液壓上料機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)

(目錄TOC\o"1-3"\h\z摘要 1第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1畢業(yè)設(shè)計(jì)目的 1本課題的內(nèi)容和要求 2第二章抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4\手部設(shè)計(jì)計(jì)算 4腕部設(shè)計(jì)計(jì)算 7臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8第三章液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖 11手部抓取缸 11腕部擺動(dòng)液壓回路 12小臂伸縮缸液壓回路 13總體系統(tǒng)圖 14'第四章機(jī)身機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15電機(jī)的選擇 16減速器的選擇 17螺柱的設(shè)計(jì)與校核 17第五章機(jī)械手的定位與平穩(wěn)性 19常用的定位方式 19影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 19機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置 20。第六章機(jī)械手的控制 21第七章機(jī)械手的組成與分類 22機(jī)械手組成 22機(jī)械手分類 24第八章機(jī)械手Solidworks三維造型 25上手爪造型 26螺栓的繪制 30畢業(yè)設(shè)計(jì)感想 35!參考資料 36送料機(jī)械手設(shè)計(jì)及Solidworks運(yùn)動(dòng)仿真摘要本課題是為普通車(chē)床配套而設(shè)計(jì)的上料機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化，推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用。因而具有強(qiáng)大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實(shí)踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動(dòng)，顯著減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長(zhǎng)期頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過(guò)應(yīng)用AutoCAD技術(shù)對(duì)機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)，運(yùn)用Solidworks技術(shù)對(duì)上料機(jī)械手進(jìn)行三維實(shí)體造型，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，使其能將基本的運(yùn)動(dòng)更具體的展現(xiàn)在人們面前。它能實(shí)行自動(dòng)上料運(yùn)動(dòng)；在安裝工件時(shí)，將工件送入卡盤(pán)中的夾緊運(yùn)動(dòng)等。上料機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來(lái)設(shè)定。關(guān)鍵字機(jī)械手，AutoCAD，Solidworks。第一章機(jī)械手設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生完成本專業(yè)教學(xué)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)學(xué)生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開(kāi)拓都具有一定意義。其主要目的：培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。本課題的內(nèi)容和要求（一、）原始數(shù)據(jù)及資料（1、）原始數(shù)據(jù)：生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件（兩班制生產(chǎn)）自由度（四個(gè)自由度）臂轉(zhuǎn)動(dòng)180o臂上下運(yùn)動(dòng)500mm臂伸長(zhǎng)（收縮）500mm手部轉(zhuǎn)動(dòng)±180o（2、）設(shè)計(jì)要求：a、上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖、裝配圖、各主要零件圖（一套）b、液壓原理圖（一張）c、機(jī)械手三維造型d、動(dòng)作模擬仿真e、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（一份）（3、）技術(shù)要求主要參數(shù)的確定：a、坐標(biāo)形式：直角坐標(biāo)系b、臂的運(yùn)動(dòng)行程：伸縮運(yùn)動(dòng)500mm，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)180o。c、運(yùn)動(dòng)速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。d、控制方式：起止設(shè)定位置。e、定位精度：±0.5mm。f、手指握力：392Ng、驅(qū)動(dòng)方式：液壓驅(qū)動(dòng)。（二、）料槽形式及分析動(dòng)作要求（1、）料槽形式由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通常采用自重輸送的輸料槽,如圖所示，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要其它動(dòng)力源和特殊裝置，所以本課題采用此種輸料槽。圖機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖（2、）動(dòng)作要求分析如圖所示動(dòng)作一：送料動(dòng)作二：預(yù)夾緊動(dòng)作三：手臂上升動(dòng)作四：手臂旋轉(zhuǎn)動(dòng)作五：小臂伸長(zhǎng)動(dòng)作六：手腕旋轉(zhuǎn)預(yù)夾緊手臂上升手臂旋轉(zhuǎn)小臂伸長(zhǎng)手腕旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)回圖要求分析第二章抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手部設(shè)計(jì)計(jì)算一、對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求1、有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí)，應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié)，對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。2、有足夠的開(kāi)閉范圍夾持類手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí)，一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍，可用開(kāi)閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來(lái)說(shuō)，如工作環(huán)境許可，開(kāi)閉范圍大一些較好，如圖所示。圖機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖3、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小手部處于腕部的最前端，工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此，在設(shè)計(jì)手部時(shí)，必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，體積小。4、手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度5、其它要求因此送料，夾緊機(jī)械手，根據(jù)工件的形狀，采用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開(kāi)時(shí)，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方便。二、拉緊裝置原理如圖所示【4】：油缸右腔停止進(jìn)油時(shí)，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。圖油缸示意圖1、右腔推力為FP=（π／4）D2P（）=（π／4）225103=2、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為：F1=（2b／a）（cosα′）2N′（）其中N′=498N=392N，帶入公式得：F1=（2b／a）（cosα′）2N′=(2150/50)（cos30o）2392=1764N則實(shí)際加緊力為F1實(shí)際=PK1K2/η（）=經(jīng)圓整F1=3500N3、計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng)L,即L=（D/2）tgψ（）=25×tg30o=23.1mm經(jīng)圓整取l=25mm4、確定“V”型鉗爪的L、β。取L/Rcp=3（）式中：Rcp=P/4=200/4=50（）由公式（）（）得：L=3×Rcp=150取“V”型鉗口的夾角2α=120o，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定，查表得：β=22o39′5、機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍（速度）【1】（1）伸縮運(yùn)動(dòng)Vmax=500mm/sVmin=50mm/s（2）上升運(yùn)動(dòng)Vmax=500mm/sVmin=40mm/s（3）下降Vmax=800mm/sVmin=80mm/s（4）回轉(zhuǎn)Wmax=90o/sWmin=30o/s所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度V=60mm/s6、手部右腔流量Q=sv（）=60πr2=60××252=1177.5mm3/s7、手部工作壓強(qiáng)P=F1/S（）=3500/=腕部設(shè)計(jì)計(jì)算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位，它動(dòng)作靈活，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度，可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。要求：回轉(zhuǎn)±90o角速度W=45o/s以最大負(fù)荷計(jì)算：當(dāng)工件處于水平位置時(shí)，擺動(dòng)缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長(zhǎng)度l=650mm。如圖所示。1、計(jì)算扭矩M1〖4〗設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：M1=F×S（）=10××=（N·M）工件FSF圖腕部受力簡(jiǎn)圖2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2〖4〗F=5kgS=10cm帶入公式得M2=F×S=5××=（N·M）3、擺動(dòng)缸的摩擦力矩M摩〖4〗F摩=300（N）（估算值）S=20mm（估算值）M摩=F摩×S=6（N·M）4、擺動(dòng)缸的總摩擦力矩M〖4〗M=M1+M2+M摩（）=（N·M）5.由公式T=P×b（ΦA(chǔ)12-Φmm2）×106/8（）其中：b—葉片密度，這里取b=3cm；ΦA(chǔ)1—擺動(dòng)缸內(nèi)徑,這里取ΦA(chǔ)1=10cm；Φmm—轉(zhuǎn)軸直徑,這里取Φmm=3cm。所以代入（）公式P=8T/b（ΦA(chǔ)12-Φmm2）×106=8××（22）×106=又因?yàn)閃=8Q/（ΦA(chǔ)12-Φmm2）b所以Q=W（ΦA(chǔ)12-Φmm2）b/8=（π/4）（22）×8=×10-4m=27ml/s臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的，一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷，而且自身運(yùn)動(dòng)又較多，故受力較復(fù)雜。機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。手臂的伸縮速度為200m/s行程L=500mm1、手臂右腔流量，公式（）得：【4】Q=sv=200×π×402=1004800mm3/s=102m3/s=1000ml/s2、手臂右腔工作壓力，公式（）得：〖4〗P=F/S（）式中：F——取工件重和手臂活動(dòng)部件總重，估算F=10+20=30kg，F(xiàn)摩=1000N。所以代入公式（）得：P=（F+F摩）/S=（30×+1000）/π×402=3、繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如圖所示：圖機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表4、由初步計(jì)算選液壓泵〖4〗所需液壓最高壓力P=所需液壓最大流量Q=1000ml/s選取CB-D型液壓泵（齒輪泵）此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。5、驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸：T=PD（ΦA(chǔ)12-Φmm2）ηm×106/8（）W=8θηv/（ΦA(chǔ)12-Φmm2）b（）式中：Ηm—機(jī)械效率取：～Ηv—容積效率?。骸源牍剑ǎ┑茫篢=××（22）××106/8=（N·M）T<M=（N·M）代入公式（）得：W=（8×27×10-6）×（22）×=sW<π/4≈s因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力P=1Mpa流量Q=35ml/s圓整其他缸的數(shù)值：手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa流量QⅠ=120ml/s小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=流量QⅠ=1000ml/s第三章液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)及草圖手部抓取缸圖手部抓取缸液壓原理圖〖7〗1、手部抓取缸液壓原理圖如圖所示2、泵的供油壓力P取10Mpa，流量Q取系統(tǒng)所需最大流量即Q=1300ml/s。因此，需裝圖中所示的調(diào)速閥，流量定為7.2L/min，工作壓力P=2Mpa。采用：