真空吸盤自動上料機械臂設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設 計 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 真空吸盤自動上料機械臂設計 指導教師： 評閱教師： 2017 年 6 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設 計 中 文 摘 要 在 當下 生產(chǎn)過程 中正在向 機械化， 與 自動化 方向發(fā)展 。在機械工業(yè)中 裝卸 、裝配等環(huán)節(jié)中 利用 的機械手 會 越來越 廣泛 。它可 最大限度減少 工人的勞動強度， 改善產(chǎn)品的 生產(chǎn)質(zhì)量。 真空式上料機械臂 采用 了 兩個 旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)和一個 運動 關(guān)節(jié)； 兩個回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié) 完成 x， 而移動關(guān)節(jié)則 完成 動 。 工業(yè)機械手是一種 模仿 人手 的一 部分 抓舉形式 ，按照 事先 設定 好 的程序， 完成抓取、搬運工件 等一系列運動 。它在二十世紀五十年代就 已經(jīng)在工廠里工作了 ，是在 搬 運機械手 的基礎上 成長 起來的一種 機器 ，開始主要 實在 上下料和搬運工件 等工作形勢中 ，隨著 運用領(lǐng)域 的不段 發(fā)展 ， 當下主要用來 夾持工具和完成 大部分 的作業(yè)。在當代生產(chǎn)中， 它可以代替人 大部分的工作量 ，改善 工人的活動情況 ，提高 生產(chǎn)效益 。 關(guān)鍵詞 機械手 真空式 搬運工件 買文檔就 送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 畢 業(yè) 設 計 外 文 摘 要 In is to In of of be It of of a of x, y of z a of of in a of It in of in is on of to up a to up of is to of In it of of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目 錄 1 緒論 . 1 空吸盤上料機械手的定義 . 1 . 1 2 方案設計 . 3 要技術(shù)參數(shù)見表 2. 3 構(gòu)特點如下圖 2，圖 3： . 3 3 手指真空吸盤設計 . 5 計時要注意的問題 . 5 零件的計算 . 6 盤吸附力的計算 . 6 4 液壓缸的設計 . 7 液壓缸主要尺寸的確定 . 7 度的校核 . 7 5 小臂結(jié)構(gòu)設計 . 8 計時注意的問題 . 8 6 大臂結(jié)構(gòu)設計 . 10 臂結(jié)構(gòu)的設計 . 10 輪 設計校核 . 11 的設計及校核 . 14 的設計及校核 . 22 7 軸承的選取及校核 . 30 上軸承的選取和校核 . 30 上軸承的選取和校核 . 31 8 鍵的選取及校核 . 32 上鍵的選取和校核 . 32 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 上鍵的選取和校核 . 32 9 電機的選取 . 33 10 機身設計 . 33 計時注意的問題 . 33 由度的選擇 . 33 結(jié) 束 語 . 34 致 謝 . 35 參 考 文 獻 . 36 全套 圖紙 加 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒論 空吸盤上料機械手的定義 真空吸盤上料 機械手是選擇性的上下料機械臂。在 x,使用在規(guī)格零件的上線料，如車間型材的上下料，以及零件的搬運。 生產(chǎn)商越來越追求工廠的自動化程度。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷的更新，生產(chǎn)廠商對上下料機械手的需求量越來越大，上下料機械手要逐步完善產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化的水平。 快企業(yè)鋪設自動化生產(chǎn)線的進程 此設備裝備到生產(chǎn)線中，可以大大加快企業(yè)自動化的進程，為企業(yè)在此行業(yè)中的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。 少工 人的勞動強度，提高工作效率 此設備可以減少工廠里面工人的數(shù)量，工廠逐漸走上無人化工廠，個人所創(chuàng)造的價值，大幅提高。 少工傷率，整體提高企業(yè)競爭力。 每年，因工傷致殘的人都有，而車底消除此類隱患，就是實現(xiàn)企業(yè)的無人化，這樣也能夠提升企業(yè)在行業(yè)中的競爭力。 國 機械手 發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)在工業(yè) 機械手 研發(fā)方面，沈陽新松 機械手 自動化股份有限公司在自動導引車 ( 等方面取得重要市場突破哈爾濱博實自動化股份有限公司重點在石化等行業(yè)的自動包裝與碼垛 機 械手 方面進行產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣應用， 廣 州數(shù)控設備有限公司研發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè) 機械手 產(chǎn)品，用于機床上下料等研發(fā)與應用，上海沃迪科技公司聯(lián)合上海交通大學研制成功了碼垛 機械手 并進行市場化推廣，天津大學在并聯(lián) 機械手 上取得了重要進展，相關(guān)技術(shù)獲得美國專利 1。 在我國 機械臂 產(chǎn)業(yè) 發(fā)展的道路上還不夠成熟 ， 與一些發(fā)達國家還存在著巨大差距，其中 高 精度變速 器 的研究最為明顯，嚴重阻礙了 我國工業(yè)規(guī)?；?的發(fā)展。扶持機械手 產(chǎn)業(yè) 的 發(fā)展 以及 推 進 智能制造技術(shù) 的發(fā)展 ， 攻破機械手 新材料、 3D 技術(shù) 、靈巧操作等前沿技術(shù)力發(fā)展 。提高發(fā)展 國家 科技 產(chǎn)品的品牌影響力 ， 加強買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 對 機械手諸類產(chǎn)品 的 研發(fā)力度與支持 ， 將機械手 產(chǎn)品研發(fā) 水平提高作為重中之重 ，通過不 懈 的技術(shù)創(chuàng)新 與獨特知識研發(fā)來 實現(xiàn) 上下料機械臂 技術(shù)與產(chǎn)業(yè) 有效結(jié)合的可持續(xù)性 發(fā)展； 重點 發(fā)展 和鼓勵扶持現(xiàn) 有市場競爭力的 知名 企業(yè) 的影響力 ，逐漸走向 良性循環(huán) 發(fā)展 的完整產(chǎn)業(yè) 模式 ； 充分 保護 此類企業(yè)發(fā)展與礦大的市場空間。 現(xiàn)如今，我 國 上下料機械臂 逐步走向 標準化的形式 ，良好的時代發(fā)展 能力和基礎的前提 ， 完美有效結(jié)合 技術(shù)創(chuàng)新與 成熟技術(shù) ， 依舊 是 機械手改革 發(fā)展 的 關(guān)鍵所在 ，抓住 時代發(fā)展的洪流 ，理性 應對 ；應遵循 時代進程的發(fā)展規(guī)則 ， 推動 著 我國工業(yè) 機械手 技術(shù)與 工業(yè)相結(jié)合 的 迅速 發(fā)展。 我國制造業(yè)正處于 產(chǎn)業(yè) 發(fā)展 局面 中具有自動智能化、 功能 化、 專業(yè)化等 的 重要 趨勢的 現(xiàn)狀 ，隨著市場的 慘烈的相互斗爭 、勞動力成本的 節(jié)節(jié)攀升 ，以及 客戶對 專用 化的需求越來越 大 ， 我國的發(fā)展形式正處在一個深化改革的階段 ，我國制造業(yè) 對 技術(shù)和設備 的迅速改變與提升的需求越來越迫切 ，以 穩(wěn)固在競爭中的影響力和地位 ，因此 ， 我國 上下料機械手 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間 非常的大 。在未來幾年中 的上下料機械臂 產(chǎn)業(yè)將 迅速發(fā)展 ， 期待著 一個新時代 來臨 。我國對 上下料機械手組合自動化生產(chǎn)線 的需求是 特別強烈的 ， 上下料機械手 發(fā)展 一定能為 我國制造業(yè)的發(fā)展的起到中流砥柱的作用 。 隨著 上下料機械臂 的 迅速 發(fā)展，其在 木材加工 、搬運碼垛、 裝卸上下料 、噴涂 噴繪 等 工作 作業(yè)中得到 非常大的重用 。 綜合 在 機械手等相關(guān) 領(lǐng)域的 發(fā)展 ， 研究國內(nèi)外 機械手在各領(lǐng)域的 發(fā)展現(xiàn)狀 與目標 ， 總結(jié)出 我國 上下料機械手行業(yè)前景和分析 的若干 想法 和建議， 爭取實現(xiàn) 能夠在 尊重和運用 國內(nèi)外 機械手前段 技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗和數(shù)據(jù) 的同時，為發(fā)展我國 上下料機械手 技術(shù)與產(chǎn)業(yè) 有效的結(jié)合發(fā)展提供重要的依據(jù) 。 在木工加工行業(yè)中，物料的上下料還是依靠人力。如圖（ 1）： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 1 木材行業(yè)上料現(xiàn)狀 隨著 人類對生 活 要求 不斷更新 ，現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模 已不能滿足人類的需求，必須提高 生產(chǎn)效率 、生產(chǎn)質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本 。在 自動化 生產(chǎn)線上 已經(jīng)不需要人搬運上下料了， 并且 各個企業(yè)正在裁減工廠工人的人數(shù)，以實現(xiàn)企業(yè)無人化的目標。各生產(chǎn)廠商為了 降低生產(chǎn)所需要的資源 ，實現(xiàn) 產(chǎn)品生產(chǎn)的的快速 化，對上下料機械手的 需求以及專用化 程度也不斷 改變和苛刻 。 各個工廠面臨著數(shù)控加工中心的普及，工廠對于自動化要求更加迫切。木工加工機床 上下料機械手主要是應用在那些單 簡單 的操作中用以代替 工人的 的勞動 來 進行工作， 減少人員 ，把機械手安排在流水生產(chǎn)線上，專門負責毛坯料的裝 卸工作，可以實現(xiàn)平移、翻轉(zhuǎn)等動作，把坯料準確放入待加工位置；等加工完畢后，可以準確取出零件，并放置在規(guī)定位置上。 2 方案設計 要技術(shù)參數(shù)見表 2械臂主要參數(shù) 構(gòu)特點如下圖 2，圖 3： 機械手類型 真空吸盤上料機械臂 抓取重量 50由度 3個（ 2個回轉(zhuǎn) 1個移動） 大臂 長 1480轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角 240o，步進電機驅(qū)動 單片機控制 小臂 長 1313轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)角 240o，步進電機驅(qū)動 單片機控制 移動關(guān)節(jié) 液壓缸驅(qū)動 行程開關(guān)控制 吸盤 真空泵驅(qū)動 行程開關(guān)控制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 2 結(jié)構(gòu)簡圖 圖 3 工作空間圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 手指真空吸盤設計 真空吸盤是常見的真空設備所有的元件 ,吸盤材料多采用 橡膠 制成 ,具有質(zhì)量輕，價格低，以及較大的吸附力 ,所以被更多的使用在各種真空吸持機械設備上 ,用于在吸持與搬送木材等非金屬類的物品。其結(jié)構(gòu)如圖 4所示。 圖 4 吸盤 二維圖 上下料機械手的手部是用來吸附工件并實現(xiàn)搬運。手部吸附工件的精確和可靠程度都將直接影響到上下樓機械手的工作時的各種指標，它是上下料機械手的關(guān)重要部件。 計時要注意的問題 ： (1) 吸盤應有足夠的吸附力，以及慎重選取工件在傳送過程中的動載荷以及吸附的安全系數(shù)。 (2) 確保工件在吸盤準確定位到重心點。 (3) 內(nèi)部構(gòu)造盡可能的緊湊重量輕。 (4) 吸盤考慮通用性以及耐用性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5 機構(gòu)簡圖 零件的計算 由于此機械手為專用機械手，所以所搬運的零件也是固定的，基本上在 50 所以 G=500N 盤吸附力 的計算 于為水平起吊，所以為 4）。此處選用的直徑為 80作在 p=以理論吸吊力為 377N. 9 4 . 2 5 論吸吊力 . 2 55 0 0 以 N=6 需要 6個吸盤。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 液壓缸的設計 (1)液壓缸的特點： (2)液體壓 力高，可以獲得較大的輸出力 (3)油液壓縮性小，壓力流量均容易控制，可無級調(diào)速，反應靈敏，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 (4)在輸出力相同的條件下體積小 (5)中小型專用通用機械手都有，特別時重型機械手多用 液壓缸內(nèi)型選擇，由于行程較長，重量較大。選雙作用單活塞液壓缸。 液壓缸主要尺寸的確定 缸筒內(nèi)徑 D 如果液壓缸的驅(qū)動負載為主要目的，則液壓缸的缸筒內(nèi)徑 最大的負載力 果強調(diào)速度，則缸筒內(nèi)徑 v 和已知流量 計算公式為： 4 所以 84m 活塞桿直徑 d 活塞桿的直徑 d 可按設計壓力和設備類型選取。因為銑活塞桿受拉，所以 所以 d= 缸筒長度 L 缸筒長度 所以： L=1m 度的校核 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 缸筒的壁厚 中低壓力系統(tǒng)中的液壓缸，其缸筒壁厚 可根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝性要求來計算確認的，其強度通常不必校核，但在高的壓力系統(tǒng)中必須考慮強度并對其校核，強度校核有薄壁和厚壁兩種情況。因為 =10n 10/ D 時，可按厚壁筒公式進行驗算 42 式中， 缸的額定壓力 16，取 當 6，取 為缸筒材料的許用應力， = n/b ， 般取 N=52。 活塞桿直徑 d 活塞桿主要承受拉、壓作用力，校核公式為 式中， 為活塞桿材料的許用應力， = n/b ， b 為活塞桿材料的抗拉強度， 般取 n 5 小臂結(jié)構(gòu)設計 計時注意的問題 (1) 剛度要好，選用工字鋼和槽鋼左支撐板。 (2) 偏重力矩必須小。 (3) 慣量小，重量輕。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 臂結(jié)構(gòu)的設計 把小臂的截面設計成工字鋼形式。重量輕，抗彎系數(shù)大。 選 10號工字鋼。理論重 00, 1 . 2 6 1 k g / m 3 ,小臂長為 1270 較核： 4 3 . 0 2101 . 2 72 6 取 145N 其受力如下圖 : 圖 力分析 F=145+200=345（ N） ).(346 . 8. 6401451. 272002小臂1 M P 03 5 . 7)10( 4 6 . 8 32 按材料力學公式 其中 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 所以 M P 00 . 4 6 . 8 33 所以選 10號工字鋼合適。 6 大臂結(jié)構(gòu)設計 臂結(jié)構(gòu)的設計 大臂的截面設計成“工”字鋼形式，這樣抗彎系數(shù)大，使截面面積小，從而減輕小臂重量，經(jīng)濟效應高以及應用范圍廣。 選 10 號工字鋼。理論重 y 40, 6 . 8 9 0 k g / m 3 ,大臂長為 1480 較核： 2 4 9 . 9 7101 . 4 88 9 （ N） 取 250N 其受力如圖 : 圖 受力分析 F=145+200+250=595（ N） ).(1 0 4 1 . 721 . 4 8250)1 . 4 821 . 2 7(145)1 . 4 81 . 2 7(2002)2()( 2大臂21小臂210M P 0(2 按材料力學公式 ：其中 所以 M P 020 33 所以選 10號工字鋼合適。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 輪 設計校核 度等級、材料及齒數(shù) 由條件可知，本機械適合采用斜齒圓柱齒輪，取常規(guī)壓力角為 = 20 。機械臂為比較特殊工作機器，參考表 10械設計 謝江主編），參照經(jīng)驗可選用7 級精度。兩齒輪是等速運動，由表 10輪材料均為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240m=i=3。由前面的計算 初選 3=32， 大齒輪齒數(shù) 4=6 確定公式中的參數(shù)值 試選載荷系數(shù) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查圖 10械設計 謝江主編）得 齒寬系數(shù) d 由于功率過小取 d = 材料的彈性影響系數(shù) 查表 10 械設計 謝江主編）得 1 計算接觸疲勞強度的重合度系數(shù) Z ， Z 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 計算接觸 疲勞許用應力 H 由圖 10得大小齒輪的接觸疲勞強度極限 1= 2=550 計算應力循環(huán)次數(shù) 8111 查圖 10械設計 謝江主編）查得接觸疲勞壽命： 1 2失效概率 1%、安全系數(shù) 1S ，則 由前邊的公式得： u 1 4 1 23 計算結(jié)果可知 所以滿足設計要求。 算 試計算消除論分度圓直徑 計算公式得： 224991. 620. 15 0. 912. 5210 41 . 71. 321 2232211 計算載荷系數(shù)。 由表 10械設計 謝江主編） 查的使用系數(shù)為： ； 表 10械設計 謝江主編） ，按照齒面未硬化，斜齒輪， 7級精度，查的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 表 10械設計 謝江主編） 用內(nèi)插法查的 7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，得 由 h， 圖 10K=載荷系數(shù) 按十級的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓直徑，由式（ 10（機械設計 謝江主編） 323 確定公式中的參數(shù)值 試選載荷系數(shù) 由式（ 10算彎曲疲勞強度用重合度系數(shù) Y 由圖（ 10得齒形系數(shù) 機 械設計 謝江主編） 由圖（ 10得修正系數(shù) 機械設計 謝江主編） 所以 2323 =文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 由計算結(jié)果可知 （ 1）計算中心距 a n 96)14448(23)(2 21 （ 2）計算分度圓直徑 1d ， 2d 481 1442 （ 1） 計算齒輪寬度 齒寬系數(shù) d 由于功率過小取 = 9 . 6 db d 取 2b 。 主要設計結(jié)論 齒數(shù) 30， 9042 模數(shù) m=力角 20 ，中心距 a=96寬 21b b = b。兩齒輪均使用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按 7 級精度設計。 的設計及校核 此軸傳遞的功率傳遞的功率最大，承受彎矩相對較大。 確定主軸上的功率 0轉(zhuǎn)數(shù) 0n 和轉(zhuǎn)矩 0T 有前面的計算可知 （ 1） 傳遞的轉(zhuǎn)矩 0n=30r/文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 0T=955000550 00N 5000N （ 1） 間隔齒輪上的力 由前面知齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=3581N 齒輪的分度圓直徑為 d=90mm 9058132 N= 20 = 2） 齒輪上的力 由前面知齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=544N 錐齒輪的大端分度圓直徑為10 而2 045442 N= = = 3） 主軸最左端齒輪受力 由前面可知齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為 T=8334N 該齒輪分度圓直徑為的 =90mm 9083342 =185N 18520 =67N 軸的材料選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表 15械設計 謝江主編）取 0A =112。 8 . 3 000m i 軸截面上有 1 個鍵槽，并且軸徑小于 100此，軸徑應增大 %7%5 ，即增大為 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 初步估算出軸的 最小直徑 0 （ 1）裝配方案如圖所示 圖 的裝配方案圖 （ 2） 根據(jù)軸上的零件，確定軸的各段直徑和長度 軸的右端裝間隔齒輪組，間隔齒輪的右端用螺母定位。又由于間隔齒輪組受力不受軸向力，因此只用單螺母定位。去螺紋直徑為 D=12此 段中的直徑為 2 ，該段長度為L 23 段軸安放齒輪組，目的就是齒輪的安 裝方便，且由于加工精度的不同，該段直徑必須比 段 軸的直徑大那么的一點點，由于并非定位軸肩，因此，只需取 3 ，該段軸的長度根據(jù)安裝個齒輪定位此軸段為L69 段安裝軸承，初步確定為角接觸球軸承，齒輪組左邊采用軸肩定位，為了軸間高度的滿足，選取軸承內(nèi)徑為內(nèi)徑 17此該段直徑7 ，考慮到軸承外圈支座肋板的寬度，該段軸的長度定為 5 。 -段軸安裝圓錐齒輪，鏈輪，以及凸輪，有前面計算可知小錐齒輪所受軸向力非常小，凸輪、鏈輪基本上是不受軸向力的，而且為了使得安裝時這些輪零件方便在軸上做位置調(diào)整，這些輪零件的軸向定位采用緊定螺釘定位。又由于買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 軸承的上端采用的是軸肩定位，查得軸承定位鎖規(guī)定的軸肩高度為 此該段軸的直徑定為 0- ，該段軸的長度由整體空間分布位置決定，為17- 。 -段軸上安裝偏心鏈輪， 需在軸上制出螺紋孔，因此需要加大軸徑，該段軸徑定位 2- ，長度定為 3- 。 -段安裝軸承，為使與右端軸承安裝，選用大小相同，因此該段軸徑為7- ，軸長定為 2- 。 -安裝齒輪，該齒輪在軸上并不做周向固定，用滑動軸承連接在軸上，由于該段軸與 -段軸的加工精度不同，因此需要做出階梯，但又非做成定位軸肩，因此該段軸徑定位 9- 。齒輪左邊需要用套筒定位，長度根據(jù)齒輪的寬度和套筒的長度定為 8- 。 -段軸上主要安裝離合器，又由于齒輪的線段采用軸肩定位，軸肩高度取為 2此該段軸徑定為 3- ，根據(jù)離合器的運動空間，該段軸的長度定為 0- 。 綜上，輸出軸的尺寸： L=23，L 695 ， 17- ， 3- 0- ， 8- ， 2- 。 2 ， 3 ， 7 ， 2- ， 2- ，3- ， 9- ， 7- 。 總長度0L= L +L+ L + -L + -L + -L + -L + -L =437 計算支反力。 292 做出軸的受力圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 算 圖 軸的載荷分布圖