平面關節(jié)型機械手設計【全套CAD圖紙+答辯畢業(yè)論文】

買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 目錄 設計要求 1 摘要 2 第 1 章 總體設計 2 第 2 章 手指設計 4 第 3 章 移動關節(jié)設計 6 第 4 章 小臂設計 8 第 5 章 大臂設計 12 第 6 章 機身設計 16 翻譯 17 鳴謝 22 參考文獻 22 成績評定 23 設計要求 一、 通過設計平面關節(jié)型機械手，培養(yǎng)綜合運用所學知識，分析問題和解決問題的能力。 有關資料：上下料搬運機械手， 3個自由度，平面關節(jié)型；需要搬運的工件：環(huán)類零件，內孔直徑 50 150 10只能從內孔夾持工件），材料 40買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 鋼，將工件從一條輸送線搬運到與之平行的另一條輸送線上，（度差 要求：設計方案和計算正確，敘述清楚 ，圖紙符合規(guī)范。翻譯一篇有關外文資料。 二、 圖紙： 三、 實習： 四、 參考書： 1. 工業(yè)機器人設計 周伯英 機械工業(yè)出版社 1995 2. 機器人機械設計 龔振幫 電子工業(yè)出版社 1995 3. 機構設計 （日）藤森洋三 機械工業(yè)出版社 1990 4. 機械手圖冊（日）加藤一郎 上?？萍汲霭嫔?1989 5. 機械設計圖 冊（ 5）成大先 化學工業(yè)出版社 1999 五、 進度： 3月 24日到 4月 25日 實習，擬訂設計方案 4月 264日到 5 月 3日 機械手傳動原理圖 5月 4日到 5月 17日 機械手裝配圖 5月 18日到 5月 24日 零件圖 5月 25日到 6月 1日 寫說明書 平面關節(jié)型機械手設計 摘要 平面關節(jié)型機械手采用兩個回轉關節(jié)和一個移動關節(jié)；兩個回轉關節(jié)控制前后左右運動，而移動關節(jié)則實現上下運動，其工作空間如工作空間圖，它的縱截面為矩形的回轉體，縱截面高為移動關節(jié)的行程長，兩回轉關節(jié)轉角的大小決定回轉體截面的大小、 形狀。 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 關鍵詞 : 機械手 軸承 汽缸 rm of of up as is a of is of of 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 第 1 章 機械手總體設計 工業(yè)機械手是一種模仿人手部分動作，按照預先設定的程序，軌跡或其他要求，實現抓取、搬運工件或操作工具的自動化裝置。它在二十世紀五十年代就已用于生產，是在自動上下料機構的基礎上發(fā)展起來的一種機械裝置，開始主要用來實現自動上下料和搬運工件，完成單機自動化和生產線自動化，隨著應用范圍的不段擴大，現在用來夾持工具和完成一定的作業(yè)。實踐證明它可以代替人手的繁重勞動，減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產率。 平面關節(jié)型機器人又稱 裝配機器人，是 縮寫，意思是具有選擇柔順性的裝配機器人手臂。在水平方向有柔順性，在垂直方向有較大的剛性。它結構簡單，動作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)零件的插接、裝配中應用廣泛。 總體設計的任務：包括進行機械手的運動設計，確定主要工作參數，選擇驅動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，整體結構設計，最后繪出方案草圖。 要技術參數見表 1文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 表 1械手類型 平面關節(jié)型 抓取重量 由度 3個（ 2個回轉 1個移動） 大臂 長 700轉運動，回轉角 240，步進電機驅動 單片機控制 小臂 長 600轉運動，回轉角 240，步進電機驅動 單片機控制 移動關節(jié) 氣缸驅動 行程開關控制 手指 氣缸驅動 行程開關控制 構特點如下圖： 第 2 章 手指設計 工業(yè)機械手的手部是用來抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 準確和牢靠程度都將直接影響到工業(yè)機械手的工作性能，它是工業(yè)機械手的關鍵部件之一。 計時要注意的問題： (1) 手指應有足夠的夾緊力，為使手指牢靠的夾緊工件，除考慮夾持工件的重力外，還應考慮工件在傳送過程中的動載荷。 (2) 手指應有一定的開閉范圍。其大小不僅與工件的尺寸有關，而且應注意手部接近工件的運動路線及其方位的影響。 (3) 應能保證工件在手指內準確定位。 (4) 結構盡量緊湊重量輕，以利于腕部和臂部的結構設計。 (5) 根據應用條件考慮通用性。 零件的計算 )( 2 6 0 07800)(2 8 2 6 0 0150)2535(932222其中 0 取 G=23（ N） 力的計算： 件材料為 40號鋼，手指為鋼材，查機械零件手冊 表 2f=以 34 =40（ N） 驅動力的計算 14 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 為斜面傾角， ， 為傳動機構的效率，這里為平摩擦傳動， 查機械零件手冊表 2 這里取 以 40154 0 p=55(N) 塞手抓重量的估算 )(23107 8 0 21 0 缸的設計 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材 質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動。 汽缸內型選擇，由于行程短，選單作用活塞汽缸，借彈簧復位。 汽缸的計算 氣壓缸內徑 按液壓傳動與氣壓傳動公式 13 2 m)， , 為負載率，負載率與汽缸工作壓力買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 有關，取 ，查液壓傳動與氣壓傳動表 13P 由于汽缸垂直安裝，所以取 P= )(024 1 544 6 D 按液壓傳動與氣壓傳動表 132活塞桿直徑 一般 此選 Dd 液壓傳動與氣壓傳動表 13整取 8缸壁厚 的計算 按液壓傳動與氣壓傳動表 13 彈簧力的 )(231 第 3 章 移動關節(jié)的設計計算 機械手的驅動系統(tǒng)有液壓驅動，氣壓驅動，電機驅動，和機械傳動四種。一臺機械手可以只用一種驅動，也可以用幾種方式聯(lián)合驅動，各種驅動的特點見表3 因為氣壓工作壓力較低，對氣動組件的材質和精度要求較液壓底，無污染，動作迅速反映快，維護簡單，使用安全。而且此處作用力不大，所以選氣壓傳動。 汽缸內型選擇：因為活塞行程較長，往復運動， 所以選雙作用單活塞汽缸，利用壓縮空氣使活塞向兩個方向運動。 初選活塞桿直徑 d=12算其重量 )( 222 取 5N 515232321 取 80N 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 表 3較內 容 驅動方式 機械傳動 電機 驅動 氣壓傳動 液壓傳動 異步電機，直流電機 步進或伺服電機 輸出力矩 輸出力矩較大 輸出力可較大 輸出力矩較小 氣體壓力小，輸出力矩小，如需輸出力矩較大，結構尺寸過大 液體壓力高，可以獲得較大的輸出力 控制性能 速度可高，速度和加速度均由機構控制，定位精度高，可與主機嚴格同步 控制性能較差，慣性大，步易精確定位 控制性能好，可精確定位，但控制系統(tǒng)復雜 可高速，氣體壓縮性大，阻力效果差，沖擊較嚴重，精確定位較困難，低速步易控制 油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調速，反應靈敏，可實現連續(xù)軌跡控制 體積 當自由度多時，機構復雜，體積液較大 要油減速裝置，體積較大 體積較小 體積較大 在輸出力相同的條件下體積小 維修使用 維修使用方便 維修使用方便 維修使用較復雜 維修簡單，能在高溫，粉塵等惡劣環(huán)境種使用，泄漏影響小 維修方 便，液體對溫度變化敏感，油液泄漏易著火 應用范圍 適用于自由度少的專用機械手，高速低速均能適用 適用于抓取重量大和速度低的專用機械手 可用于程序復雜和運動軌跡要求嚴格的小型通用機械手 中小型專用通用機械手都有 中小型專用通用機械手都有，特別時重型機械手多用 成本 結構簡單，成本低，一般工廠可以自己制造 成本低 成本較高 結構簡單，能源方便，成本低 液壓元件成本較高，油路也較復雜 氣壓缸內徑 D 的計算 按液壓傳動與氣壓傳動公式 13買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 )( 22 m)， , 為負載率，負載率與汽缸工作壓力有關，取 ，查液壓傳動與氣壓傳動表 13P 由于汽缸垂直安裝，所以取 P=般 此選 ( 66 D 按液壓傳動與氣壓傳動表 130一般 此選 Dd 缸壁厚 的計算 按液壓傳動與氣壓傳動表 13 汽 缸重量的計算 )( 0 2 22223 其中： R 為汽缸外徑， r 為汽缸內徑， h 為汽缸長度， g 取 10， 為汽缸材料密度 35N 第 4 章 小臂的設計 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件，其作用是支撐手部和腕部，主要用來改變工件的位置。手部在空間的活動范圍主要取決于臂部的運動形式。 計時注意的問題 (1) 剛度要好，要合理選擇臂部的截面形狀和輪廓尺寸，空心桿比實心桿剛度大的多，常用鋼管做臂部和導向桿，用工字鋼和槽鋼左支撐板，以保證有足夠的剛度。 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 (2) 偏重力矩要小，偏重力矩時指臂部的總重量對其支撐或回轉軸所產生的力矩。 (3) 重量要輕，慣量要小，為了減輕運動時的沖擊，除采取緩沖外，力求結構緊湊，重量輕，以減少慣性力。 (4) 導向 性要好。 臂結構的設計 把小臂的截面設計成工字鋼形式，這樣抗彎系數大，使截面面積小，從而減輕小臂重量，使其經濟、輕巧。 選 10 號工字鋼。理論重 00, 1 . 2 6 1 k g / m 3 ,小臂長為 600 較核： N） 取 75N 其受力如下圖 : F=75+105=180（ N） ).( M P 00( 2 2 按材料力學公式 其中 Q 為所受的力。 所以 M P 080 33 所以選 10號工字鋼合適。 3 3 軸的設計計算 大軸的直徑取 20料為 45號鋼。 受力如下圖 : 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 驗算： )(21 F=180N 0010( 2 232 所以合適 承的選擇 因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用圓錐滾子軸承， 按機械零件手冊表 91（ 97 7304E， d=20mm 3 1 .5 k e=承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 機械設計 13 000 其中0 決于軸承的使用條件。按機械設計表 3擺動運動軸承 ,沖擊及不均勻載荷 , 上軸承受純徑向載荷 , )(所以 )( 8 因此軸承合適 . 下軸承受徑向和軸向載荷 , 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 X 值按機械設計表 13 5查取 因為 21 80 所以 10 2000 所以 )( 4 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核 承摩擦力矩的計算： 如果 10C 為基本額定動載荷， P 為所受當量動載荷），可按機械設計手冊第二版 (式 : 估算 其中 : 為滾動軸承摩擦因數， 查表機械設計手冊第二版 表 所以也可以用此公式估算 所以 ).( 查表機械設計手冊第二版 表 ， 1015 018 027 00 0 所以也可以用此公式估算 所以 ).( )0 0 2 3 0 1 8 總 取 動選擇 因為所需驅動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉角無長期積累誤差的步進電機。 步進電機的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉矩，因為轉速低不考慮矩頻特性，按機電綜合設計指導表 2 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 選 45，其主要參數如下： 步矩角 壓 27伏，最大靜轉矩 量 徑 45度 58徑 4 精度驗證 : )(10)(6 0 00 能夠滿足精度要求， 為了提高精度，采用一級齒輪傳動 312 z 的齒數為 20， 2z 的齒數為 70。 按機械原理表 8 m=1，取 020 則 )(2012011 )(7017022 )(111* ( * 齒輪寬度計算： 按機械設計表 10柱齒輪的齒寬度系數d兩支承相對小齒輪作對稱布置取 處取 1 則 012011 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導致嚙合齒寬減少，要適當加寬，所以取 24 5 章 大臂的設計計算 構的設計 把大臂的截面設計成工字鋼形式，這樣抗彎系數大，使截面面積小，從而減輕小 臂重量，使其經濟、輕巧。 選 14 號工字鋼。理論重 40, 6 . 8 9 0 k g / m 3 ,小臂長為 700 較核： 6 7 N） 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 取 140N 其受力如圖 : F=75+105+140=320（ N） ).(75)052)2()( 2大臂21小臂210 M P 0(2 按材料力學公式 其中 Q 為所受的力。 所以 M P 020 33 所以選 10號工字鋼合適。 軸的設計計算 軸的直徑取 20料為 45號鋼。 其受力如下圖 : 驗算： )(2 0 011014 21 F=320N M P 0010( 0 0 1 2321 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 所以合適 大軸軸承的選擇：因為上軸承只受徑向，下軸承受軸向力和徑向力，所以選用圓錐滾子軸承，按機械零件手冊表 91（ 97 7304E， d=20mm 3 1 .5 k e=承的校核 因為此處軸承做低速的擺動，所以其失效形式是，接觸應力過大，產生永久性的過大的凹坑（即材料發(fā)生了不允許的永久變形），按軸承靜載能力選擇的公式為： 機械設計 13 000 其中0決于軸承的使用條件。按機械設計表 3擺動運動軸承 ,沖擊及不均勻載荷 , 上軸承受純徑向載荷 , )(200110 所以 )( 0 0 1000 因此軸承合適 . 下軸承受徑向和軸向載荷 , X 值按機械設計表 13 5查取 因為 所以 10 0 0 1000 所以 )( 0 0 1000 因此軸承合適 小軸承受力很小，所以不用教核 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 承摩擦力矩的計算 如果 10C 為基本額定動載荷， P 為所受當量動載荷），可按機械設計手冊第二版 (式 : 估算 其中 : 為滾動軸承摩擦因數， ， 查表機械設計手冊第二版 表 ， 所以也可以用此公式估算 所以 ).( 查表機械設計手冊第二版 表 ， 所以也可以用此公式估算 所以 ).(0 0 4 1 ) 6 0 7 4 0 2 0 1 總 取 服系統(tǒng)的選擇 因為所需驅動力小，精度要求不很高，所以選擇控制方便，輸出轉角無長期積累誤差的步進電機。 步進電機的選擇：步距角要小，要滿足最大靜轉矩，因為轉速低不考慮矩頻特性，按機電綜合設計指導表 2 選 45，其主要參數如下： 步矩角 壓 27伏，最大靜轉矩 量 徑 45度 58徑 4 精度驗證 : )(10)(0 3 2 1 4 0 00 所以不能滿足精度要求 ,不能直接傳動 ,要變速機構 在此選用直齒圓柱齒輪 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 為了提高精度，采用一級齒輪傳動 312 z 的齒數為 20， 2z 的齒數為 70。 按機械原理表 8 m=1，取 020 則 )(2012011 )(7017022 )(111* ( * 齒輪寬度計算： 按機械設計表 10柱齒輪的齒寬度系數d兩支承相對小齒輪作對稱布置取 處取 1 則 012011 為了防止兩齒輪因裝配后軸向稍有錯位而導致嚙合齒寬減少，要適當加寬，所以取 24 6 章 機身的設計 機身是支承臂部的部件，升降，回轉和俯仰運動機構等都可以裝在機身上。 計時注意的問題 (1) 要有足夠的剛度和穩(wěn)定性。 (2) 運動要靈活，升降運動的導套長度不宜過短，否則可能產生卡死現象；一般要有導向裝置。 (3)結構布置要合理，便于裝修。 于此設計要求為三個自由度，所以此處無運動要求，只用來支承。只要剛度能滿足就行了，高度可根據自動線的高低確定。 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 翻譯 . of so or as in to is of of to O2 of 5% by 008 to 995, in in a of DI of of by of or of of to of in in 2. T T 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 in of MT in of on s of an is as be in by an is of in of to a in an of is a a VT is by is is a of 文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 to 3. . . . is . . . . of of is to of in or . . of . . is to as a or . in . a by as 買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 目前的傳動系概念 1 發(fā)動機的發(fā)展 汽油和柴油發(fā)動機是目前主要的驅動元件，混合驅動和燃料電池仍處于設計開發(fā)階段尚未占領市場。新型的噴射技術，如共軌泵噴射，通常被應用于柴油發(fā)動機。它大幅度降低了油耗并由于提高了發(fā)動機的轉矩和性能改善了動態(tài)傳動特性。 目前多點直接噴射廣泛應用于汽油發(fā)動機。為了滿足苛 刻的排放法規(guī)，歐洲議會和歐洲汽車工業(yè)協(xié)會要求在 2008年將新注冊的轎車的 995年水平上降低 25%，這需要在近幾年內明顯降低車輛的能耗和排放，這導致了汽油發(fā)動機用傳動系的多樣化。直接噴射系統(tǒng)將通過減少排量，發(fā)動機增壓、機電一體化或機械式閥門配氣機構系統(tǒng)及他們的組合占領部分市場。采用分層進氣或容積效率控制的汽油機多氣門技術和是發(fā)動機工作在高效率區(qū)的負荷循環(huán)換擋概念將是全分離節(jié)氣門汽油發(fā)動機今后幾十年的兩大主要技術。 小型化和發(fā)動機增壓技術在未來幾年內將明顯提高發(fā)動機最大轉矩的水平。 2 變速器類 型 手動變速器（ 自動變速器（ 目前變速器市場的主要產品，幾年前市場上開始出現機械自動變速器（ 無級變速器（ 但它們僅占有極小的市場份額。 手動變速器便宜，體積較小、并且圓柱齒輪組的效率很高，能耗主要取決于駕駛員的換擋技術和車輛形式。 自動變速器的舒適性體現在自動換擋和離合器的自動工作上，教多的擋位及相應增加的間距也改善了舒適性，效率高、重量合適和成本底是該類變速器生存的要點。 換擋時存在的牽引力中斷現象對舒適性有影響，將來的 兩根 對立變速器輸入軸的雙離合器動力換擋變速器是 在變速器的無負荷部分進行預換擋，通過控制第一和第二離合器買文檔就送全套 紙 14951605 或 1304139763 充值就可以下載原稿，疑問咨詢 14951605 或 1304139763 上的轉矩轉移實現所掛擋位的加載過程。 自動變速器經過這些年的不斷發(fā)展，已變得更舒適、更輕和更經濟。新型的齒輪組和更多的擋位將繼續(xù)是其發(fā)展趨勢。但是他們非常高的舒適性導致了復雜的設計相對較大的質量和有限的效率。 從理論上講