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【毕业设计】机器手夹持器设计.doc

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毕业设计说明书毕业设计评阅书题目:机器手夹持器设计设计时间:2013年03月11日~2013年05月26日摘要机械手夹持器它具有夹持物件和剪切缆索的双重功能适用于有这两种功能需要的机械手特别适用于水下机械手可以顺利进行水下作业。本实用新型是在一种普通的机械手夹持器臂上安装一对能剪切的刀片当手掌闭合运动时刀片作剪切运动达到在夹持的同时完成剪切动作。本文采用手指式夹持器执行动作为抓紧—放松所要抓紧的工件直径为6080mm放松时的两抓的最大距离为150mm1s抓紧夹持速度1020mm/s工件的最大重量为5kg材质为45#钢。主要研究内容是分析机械手夹持器的原理确定夹持器与伸缩臂总体方案完成驱动结构的设计方案对总体结构设计、主要部件的受力分析和强度校核对驱动结构设计方案原理图整体结构装配图的设计。

关键词:机械手、夹持器、装配图ABSTRACTThemechanicalarmgrippingdevice,ithasaclampingobjectsandshearcabledualfunction,applicabletothetwofunctionsrequiredmechanicalhand,isparticularlysuitableforunderwatermanipulator,cansmoothlyoperateunderwater.Theutilitymodelisinacommonmechanicalhandgripperarmmountedonapairofcuttingblades。

whenthepalmisclosedwheninmotion,thebladeshearingmovement,achieveintheclampingwhilecompletingashearingaction.Thispaperusesthefingergripper,performingasClutchrelaxtoholdtheworkpiecediameterof6080mmrelaxationtimetwograspingthemaximumdistancefor150mm,1sclutch,clampingspeed1020mm/S;theworkpiecemaximumweightis5kg。

materialsforthe45#steel.Themainresearchcontentistheanalysisofmanipulatorgripperprinciple;determinethegripperandthetelescopicarmtocompletethedrivescheme;structuredesign;theoverallstructuredesign,themaincomponentsofthestressanalysisandstrengthcheck;todrivestructuredesign,schematicdiagram,theoverallstructureofthedesignofassemblydrawing。

Keywords:manipulator;gripper;assemblydrawi目录摘要1ABSTRACT2第一章引言51.1背景及意义5第二章夹持器72.1夹持器设计的基本要求72.2夹持器结构设计72.2.1夹紧装置设计.72.2.1.2驱动力力计算82.2.1.3液压缸驱动力计算92.2.1.4选用夹持器液压缸102.2.2手爪的夹持误差及分析102.2.3.1斜楔的传动效率142.2.3.2动作范围分析142.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围152.2.3.4与的确定152.2.3.5确定162.2.3.6确定162.2.4材料及连接件选择16第三章腕部183.1腕部设计的基本要求183.2具有一个自由度的回转缸驱动的典型腕部结构183.3腕部结构计算203.3.1腕部回转力矩的计算203.3.2回转液压缸所驱动力矩计算213.3.3回转缸内径D计算233.3.4液压缸盖螺钉的计算233.3.5静片和输出轴间的连接螺钉253.3.6腕部轴承选择263.3.7材料及连接件。

密封件选择26第四章伸缩臂设计284.1伸缩臂设计基本要求284.2方案设计294.3伸缩臂机构结构设计304.3.1伸缩臂液压缸参数计算304.3.1.1工作负载R304.3.1.2液压缸缸筒内径D的确定314.3.1.3活塞杆设计参数及校核314.3.1.4缸筒设计参数及校核334.3.1.5缸底设计参数及校核334.3.1.6油缸零件的连接计算344.3.1.7液压油缸其他零件结构尺寸得确定354.3.2导向杆机构设计384.3.2.1导向机构的作用384.3.2.2导向机构的外形尺寸及材料384。

3.2.3矩形导轨的弯曲强度及挠度的校核384.3.2.4伸缩臂范围控制与调整39第五章驱动系统405.1驱动系统设计要求405.2驱动系统设计方案405.3驱动系统设计415.3.1分功能设计分析415.3.2液压泵的确定与所需功率计算415.3.4液压元件的选择,如表5.2所示425.3.5辅助元件的选择435.5液压系统的验算445.6液压系统图445.6.1设计的液压系统图445.6.2液压系统电磁铁动作顺序控制原理455.6.3电磁铁动作顺序45第六章PLC控制系统476.1PLC的构成及工作原理476。

2PLC选择48图62496.3程序设计506.4语句表51第七章设计主要内容56总结57参考文献58致谢595太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书第一章引言1.1背景及意义1.1.1论文选题背景在机械工业中应用机械手的意义可以概括如下一、以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装夹、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。二、以改善劳动条件避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中用人手直接操作是有危险或根本不可能的而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业使劳动条件得以改善。

在一些简单、重复特别是较笨重的操作中以机械手代替人进行工作可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。三、可以减轻人力并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作这是直接减少人力的一个侧面同时由于应用机械手可以连续的工作这是减少人力的另一个侧面。因此在自动化机床的综合加工自动线上目前几乎都没有机械手以减少人力和更准确的控制生产的节拍便于有节奏的进行工作生产。综上所述有效的应用机械手是发展机械工业的必然趋势。1.1.2毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问

这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的:培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力拓宽和深化学生的知识。培养学生树立正确的设计思想设计构思和创新思维掌握工程设计的一般程序规范和方法.培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算数据处理编写技术文件等方面的工作能力。培养学生进行调查研究面向实际面向生产向工人和技术人员学习的基本工作态度工作作风和工作方法第二章夹持器2.1夹持器设计的基本要求(1)应具有适当的夹紧力和驱动力;(2)手指应具有一定的开闭范围;(3)应保证工件在手指内的夹持精度。

(4)要求结构紧凑,重量轻,效率高;(5)应考虑通用性和特殊要求。设计参数及要求(1)采用手指式夹持器,执行动作为抓紧—放松;(2)所要抓紧的工件直径为80mm放松时的两抓的最大距离为110120mm/s,1s抓紧,夹持速度20mm/s;(3)工件的材质为5kg,材质为45#钢;(4)夹持器有足够的夹持力;(5)夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。2.2夹持器结构设计2.2.1夹紧装置设计.2.2.1.1夹紧力计算手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据,必须对其大小、方向、作用点进行分析、计算。一般来说,加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷(惯性力或惯性力矩)以使工件保持可靠的加紧状态。

手指对工件的夹紧力可按下列公式计算:21式中:—安全系数,由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.2——2.0,取1.5;—工件情况系数,主要考虑惯性力的影响,计算最大加速度,得出工作情况系数,,a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值(m/s);—方位系数,根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定,手指与工件位置:手指水平放置工件垂直放置;手指与工件形状:型指端夹持圆柱型工件,,为摩擦系数,为型手指半角,此处粗略计算,如图2.1图2.1—被抓取工件的重量求得夹紧力,,取整为177N。2.2.1.2驱动力力计算根据驱动力和夹紧力之间的关系式:式中:c—滚子至销轴之间的距离。

b—爪至销轴之间的距离;—楔块的倾斜角可得,得出为理论计算值,实际采取的液压缸驱动力要大于理论计算值,考虑手爪的机械效率,一般取0.8~0.9,此处取0.88,则:,取2.2.1.3液压缸驱动力计算设计方案中压缩弹簧使爪牙张开,故为常开式夹紧装置,液压缸为单作用缸,提供推力:式中——活塞直径——活塞杆直径——驱动压力,,已知液压缸驱动力,且由于,故选工作压力P=1MPa据公式计算可得液压缸内径:根据液压设计手册,见表2.1,圆整后取D=32mm。表2.1液压缸的内径系列(JB82666)(mm)2025324050556365707580859095100105110125130140160180200250活塞杆直径d=0。

5D=0.540mm=16mm活塞厚B=(0.6~1.0)D取B=0.8d=0.732mm=22.4mm,取23mm.缸筒长度L≤(20~30)D取L为123mm活塞行程,当抓取80mm工件时,即手爪从张开120mm减小到80mm,楔快向前移动大约40mm。取液压缸行程S=40mm。液压缸流量计算:放松时流量夹紧时流量2.2.1.4选用夹持器液压缸温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸型号为:MOBB3283FB,结构简图,外形尺寸及技术参数如下:表2.2夹持器液压缸技术参数工作压力使用温度范围允许最大速度效率传动介质缸径受压面积()速度比无杆腔有杆腔1MPa~+300m/s90%常规矿物液压油32mm12。

58.61.45图2.2结构简图图2.3外形尺寸2.2.2手爪的夹持误差及分析机械手能否准确夹持工件,把工件送到指定位置,不仅取决与机械手定位精度(由臂部和腕部等运动部件确定),而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中,为了适应工件尺寸在一定范围内变化,避免产生手指夹持的定位误差,需要注意选用合理的手部结构参数,见图24,从而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中,通常情况使手爪的夹持误差不超过,手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。图2.4工件直径为80mm,尺寸偏差,则,,。

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