YZBZ—1型圓柱坐標式四自由度機械手設計【圖紙丟失、只有論文】_第1頁
YZBZ—1型圓柱坐標式四自由度機械手設計【圖紙丟失、只有論文】_第2頁
YZBZ—1型圓柱坐標式四自由度機械手設計【圖紙丟失、只有論文】_第3頁
YZBZ—1型圓柱坐標式四自由度機械手設計【圖紙丟失、只有論文】_第4頁
YZBZ—1型圓柱坐標式四自由度機械手設計【圖紙丟失、只有論文】_第5頁
已閱讀5頁,還剩36頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 目次  1  緒論    1 工業(yè)機械手的概述    1 工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應用    1 機械手的組成概述    2 工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢    3 2  總體設計方案    4 設計題目    4 初始參數(shù)與設計要求    4 方案擬定    5 3  機械手手部設計計算    6 手部設計基本要求    6 手部力學分析    7 夾緊 力及驅(qū)動力的計算    8 機械手手抓夾持精度的分析計算    9 4  機械手腕部設計計算    11 腕部設計基本要求    11 腕部結(jié)構的選擇    11 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算    12 5  機械手臂部設計計算    16 機械手臂部設計的基本要求    16 手臂的典型機構及結(jié)構的 選擇    16 手臂伸縮驅(qū)動力計算    17 手臂伸縮油缸結(jié)構的確定    19 油缸端蓋的連接方式及強度計算    21買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 6  機身設計與計算   23  機身的整體設計    23 機身回轉(zhuǎn)機構的設計計算    25 機身升降機構的設計計算    28 7  液壓驅(qū)動系統(tǒng)的計 算    31 繪制液壓系統(tǒng)的工況圖    31 計算和選擇液壓元件    36 總結(jié)    38 致謝    38 參考資料 39 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1  緒論  1 1  工業(yè)機械手的概述  工業(yè) 機械手在先進制造技術領域中扮演著極其重要的角色,是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備,是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器,它有多個自由度,可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。  工業(yè)機械手的是工業(yè)機器人的一個重要分支 , 它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務,在構造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點,尤其體現(xiàn) 了人的智能和適應性。機械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力,在國民經(jīng)濟各領域有著廣闊的發(fā)展前景。  機械手技術涉及到力學、機械學、電氣液壓技術、自動控制技術、傳感器技術和計算機技術等科學領域,是一門跨學科綜合技術。  1 2  工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應用  機械手是工業(yè)自動控制領域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作,如搬物、裝配、切割、噴染等等,應用非常廣泛 廣泛。  在現(xiàn)代工業(yè)中,生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高,現(xiàn)代化加工車間,常配有機械手,以提高生 產(chǎn)效率,完成工人難以完成的或者危險的工作??稍跈C械工業(yè)中,加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹,美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中,有 75%是小批量生產(chǎn);金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在 50 件以下,零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的 5%。從這里可以看出,裝卸、搬運等工序機械化的迫切性,工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機械手常用于完成的工作有:注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個生產(chǎn)工序;機械手加工行業(yè)中用于取料、送料;澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。具體應用在 以下幾方面:  (1) 建造旋轉(zhuǎn)零件(轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類)自動線  (2) 在實現(xiàn)單機自動化方面  (3) 鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 2 1 3  機械手的組成  工業(yè)機械手由執(zhí)行機構、驅(qū)動機構和控制機構三部分組成。  執(zhí)行機構  (1) 手部  既直接與工件接觸的部分,一般是回轉(zhuǎn)型或平動型(多為回轉(zhuǎn)型,因其結(jié)構簡單)。手部多為兩指(也有多指);根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種;也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤(主要用于吸冷的,光滑表面的零件或薄板零件)和電磁吸盤。  傳力機構形式教多,常用的有:滑槽杠 桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。  (2) 腕部  是連接手部和臂部的部件,并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位,以擴大機械手的動作范圍,并使機械手變的更靈巧,適應性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉(zhuǎn)運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設有回轉(zhuǎn)運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求,有些動作較為簡單的專用機械手,為了簡化結(jié)構,可以不設腕部,而直接用臂部運動驅(qū)動手部搬運工件。  目前,應用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運動機構為回轉(zhuǎn)液壓(氣)缸,它的結(jié)構緊湊,靈巧但回轉(zhuǎn)角度?。ㄒ话阈∮? 2700) ,并且 要求嚴格密封,否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下,采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構。  (3) 臂部   手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部(包括工作或夾具),并帶動他們做空間運動。  臂部運動的目的:把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)(方位),則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此,一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求,即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降(或俯仰)運動。  手臂的各種運動通常用驅(qū)動機構(如液壓缸或者氣缸)和各種傳動機構來實現(xiàn),從臂部的受力情況分析 ,它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷,而且自身運動較為多,受力復雜。因此,它的結(jié)構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。  (4) 行走機構  有的工業(yè)機械手帶有行走機構,我國的正處于仿真階段。  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 3 驅(qū)動機構  驅(qū)動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分。根據(jù)動力源的不同 , 工業(yè)機械手的驅(qū)動機構大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類。采用液壓機構驅(qū)動機械手 ,結(jié)構簡單、尺寸緊湊、重量輕、控制方便。  控制系統(tǒng)分類  在機械手的控制上,有點動控制和連續(xù)控制兩種方 式。大多數(shù)用插銷板進行點位控制,也有采用可編程序控制器控制、微型計算機控制,采用凸輪、磁盤磁帶、穿孔卡等記錄程序。主要控制的是坐標位置,并注意其加速度特性。  1 4  工業(yè)機械手的發(fā)展趨勢  (1) 工業(yè)機器人性能不斷提高 (高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 ),而單機價格不斷下降,平均單機價格從 91年的 7年的  (2) 機械結(jié)構向模塊化、可重構化發(fā)展。例如關節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化 :由關節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機 ;國外已有模塊化裝配機 器人產(chǎn)品問市。  (3) 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 于標準化、網(wǎng)絡化 ;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構 :大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。  (4) 機器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環(huán)境建模及決策控制多傳感器融合配置技術在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應用。  (5) 虛擬現(xiàn)實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發(fā)展到用于 過程控制如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。  (6) 當代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機器人的人機交互控制,即遙控加局部自主系統(tǒng)構成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的 “ 索杰納 ” 機器人就是這種系統(tǒng)成功應用的最著名實例。  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 4 2  總體設計方案  2 1  設計題目:  圓柱坐標式四自由度機械手設計   2 2  初始參數(shù)與設計要求  1、抓重: 300N 2、自由度: 4 個  3、臂部運動參數(shù):  表  2動名稱  符號  行程范圍  速度  伸縮  X 0500出 176mm/s,縮回 233mm/s 升降  Z 0600升 102mm/s,下降 152mm/s 回轉(zhuǎn)   0 200 63 /s 4、腕部運動參數(shù):  表  2動名稱  符號  行程范圍  速度  回轉(zhuǎn)    0 180 200 /s 5、手指夾持范圍:棒料, 60120度 4501200、定位方式:緩沖,死擋塊定位  7、驅(qū)動方式:液 壓(中、低壓系統(tǒng))  8、定位精度: 3 3  方案擬定  初步分析  機械手抓重為 300N,按工業(yè)機械手的分類,屬于中型,按用途分為通用機械手,買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 5 其特點是具有獨立的控制系統(tǒng)、程序可變、動作靈活多樣,通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強,適合于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化生產(chǎn)。由表 2機械手的各規(guī)格參數(shù)可以了解到,設計方案為通用型機械手,其通用性強,應用范圍廣,自身體積和重量適中,成本適中,維修較容易。圓柱坐標式機械手與直角坐標式械手相比,占地面積小而活動范圍大, 結(jié)構較簡單,并能達到很高的定位精度,因此應用廣泛。但由于機械手的結(jié)構關系,沿 Z 軸方向移動的最低位置受到限制,故不能抓取地面上的對象。  擬定方案  由初始參數(shù)擬定整體設計方案  通用機械手是 36 個自由度,而本次設計為 4 由度圓柱坐標機械手,其大致結(jié)構如圖 2動簡圖如圖 2 圖  2                                        圖  2  執(zhí)行機構  (1) 手部  即直接與工件接觸的部分,一般是回轉(zhuǎn)型或平移型,也有吸盤式和電磁式結(jié)構,本次選用結(jié)構簡單的兩支點回轉(zhuǎn)型結(jié)構。手部為二指。  傳力機構常用有滑槽杠桿式、連桿杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式和重力式。本次選用滑槽杠桿式機構。   (2) 腕部  連接手部與手臂的部件。要求 0180 的回轉(zhuǎn)動作,因此選用具有單自買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 6 由度的回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動結(jié)構。此結(jié)構特點是結(jié)構緊湊,靈活。  (3) 臂部  臂部是機械手的主要執(zhí)行部件。他的作用是支撐腕部和手部(包括工件與工具)。并帶動他們作空間運動。  臂部設計的基本要求為: a 承載能力大,剛度好,自重 輕  b 運動速度高,慣性小  c 動作靈活手臂動作應靈活  d 位置精度要高  因此,本設計選用雙導向桿手臂伸縮結(jié)構與雙作用液壓缸。其特點為手臂的伸縮缸安裝在兩根導向桿之間,由導向桿承受彎曲作用,活塞桿只受拉壓作用,受力簡單,傳動平穩(wěn),外形整齊美觀,結(jié)構緊湊。  驅(qū)動機構   驅(qū)動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分,根據(jù)動力源不同大致可分為氣動、液壓、電動和機械傳動。根據(jù)課題 特點,本設計選用液壓驅(qū)動,其特點是速度快,結(jié)構簡單,控制方便,傳遞力矩大,并且控制精度高。  3  機械手手部設計計算  3 1  手部設計基本要求  (1) 應具有適當?shù)膴A緊力和驅(qū)動力,應考慮到在一定的夾緊力下,不同的傳動機構所需要的驅(qū)動力大小是不同的。  (2) 手指應具有一定的張開范圍,以便于抓取工件。  (3) 在保證本身剛度,強度的前提下,盡可能使結(jié)構緊湊,重量輕,以利于減輕手臂負載。  (4) 應保證手抓的夾持精度。  3 2  手部力學分析  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 7 通過綜合考慮,本設計選擇二指雙支點回轉(zhuǎn)型手抓,采用 滑槽杠桿式,夾緊裝置采用常開式夾緊裝置,他在彈簧的作用下手抓閉合  下面對其基本結(jié)構進行力學分析:  滑槽杠桿  圖 3-1(a)為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構。   (a)                               (b) 圖 3槽杠桿式手部結(jié)構、受力分析  1 手指  2 銷軸  3 杠桿  在杠桿 3 的作用下,銷軸 2 向上的拉力為 F,并通過銷軸中心 O 點,兩手指 1 的滑槽對銷軸的反作用力為  其力的方向垂直于滑槽的中心線 1 2指向  1F 和 2F 的延長線于 A 及 B。  由     得   1F = 2F  0   得    1F = 21F = '1F  由 ) =0   得 '1F =NFh  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 8 F= 2a 式中    a 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心的距離 (   工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點的夾角。  由分析可知,當驅(qū)動力 角增大,則握力 角過大會導致拉桿行程過大,以及手部結(jié)構增大,因此最好 = 030 040  3 3  夾緊力及驅(qū)動力的計算  手指加在工件上的夾緊力,是設計手部的主要依據(jù)。必須對大小、方向和作用點進行分析計算。一般來說,需要克服工件重力所產(chǎn)生的靜載荷以及工件運動狀態(tài)變化的慣性力產(chǎn)生的載荷,以便工件保持可靠的夾緊狀態(tài)。  手指對工件的夾緊力可按公式計算:   1 2 3 K K G式中       1K 安全系數(shù),通常  2K 工作情況系數(shù),主要考慮慣性力的影響??山瓢聪率焦?其中 a 是重力方向的最大上升加速度  t響, g=9.8 m/s ;   運載時工件最大上升速度;   系統(tǒng)達到最高速度的時間,一般選取  3K 方位系數(shù),根據(jù)手指與工件位置不同進行選擇;  G 被抓取工件所受重力( N)。  計算:設 a=40mm,b=120 =35;機械手達到最高響應時間為 夾緊力 和  驅(qū)動液壓缸的尺寸。  (1) 設 1K = 02 mm/s      文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 9 = K= 根據(jù)公式,將已知條件帶入:    300=據(jù)驅(qū)動力公式得:  (2)  計算F=F=40 35 86N      取   (3)  計算實際 = 1160N (4)  確定液壓缸的直徑 D 224F D d p實 際選取活塞桿直徑 d=擇液壓缸壓力油工作壓力 P=105    D= )( 據(jù)液壓缸內(nèi)徑系列表( 選取液壓缸內(nèi)徑為: D=32據(jù)裝配關系,外徑為 50 則活塞桿直徑為:  d=32 6取 d=16 4  機械手手抓夾持精度的分析計算  機械手的精度設計要求工件定位準確 , 抓取精度高 , 重復定位精度和運動穩(wěn)定性好 , 并有足夠的抓取能。  機械手能否準確夾持工件,把工件送到指定位置,不僅取決于機械手的定位精度(由臂部和腕部等運動部件來決定),而且也于機械手夾持誤差大小有關。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中,為了適應工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化,一定要進行機械買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 10 手的夾持誤差分析。  圖 3抓夾持誤差分析示意圖  該設計以棒料來分析 機械手的夾持誤差精度。  機械手的夾持范圍為 60120 夾持誤差不超過 3析如下:  工件的平均半徑:  6030=45指長 L=120 V 型夾角 02 120  偏轉(zhuǎn)角: = 1 1 605= 按最佳偏轉(zhuǎn)角確定:  = 計算理論平均半徑     c o =45為   m a x 2222m a a as i ss i n2)s i n(L 222222 4044 . 36s i  3 46co i n 601202)06s i n 60(201               文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 11 2222m i i as i ss i n2)s i n(L 222222 404 . 3 46s i  36co i n 301202)06s i n 30(201   以 = 夾持誤差滿足設計要求。  4  機械手腕部設計計算  4 1 腕部設計基本要求  (1) 力求結(jié)構緊湊、重量輕  腕部處于手臂的最前端,它連同手部的靜、動載荷均由臂部承擔。顯然,腕部的結(jié)構、重量和動力載荷,直接影響著臂部的結(jié)構、重量和運轉(zhuǎn)性能。因此,在腕部設計時,必須力求結(jié)構緊湊,重量輕。  (2) 結(jié)構考慮,合理布局  腕部作為機械手的執(zhí)行機構, 又承擔連接和支撐作用,除保證力和運動的要求外,要有足夠的強度、剛度外,還應綜合考慮,合理布局,解決好腕部與臂部和手部的連接。  (3) 必須考慮工作條件  對于本設計,機械手的工作條件是在工作場合中搬運加工的棒料,因此不太受環(huán)境影響,沒有處在高溫和腐蝕性的工作介質(zhì)中,所以對機械手的腕部沒有太多不利因素。  4 2 腕部結(jié)構的選擇  腕部結(jié)構有四種,分別為:  (1) 具有單自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 12 (2) 用齒條活塞驅(qū)動的腕部結(jié)構  (3) 具有兩個自由度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動腕部結(jié)構  (4) 機 液結(jié)合的腕部結(jié)構  本次設計要 求腕部有一個回轉(zhuǎn)自由度,因此,綜合考慮分析,選擇第一種結(jié)構,其特點直接用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部的回轉(zhuǎn)運動,具有結(jié)構簡單、靈活等優(yōu)點而被廣泛采用。  4 3 腕部回轉(zhuǎn)力矩的計算  4 3 1  腕部轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩計算  腕部轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算:  驅(qū)M=慣M+偏M+摩M+封M(N m) (1)  腕部 加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩慣部轉(zhuǎn)動時加速度為 (s),啟動過程所需的時間為 t (s),或轉(zhuǎn)過的角度為 (則  慣M=( J + 1J )t或                            慣M=( J + 1J )22  式中   J 參與腕部轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量( ;  1J 工件對腕部轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ( 。  (2)  腕部轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩偏以 e 等于 0,即:  偏M=G1  (3)  腕部轉(zhuǎn)動軸載軸頸處的摩擦阻力矩摩般取           摩M=) 回轉(zhuǎn)缸的動片和缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩封M, 與選買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 13 用的密封裝置類型有關,應根據(jù)具體情況加以分析 。  設夾取棒料直徑 100度 1000量 50手部夾持工件中間位置回轉(zhuǎn) 0180時,將 手抓、手抓驅(qū)動液壓缸及回轉(zhuǎn)液壓缸轉(zhuǎn)動件等效為一個圓柱體 ,長 h=150徑為 60所受重力為 G=200 N 等速轉(zhuǎn)動角速度  0 0 。  因為                     慣M=( J +1J )22  J = 22121 =  1J = )3(121 221  = )0121 22 =  代入                    慣M=(47  所以                    驅(qū)M=+47 驅(qū)M= 4 3 2 腕部驅(qū)動力的計算  表 4壓缸的內(nèi)徑系列(              (  20 25 32 40 50 55 63 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 125 130 140 160 180 200 250 設定腕部的部分尺寸:根據(jù)表 4缸體內(nèi)壁半徑 R=55徑按中等壁厚設計,由表 4取 168 片寬度 b=66出軸 r=25本尺寸如圖 4回轉(zhuǎn)缸工作壓力  P=)( 2 22 =)0 2   6  52 22 =以選擇 P=7 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 14 圖 4部液壓缸剖截面結(jié)構示意  表 4準液壓缸外徑(      (  油缸內(nèi)徑  40 50 63 80 90 100 110 125 140 150 160 180 200 20 鋼, P 16 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 45 鋼, P 20 50 60 76 95 108 121 133 168 146 180 194 219 245 4 3 3  油缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 圖 4蓋螺釘間距示意  表 4釘間距 t 與壓力 P 之間的關系  工作壓力 P(  螺釘?shù)拈g 距 t (于 150 于 120 于 100 于 80 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 15 t 為螺釘?shù)拈g距,間距與工作壓強有關,見表 4這種聯(lián)結(jié)中,每個螺釘在危險剖面上承受的拉力為:     0 '  F式中'計算:  液壓缸工作壓強為 P=7 以螺釘間距 t 小于 80選擇 8 個螺釘;   d/4=110 /80=8,所以選擇螺釘數(shù)目合適 Z=8 個  危險截面          4 Q 所 以 ,=8  =(K= 取 K= 0 '  F=16407N 螺釘材料選擇   240 1601 . 5s M P   則( n= 螺釘?shù)闹睆?            04 1 . 3   04 1 =釘?shù)闹睆竭x擇 d=14 4 3 4 動片和輸出軸間的連接螺釘  動片和輸出軸間的連接螺釘  連接螺釘一般為偶數(shù),對稱安裝,并用兩個定位銷定位。連接螺釘?shù)淖饔茫菏箘悠洼敵鲚S之間的配合緊密,當油腔通高壓油時,動片受油壓作用產(chǎn)生一個合成液壓力矩,克服輸出軸上所受的外載荷力矩。  由                   2282Qb p dD d M F Z f 摩 得                   224Q  dZ f d                            買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 16  單個螺釘?shù)念A緊力;  D 動片外徑;  f 被連接件配合面間的摩擦系數(shù),鋼對鋼取 f= d 輸 出軸與動片連接處的直徑,初步計算可按 D=( d D=110 d=44 螺釘?shù)膹姸葪l件為       211 合所以                     04 1 . 3   帶入有關數(shù)據(jù),得  )(4 22 = )0 4  4 070 6 26 =22234N 螺釘材料選擇  則 200n= 螺釘?shù)闹睆?    04 1 . 3 =釘?shù)闹睆竭x擇 d=14 5 機械手臂部設計計算  5 1 機械手臂部設計的基本要求  ( 1)臂部應承載能力大、剛度好、自重輕  ( 2)臂部運動速度要高,慣性要小  ( 3)手臂動作應該靈活  ( 4)位置精度要高  5 2 手臂的典型機構以及結(jié)構的選擇  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 17 常見的手臂伸縮機構有以下幾種:  ( 1)  雙導桿手臂伸縮機構。  ( 2)  雙層油缸空心活塞桿單桿導向 結(jié)構  ( 3)  采用花鍵套導向的手臂升降結(jié)構  ( 4)  雙活塞伸縮油缸結(jié)構  ( 5)  活塞桿和齒輪齒條機構。  綜合考慮,本設計選擇雙導桿伸縮機構,其手臂的伸縮油缸安裝在兩根導向桿之間,由導向桿承擔彎曲作用,活塞桿受拉壓作用,受力簡單,傳動平穩(wěn),外形整齊美觀,結(jié)構緊湊。使用液壓驅(qū)動 ,液壓缸選取雙作用液壓缸。  5 3 手臂伸縮驅(qū)動力計算  先進行粗略的估算,或類比同類結(jié)構,根據(jù)運動參數(shù)初步確定有關機構的主要尺寸,再進行校核計算,修正設計。如此反復,繪出最終的結(jié)構。  做水平伸縮直線運動的液壓缸的驅(qū)動力根據(jù)液壓缸運動時所克服的摩擦、慣性等幾個方面的阻力 ,來確定來確定液壓缸所需要的驅(qū)動力。液壓缸活塞的驅(qū)動力的計算為  F F F F F 回摩 密 慣 5 3 1 手臂摩擦力的分析與計算  由于導向桿對稱配置,兩導向桿受力均衡,可按一個導向桿計算。  0     得                                b a 總  0Y   F總  得                              a a 總  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 18 ''a b a  F F F 摩 摩摩  ' 2 a 總摩式中     參與運動的零部件所受的總重力(含工件)( N);  L 手臂與運動 的零部件的總重量的重心到導向支撐的前端的距離( m) ,參考上一節(jié)的計算 ; a 導向支撐的長度( m) ; ' 當量摩擦系數(shù),其值與導向支撐的截面有關。  對于圓柱面:   摩擦系數(shù),對于靜摩擦且無潤滑時:  鋼對青銅:取   鋼對鑄鐵:取   計算:導向桿 的材料選擇鋼,導向支撐選擇鑄鐵 ,  G,L=656向支撐 a 設計為 160有關數(shù)據(jù)代入進行計算   a 總摩 1400 160 3864N 5 3 2 手臂密封處的摩擦阻力的計算  不同的密封圈其摩擦阻力不同,在手臂設計中,采用 O 型密封圈,當液壓缸工作壓力小于 10壓缸處密封的總摩擦阻力可以近似為:  封F= 5 3 3 手臂慣性力的計算  慣F=總式中   總G 參與運動的零件的總重力(包括工件) (N);  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 19 v 從靜止加速到工作速度的變化量 (m/s);  t 啟動時間 (s),一般取  設啟動時間為 v 最大為 s。  則:  慣F=163N 由于背壓阻力較小,可取回F=所以     F =摩F+慣F+封F+回F=3864+163+ =4378N 所以手臂伸縮驅(qū)動力為 F =4378N。  5 4 手臂伸縮油缸結(jié)構的確定  表 5壓缸的工作壓力  作用在活塞上外力 F( N)  液壓缸工作壓力 用在活塞上外力 F( N)  液壓缸工作壓力 于 5000  2000030000 00010000 000050000 000020000 0000 以上  過上面的計算,確定了液壓缸的驅(qū)動力 F=4378N,根據(jù)表 5擇液壓缸的工作壓力 P=1 ( 1)  確定液壓缸的結(jié)構尺寸:  液壓缸內(nèi)徑的計算,如圖 5示  圖 5作用液壓缸示意圖  當油進入無桿腔:  4211  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 20 當油進入有桿腔:  4 )(2212  液壓缸的有效面積:  1( 所以         11  (無桿腔)  214 (有桿腔)  式中 P 活塞驅(qū)動力 (P);  1p 油缸的工作壓力 (  d 活塞桿直徑;   油缸機械效率, 工程機械中用耐油橡膠可 取 = 由上節(jié)求得驅(qū)動力 F=4378N, 1p =1械效率 =數(shù)據(jù)代入得:   11 =據(jù)表 4選擇標準液壓缸內(nèi)徑系列,選擇 D=80( 2)  液壓缸外徑的設計  外徑按中等壁厚設計,根據(jù)表 4取外徑選擇 133( 3)  活塞桿的計算校核  a,活塞桿的尺寸要滿足活塞(或液壓 缸)運動的要求和強度要求。對于桿長 d 的 15 倍以上,按拉、壓強度計算:   (設計中取活塞桿材料為碳鋼,碳鋼許用應力的 =100120次取 =110 則:             d =以活塞直徑按下表取 d=20足強度要求。  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 21 表 5塞桿直徑系列( 2348 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 現(xiàn)在進行穩(wěn)定性校核,其穩(wěn)定性條件為  中    臨界力 (N);   安全系數(shù),4。  按中長桿進行穩(wěn)定性校核,其臨界力( ) 式中  F 活塞桿截面面積 (;  a, b 常數(shù),與材料性質(zhì)有關,碳鋼 a=461, b= 柔度系數(shù),經(jīng)計算為 70。  代入數(shù)據(jù),臨界力     ( )=( 110 2 =             4378=以活塞桿滿足穩(wěn)定性要求。  5 5 油缸端蓋的連接方式及強度計算  (1) 缸體材料選擇無縫鋼管,此時端蓋的連接方式多采用半環(huán)鏈接優(yōu)點是加工和裝拆方便,缺點是缸體開環(huán)槽削弱了強度  (2) 缸蓋螺釘?shù)挠嬎? 為保證連接的緊密性,螺釘間距 適當(如圖 4,在這種聯(lián)結(jié)中,每個螺釘在危險剖面上承受的拉力0 和剩余預緊力和  0Q=Q +文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 22 式中    Q 工作載荷, Q =2 ;  0D 螺釘中心所在圓的直徑;  P 驅(qū)動力。  Z 螺釘數(shù)目, Z=10   剩余預緊力,K= 計算:           D=800D=88P=1距與工作壓強有關,見表 距應小于 150選螺釘數(shù)為 6 個:  則   Z=10代入數(shù)據(jù) 1t =46<150,滿足要求;  Q =2 =838N;  選擇 K=Q=1255N; 0Q=Q +837+1257=2095N 螺釘直徑按強度條件計算  1d 4  式中     計算載荷, l 許用抗拉應力, l =  s 螺釘材料的屈服點,材料選擇 45 鋼,則屈服強度為 352 n 安全系數(shù), n=處取 n=2;  1d 螺紋內(nèi)徑, 1d =d 為螺釘公稱直徑, S 為螺距。  計算:  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 23 2095=入數(shù)據(jù):   1d 4= =  機身設計與計算  機身是直接支撐和驅(qū)動手臂的部件。一般實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動,這些運動的傳動機構都安在機身上,或者直接構成機身的軀干與底座相連。因此,臂部的運動越多,機身的機構和受力情況就越復雜。機身是可以固定的,也可以是行走的,既可以沿地面或架空軌道運動。  6 1  機身的整體設計  按照設 計要求,機械手要實現(xiàn)手臂 2000 的回轉(zhuǎn)運動,實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運動機構一般設計在機身處。為了設計出合理的運動機構,就要綜合考慮分析。  機身承載著手臂,做回轉(zhuǎn),升降運動,是機械手的重要組成部分。常用的機身結(jié)構有以下幾種:  ( 1)  回轉(zhuǎn)缸置于升降之下的結(jié)構。這種結(jié)構優(yōu)點是能承受較大偏重力矩。其缺點是回轉(zhuǎn)運動傳動路線長,花鍵軸的變形對回轉(zhuǎn)精度的影響較大。  ( 2)  回轉(zhuǎn)缸置于升降之上的結(jié)構。這種結(jié)構采用單缸活塞桿,內(nèi)部導向,結(jié)構緊湊。但回轉(zhuǎn)缸與臂部一起升降,運動部件較大。  ( 3)  活塞缸和齒條齒輪機構。手臂的回轉(zhuǎn)運動是通過齒條齒輪機構來實現(xiàn): 齒條的往復運動帶動與手臂連接的齒輪作往復回轉(zhuǎn),從而使手臂左右擺動。  綜合考慮,本設計選用回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的結(jié)構。本設計機身包括兩個運動,機身的回轉(zhuǎn)和升降。如圖 6 所示,回轉(zhuǎn)機構置于升降缸之上的機身結(jié)構。手臂部件與回轉(zhuǎn)缸的上端蓋連接,回轉(zhuǎn)缸的動片與缸體連接,由缸體帶動手臂回轉(zhuǎn)運動。回轉(zhuǎn)缸的轉(zhuǎn)軸與升降缸的活塞桿是一體的?;钊麠U采用空心,內(nèi)裝一花鍵套與花鍵軸配合,活塞升降由花鍵軸導向?;ㄦI軸與與升降缸的下端蓋用鍵來固定,下短蓋與連接地面的的底座固定。這樣就固定了花鍵軸,也就通過花鍵軸固定了活塞桿。這種結(jié)構是導向 桿在內(nèi)部,結(jié)構緊湊。具體結(jié)構見下圖。  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 24 驅(qū)動機構是液壓驅(qū)動,回轉(zhuǎn)缸通過兩個油孔,一個進油孔,一個排油孔,分別通向回轉(zhuǎn)葉片的兩側(cè)來實現(xiàn)葉片回轉(zhuǎn)。回轉(zhuǎn)角度一般靠機械擋塊來決定,對于本設計就是考慮兩個葉片之間可以轉(zhuǎn)動的角度,為滿足設計要求,設計中動片和靜片之間可以回轉(zhuǎn) 2000。  圖 6 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機身結(jié)構示意圖  買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 25 6 2  機身回轉(zhuǎn)機構的設計計算  6 2 1  回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩的計算   手臂回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動力矩驅(qū) 驅(qū)M=慣M+回M+封M(N m) 慣性力矩           慣M=0J t式中   0J 臂部回轉(zhuǎn)部件 (包括工件 )對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量( ;   回轉(zhuǎn)缸動片角速度變化量,在啟動過程 = (s);  t 啟動過程的時間 (s);  若手臂回轉(zhuǎn)零件的重心與回轉(zhuǎn)軸的距離為 (前面計算得 =800則  2式中     回轉(zhuǎn)零件的重心的轉(zhuǎn)動慣量。   )3(121 22 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個長 1500徑為 100圓柱體,質(zhì)量為  =180,則起動角速度 =s ,起動時間設計為  )3(121 22 = )1(12160 22 = 30.4 2=175  慣M=0J t=550                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         &nb

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評論

0/150

提交評論