機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)_工業(yè)機(jī)械手

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書機(jī)械原理工業(yè)機(jī)械手 學(xué) 院：機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí)：10 車 輛 二 班 指 導(dǎo) 老 師：李 粵 學(xué) 生 姓 名：* 學(xué) 號(hào)： 起止日期：2012年6月1日至2011年6月18日目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書1 前言2 方案設(shè)計(jì)3 參考資料4 機(jī)構(gòu)簡圖11課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2011-2012學(xué)年第二學(xué)期課程名稱：機(jī)械原理 設(shè)計(jì)題目：機(jī)器人的設(shè)計(jì)完成期限：2012年6月1日至2012年6月18日內(nèi)容及任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)能操作圖6所示的機(jī)械手動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。圖6 工業(yè)機(jī)械手原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求利用我們上課所學(xué)的各種機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)組合，使兩手爪部分能張開靈活并能用于抓取物品。 設(shè)計(jì)工作

2、：1、設(shè)計(jì)能能滿足上述一、二兩項(xiàng)要求的機(jī)構(gòu)方案，交繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖一張(1號(hào)圖紙)； 2、進(jìn)行傳動(dòng)計(jì)算，交設(shè)計(jì)說明書一份。參考資料機(jī)械原理第七版 孫恒主編， 高等教育出版社 前言 工業(yè)機(jī)械手主要目的在于削減人員編制和提高產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)的機(jī)器相比，具有生產(chǎn)過程的幾乎完全自動(dòng)化和生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)在工業(yè)機(jī)械手主要用于汽車工業(yè)、機(jī)電工業(yè)（包括電訊工業(yè)）、通用機(jī)械工業(yè)、建筑業(yè)、金屬加工、鑄造以及其它重型工業(yè)和輕工業(yè)部門工業(yè)機(jī)械手與我們的生活息息相關(guān)，機(jī)械手的水平標(biāo)志著工業(yè)生產(chǎn)力的水平。方案設(shè)計(jì)一， 機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理機(jī)械手的系統(tǒng)工作原理框圖如圖1-1所示。機(jī)械手的工作原理：機(jī)械手主

3、要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。在plc程序控制的條件下，采用液壓傳動(dòng)方式，來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相應(yīng)部位發(fā)生規(guī)定要求的，有順序，有運(yùn)動(dòng)軌跡，有一定速度和時(shí)間的動(dòng)作。同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。位置檢測(cè)裝置隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置.(一)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。1、手部即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們

4、采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指(或手爪)和傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運(yùn)動(dòng)形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時(shí)，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被抓部位(是外廓或是內(nèi)孔)和物件的重量及尺寸。而傳力機(jī)構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機(jī)構(gòu)型式較多時(shí)常用的有:滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。2、手腕是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位

5、(即姿勢(shì))3、手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。工業(yè)機(jī)械手的手臂通常由驅(qū)動(dòng)手臂運(yùn)動(dòng)的部件(如油缸、液壓缸、齒輪齒條機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等)與驅(qū)動(dòng)源(如液壓、液壓或電機(jī)等)相配合，以實(shí)現(xiàn)手臂的各種運(yùn)動(dòng)。4、立柱立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)均與立柱有密切的聯(lián)系。機(jī)械手的立柱因工作需要，有時(shí)也可作橫向移動(dòng)，即稱為可移式立柱。5、機(jī)座機(jī)座是機(jī)械手的基礎(chǔ)部分，機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各部件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均安裝于機(jī)座上，故起支撐和連接的作用。(二)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)

6、機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的。它由動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、 液壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)。(三)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成。該機(jī)械手采用的是plc程序控制系統(tǒng)，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。(四)位置檢測(cè)裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與

7、設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置.二， 主體部分設(shè)計(jì)1,機(jī)械手的主要技術(shù)參數(shù)一.機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，由于是采用液壓方式驅(qū)動(dòng)，因此考慮抓取的物體不應(yīng)該太重，查閱相關(guān)機(jī)械手的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)抓取的工件質(zhì)量為5公斤。二，伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為。手臂升降行程定為。定位精度也是基本參數(shù)之一。該

8、機(jī)械手的定位精度為。三. 用途:用于自動(dòng)輸送線的上下料。四設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù):1、抓重 2、自由度數(shù) 4個(gè)自由度3、座標(biāo)型式 圓柱座標(biāo)4、最大工作半徑 5、手臂最大中心高 6、手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù) 伸縮行程 伸縮速度 升降行程 升降速度 回轉(zhuǎn)范圍 回轉(zhuǎn)速度 7、手腕運(yùn)動(dòng)參數(shù) 回轉(zhuǎn)范圍 回轉(zhuǎn)速度8、手指夾持范圍 棒料:9、定位方式 行程開關(guān)或可調(diào)機(jī)械擋塊等10、定位精度 11、驅(qū)動(dòng)方式 液壓傳動(dòng)12、控制方式 點(diǎn)位程序控制(采用plc)三， 機(jī)械手手部設(shè)計(jì)1， 手的形狀考慮到機(jī)械手主要用來抓取平面上的柱狀棒料，所以手設(shè)計(jì)成鉗狀。手指可做相對(duì)平行的開合。手、手指的開合動(dòng)力源于液壓泵。手的機(jī)構(gòu)如圖2， 設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問題 (一)具有足夠的握力(即夾緊力) (二)手指間應(yīng)具有一定的開閉角 (三)保證工件準(zhǔn)確定位 (四)具有足夠的強(qiáng)度和剛度 (五)考慮被抓取對(duì)象的要求四， 機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)1， 考慮到要要求自由搬運(yùn)物體，手臂部分設(shè)計(jì)四個(gè)自由度。其中立柱可以在水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。另外三個(gè)臂可做俯仰運(yùn)動(dòng)。其中一二號(hào)臂確保機(jī)械手到達(dá)準(zhǔn)確的高度和距離。三號(hào)臂確保手部保持