机械类毕业设计-送料机械手设计及Solidworks运动仿真、凸轮轴加工自动线机械手.docx

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1、摘要1第一章 机械手设计任务书11.1 毕业设计目的11.2 本课题的内容和要求2第二章抓取机构设计42.1 手部设计计算42.2 腕部设计计算72.3 臂伸缩机构设计8第三章 液压系统原理设计及草图 113.1 手部抓取缸113.2 腕部摆动液压回路123.3 小臂伸缩缸液压回路133.4 总体系统图14第四章 机身机座的结构设计154.1 电机的选择164.2 减速器的选择174.3 螺柱的设计与校核17第五章机械手的定位与平稳性195.1 常用的定位方式195.2 影响平稳性和定位精度的因素 195.3 机械手运动的缓冲装置20第六章机械手的控制21第七章机械手的组成与分类227.1 机

2、械手组成227.2 机械手分类24第八章 机械手Solidworks三维造型 258. 1上手爪造型268.2螺栓的绘制30毕业设计感想35参考资料35送料机械手设计及So I idworks运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发一送料机械手设计及So I idworks运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具

3、进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发一（二、）料槽形式及分析动作要求（1、）料槽形式由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽，如图所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此种输料槽。图1.1机械手安装简易图（2、）动作要求分析如图1.2所示动作一：送料动作二：预夹紧动作三：手臂上升动作四：手臂旋转动作五：小臂伸长动作六：手腕旋转预夹紧1手臂上升手臂旋转小臂伸长|手腕旋转手臂转回图1.2要求分析第二章抓取机构设计2.1手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持

4、稳定可靠，变形小，旦不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。图2.1机械手开闭示例简图5第二章抓取机构设计2.1手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，旦不损

5、坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图2.1所示。图2.1机械手开闭示例简图242.2腕部设计计算经圆整F,=3500N3、计算手部活塞杆行程长L,即L二(D2) tg (2. 4)=25 tg30o=23. 1mm经圆整取l=25m4、确定“

6、V”型钳爪的L、 o取 LRcp=3(2.5)式中：Rcp=P4=2004=50(2. 6)由公式(2.5) (2. 6)得：L=3XRcp=150取“V”型钳口的夹角2 =120。，则偏转角按最佳偏转角来确定，查表得：0 =22o39,5、机械运动范围(速度)5(1)伸缩运动 Vmax=500mmsV,nin=50mm s(2)上升运动 Vmax=500mmsVmin=40mms(3 )下降 Vmax=800mmsVmin=80mms(4)回转 Wmax=90sWin=30o /s所以取手部驱动活塞速度V=60mms6、手部右腔流量Q=sv(2.7)二60 r2=603. 14252= 11

7、77. 5mm3 /s7、手部工作压强P= F1S(2. 8)=3500/1962.5=1.78Mpa腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转90角速度WM5os以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg,长度l=650mm。如图2. 3所示。1、计算扭矩Ml卬设重力集中于离手指中心200mm处，即扭矩Ml为：M1=FS(2. 9)= 109. 8X0. 2=19. 6 (N 71)图2.3腕部受力简图2、油缸(伸缩)

8、及其配件的估算扭矩M2-。F=5kg S=10cm带入公式2.9得M2=FS=59. 80. 1 =4. 9 (N M)3、摆动缸的摩擦力矩M摩7F摩二300 (N)(估算值)S=20mm (估算值)M 摩=F 摩 XS=6 (N M)72.2腕部设计计算腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转90角速度WM5os以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg,长度l=650mm。如图2. 3所示。1、计算扭矩Ml卬设重力

9、集中于离手指中心200mm处，即扭矩Ml为：M1=FS(2. 9)= 109. 8X0. 2=19. 6 (N 71)图2.3腕部受力简图2、油缸(伸缩)及其配件的估算扭矩M2-。F=5kg S=10cm带入公式2.9得M2=FS=59. 80. 1 =4. 9 (N M)3、摆动缸的摩擦力矩M摩7F摩二300 (N)(估算值)S=20mm (估算值)M 摩=F 摩 XS=6 (N M)7Q=sv=200 402=1004800mm3s=0. l102 m3 s=1000mls2、手臂右腔工作压力，公式(2.8)得/4P=FS(2. 12)式中：F取工件重和手臂活动部件总重，估算F=10+20

10、=30kg, F摩= 1000N所以代入公式(2. 12)得：P= (F+ F 摩)/S二(309. 8+1000) / 402=0.26Mpa3、绘制机构工作参数表如图2. 4所示：机构名称工作速度行程工作压力手部抓紧60iids25mm1. 78Mpa117. 8ros腕部回转45。s900. 89Mpa27ns小臂伸缩200ns500mm0. 26Mpa1000nls图2.4机构工作参数表4、由初步计算选液压泵卬所需液压最高压力P=l.78Mpa所需液压最大流量Q=1000mls选取CB-D型液压泵(齿轮泵)此泵工作压力为10Mpa,转速为1800rmin,工作流量Q在3270dr之间,

11、可以满足需要。5、验算腕部摆动缸：T=PD ( A12-mm2 ) m 1068(2. 13)(2. 14)W=8 0 v ( A12-mm2 ) b式中：Hm机械效率取：0. 85-0. 9Hv容积效率取：0. 7 0. 95所以代入公式(2. 13)得：T=0. 890. 03 (0. l2 -0. 032 ) 0. 85 1068=25. 8 (N M)TM=30. 5 (N M)代入公式(2. 14)得：W= (827 106) 0. 85/ (0. l2 -0. 032 ) X0. 03=0.673radsW 40. 785rads因此，取腕部回转油缸工作压力P=lMpa流量 Q=3

12、5mls圆整其他缸的数值：手部抓取缸工作压力P I =2Mpa流量 Q I =120ls小臂伸缩缸工作压力P I =0. 25Mpa流量 Q I =1000mls11第三章液压系统原理设计及草图3.1手部抓取缸1 l_Lj33ErlOB图3.1手部抓取缸液压原理图17,1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示2、泵的供油压力P取10Mpa,流量Q取系统所需最大流量即Q=1300mls0因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2Lmin,工作压力P=2Mpa采用：YF-B1OB溢流阀2FRM5-20/102 调速阀23E1-10B二位三通阀第三章液压系统原理设计及草图3.1手部抓取缸1 l_

13、Lj33ErlOB图3.1手部抓取缸液压原理图17,1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示2、泵的供油压力P取10Mpa,流量Q取系统所需最大流量即Q=1300mls0因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2Lmin,工作压力P=2Mpa采用：YF-B1OB溢流阀2FRM5-20/102 调速阀23E1-10B二位三通阀第三章液压系统原理设计及草图3.1手部抓取缸1 l_Lj33ErlOB图3.1手部抓取缸液压原理图17,1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示2、泵的供油压力P取10Mpa,流量Q取系统所需最大流量即Q=1300mls0因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2Lmin,工作压力P=2Mpa采用：YF-B1OB溢流阀2FRM5-20/102 调速阀23E1-10B二位三通阀11第三章液压系统原理设计及草图3.1手部抓取缸1 l_Lj33ErlOB图3.1手部抓取缸液压原理图17,1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示2、泵的供油压力P取10Mpa,流量Q取系统所需最大流量即Q=1300mls0因此，需装图3.1中所示的调速阀，流量定为7.2Lmin,工作压力P=2Mpa采用：YF-B1OB溢流阀2FRM5-20/102 调速阀23E1-10B二位三通阀114、确电机规格：液压泵选取CB-D型液压泵，额定压力P=