組合機床自動上料液壓機械手的設(shè)計

組合機床自動上料液壓機械手及其液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計引言

機械手定義：

用于再現(xiàn)人手的的功能的技術(shù)裝置稱為機械手。機械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為工業(yè)機械手。

工業(yè)機械手在生產(chǎn)中的應(yīng)用：建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線實現(xiàn)單機自動化方面鑄、鍛、焊熱處理等熱加工方面執(zhí)行機構(gòu)

:手部,腕部,臂部,行走機構(gòu)

驅(qū)動機構(gòu)

:根據(jù)動力源的不同,工業(yè)機械手的驅(qū)動機構(gòu)大致可分為液壓、氣動、電動和機械驅(qū)動等四類

控制系統(tǒng)

:點動控制和連續(xù)控制兩種方式機械手設(shè)計要求為組合機床生產(chǎn)線設(shè)計一套自動上料的機械手，它采用圓柱坐標型的運動形式，液壓系統(tǒng)驅(qū)動，PLC系統(tǒng)控制。功能原理先進，動作可靠，結(jié)構(gòu)合理，安全經(jīng)濟，滿足生產(chǎn)要求。主要技術(shù)參數(shù)：臂力5N；自由度數(shù)為4；運動形式為圓柱坐標；手臂伸縮行程范圍0-500mm，手臂升降行程范圍0-300mm；手臂回轉(zhuǎn)行程范圍0-90o；手腕回轉(zhuǎn)角度范圍90o；定位方式為定位塊；驅(qū)動方式為液壓系統(tǒng)；控制方式為點位式、PLC控制。設(shè)計論文框架緒論總體方案設(shè)計機械手手部的設(shè)計計算腕部的設(shè)計計算臂部的設(shè)計計算液壓系統(tǒng)的設(shè)計電氣控制系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)致謝機械手的運動分析

機械手的動作循環(huán)（工件平放）：夾緊工件—手腕上翻90°—大臂上升300mm—大臂回轉(zhuǎn)90°—手臂延伸500mm—放松工件—手腕下翻90°—手臂收縮500mm—大臂回轉(zhuǎn)90°—大臂下降300mm。機械手運動示意圖機械手運動流程圖

從t=0時開始，機械手夾緊工件，用時0.5s；t=1時，大臂開始做上升運動，運動速度v=150mm/s,共2s；與此同時開始的還有手腕回轉(zhuǎn)90o，用時1s；在t=1.5s時，手臂開始回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)90o，用時1.5s；在t=2s時，手臂開始延伸，行程500mm，速度v=250mm/s,用時2s；至此工件傳輸?shù)轿唬植糠潘捎脮r0.5s,上述運動完成共用時4.5s。因為工件質(zhì)量很小，機械手返回與其輸送運動用時基本相當(dāng)，且返回時大臂運動是下降運動，機械手有自重，用時將小于4.5s。

機械手手部的設(shè)計計算

1選擇手爪的類型及夾緊裝置：機器人夾持器的典型結(jié)構(gòu)①.楔塊杠桿式手爪利用楔塊與杠桿來實現(xiàn)手爪的松、開，來實現(xiàn)抓取工件。②.滑槽杠桿式手爪當(dāng)活塞向前運動時，滑槽通過銷子推動手爪合并，產(chǎn)生夾緊動作和夾緊力，當(dāng)活塞向后運動時，手爪松開。這種手爪開合行程較大，適應(yīng)抓取大小不同的物體③.連桿杠桿式手爪這種手爪在活塞的推力下，連桿和杠桿使手爪產(chǎn)生夾緊（放松）運動，由于杠桿的力放大作用，這種手爪有可能產(chǎn)生較大的夾緊力。通常與彈簧聯(lián)合使用。④.齒輪齒條式手爪這種手爪通過活塞推動齒條，齒條帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生手爪的夾緊與松開動作。⑤.平行杠桿式手爪采用平行四邊形機構(gòu)，因此不需要導(dǎo)軌就可以保證手爪的兩手指保持平行運動，比帶有導(dǎo)軌的平行移動手爪的摩擦力要小很多。我選擇的是滑槽杠桿式2夾緊力及驅(qū)動力的計算。

3手抓夾持范圍計算

4機械手手抓夾持精度的分析計算

5彈簧的設(shè)計計算：腕部的設(shè)計計算腕部的結(jié)構(gòu)：腕部是連接手部與臂部的部件，起支承手部的作用。腕部的設(shè)計計算：(1)腕部設(shè)計考慮的參數(shù)(2)腕部的驅(qū)動力矩計算.手腕驅(qū)動力的計算：根據(jù)液壓缸的內(nèi)徑系列（JB826-66）、標準液壓缸外徑進行計算。液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎銊悠洼敵鲚S的連接螺釘?shù)挠嬎悖哼B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。腕部軸承選擇：腕部材料選擇鋁合金zl303，兩處均選用深溝球軸承。臂部的設(shè)計計算(一)臂部的結(jié)構(gòu)：手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工件或工具），并帶動它們作空間運動。手臂運動應(yīng)該包括3個運動：伸縮、翻轉(zhuǎn)和升降。

(二）手臂的典型機構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的選擇：本設(shè)計選擇雙導(dǎo)桿伸縮機構(gòu)，使用液壓驅(qū)動,液壓缸選取雙作用液壓缸。（三）伸縮臂機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計：1手臂直線運動的驅(qū)動力計算：計算臂部運動驅(qū)動力（包括力矩）時，要把臂部所受的全部負荷考慮進去。機械手工作時，臂部所受的負荷主要有慣性力、摩擦力等。2伸縮運動液壓缸工作壓力和結(jié)構(gòu)的確定（四）臂部回轉(zhuǎn)缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1臂部回轉(zhuǎn)運動的分析計算2回轉(zhuǎn)缸尺寸的初步確定3液壓缸蓋螺釘?shù)挠嬎?動片和輸出軸間的連接螺釘?shù)姆治鲇嬎?/p>

（五）臂部升降缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1臂部升降運動的分析計算