knowledge and the related professional knowledge of mechanical design, completing the design of mechanical hand, and drying the diagrams of the necessary spare parts and the assemble diagram, including the consideration and the establishment of the principle;The realization of the principle, powertrains of the project; sketch plan of the structure;calculation of design and the elucidation; design of the the liquid press system.The mainly key problem of design a mechanical hand is :Clipping the object and revolving;The route of travel organization;the promotion of the organization;the design of the liquid press system.Keyword:Industrial mechanical hand Hand claw Flexible oil urn recolcing oil urn第1章绪论工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已经成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科机械手工程。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们认识：其一，它能部分地代替人工操作；其二，它能操作必要的机具进行焊接和装配。从而大大得改善人工的劳动条件，显著得提高劳动生产效率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到各先进工业国家的重视，投入大量的人力物力加以研究和应用。尤其在高温，高压，粉尘，噪音以及带有放射性和污染的场合，应用得更为广泛。在我国，近几年来也有较快的发展，并取得一定的效果，受到机械工业和铁路工业部门的重视。机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手。它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它的特点是具备普通机械的物理性能外，还具备通用机械，记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子，军事工业，先是通过操作机来完成特顶的作业，后来发展到用无线电寻好操作机械手来进行月球的探测等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是专用机械手，主要负数于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机械手在国外称为Mechanical Hand，它是为主机服务的，有主机驱动；除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。1.1国内外机械手综述1.1.1简史机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。她的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。同年，美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatrap机械手，原意是灵活搬运。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工大学联合研制一种叫Unnimation-Viearm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。到目前为止，日本是工业机械手发展最快，应用最多的国家。但是，目前的机械手大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是减低成本和提高精度。第二代机械手设有微型电子计算机控制系统，具有视觉，触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。第三代机械手（机器人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS（Flexible Manufacturing System）和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要的一环。1.1.2应用简况就国内机械工业，铁路部门应用机械手的简况，介绍如下：（一）热加工方面的应用热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动化。为了实现高效率和工作安全，尤其对于大件、少量、低速和人力所不能胜任的作业就更加需要采用机械手操作（二）冷加工方面冷加工方面机械手主要采用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个组成部分。更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联结和重要手段。（三）拆修装方面拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动强度，提高了拆修装的效率。采用机械手进行装配更是目前研制的重点，国外已研究采用摄象机和里的传感装置和微型计算机联系在一起，能确定零件的方位，达到镶装的目的。1.1.3国内外机械人发展趋势在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人已经推广，成为主流安装机型，第三代智能机器人也占有一定比重(占日本1998年安装台数的10%，销售额的36% )。机械结构以关节型为主流，80年代发明的适用于装配作业的平面关节型机器人约占总量的1/3。应3K和汽车、建筑、桥梁等行业的需求，超大型机器人应运而生。CAD , CAM等技术己普遍用于设计、仿真和制造中。控制技术大多采用32位CPU，控制轴数多达27轴，NC技术、离线编程技术大量采用。协调控制技术日趋成熟，实现了多手与变位机、多机器人的协调控制。采用基于PC的开放结构的控制系统已成为一股潮流。驱动技术 80年代发展起来的AC伺服驱动已成为主流驱动技术应用于工业机器人中。新一代的伺服电机与基于微处理器的智能伺服控制器相结合已由FANUC等公司开发并用于工业机器人中;在远程控制中已采用了分布式智能驱动新技术。应用智能化的传感器装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势，不少机器人装有两种以上传感器，有些机器人留了多种机器人接口。通用机器人编程语言在ABB公司的20多个型号产品中，采用了通用模块化语言RAPID。最近美国机器人空间技术公司开发了Robot Script V.10通用语言，运行于该公司的通用机器人控制器URC的Win NT/95环境下。该语言易学易用，可用于各种开发环境，与大多数WINDOWS软件产品兼容。网络通讯方式大部分机器人采用了Ether网络通讯方式，占总量的41.3%，其他采用RS-232, RA-422, RS-485等通讯接口。高速、高精度、多功能化目前，最快的装配机器人最大合成速度为16. 5m/s，有一种大直角坐标搬运机器人，其最大合成速度竟达80m/ s;而另一种并联结构的NC机器人，其位置重复精度达limo 90年代末的机器人一般都具有两、三种功能，向多功能化方向发展。集成化与系统化当今机器人技术的另一特点是机器人的应用从单机、单元向系统发展。百台以上的机器人群与微机及周边设备和操作人员形成一个大群体。跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界众多厂家的产品联接在一起，实现了标准化、开放化、网络化的“虚拟制造”，为工业机器人系统化的发展推波助澜。随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化以及机器人在FMS, CIMS系统中的群体应用，工业机器人也在不断向智能化方向发展，以适应“敏捷制造”(Agile Manufacturing)，满足多样化、个性化的需求，并适应多变的非结构环境作业，向非制造领域进军。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人:其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线(站)上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如:可靠性低于国外产品:机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距:在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200台，约占全球己安装台数的万分之四。以上原因主要是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，“一位客户，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、成本也不低，而目质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模化设计，积极推进产业化进程。我国的智能机器人和特种机器人在“86“计划的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人技术居世界领先水平，还开发出直接遥控机器人、双臂协调控制机器人、爬壁机器人、管道机器人等机种:在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工作，有了一定的发展基础。但是在多传感器信息融合控制技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发应用方面则刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成绩的基础上，有重点地系统攻关，才能形成系统配套可供实用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中。国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸锻，热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件。在应用专用机械手的同时，相应地发展通用机械手，有条件的还要研制示教型机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、俯仰等机构，以及适于不同类型的夹紧机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不同的典型部件，即可组成各种不同用途的机械手。既便于设计制造，又便于改换工作，扩大了应用的范围。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以更好地发挥机械手的作用。更为主要的是将机械手和柔性制造系统和柔性制造单元相结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。1.2机械手的组成和分类1.2.1机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。一、执行机构（1）手部手部安装在手臂的前端，手臂的内孔装有传动轴，可把动作传给手腕，以转动、伸屈手腕、开闭手指。机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节三种。手指的数量又分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。（2）手臂手臂有无关节臂和有关节臂之分。目前采用的手臂几乎都是无关节臂。手臂的作用是引导手指准确得抓住工件，并运送到所需要的位置上。为了使机械手能够正确的工作，手臂的三个自由读都需要精确的定位。（3）躯干躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。二、驱动系统驱动机构主要有四种：液压驱动、气体驱动、电气驱动和机械驱动。其中以液压、气动用的最多，占90%以上；电动、机械驱动用的较少。液压驱动主要是通过油缸、阀、油泵和油箱实现传动。它的优点是压力高、体积小，出力大，动作平缓，可无级变速，自锁方便，并能在中间位置停止。缺点是需配备压力源，系统复杂，成本较高。气动驱动所采用的元件为气压缸、气马达、气阀等。它的优点是气源方便，维护简单，成本低。缺点是出力小，体积大。尤其空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。为了减少停机时产生的冲击，气压系统的装有速度控制机构或缓冲减震机构。电器驱动都采用三相感应电机作为动力，用大减速比减速器来驱动执行机构；直线运动则用电机带动丝杠螺母机构；有的采用直线电动机。电气驱动的优点是动力源简单；维护、使用方便。一般只用于动作固定的场合。一般用凸轮连杆机构实现规定的动作。它的优点是动作确实可开，工作速度高，成本低；缺点是不易于调整。三、控制系统机械手控制的要素，包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度和加减速度等。机械手的控制分为点位控制和连续诡计控制两种。控制系统可根据动作的要求，设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储，然后再根据规定的程序，控制机械手进行工作。程序的存储方式分为分离存储和集中存储两种。对于动作复杂的机械手（机械人），采用示教再现型控制系统。更复杂的机械手（机械人）则采用数字控制系统、小型计算器或微处理机控制的系统。1.2.2机械手的分类一、按用途分类 1. 专用机械手专用机械手是专为一定设备服务的，简单、使用，目前在生产中运用的比较广泛。它一般只能完成一、二种特定的作业。如用来抓取和传送工件。它的工作程序是固定的，也可根据需要编制程序控制，以获得多种工作程序，适应多种作业的需要。 2. 通用机械手通用机械手是在专用机械手的基础上发展起来的。它能对不同物件完成多种动作，具有相当的通用性。它是一种能独立工作的自动话装置。它的动作程序可以按照工作需要来改变，大概是采用顺序控制系统。通用机械手又分简易型、示教再现型和只能机械手、草中式机械手等几种。三、按控制型式分类 1.点位控制型机械手点位控制型机械手的运动诡计是空间二个点之间的连接。控制点书越多，性能越好。它基本能满足于各种要求，结构简单。绝大部分机械手是点位控制型。2.连续轨迹控制型机械手这种机械手的运动轨迹是空间的任意连续曲线，它能在三维空间中作极其复杂的动作。工作性能完善，但控制部分比较复杂。控制方式分为开关式和伺服式两种。1.3本课题研究的主要内容及意义 1.3.1 课题七杆二自由度机械手设计内容及基本要求设计一个机械手，用于工厂机床边抓取圆棒料和饼类零件，实现从地面到机床卡盘和从机床卡盘到地面的运动。抓取重量；40千克。在总体的设计过程中，该抓取物重量可以减小。机械臂活动范围：活动半径2 m 夹持物最大直径100mm（轴类）、最大直径300(饼类) 活动高度 2.0m 动力：尽可能采用机械传动、电磁力或气动。必要时可以采用液压，但不宜使用高压液压设备。工作量要求：1平衡臂部件图纸，油缸装配图，活塞零件图，零部件一览表，标准间汇总表。 2设计说明书 3英文翻译成汉文（5000字）第二章机械手基本参数的确定一个机械手系统所包含的基本参数有抓重（即臂力）、自由度、工作行程（包括转角），行程速度，工作节拍和定位精度等。 2.1抓重抓重就是指机械手所能搬运物件的重量。考虑到这个机械手的结构强度等因素，且抓重要求是40公斤，所以安全系数K选择在23范围内。2.2 转角结合工厂实地参观的工件摆放和机床设备的摆放位置，做出如下简图：（虚线所示为手臂抓取工件的位置）所以我们设计机械手的回转角度为90度。2.3工作速度机械手的动作节拍是指机械手完成一个动作循环所需要的时间。它的运动节拍只占到生产节拍的一部分。我们假设机械手夹持的轴形工件是需要在车床上完成车的工序，当工件在机床加工时是不动作的，当这一工序加工结束时机械手才再开始动作，所以这时机械手的动作节拍需要加上工件加工的那段时间。机械手在上料的过程中，需要完成夹紧工件，手臂上升、手腕回转、手臂伸出、下降、放松工件、手臂缩回、反转、手腕反转等动作。考虑到以下一些问题，机械手的动作节拍还需要加上以下这些时间：1.由于继电器、电磁滑阀以及执行机构都有一定的惯性，从动作指令发出到考试动作需要一段时间，因此单个动作时间不宜少于0.2秒（直流电磁阀打开响应时间为0.10.5秒，交流电磁阀的打开响应时间为0.010.07秒）2.夹紧或放松动作时间一般定为0.20.3秒。3.手臂伸缩、水平回转和升降运动的时间，是机械手动作节拍的主要部分，应考虑抓重和形成的大小、驱动方式、缓冲方式和定位方式而加以确定。2.4定位精度机械手的定位精度是由加工工艺要、机械手本身的结构特点（如制造精度、结构刚性）、抓重、工作行程、工作速度以及驱动、控制方式和缓冲定位方式诸因素所决定。其中加工工艺要求是主要的因素。切削机床上下料机械手的定位精度一般为毫米第三章机械手机械结构的设计计算3.1 机械手机构的分析与设计3.1.1机械手的自由度机械手要像人的手一样完成各种动作是比较困难的。因为人的手指、手长、手腕、手臂由十九个关节所组成，并具有27个自由度，而生产实践中机械手不需要这么多自由度。下面按机械手所具有的主运动和辅助运动来分析其自由度。手臂和立柱的运动成为主运动，因为它们能改变抓取工件在空间的位置。手腕和手指的运动成为辅助运动，因为手腕的运动只能改变被抓取工件的方位，而手指的夹放运动不能改变工件的位置和方位，故它不计为自由度数，其他运动都算作自由度数。这次参考了江麓机械厂的机械手，在确定了被抓取工件所在的空间位置，及将工件搬运到规定的位置时所需要的运动。得知我们改造的机械手包括了大臂的回转和升降两个运动，而将要设计的手腕的自由度仅仅是为了配合手臂完成工件的预定装卸方位要求加以增设的，故只算成两个自由度。图一由图可知，此机械手在XY平面内有回转运动，且在Z方向和X方向有直线运动，故做出它的运动轨迹图，如下：图二自由度数多少是衡量机械手技术水平的指标之一，自由数越多，可以完成的动作越复杂，通用性越强，应用范围也越广，但是响应的带来了技术难度大，控制系统和机械结构复杂，机械手本身的体积和重量增加，成本高和维修困难。自由度少，通用性越差，但是技术上容易达到，结构简单，使用和维修方便。所以在此次设计中，二自由度已经足够，没有必要盲目的加入自由度。3.1.2坐标形式如一图所示的机械手，其手臂的运动由两个直线运动和一个回转所组成，即沿X轴的伸缩，沿Z轴的升降和绕Z轴的回转。这种坐标型式的机械手成为圆柱坐标式机械手。它与指教坐标式相比较，占地面积大而活动范围大，结构较为简单，并能达到较高的定位精度，因此得到广泛的应用。3.1.3机械手的机构简图以及部件尺寸图三由受力分析和平衡方程可得：Fx=0 Fbx=0 fy=0 Fna+Fby-P=0 Mx=0 PDB-FnaAB=0由几何关系得：Fna=6P Fbx=0 Fby=-5P 由A得：Fx=0 Faecos a -Fakcos =0 fy=0 Fna-Faesin a Faksin =0Fae=Ph。cos hsin(a + )Fak= Ph。cos a hsin(a + ) 由C得：Fx=0 Fcx-Feacos a =0fy=0 Fcy+Feasin a P =0Fcx=Ph。cos acos hsin(a + )Fcy=P1- h。sin a cos hsin(a + ) 在江麓机械厂的实地测绘，要进行改造的机械手机构简图如上图所示。为一个七杆二自由度机械手。其各部件的尺寸如下：杆件一250mm杆件二1250mm杆件三250mm杆件四1250mm杆件五1500mm 此机械手的尺寸恰能满足回转半径1m3m和提升工件高度2.5m的要求，所以在这次设计过程中不做改动。由图一计算其他尺寸：图中虚线所示位置就是当机械手将工件举到最高时候的位置，实线所示的位置就是机械手在地面高度抓取工件的位置。设计手臂在这两个位置时，杆件与水平所成的角度都为30。则Ae长度等于250=125mm，bf长度也为125mm，bC长度等于BC=250=125mm，cc产度等于bc-bC=250-125=125mm，Bb长度等于BC=250=213mm，所以确定Aa等于Ae+bf+Bb=125+125+213=463mm。即为大臂升降油缸的行程取l=500mm.3.1.4机械手总体方案的比较除了上图所看到的方案，还有一种设计的方案，即将伸缩油缸和回转油缸放置在同一个立柱中，但是如果这样放置，一个是装配时十分不方便，二个是在机械手夹持工件进行回转时，回转中心将更加远离回转油缸的中心，那样对支撑轴的扭矩将增大，且对立柱的弯曲应力更大，机械手的寿命将缩短。所以，我们设计的是将伸缩油缸和液压站用支撑板固定在远离工件的立柱的另侧，这样，当机械手回转时，回转中心将比较靠近回转油缸的回转中心，这样，即减少了支撑轴的弯曲应力，又可以使的机械手在装配和设置油管路线时更加方便。横向扩展一下，本人联想到资料中海港的集装箱的起吊手臂，它在空间运行的时候，保证了集装箱的水平放置，那样手臂的设计将更加复杂。本人设计的机械手，在空间的运动位置是不定的，如果要改进，则需要在横向伸缩的导杆中加入一个伸缩油缸，用来精确控制工件被夹取后在空间中的运动位置。3.2 机构杆件的受力校核分析3.2.1支撑杆的受力校核当机械手将工件抬举到最大高度的时候，支撑杆的受弯曲力矩最大。此时的受力分析如图：机械手的构件部分都设计成为空心圆钢杆，其外径为115mm，内径为75mm,查表得到它的=60MPa,E=200GPa.此时受到的压力P为工件和前端杆件的重量，约为50KN。（1）此时1杆和2杆的轴力NN分别为 N=2P=100KN N=P=86.6KN（压）（2）强度校核 A=5.86m所以1杆2杆的应力分别为： =17.06MPa 由此可见手臂的杆件都满足强度要求，整个结构强度都是满足要求的。3.2.2导轨滑杆的强度检验导轨滑杆是放置在大臂顶部的构件，它承受了各机构杆件和工件对其的压力，其受力状况如下：其中AB长度等于CD长度等于40mm。BC长度等于120mm。P=7kN，它的为100MPa.（1）计算支反力并做梁的弯矩图根据梁的平衡条件，求得梁的支撑反力为： R=7 kN作出梁的弯矩图如图所示：由图可见，梁上最大的弯矩为： M=M=0.28 kNm（2）强度校核梁的B截面和C截面为危险截面。因此对B截面进行校核： 57.07MPa15。进行压杆稳定性验算。活塞杆由45#钢制成，=350MPa，=28MPa，E=210GPa，长度=1200mm，直径d=60mm，最大压力=15.1KN，规定稳定安全系数为=810。校核稳定性：活塞杆简化成两端铰支杆，截面为圆形，i=，柔度为柔度。所以不能用欧拉公式计算临界压力。若用直线公式，由表查的优质钢的a和b分别为：a=461MPa，b=2.568MPa。。可见活塞杆的柔度介于和之间，是中等柔度压杆。由直线公式求出临界压力为：MPa。活塞杆的安全系数为：n=。所以满足稳定性要求。3.5.6大手臂系统温升的验算在整个机械手的工作循环中，上升阶段所占的时间最长，为了简化计算，主要考虑上升时的发热量。一般情况下，上升时发热量最大，因为液压系统提供的能量很大一部分用来化为机械手的构件的势能，由于限压试变量泵在流量不同时，下率相差极大，所以分别计算最大，最小时的发热量，然后加以比较，取数值大者进行分析。当V=1500cm/min时 Q=m/min=25.9L/min 此时泵的效率为0.7，泵的出口压力为3.2MPa，则有 =1.38Kw =Fv=13600=4.005Kw此时的功率损失为： 1.3533kW当v=125cm/min时，q=9042L/min,总效率=0.7 则=0.718Kw =Fv=136001253.5.7 设计手臂时注意的问题一、手臂应该刚度大，重量轻我们设计的机械手悬伸长度比较长，若手臂的刚度不够，则会导致手臂弯曲变形过大，就会引起手臂的定位不竟准，而且也直接影响活塞杆（大手臂）运动的灵活性。另外，手臂在起动或制动的过程中受到惯性力或者惯性力矩的作用，手臂将会发生颤动，由于手臂的颤动，也回影响手臂的定位精度，除了采用可靠的定位装置外，应对手臂结构有一定的刚度要求，才能保证手臂的准确工作和一定的定位精度。手臂悬伸的弯曲变形主要与手臂的抓取重量、手臂结构本身的材料、截面形状以及几何尺寸等有关。在相同的条件下，工字形截面梁的弯曲刚度比圆截面要大1020倍；空心管的弯曲刚度为实心轴的45倍。而且，工字形梁和空心梁的重量比能承受同样弯曲刚度的实心轴要轻的多，所以，在本次设计中，我们采用的是工字形的梁臂结构。它承受垂直方向的载荷能力大，而且手臂结构简单轻巧。二.应使手臂运动速度快、惯性大手臂的运动速度是由形成大小、生产节拍的时间和运动平稳性及抓重大小来决定的。一般情况下，我们设计的好艘比的移动和回转速度均为等速运动（即V和为常数），但是在手臂启动和制动的过程中，它的运动为加速和减速运动。理想状态下，机械手在运动到形成终点的时候，加速度为零，所以停止的瞬间没有惯性冲击，这是最理想的状态。但是因为加速度

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。