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二自由度直角坐标型搬运机械手设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文0.5万字22页】

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JX074-二自由度直角坐标型搬运机械手设计【机械毕业设计含7张CAD图+说明书论文0.5万字22页】.zip
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手爪丝杆.dwg
手臂连接壳体.dwg
机械手装配图.dwg
流程图.dwg
电气图.dwg
装配图.dwg
齿轮.dwg
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自由度 直角坐标 搬运 机械手 设计 机械 毕业设计 cad 说明书 仿单 论文 22
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[5000字，22页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat

手爪丝杆.dwg

手臂连接壳体.dwg

机械手装配图.dwg

流程图.dwg

电气图.dwg

装配图.dwg

齿轮.dwg

设计说明书.doc[5000字，22页]

目    录

第1章绪论………………………………………………………………………………1


1.1 机械手的现状……………………………………………………………………1


1.2 选题意义…………………………………………………………………...…….1

第2章总体方案设计…………………………………………………………………...3

2.1 研究机械手……………………………………………………………………….3


2.2 机械手基本形式选择…………………………………………………………….3


2.3总体布置设计，画出总体布置图………………………………………….…….4


第3章机械系统的设计计算…………………………………………………..………5


3.1.1 动力电机的选择…………………………………………………………….…...5


3.1.2械手夹持范围设计………………………………………………………….……5


3.2.1滑动丝杠设计计算…………………………………………………….………....6


3.2.2 电机的选择……………………………………………………………….….......7


3.2.3 直臂气缸的选择…………………………………………………………….…...8


3.2.4 机械手臂设计……………………………………………………………….…...9


3.3  电机联轴器的选择………………………………………………………...........12

第4章控制系统的设计………………………………………………………..............14


4.1控制器的选择………………………………………………………………..........15.


4.2 控制器结构…………………………………………………………………….…16

第5章结论………………………….…………………………………..…………...........17


参考文献……………………………………………………………………...…………….18


内容简介：
辽宁工业大学 专 业 课 程 设 计 说 明 书 题目： 搬运机械手 学院（系）： 专业班级： 学 号： 10 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 辽宁工业大学专业课程设计任务书 院（系）： 机械工程与自动化学院 教研室： 机电 教研室 学 号 100101006 学生姓名 专业（班级） 机电 101 班 设计题目 搬运式机械手 技 术 参 数 与 要 求 技术参数 ： 1、抓重 :19000g (夹持式手部 ) 2、自由度数 :2个自由度 3、坐标型式 :直角坐标型 4、横臂手臂长度 :1000、手臂最大高度 :1500求： 将工件 从一个固定位置移动到另外固定位置 工 作 量 1. 机械 装配图一张， 1#； 2. 控制电路 图一张， 4#； 3. 程序流程图一张， 4#； 4. 设计计算说明书一份 工 作 计 划 1. 查阅资料，方案讨论 6天 2. 方案确定 1天 3. 设计计算 4天 4. 绘制机械装配图 5天 5. 控制系统设计，绘制电路图 3天 6. 软件设计，绘制程序流程图 3天 7. 整理设计说明书 1天 8. 答辩 1天 成 绩 评 定 及 评 语 图面 (45 ) 说明书 (25 ) 答辩 (10 ) 平时 (20 ) 总分 成绩： 指导教师签字： 学生 签字： 年 月 日 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 3 目 录 第 1章 绪论 1 械手 的现状 1 题意义 . 2章 总体方案设计 .究机械手 械手基本形式选择 体布置设计，画出总体布置图 . 3章 机械 系统的设计计算 . 5 力电机的选择 . . 械手夹持范围设计 . 5 动丝杠设计计算 . . 电机的选择 . . 直臂气缸的选择 . . 机械手臂设计 . .电机联轴器的选择 . 4章 控制系统的设计 .制器的选择 .制器结构 . 16 第 5章 结论 . . .考文献 . 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 1 - 第 1章 绪论 究内容的现状 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 机械手主要由手部和运动机构组成。手部是用来抓持工件（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。运动机构，使手部完成各种转动（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。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有 6 个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有 2 3 个自由度。 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸和传递工件，在 加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为机械手。成型机配置机械手 ,在目前普遍缺乏人力资源的大趋势下 ,显得尤为重要。具体突出了： 机械手三省、机械手三高的两大优势。 机械手三省：机械手省时、机械手省力、机械手省钱 。 机械手三高：机械手高效率、机械手高安全、机械手高回报 。 题意义 目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大、生产效率低。为了提高生产加工的工作效率 ,降低成本 ,并使生产线发展 成为柔性制造系统 ,适应现代自动化大生产 ,针对具体生产工艺 ,利用机器人技术，设计用一台装卸机械辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 2 - 手代替人工工作，以 提高劳动生产率。 机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装 ，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。目前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，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 3 - 第 2 章 总体方案设计 究机械手 按坐标形式大致可以分为以下 4种 : 直角坐标机械手； 圆柱坐标型机械手； 球坐标 (极坐标 )型机械手 ； 多关节型机机械手； 图 械手基本形式简图 定每种 运动 方案 表 械手可能方案 动作 1 2 3 手抓夹持 丝杠螺母 连杆杠杆 齿轮齿条 横臂平移 丝杠螺母 液压传动 气压缸 直臂升降 丝杠螺母 气压缸 齿轮齿条 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 4 - 体布置设计，画出总体布置图 图 体布置图 注： 1 手抓夹持； 2 直臂升降； 3 横臂平移 物图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 5 - 第 3 章 机械系统的设计计算 力电机的选择 表 动作动力机参数 动作 型号 功率 P(w) 转矩 T（ N 转速（ r/ 横臂伸缩 流伺服电动机 100 955 1500 手抓夹紧 流伺服电动机 200 1910 3500 械手夹持范围设计 图 爪布置图 1手抓夹持范围计算 加工毛坯尺寸： 100 毛坯质量（以钢材的密度计算）： 18960（按最大 19000g 计算） 装夹深度：约 75爪接触块为橡胶，橡胶具有弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳等特点。 动丝杠设计计算 设计条件：需自锁 丝杠长度 220最大质量共计约 1700g。 丝杠载荷：丝杠竖直时承受最大轴向力 90 ， G=(g 取 10N/ （ 3 设计计算： 牙型、材料和许用应力 采用梯形单头螺纹 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 6 - 螺杆材料选 45钢，调制处理， 2/360 ，由机械手册查表可得 许用拉应力 2/7212053 （ 3 手爪部分为轻载 ，螺母材料选耐磨铸铁。由机械手册查表可得 许用弯曲应力 2/6050 ， 取 2/50 ； 许用剪应力 2/40 由机械手册查表可得 许用压强 2/86 p ，取 2/6 1. 按耐磨性计算螺杆中径 由表中公式， ， （ 3 采用整体螺母式，取 ， 由 选 14d ， 2P ， 1322 D ， d ，121 D 的梯形螺纹、中等精度。螺杆左右两端分别采用不同的旋向，螺旋副标记分别为： r 7/7214 ， r 7/7214 。 螺母高度 2 ，取 1 （ 3 则螺纹圈数 1/ （ 3 2. 自锁性验算 由于单头螺纹，导程 ，故螺纹升角为 r c t a na r c t a （ 3 由机械手册查表可得钢和耐磨铸铁的 0.0f ，取 11.0f ，可得 50615c o s r c t a o sa r c t a n f（ 3 ，故自锁可靠。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 7 - 3. 螺杆强度校核 由机械手册查表可得，螺纹摩擦力矩 50643t a n (190921)t a n (21 21 ， （ 3 代入以下公式得 2232223323/ )904()4( 螺母螺纹强度校核 因螺母材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹强度即可。 由机械手册查表可得 牙根宽度 （ 3 ，基本牙高 （ 3 代入以下中的公式得 24/90 4. 效率 由回转运动转化为直线运动时 50643t a n ( )43t a n ()t a n ( t a n) （ 3 效率取为 机的选择 计算条件：空行程最长 ，夹紧时间不超过 计计算： 螺母移动平均速度 ， （ 3 摩擦转矩 50643t a n (190921)t a n (21 211 （ 3 . 03 （ 3 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 8 - 故 q 0321 （ 3 （ 3 选用转速为 5000 的交流电机，速比 齿轮传动效率 、滑动螺旋传动效率 总效率 （ 3 电机轴驱动转矩： （ 3 电机轴输出功率： L （ 3 电机选用 流伺服电动机 臂气缸的选择 3100g 气缸实际轴向负载 F= v=s/t=1500/6=250mm/s （ 3 负载率 （ 3 查表选择气缸缸径为 40择型号为 型导杆气缸 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 9 - 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 10 - 图 缸和气缸法兰安装形式 图 缸法兰尺寸 根据 图 择气缸法兰形式及安装尺寸。 械手横臂设计 1. 滚珠丝杠设计 （ 1）选取的滚珠丝杠转动系统为：磨制丝杠 (右旋 ) 设计后丝杠总长 050 最大行程 000 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 11 - 支承方式为两端固定 定位精度： 由表得，有效行程内目标行程公差 47 ，行程变动量 39 由表得，任意 300程内行程变动量 mV p 23300 ， 2弧度内行程变动量mV p 82 丝杠精度为 5级，可靠性 90%。 （ 2）计算载荷 手爪气缸部分重量 3 3 0/1033 （重力加速度取 10 ） 轴向载荷 30 （ 3）初算导程： 丝杠螺母转速 500 ，直臂移动速度 200 500 m 初算导程 ，所以取 选工作寿命： 0000 （ 5）由表得， 353100/)60( 3/1 ， （ 3 211 式中， 查机械手册得，精度系数 9.0查机械手册得，可靠性系数 1查机械手册得，载荷性质系数 2.1查机械手册得，预加载荷系数 7.6所以， NC 353 静载计算：由机械手册得， 60 ，式中 2 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 12 - （ 7）选取滚珠丝杠型号：采用外循环导珠管埋入式 605 其中 250 d ， d ， 80 a ， 满足承载能力要求。 （ 8）计算预紧力： 1031 ， 3 0 （ 3 （ 9） 校验 由机械手册得， 7 0 0 0 02 4 0 0 01 5 0 016m a 符合要求。 （ 10）临界转速校核 m 872/10 2 227 查机械手册得， f 0862 m 5 0 1m 8 7 c 满足转速要求 螺杆强度： 螺杆材料为 45钢，调质处理，其许用应力 0 螺杆当量应力： 120(3)504()4( 2322321222 P （ 3 1 （ 3 符合强度要求 (12)系统刚度计算 刚性为机械刚度的指标，滚珠丝杠的刚性取决于螺杆与螺母之间轴向负荷珠槽接触刚性及螺杆轴的刚性来决定。机械驱动系统总刚性的惯性经由测试，可将螺帽 螺杆及钢珠 珠槽两者间的刚性合二为 一，成为螺帽刚性 因此 022 （ 3 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 13 - 8) 4 131 n （ 3 （ 3 计算条件：丝杠轴向工作载荷约为 30 ，丝杠移动速度 200 联轴器传递效率 轴承传递效率 设计计算： 丝杠工作的功率： 62003301 （ 3 丝杠转矩 1 电机选用同步转速 5000 交流伺服电动机 电机输出轴负载转矩： 电机输出轴功率 L 电机选用 流伺服电动机 电机联轴器的选择 根据电机轴轴径为 15珠丝杠轴端轴径为 15转间隙为 轨工字导轨上下面平度误差 向偏差 向偏差 择 根据 表 择 导轨和滑块。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 14 - 表 轨尺寸表 高 距P 动负荷负载容许力矩 容许力矩 容许力矩 轨质量块质量Kg/m 0 0 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 15 - 第 4章 控制系统的设计 制器的选择 搬运机械手的电控部分选择 制，因为 于 工业控制计算机和可编程控制器之 间，他有较强的控制功能和低廉的成本， 具有小巧灵活、成本低、易于产品化、可靠性好、适应温度范围宽、易扩展、控制功能强等优点，所以在电气传动实时控制系统中受到重视和普遍应用。 人们在选择电动机的控制器时，常常是在先满足功能需要的同时，优先选择成本低的控制器。因此， 往成为优先选择的目标， 目前世界上使用量最大的微处理器。 51 系列单片机、 片机的应用广泛，有很多优点，其如下所诉： 1. 格便宜。适用于小型自动控制领域及无线控制领域； 2. 易学易用，深受工程技术人员欢迎 ； 3. 配套齐全，功能 完善，适用性强 。 本机器需要控制 2 个电机。首先控制交流伺服电机启动，触碰到形程开关，电机制动，手部的伺服电机启动，夹取物品，当传感器检测到手夹取物品时会给单片机发出信号，单片机收到信号后会控制电机的启停，然后运送到下一位置，手部电机启动，放下工件。 8031 单片机需要控制两个步进电机，因此除了需要扩展程序存储器和数据存储器外，还需要扩展 I/O 口 ,用 8155 扩展单片机的I/O 口， 8155 的输出接口连接两个步进电机的驱动芯片 以上设计要求得出流程图如下： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 16 - 制 流程图 图 手流程图 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 17 - 动器结构 图 动器结构 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 - 18 - 第 5 章 总结 经过两周的努力终于完成了课程设计设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这次设
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