機械手的設計

機械手的設計機械工業(yè)是公平易近的設備部，是為公平易近經(jīng)濟供給設備和為人平易近生活供給耐用花費品的家當。不論是傳統(tǒng)家當，照樣新興家當，都離不開各類各樣的機械設備，機械工業(yè)所供給設備的機能、質量和成本，對公平易近經(jīng)濟各部分技巧進步和經(jīng)濟效益有專門大年夜的和直截了當?shù)淖璧K。機械工業(yè)的范疇和技巧程度是衡量國度經(jīng)濟實力和科學技巧程度的重要標記。是以，世界列都城把成長機械工業(yè)作為成長本國經(jīng)濟的計策重點之一。工業(yè)機械手是近幾十年成長起來的一種高科技主動化臨盆設備。工業(yè)機械手的是工業(yè)機械人的一個重要分支。它的特點是可經(jīng)由過程編程來完成各類預期的功課義務，在構造和機能上兼有人和機械各自的長處，專門表現(xiàn)了人的智能和適應性。機械手功課的精確性和各類情形中完成功課的才能，在公平易近經(jīng)濟各范疇有著寬敞的成長前景。機械手是在機械化，主動化臨盆過程中成長起來的一種新型裝配。在現(xiàn)代臨盆過程中，機械手被廣泛的應用于主動臨盆線中，機械人的研制和臨盆已成為高技巧鄰域內，靈敏發(fā)殿起來的一門新興的技巧，它加倍促進了機械手的成長，使得機械手能更好地實現(xiàn)與機械化和主動化的有機結合。機械手因此今朝還不如人手那樣靈活，但它具有能賡續(xù)反復工作和勞動，不知疲乏，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大年夜的特點，是以，機械手已受到專門多部分的看重，并越來越廣泛地獲得了應用。機械手技巧涉及到力學、機械學、電氣液壓技巧、主動操縱技巧、傳感器技巧和運算機技巧等科學范疇，是一門跨學科綜合技巧。機械手是一種能主動化定位操縱并可從新編法度榜樣以更換的多功能機械，它有多個自由度，可用來搬運物體以完成在各個不合情形中工作。1.1機械手的分類機械手一樣分為三類：第一類是不須要人工操作的通用機械手。它是一種自力的不從屬于某一主機的裝配。它能夠依照義務的須要編制法度榜樣，以完成各項規(guī)定的操作。它的特點是具備通俗機械的機能之外，還具備通用機械、經(jīng)歷智能的三元機械。第二類是須要人工才做的，稱為操作機。它來源于原子、軍事工業(yè)，先是經(jīng)由過程操作機來完成特定的功課，后來成長到用無線電訊號操作機來進行探測月球等。工業(yè)中采取的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是用專用機械手，重要從屬于自念頭床或主動線上，用以解決機床高低料和工件送。這種機械手在國外稱為“MechanicalHand”，它是為主機辦事的，由主機驅動；除少數(shù)以外，工作法度榜樣一樣是固定的，是以是專用的。在國外，今朝主假如搞第一類通用機械手，國外稱為機械人。本課題所做的機械手是屬于第三類機械手。1、簡史機械手起首是從美國開端研制的。1958年美國結合操縱公司研制出第一臺機械手。它的構造是：機體上安裝一個反轉展轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，操縱體系是示教形的。1962年，美國結合操縱公司在上述籌劃的差不多上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。商名為Unimate（即全能主動）。活動體系仿照坦克炮塔，臂能夠反轉展轉、俯仰、伸縮、用液壓驅動；操縱體系用磁鼓作為儲備裝配。許多球坐標通用機械手確實是在那個差不多上成長起來的。同年該公司和普魯曼公司歸并成立全能主動公司,專學臨盆工業(yè)機械手。1962年美國機械制造公司也實驗成功一種叫Vewrsatran機械手。該機械手的中心立柱能夠反轉展轉、起落采取液壓驅動操縱體系也是示教再現(xiàn)型。因此這兩種機械手涌現(xiàn)在六十年代初，但差不多上國外工業(yè)機械手成長的差不多。1978年美國Unimate公司和斯坦福大年夜學，麻省理工學院結合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機械手，裝有小型電子運算機進行操縱，用于裝配功課，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國機械制造業(yè)是從1970年開端應用機械手，重要用于起重運輸、焊接和設備的高低料等功課。聯(lián)邦德國KnKa公司還臨盆一種點焊機械手，采取關節(jié)式構造和法度榜樣操縱。日本是工業(yè)機械手成長最快、應用最多的國度。自1969年從美國引進兩種機械手后大年夜力從事機械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開端成長應用機械手，至1977歲尾，個中一半是國產(chǎn)，一半是進口。今朝，工業(yè)機械手大年夜部分還屬于第一代，重要依附工人進行操縱；改進的偏向主假如降低成本和進步精度。第二代機械手正在加緊研制。它設有微型電子運算操縱體系，具有視覺、觸覺才能，甚至聽、想的才能。研究安裝各類傳感器，把感到到的信息反饋，是機械手具有感到機能。第三代機械手則能自力完成工作中過程中的義務。它與電子運算機和電視設備保持接洽，并慢慢成長成為柔性制造體系FMS和柔性制造單位FMC中的重要一環(huán)。2、應用簡況現(xiàn)代工業(yè)中，臨盆過程的機械化，主動化已成為凸起的主題?；さ冗B續(xù)性臨盆過程的主動化已全然獲得解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等臨盆是不連續(xù)的。是以，裝卸、搬運等工序機械化的急切性，工業(yè)機械手確實是為實現(xiàn)這些工序的主動化而產(chǎn)生的。有材料統(tǒng)計：美國側重于毛坯臨盆，日本側重于機械加工。跟著機械手技巧的成長，應用的對象還會有所改變。機械手在鍛造工業(yè)中的應用能進一步成長鍛造設備的臨盆才能，改良熱、累等勞動前提。國內機械手工業(yè)、鐵路工業(yè)中起首在單機、專機上采取機械手高低料，減輕工人的勞動強度。國外鐵路工業(yè)中應用機械手以加工鐵路車軸、輪等大年夜、中批零件。并和機床合營構成一個綜合的數(shù)控加工體系。采取機械手進行裝配更始今朝研究的重點，國外已研究采取攝象機和力傳感裝配和微型運算機連在一路，能確信零件的方位達到鑲裝的目標。3、成長趨勢今朝工業(yè)機械手重要用于機床加工、鍛造、熱處理等方面，不管數(shù)量、品種和機能方面照樣不克不及知足工業(yè)成長的須要。在國內主假如慢慢擴大年夜應用范疇，重點成長鍛造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改良功課前提，在應用專用機械手的同時，響應的成長通用機械手，有前提的還要研制示教式機械手、運算機操縱機械手和組合機械手等。將機械手各活動構件，如伸縮、擺動、起落、橫移、俯仰等機構以及依照不合類型的加緊機構，設計成典范的通用機構，因此便依照不合的功課要求選擇不合類型的基加緊機構，即可構成不合用處的機械手。既便于設計制造，有便于改換工件，擴大年夜應用范疇。同時要進步速度，削減沖擊，正確信位，以便更好的發(fā)揮機械手的感化。此外還應大年夜力研究伺服型、經(jīng)歷再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等機能的機械手，并推敲與運算機連用，慢慢成為全部機械制造體系中的一個全然單位。在國外機械制造業(yè)中工業(yè)機械手應用較多，成長較快。今朝重要用于機床、橫鍛壓力機的高低料，以及點焊、噴漆等功課，它可按照事先指定的功課法度榜樣來完陳規(guī)定的操作。此外，國外機械手的成長趨勢是大年夜力研制具有某種智能的機械手。使它具有必定的傳感才能，能反饋外界前提的變更，作響應的變革。如地位產(chǎn)生稍許誤差時，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。今朝差不多取得必定成就。視覺功能即在機械手上安裝有電視拍照機和光學測距儀（即距離傳感器）以及微型運算機。工作是電視拍照機將物體形象變成視頻旌旗燈號，然后送給運算機，以便分析物體的種類、大年夜小、色彩和地位，并發(fā)出指令操縱機械手進行工作。觸覺功能等于在機械手上安裝有觸覺反饋操縱裝配。工作機會械手起首伸出手指查找工作，經(jīng)由過程安裝在手指內的壓力敏銳元件產(chǎn)生觸覺感化，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大年夜小經(jīng)由過程裝在手指內的敏銳元件來操縱，達到主動調劑握力的大年夜小?？傊?，跟著傳感技巧的成長機械手裝配功課的才能也將進一步進步。更重要的是將機械手、柔性制造體系和柔性制造單位相結合，從而全然改變今朝機械制造體系的人工操作狀況。1.2機械手的構成機械手重要由履行機構、驅念頭構和操縱體系三大年夜部分構成。其構成及互相關系如下圖：1、履行機構(如圖1.2-1所示)圖1.2-1（1）手部手部安裝在手臂的前端。手臂的內孔裝有遷移轉變軸，可把動作傳給手段，以遷移轉變、伸屈手段，開閉手指。本課所指的機械手僅需開閉手指。機械手手部的機構系仿照人的手指，分為無關節(jié)，固定關節(jié)和自由關節(jié)三種。手指的數(shù)量又能夠分為二指、三指和四指等，個中以二指用的最多。能夠依照夾持對象的外形和大年夜小配備多種外形和尺寸的夾頭，以適應操作須要。本課所做的機械手采取二指外形。（2）手臂手臂有無關節(jié)和有關節(jié)手臂之分本課所做的機械手的手臂采取無關節(jié)臂手臂的感化是引導手指精確的抓住工件，并輸送到所須要的地位上。為了使機械手能夠或許精確的工作，手臂的三個自由度都須要精確的定位。本課題所做的機械手在手臂的上升、降低、前伸、撤退撤退、左轉、右轉三個偏向的定位均采取行程開關操縱，以包管定位的精度。總括機械手的活動離不開直線移動和遷移轉變二種，是以，它采取的履行機構主假如直線油缸、擺動油缸、電液脈沖馬達、伺服油馬達、直流伺服馬達和步進馬達等。軀干是安裝手臂、動力源和履行機構的支架。2、驅念頭構驅念頭構重要有四種：液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動和機械驅動。個中以液壓氣動用的最多，占90%以上，電動、機械驅動用的較少。液壓驅動主假如經(jīng)由過程油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它應用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線活動；應用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)反轉展轉活動。液壓驅動的長處是壓力高、體積小、出力大年夜、活動平緩，可無級變速，自鎖便利，并能在中心地位停止。缺點是須要配備壓力源，體系復雜成本較高。氣壓驅動所采取的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一樣采取4-6個大年夜氣壓，個其余達到8-10個大年夜氣壓。它的長處是氣源便利，愛護簡單，成本低。缺點是出力小，體積大年夜。因為空氣的可緊縮性大年夜，專門難實現(xiàn)中心地位的停止，只能用于點位操縱，同時潤滑性較差，氣壓體系輕易生銹。為了削減停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓體系裝有速度操縱機構或緩沖機構。電氣驅動采取的不多?，F(xiàn)在都用三相感應電念頭作為動力，用大年夜減速比減速器來驅動履行機構；直線活動則用電念頭帶動絲杠螺母機構；有的采取直線電念頭。通用機械手則推敲用步進電機、直流或交換的伺服電機、變速箱等。電氣驅動的長處是動力源簡單，愛護，應用便利。驅念頭構和操縱體系能夠采取同一情勢的動力，出力比較大年夜；缺點是操縱響應速度比較慢。機械驅動只用于固定的場合。一樣用凸輪連桿機構實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的長處是動作確切靠得住，速度高，成本低；缺點是不易調劑。本課題所做的機械手采取電念頭帶動絲杠螺母機構來實現(xiàn)手臂的上升、降低方面。采取手臂的左轉、右轉、手臂的夾緊、放松方面。3、操縱體系機械手操縱體系的要素，包含工作次序、達到地位、動作時刻和加快度等。操縱體系可依照動作的要求，設計采取數(shù)字次序操縱。它起重要編制法度榜樣加以儲備，然后再依照規(guī)定的法度榜樣，操縱機械手進行工作。1.3應用機械手的意義跟著科學技巧的成長，機械手也越來越多的地被應用。在機械工業(yè)中，鑄、焊、鉚、沖、壓、熱處理、機械加工、裝配、考查、噴漆、電鍍等工種都有應用的實理。其他部分，如輕工業(yè)、建筑業(yè)、國防工業(yè)等工作中也均有所應用。在機械工業(yè)中，應用機械手的意義能夠概括如下：一、以進步臨盆過程中的主動化程度應用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的改換以及機械的裝配等的主動化的程度，從而能夠進步勞動臨盆率和下出世產(chǎn)成本。二、以改良勞動前提，幸免人身變亂在高溫、高壓、低溫、低壓、有塵土、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹小的場合中，用人手直截了當操作是有危險或全然弗成能的，而應用機械手即可部分或全部代替身安穩(wěn)的完成功課，使勞動前提得以改良。在一些簡單、反復，專門是較粗笨的操作中，以機械手代替身進行工作，能夠幸免因為操作疲乏或忽視而造成的人身變亂。三、能夠減輕人力，并便于有節(jié)拍的臨盆應用機械手代替身進行工作，這是直截了當削減人力的一個側面，同時因為應用機械手能夠連續(xù)的工作，這是削減人力的另一個側面。是以，在主動化機床的綜合加工主動線上，今朝幾乎都沒有機械手，以削減人力和更精確的操縱臨盆的節(jié)拍，便于有節(jié)拍的進行工作臨盆。綜上所述，有效的應用機械手，是成長機械工業(yè)的必定趨勢。第二章總體技巧籌劃及體系構成2.1原始數(shù)據(jù)負載重量：10kg反復定位精度：±1mm自由度：3（Z的移動，R軸的平動，θ軸的遷移轉變）Z：大年夜臂的起落R：大年夜臂的伸縮θ：腰軸各軸最大年夜活動速度：Z軸高低：200mm/sθ軸反轉展轉：30°/sR軸伸縮：200mm/s各軸最大年夜活動范疇：Z軸高低：550mmθ軸反轉展轉：90°R軸伸縮：400mm2.2工作要求：機械手的工藝流程：機械手原位→機械手前伸→機械手上升→機械手抓取并夾緊→機械手撤退撤退→機械手進步（小車）→小車停止→機械手左轉90°→機械手前伸→機械手松開→機械手撤退撤退（小車）→機械手降低→機械手右轉90°→小車撤退撤退→退至原位機構簡圖2.3體系構成本基械手體系由機體，傳送機構，動力源和操縱裝配四部分構成。個中機體由小車及本體等部分構成；傳送機構重要由伸縮臂及抓緊機構所構成；動力源由液壓驅動和機械驅動兩種情勢構成操縱裝配重要由主動操縱和手動操縱兩部分構成。2.4總體技巧籌劃卒業(yè)設計的目標確實是要把我們所學的比較分散的常識綜合起來，并進行靈活應用?，F(xiàn)在的成長趨勢是機電一體化，是以，我們的卒業(yè)設計是要我們將“機”、“電”、“液”三者歸并起來。“機”等于指機械，機械手的動作過程能夠分五部分，即機械手的上升降低、機械手的前伸后縮、機械手的加緊放松、機械手的左轉右轉、小車的進步撤退撤退。這五部分中我們靠機械完成機械手的上升降低動作，即本課題所做的機械手采取電念頭帶動絲杠螺母機構來實現(xiàn)手臂的上升、降低方面。滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或者其他直線活動副比擬，有以下特點：1）傳動效力高一樣滾珠絲杠副的傳動效力達85%-98%，為滑動絲杠副的3-4倍。2）活動安穩(wěn)滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別專門小。啟動時無沖擊，低速時無爬行。3）能源預緊預緊后可清除間隙產(chǎn)生過盈，進步接觸剛度和傳動精度。同時增長的摩擦力矩相對不大年夜。4）工作壽命長滾珠絲杠螺母副的摩擦別處為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲杠副的4-10倍以上.5）定位精度和反復定位精度高因為滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，經(jīng)由過程預緊進行預拉伸的補償?shù)呐蛎?，是以，能夠達到較高的定位精度和反復定位精度。6）同步性好用幾套雷同的滾珠絲杠副同時傳動幾個雷同的活動部件。能夠獲得較好的同步活動。7）靠得住性高潤滑密封裝配構造簡單，修理便利。8）不自鎖用于垂直活動，必須在體系中附加自鎖或制動裝配。9）經(jīng)濟性差，成本高因為構造工藝復雜，故制造成本高價格往往以mm計。經(jīng)由運算，選擇如下：電念頭型號：Y802-2功率：1.1W絲杠型號：Tr40×72.4.1動作分析工業(yè)機械手的機械機構是指它的履行體系，是機械手抓持工件、進行操作及各類活動的機械部件。機械部件重要包含手部，手臂前后伸縮部分，手臂高低起落部分腰轉部分以及機座和行走機構。2.4.2手部手部：包含杠桿手指，單向感化式握緊油缸等。其工作道理：物體進入手指后，拉桿手油缸感化，經(jīng)由過程拉桿帶動杠桿手指反轉展轉，實現(xiàn)握緊或松開動作。1)手臂的前后伸縮部分手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現(xiàn)。當直線油缸工作時通度日塞桿行程的變更，完成手臂的伸縮活動。2)手臂的高低起落部分手臂的高低起落部分是由電念頭、絲桿傳動副、立柱等部分構成。當電念頭工作時，經(jīng)由過程聯(lián)軸器遷移轉變絲桿，因為絲桿螺母周受到立柱的徑向遷移轉變限制，使得螺母及手臂架只能作高低活動。3)腰轉部分腰轉部分重要由轉盤和反轉展轉油缸構成。當壓力油進入反轉展轉油缸時，反轉展轉油缸的反轉展轉軸反轉展轉，通度日塞桿的伸縮帶動轉盤的遷移轉變，從而實現(xiàn)機械手的閣下遷移轉變，4)行走機構行走機構主假如由電念頭、齒輪、帶輪等構成。當電念頭工作時，經(jīng)由過程齒輪、帶輪的傳動，帶動小車的輪子遷移轉變，從而實現(xiàn)行走。第三章機械手的液壓部分“機、電、液”中的“液”即指液壓體系。液壓體系相關于機械傳動來說，是一門新興的技巧。人類應用水力機械及液壓技巧因此已有專門長的汗青，然則液壓技巧在機械范疇中得以應用并取得靈敏成長則是本世紀，專門是第二次世界大年夜戰(zhàn)以來的事。因為液壓傳動具有專門多凸起的長處，因而今朝已廣泛的應用在工、農業(yè)機械、機床、交通運輸、路地行走設備、船舶操縱、火炮操縱、飛機、導彈等各方面。3.1液壓體系的工作道理所謂液壓體系確實是以液體為介質，依附活動者的液體的壓力能來傳遞力的。液壓體系工作是，液壓泵把電念頭傳來的反轉展轉式機械能改變成油液的壓力能：油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達）后，又由液壓缸（或液壓馬達）把油液的壓力能變?yōu)橹本€式（或反轉展轉式）的機械能輸出。液壓體系中的油液在受調劑、操縱的狀況下進行工作的是以液壓傳動和液壓操縱在那個意義上來說難以截然分開。液壓體系必須知足起履行元件在力和速度方面的要求。3.2液壓傳動的工作特點液壓體系工作是，外界負載越大年夜（在有效承壓面積必定的前提下）所須要的壓力也越大年夜，反之亦然。是以液壓體系的由壓力（簡稱體系的壓力，下同）大年夜小取決于外界負載。負載大年夜，體系壓力大年夜；負載小，體系壓力??；負載為零，體系壓力為零。別的，活塞或工作臺的活動速度（簡稱體系的速度，下同）取決于單位時刻經(jīng)由過程撙節(jié)閥進入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大年夜（在有效承壓面積必定的前提下）體系的速度越快，反之亦然。流量為零，體系的速度亦為零。液壓體系的壓力和外在負載，，速度和流量的這兩個關系稱作液壓傳動的兩個工作特點。3.3液壓體系的構成液壓體系由以下五個部分構成：1）動力元件它是將原念頭輸入的機械能轉換為液壓能的裝配。液壓泵即為動力元件。2）履行元件它是將液體的壓力能轉換為機械能的裝配，以驅動部件。液壓缸和液壓馬達即為履行元件。3）操縱調劑元件操縱調劑元件是指各類閥類元件，它們的感化是操縱液壓體系中油液的壓力、流量和偏向，以包管履行元件完成預期的工作活動。4）關心元件關心元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。5）工作介質在液壓體系中應用液壓油（平日為礦物油）。3.4液壓體系的優(yōu)、缺點液壓體系與機械、電力等傳動比擬。有以下特點：1）能便利的進行無級調速，調速范疇大年夜。2）體積小，、重量輕、功率大年夜。一方面，在雷同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這關于液壓主動操縱體系有重要的意義。另一方面，在體積或重量鄰近的情形下，其輸出功率大年夜，能傳遞較大年夜的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。3）操縱和調劑簡單、便利、省力，易實現(xiàn)主動化操縱和過載愛護。4）可實現(xiàn)無間隙傳動，活動安穩(wěn)。5）因為傳動介質為油液，故液體元件有自我潤滑感化，應用壽命長。6）液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和推廣應用。7）能夠采取大年夜推力的液壓缸和大年夜扭矩的液壓馬達直截了當帶動負載，從而掉去了中心的減速裝配，使傳動簡化。液壓傳動的重要缺點：1）漏因為作為傳動介質的液體是在必定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，是以在有相對活動的別處間弗成幸免要產(chǎn)生泄漏。同時，因為油液并不是弗成以緊縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，因此液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴格的場合。2）震液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生專門大年夜的震動和噪聲。3）熱在能量轉換和傳遞過程中，因為存在機械摩擦、壓力損掉、泄漏損掉，因而易使油液發(fā)燒，總效力降低，故液壓傳動不宜遠距離遷移轉變。4）液壓傳動機能對溫度比較敏銳，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝配對油液的污染也較敏銳，故要求有優(yōu)勝的過濾舉措措施。5）液壓元件加工要求高一樣情形下又要求有自力的能源（如液壓泵站），這些可能使產(chǎn)品成本進步。6）液壓體系顯現(xiàn)鼓故障時不宜追查緣故，不宜靈敏清除。綜上所述，液壓傳動因為其長處比較凸起，故在工、農業(yè)各個部分獲得廣泛的應用。它的某些缺點跟著臨盆技巧的賡續(xù)成長、進步，正在慢慢獲得克服。因為液壓傳動相關于機械傳動有以上幾個凸起的長處，因此確信機械手的前伸撤退撤退、左轉右轉、夾緊放松著三部分動感化液壓傳動來實現(xiàn)。第四章反轉展轉裝配的總體構成及構造設計4.1反轉展轉裝配的構成反轉展轉裝配重要由履行件、傳遞件、驅動件及操縱體系四大年夜部分構成。4.1.1履行件本設計選用的是反轉展轉臺與傳遞件——鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。驅動件驅動傳遞件——鏈輪傳動，鏈輪經(jīng)由過程共用件將反轉展轉活動直截了當傳遞授與心軸件聯(lián)接的反轉展轉臺，并使之扭轉。4.1.2傳遞件本課題中機械手要求作間歇來去反轉展轉活動，是以，推敲采取反轉展轉曲線傳動。反轉展轉傳動可分為齒輪傳動、帶傳動和鏈傳動。齒輪傳動因此效力高，工作靠得住，壽命長，構造緊湊，圓周速度及功率范疇廣，但制造和安裝精度要求較高，不克不及緩沖，無過載愛護，低精度時噪聲大年夜。因為本課題中機械手反轉展轉精度要求不高，是以，不予推敲。鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，工作靠得住，具有精確的平均傳動比，傳動效力較高，在傳動雷同功率的情形下，構造較為緊湊，鏈條張緊力小，感化于鏈輪軸的力也較小，故鏈傳動能夠或許在低速重載的前提下應用。與齒輪傳動比擬，鏈傳動制造和安裝精度要求較低鏈傳動的重要缺點是不克不及保持恒定的瞬時傳動比，傳動安穩(wěn)性較差，工作時有沖擊和噪聲，磨損后易產(chǎn)生跳齒，傳動中有周期性的重載荷和嚙合沖擊，不合適載荷變更專門大年夜和急速反向遷移轉變的場合。帶傳動是一種應用專門廣的機械傳動，因此構造簡單，制造成本低，傳動安穩(wěn)，無需潤滑，制造和安裝精度要求不高，噪聲小，能緩沖吸震，有過載愛護感化。同步帶傳動是一種嚙合型帶傳動。它具有齒輪傳動和摩擦帶傳動的特點。還具有傳遞功率大年夜，傳動比精確等特點。故多用于要求傳動安穩(wěn)，傳動精度較高的場合。是以反轉展轉裝配中的活動傳遞本設計應用同步帶傳動。4.1.3驅動件驅動件重要有四種：氣動驅動、電氣驅動、機械驅動和液壓驅動。個中以液壓、氣動用的最多，占90%以上；電動、機械驅動用的較少。氣壓驅動所采取的元件為氣壓缸、氣壓馬達、氣閥等。一樣采取4-6個大年夜氣壓，個其余達到8-10個大年夜氣壓。它的長處是氣源便利，愛護簡單，成本低。缺點是出力小，體積大年夜。因為空氣的可緊縮性大年夜，專門難實現(xiàn)中心地位的停止，只能用于點位操縱，同時潤滑性較差，氣壓體系輕易生銹。為了削減停機時產(chǎn)生的沖擊，氣壓體系裝有速度操縱機構或緩沖機構。氣驅動采取的不多?，F(xiàn)在都用三相感應電念頭作為動力，用大年夜減速比減速器來驅動履行機構；直線活動則用電念頭帶動絲杠螺母機構；有的采取直線電念頭。通用機械手則推敲采取同一種情勢的動力，出力比較大年夜；缺點是操縱響應速度比較慢。機械驅動只用于固定的場合。一樣用凸輪連桿機構實現(xiàn)規(guī)定的動作。它的長處是動作確切靠得住，速度高，成本低；缺點是不易調劑液壓驅動主假如經(jīng)由過程油缸、閥、油泵和油箱等實現(xiàn)傳動。它應用油缸、馬達加上齒輪、齒條實現(xiàn)直線活動；應用擺動油缸、馬達與減速器、油缸與齒條、齒輪或鏈條、鏈輪等實現(xiàn)反轉展轉活動。液壓驅動的長處是壓力高、體積小、出力大年夜、活動平緩，可無級變速，自鎖便利，并能在中心地位停止。缺點是須要配備壓力源，體系復雜成本較高。本課題設計采取液壓驅動。應用液壓缸帶動帶動鏈輪、鏈條實現(xiàn)反轉展轉活動。設計配有液壓總站，與反轉展轉裝配并排置于小車之上。4.1.4操縱體系機械手操縱體系的要素，包含工作次序、達到地位、動作時刻和加快度等。操縱體系可依照動作的要求，設計采取數(shù)字次序操縱。它起重要編制法度榜樣加以儲備，然后再依照規(guī)定的法度榜樣，操縱機械手進行工作。本課題采取電機驅動。應用電念頭帶動帶輪、帶輪傳動經(jīng)由過程齒輪和軸的公用件實現(xiàn)小車的行走活動。第五章機械傳動籌劃的設計與運算5.1小車的重要構成部分1、驅動體系采取步進電念頭帶動同步帶與帶輪驅動小車沿導軌作徑素來去活動。2、履行機構交換工作臺的送出采取液壓送出方法，交換工作臺應沿響應的軌道送出。3、操縱部分采取PLC可編程操縱器來實現(xiàn)小車各個活動狀況的操縱。其小車示意圖如圖5.1-1所示圖5.1-15.2同步帶傳動方法優(yōu)缺點（一）長處1、傳動比精確，同步帶是嚙合傳動，工作時無滑動。2、傳動效力高，效力可達96%，與V帶比擬可節(jié)能10%以上。3、傳動安穩(wěn)，能接收振動，噪聲小。4、應用范疇廣，傳動比可達10，且?guī)л喼睆奖萔帶小得多，也不須要大年夜的張緊力，構造體系高速大年夜50m/s，傳遞功率300KW5、傳動比精確，對軸及軸承的壓力小，耐油耐磨性好，許可采取較小的帶輪直徑，較短的中間距和較大年夜是速比。6、愛護保養(yǎng)便利，能在高溫，塵土、水及、腐化，介質的惡劣情形中工作，不需潤滑。（二）缺點：1、安裝要求高。要求二帶輪軸線平行。同步在與二帶輪軸線垂直的平面內運行。帶輪中間距要求較嚴格。安裝欠妥易產(chǎn)生干涉，爬齒，跳齒等現(xiàn)象。2、帶與帶輪的制造工藝比較復雜，成本受批量阻礙。5.3驅動動力源步進電念頭是一種把脈沖旌旗燈號變換成直線位移或角位移的履行元件，也能夠說是一種機械式的數(shù)模轉換器，每輸入一個脈沖，步進電念頭就進步一步，是以稱作脈沖電念頭，步進電念頭的種類繁多，重要分三大年夜類：反響式步進電念頭、機床磁式步進電念頭以及永磁感應式步進電念頭，本是合計采取反響式步進電念頭，因為其構造簡單，是應用最廣泛的一種。步進電念頭能成為現(xiàn)代數(shù)字操縱體系重要的履行元件。是因為步進電念頭本身也在賡續(xù)成長，機能也在賡續(xù)完美。其長處如下：1、可直截了當實現(xiàn)數(shù)字操縱。2、操縱機能好3、無接觸式元件，沒有電刷和轉換器，運行安穩(wěn)靠得住，在步進電念頭的負載范疇內，步距值不受電源電壓的大年夜小，負載大年夜小，波形及四周情形溫度變換的阻礙，抗干擾才能強，能保持運行轉速。4、誤差不經(jīng)久積聚。5、反響式步進電念頭在一相繞組通電的情形下，具有自鎖才能，永磁式步進電念頭在不通電的情形下也能保持轉矩。5.4機械傳動籌劃的設計運算本設計采取一級傳動，傳動比為1.5本設計運算參照<<有用機械設計手冊>>(下冊機械工業(yè)出版社出版)中的第十章鏈傳動和帶傳動中第五節(jié)多楔帶和同步帶傳動中的同步帶傳動章節(jié)。5.4.1設計數(shù)據(jù)確信因為設計車速為3km/h，推敲到實際車速有±50%的誤差，因此實際最高車速應為4.5km/h折算成米/秒應為1.25m/sV車=1.25m/s據(jù)實際工作要求取車輪直徑為130mm因為車速為1.25m/s因此車速也應等于輪子的切向速度因為V=dn/60×1000V—車輪切向速度V=1.25m/sd—車輪直徑d=130mmn—車輪轉速因此經(jīng)運算得n=60×1000V/d=60×1000×1.25/3.14×130=184rpm因為車輪轉速也等于驅動軸轉速因此n轉驅=n=184rpmn轉驅=184rpm因為T=9.55×P驅/nT—驅動轉矩T=9NMP驅—驅動軸功率n—驅動軸轉速n=184rpm因此經(jīng)運算得9×=9.55××P驅/184P驅=0.2KM因為ī=n電/n驅n驅—驅動軸轉速n驅=184rpmn電—電機軸轉速ī—傳動比因此運算得n電=ī.n電驅n電=1.5×184=276rpm記n電=276rpm因為驅動軸轉驅為9N.m因此據(jù)實際工作要求選用型號為130BF001相數(shù)為5相，步距角為0.75°電壓為12/80V相電流為10A最大年夜轉距為9.31N.m空載起動頻率為3000步/S，空載運行頻率為16000步/S的反響式步進電念頭因為T電=9.55×P電/n電T電—電機軸轉矩T電=9.31n.mn電—電機軸轉速n電=276rpmP電—電機功率因此運算得P電=T電×n電/9.55×=9.31××276/9.55×=0.26kmP電=0.26km因為總=帶·聯(lián)·滾總—總的傳動效力帶—同步帶的傳動效力帶=0.98聯(lián)—聯(lián)軸器的傳動效力聯(lián)=0.99滾—滾動軸承的傳動效力滾=0.99因此總=0.98×0.99×0.99=0.99總=0.99因為P驅=P實電×總P驅——驅動軸功率P驅=0.2Kw總——總機械傳動功率總=0.99P實電—電念頭實際功率因此運算得P實電=P驅/總=0.2/0.99=0.21kwP實電=0.21kw因為P實電〈P電因此相符工作要求5.4.2同步帶構造的設計運算1）求出設計功率因為Pd=Pm·K。Pd—設計功率Pm—名義傳遞功率也確實是電念頭功率PP=0.26kwK。—載荷修改系數(shù)《有用機械設計手冊》（下）表10.5-9載荷修改系數(shù)K。取1.8又因為傳動裝配未及張緊裝配和體系為減速活動因此其附加修改系數(shù)為零因此Pd=1.8×0.26=0.5kw2）、選擇帶的節(jié)距因為Pd=0.5kwn電=276rpm=n1—小帶輪轉速查《有用機械設計手冊》（下）圖10.5-4查得同步帶的節(jié)距代號為H，對應的節(jié)距Pd=12.7mm3）、確信帶輪直徑和帶節(jié)線長查《有用機械設計手冊》表10.5-8得H型帶，小帶輪轉速n1=276rpm小于900rpm因此小帶輪起碼齒數(shù)Z1應為14Z1取22因為ⅰ=Z2/Z1ⅰ—傳動比ⅰ=1.5Z2—大年夜帶輪齒數(shù)Z1—小帶輪齒數(shù)Z1=22因此ⅰ=Z1·ⅰ=1.5×22=33查《機電一體化機械體系設計》表3-11大年夜帶輪齒數(shù)Z2取標準值32Z2=32小帶輪節(jié)圓直徑因為ｄ1=Pb·Z1/Pb——同步帶節(jié)距Pb=12.7mmZ1—小帶輪齒數(shù)Z1=22因此運算得d1=12.7×22/3.14=88.94mmd1=88.94mm同理可得大年夜帶輪節(jié)圓直徑d2=129.36mmd2=129.36mm選擇帶長LP初定中間距a因為0.7(d2＋d1)＜a＜2(d2＋d1)d2—大年夜帶輪節(jié)圓直徑d2=129.36mmd1—小帶輪節(jié)圓直徑d1=88.94mm因此152.81＜a＜436.6a取420mma=420mm因為Lp=2aCOS＋(d2＋d1)/2＋(d2－d1)/180定角因為=arcsin(d2－d1/2a)因此=arcsin(129.36－88.94/2×420)=3因此a=420mm=3因此Lp=2×420×COS3＋(129.36＋88.94)/2＋×3（129.36-88.94）/180=839＋343＋2=1184mm節(jié)線長Lp=1184mm查《有用機械設計手冊》（下）表10.5-5取整后選用長度代號為510Lp=1295.4mm齒數(shù)Zb=102的同步帶4)、傳動中間距a切實事實上定因為M=Pb/8(2Zb-Z1-Z2)M—修改系數(shù)Pb—同步帶節(jié)距Pb=12.7mmZb—同步帶齒數(shù)Zb=102Z1—大年夜帶輪齒數(shù)Z1=22Z2—小帶輪齒數(shù)Z2=32因此運算得M=12.7/8(21×102-22-32)=238.125M=238.125mm因為a=M+≈238.125＋=476mma=476mm因此節(jié)線長Lp=1295.4mm傳動中間距a=476mm5)、選擇標準帶寬確信小帶輪齒數(shù)Z1=22小帶輪轉速n1=184rpm查《有用機械設計手冊》(下)表10.5-17用差值法運算得H型帶的基準額定功率P。=2.7Kw確信實際帶寬bs因為bs≥bs。（Pd/k2·P。）bs。—標準帶寬查《有用機械設計手冊》(下)表10.5-4bs。=76.2mmPd—設計功率Pd=0.5kwK2—嚙合齒數(shù)系數(shù)K2據(jù)實際工作要求K2=1因此bs≥76.2(0.5/1×2.7)=17.4查《有用機械設計手冊》表10.5-4bs取標準為25.4mm其標準寬度代號為100寬度極限誤差為bs=25.4mm確信帶寬系數(shù)Kw因為Kw=(bs/bs。)因此Kw=（25.4/76.2）=0.29Kw=0.29確信額定功率P因為P=K2·Kw·P。K2—嚙合齒數(shù)系數(shù)k2=1Kw—帶寬系數(shù)kw=0.29P?！鶞暑~定功率P。=2.7kw因此運算得P=0.29×2.7=0.77kw因為P＞Pd因此知足設計要求帶的圓周速度V切實事實上定因為V=Pb·Z1n1/60×1000Pb—帶的節(jié)距Pb=12.7mmZ1—小帶輪齒數(shù)Z1=22n1－小帶輪轉速n1=276r/mm因此運算得V=12.7×22×276/60×1000=1.3m/s工作才能驗算因為P=(K2·kw·Ta-bs·m·v/bs。)V×10K2—嚙合齒數(shù)系數(shù)K2=1Kw—帶寬系數(shù)Kw=0.29Ta—許用工作拉力查《有用機械設計手冊》表10.5-9Ta=2100.85Nm—單位長度質量查《有用機械設計手冊》表10.5-9m=0.448㎏/m因此P=〔1×(25.4/76.2)×2100.85-25.4×0.448×1.3/76.2〕×1.3/1000=0.78因為P＞Pd因此額定功率大年夜于設計功率故帶的傳動才能足夠。最小軸徑切實事實上定因為dmin≥A修改系數(shù)查《簡用機械設計手冊》表14-13軸的材料為45鋼A為118P—傳遞功率為0.26kwn—驅動軸轉速為184r/mm因此dmin≥A=118=13mmd取30mm6)成果整頓選用H型同步帶Pb=12.7mmLp=1295.4mmBs=25.4mm小帶輪Z=22d=88.94mm大年夜帶輪Z=32d=129.36mm傳動的中間距a=476mm帶的長度帶號為510寬度帶號為100其余查《有用機械設計手冊》表10.5-20表10.5-10最小軸徑為30mm第六章零件加工編程6．1數(shù)控車床加工法度榜樣編制差不多數(shù)控車床是今朝應用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床重要用于加工軸類、盤類等反轉展轉體零件。經(jīng)由過程數(shù)控加工法度榜樣的運行，可主動完成表里圓柱面、圓錐面、成型別處、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔以及鉸孔等工作。車削中間可在一次裝夾中完成更多的加工法度榜樣，進步加工精度和臨盆效力，專門合適于復雜外形反轉展轉類零件的加工。因為數(shù)控車床的加工對象多為反轉展轉體，一樣應用通用三爪卡盤夾具。數(shù)控車床的編程特點：①加工坐標系加工坐標系應于機床坐標系的坐標偏向一致，X軸對應徑向，Z軸對應軸向，C軸（主軸）的活動偏向則以從機床尾架向主軸看，逆時針為+C向，順時針為-C向。②直徑編程方法采取直徑尺寸編程與零件圖樣中的尺寸標注一致，如許可幸免尺寸換算過程中可能造成的缺點，給編程帶來專門大年夜便利。③進刀和退刀方法切削起點切實事實上定與工件毛坯余量大年夜小有關，應以刀具快速走到該點時刀尖不與工件產(chǎn)生碰撞為原則。S功能（1）恒線速切削G96S～個中S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度，單位為m/min.(2)恒線速撤消G97S～個中S后面的數(shù)字表示恒線速度操縱撤消后的主軸轉速，如S未指定，將儲存G96的最終值。T功能編程格局T～個中T后面平日有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。M功能M00：法度榜樣暫停；M3：主軸順時針扭轉；M04：主軸逆時針扭轉；M05：主軸扭轉停止；M08：冷卻液開；M09：冷卻液關；M30：法度榜樣停止，法度榜樣復位到肇端地位。G功能G00快速點定位；G01直線插補指令；G02為按指定進給速度的順時針圓弧插補；G03為按指定進給速度的逆時針圓弧插補；G04暫停；G90外圓切削輪回；G94端面切削輪回；G96恒線速切削；G97恒線速切削；G76為螺紋切削輪回。刀具半徑補償指令在零件輪廓銑削加工時，因為刀具半徑尺寸阻礙，刀具的中間軌跡與零件輪廓往往不一致。為了幸免運算刀具中間軌跡，直截了當按零件圖樣上的輪廓尺寸編程，數(shù)控體系供給了刀具半徑補償功能。個中G41為左偏刀具半徑補償，G42為右偏刀具半徑補償，G40是撤消刀具半徑補償指令。子法度榜樣的調用：M01表示段落停止選擇停止；M02段落停止不回法度榜樣開首；M03主軸順時針扭轉；M04主軸逆時針扭轉；M05主軸停止；M07切削液打開成霧狀；M08切削液打開成水柱狀；M09切削液封閉；M30錘煉停止回法度榜樣開首；M98P～個中：P表示子法度榜樣調用情形。P后共有8位數(shù)字，前四位為調用次數(shù)，省略時為調用一次；后四位為所調用的子法度榜樣號。M99表示子法度榜樣停止，并返回到調用子法度榜樣的主法度榜樣中。確信走刀路線和安排加工次序應留意以下幾點：1、尋求最短加工路線；2、最終輪廓一次走刀完成；3、選擇合理的切入切出偏向。6．2法度榜樣編制圖見附表二1）加工時所用刀具一號車刀：端面車刀二號車刀：外圓車刀（刀尖圓弧R0.2）三號車刀：割刀（刀寬5）四號車刀：鏜刀五號車刀：中間鉆（直徑6）六號車刀：麻花鉆（直徑28）七號車刀：外圓車刀（反刀）八號車刀：30度螺紋車刀2）法度榜樣O0046G28U0W0；G00T0100；G00T0101；G97M03S1200；M08；G00Z2.X90.；G00Z0.；G01X-1.H0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；N2G00T0200；G00T0202；G97M03S1300；G71P10Q50U0.5W0.02D1.5F0.08；N10G00Z1.X90.；N20G01Z0.X86.3F0.06；N30A135.X88.3；N40Z-57.；N50X90.；G00Z2.；G00Z2.；G28U0W0；M01；N5G00T0500；G00T0505；G97M03S1200；G00Z2.X0.；G01Z-2.F0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；G00T0600；G00T0606；G97M03S700；G00Z2.X0.；G01Z-10.F0.05；G00W-3.；G00Z-8.；G01Z-20.；G00W-3.；G00Z-18.；G01Z30.；GOOW-5.；G00Z-28.；G01Z-40.；G00W-5.；G00Z-38.；G01Z-50.；G00W-5.；G00Z-48.；G01Z-60.；G00Z2.；G28U0W0；M01；N4G00T0400；GOOT0404；G97M03S1000；G71P10Q80U0.5W0.02D1.2F0.08；N10G00Z1.X37.；N20G01Z0.X37.；N30A195.X35.；N40Z-25.；N50X32.；N60A225.X28.；N70W-4.；N80X26.；G28U0W0；M01；N3GOOT0300；GOOT0303；G97M03S700；G00X90.Z-42.7；G01X86.8F0.05；G00X90.；W4.5.；G01X71.；G00X90.；G00W-4.5.；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X71.；G00X90.；W-2.9；G01X71.；G00X90.；W-4.5；G01X86.8；G00X90.；G28U0W0；M01；N7G00T0700；G00T0707；G97M03S1300；G00X90.Z-28.3；GOOX73.；G01X70.；G01Z-16.3；G01X84.15；G01W6.35；G01X90.；G28U0W0；G00T0200；G00T0202；G00X90.Z-26.3；G00X73.；G01X70.；G01Z-38.7；G01X84.15；G01W-6.35；G01X90.；G28U0W0；G00T0300；G00T0303；G97M03S600；GOOZ-56.；G01X29.；G00X90.；G28U0W0；M01；M05；M09；M30；O0146G28U0W0；G00T0100；G00T0101；G97M03S1200；M08；G00Z2.X90.；G00Z0.；G01X-1.F0.08；G00Z2.；G28U0W0；M01；N2G00T0200；G00T0202；G97M03S1300；G00Z2.X86.3；G01Z0X86.3；G01A135.X88.3；G01Z-0.5；G01X89.；G00Z2.；G28U0W0；N4G00T0400；G00T0404；G97M03S1000；G00X32.；G01Z0.X30.F0.06；G01A225.X28.4；G01Z-33.；G