新型串并混联送料机械手设计与分析.docx

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1、新型串并混联送料机械手设计与分析目录第1章绪论2第11节设计背景2第1.2节设计意义5第2章送料机械手总体方案设计7第2.1节总体方案分析72.1.1送料机械手的组成72.1.282.1.3送料机械手设计参数8第2.2节机械手结构运动及轨迹分析82.2.1 机械手结构析82.2.2 机械手运动轨迹分析9第2.3节送料机械手传动机构形式10231链条传动102.2.3 各类带传动112.2.4 齿轮传动11234丝杠传动11第2.4节送料机械手方案设计H2.4.1 机械结构设计122.4.2 彳&12第3章送料机械手传动机构设计13第3.1节动力传动系统1332IJ13第3.3节齿轮传动设计13

2、第3.4节同步带结构设计计算19第3.5节丝杠结构设计21第3.6节轴承的计算校核25第4章送料机械手零件结构设计27第4.1节手爪结构设计27第4.2节上臂结构设计28第4.3节下臂结构设计29第4.4节腰座结构设计30第4.5节底座结构设计31第4.6节小臂后箱体结构的设计33第4.7节连杆结构的设计33第4.8节送料机械手总体结构33第5章设计总结35参考文献36第1章绪论第11节设计背景随着科学技术和社会的飞速发展，自动控制技术在我国工业领域被广泛运用。现在科技工业开始运用工业机器人以及机械手等高科技工具用于工业的生产。机械手用机器代替人手将物料移动到特定区域的特定位置，或大大降低人类

3、的劳动强度，提高工作效率，降低产品成本，并根据需要控制加工操作。虽然工业机器人在社会发展中发挥着巨大的作用，但大多数工业机器人只适用于高噪声、高成本压力、粉尘、高温、小空间等难以工作的危险区域。根据预定的工作流程，可以完成预定的工作，但由于没有传感器反馈功能，不符合情况。如果有几个错误，零件就会损坏。为了实现和研究上述领域的机械手系统，我们认为机械手系统越来越高，世界各国的机械手科学家都在为机器人更高的智能和更好的适应性而学习。现在很难改变非开放系统，所以市场上的机器人大多是非开放系统的机器人，所以利用机械手系统研究开放结构是机械手发展的基础，让更多的人能够理解、学习和发展。机械手应用广泛，现

4、代机械制造的领域非常狭窄，是一种先进的控制技术。同时,这项技术也得到了高度发展，成为现代各大学校机械手的研究对象。机械手之所以机械化，是因为它在计算机技术领域有着广泛的应用，它也是一门综合性的技术。工业机器人的部件类型很复杂，送料机械手只是其中一个部件。它具备很多功能,使用者可以为它设计程序，让它执行对应的任务，还可以在程序中预设下一次要进行的任务，所以不管是结构上还是性能上都满足现代工业生产的要求，并且该机器人还具备智能化人性化等优点，与业务的准确性和执行能力相比，优势是显而易见的。图1-1机械手由于机械手臂的迅速发展，我们意识到其积极作用的增加。首先，它可以取代手动操作，现场和过程。其次，

5、一些轻件和焊接件可以减少管材、工艺、自动焊接、装配操作和手工生产，提高生产效率。之后，在工业生产中发挥很大作用，加快发展，这是他们非常关心的问题，许多相关国家都会对其迸行认真的研究，并投入大量的人力物力将物质资源投入到他们的研究中，特别是在高温或高血压等特殊条件下使用的噪音。最近，机械手发展很快，同时还获得了机械相关工业的认证。总之，机械手可以采用更可靠的多功能机构使程序处于自动控制状态，并且可以更容易地更新或更改程序。它有许多自由度，为了达到目的，它可以根据情况采取行动。虽然机械手是机器的一部分，但它更专业。而且，这一领域的迅速发展也改善了许多单一的特征。程序控制的重复操作是为了达到一个共同

6、的目的。在这个工作方案中，它被称为通用机械手，它的手臂可以快速的改变，以完全适应目前许多小规模生产中使用。图1-2冲压送料机械手现代汽车的生产也非常清楚。这些工厂主要用于制造机器人，特别是焊接技术、生产线和所有其他生产线。机械手在所有动作中都是这样运动的，抑制机械手，运动和下落，并处于指定的位置。这些机械手不仅应用于这个行业，在一些家电厂也有应用，而且大多数机械手生产线上都能够找到。工业机械手是几十年前新出的一种广泛被用于工业的生产器械，它也属于一类工业用机器人。它可以将物料从一个特定的位置移动到一个特定的位置，或者根据预期的要求控制加工产品。它的发展方向是更高的认识和更好的适应性。正确发挥机

7、械手的作用，执行任务的时候可以不受各种环境的干扰，符合当前现代经济和生产对工业机器人的要求。机械手具备以下几类优势：(1)可以解放双手，大幅降低工人的劳动强度。机械手可以用于工业材料的搬运。(3)机械手还具备装配和焊接功能，可以降低人工成本，帮助工厂生产效率的提高。所以，全世界都比较注重机械手的发展，我们应该更多地利用资源来学习，特别是在危险地区，噪音大、压力高、灰尘多、温度高、空间狭小都不会给人工作的机会。我国专业人才的研究和开发相对较快，但与国外技术相比还存在许多不足。但是我相信在将来机械手的发展一定会越来越好。现代工业生产环节中，工业机械手是不可或缺的一种重要生产工具。它不仅具有搬运功能

8、，还具有装配、焊接等功能。在全世界的工业生产当中，送料机械手主要用于以下方面：(1)在热加工方面的应用热加工引起的极高温度和恶劣的工作环境。这里最重要的是保障人民生命安全。其次，特别是在工作效率高的情况下，特别是在热零件的重零件上，机械手更具有优势。(2)在冷加工方面的应用在冷加工中，为了交换刀具和运输材料，需要机械手。近年来，自动机械手在机床与设备的连接中发挥着重要的作用。(3)在铁路系统的应用铁路系统在铺轨、轨道及其他配套部件的处理、频繁的安装、拆卸和维护等作业需要非常高的劳动力，机械手的出现给该作业带来了好消息。机械手解放了人们的双手，降低了劳动力成本，提高了工作效率，对于我国铁路发展有

9、很强的促进作用。这几十年，智能自适应机械手逐渐被工业领域所普及，出现了越来越多的机械手类型。在未来的工业发展中，越来越多的机械手被应用于提高生产率。第12节设计意义(1)能提高生产过程的自动化程度在某些装配中使用机械手是必要的。焊接线具有许多优点，加快了物料的运动，装卸和机械装配一样实用、高效、成本管理和自动化。(2)可以改善工作条件，避免人身事故在一个特殊的环境中，人们会在高温下很难工作。在低压环境中，更多的噪声或放射性物质等环境都是非常危险的。在这个时候，使用机械手可以很好完成工作，所以不用担心。这改善了员工的工作条件，同时还有效避免了生命安全事故的发生。(3)可以减少人力，方便节奏性生产

10、在使用机械手的情况下，可以频繁地更换手动操作，直接减少人力，并且机械手可以长时间维持，提高生产效率。机械手是工业发展的重要手段。根据预期用途，自动工艺机可根据物料的手臂和手的容量来输送物料和夹紧机器。这种新技术机器的发明和应用，能够真正推动生产工业的自动化和发展，具有很强的发展能力，且使用寿命长，被很多国家广泛使用。长期实践：机械手可以大大降低劳动力成本。对于各种劳动，机械手可以大大减少人们的劳动力，大大提高工作效率。在生产行业，材料加工和长期单调繁重的工作是非常有效的。此外，它可以在危险区域、噪音、高压、粉尘、高温、狭小空间、污染等环境中工作。机械手的优点大大提高，机械手的进步是必不可少的。

11、第2章送料机械手总体方案设计机械手在汽车制造业中首次被应用，如装卸、加工、焊接和涂装。机械手的出现可以放松人们的手脚，扩展人们的大脑功能。在恶劣环境下依旧可以正常工作，避免了人员安全受到影响。它较于人工生产效率要高很多，并且能够长时间不停歇的劳作。现在，机械手主要用于制造电力、汽车、机械加工、材料加工等，随着现代科学技术的发展，空气机械手也是一种被广泛使用的工业用机械手，其具有生产速率快、结构简单、稳定性强，可靠性高，节能，无污染环境等众多优点。它广泛应用于生产和生活中。P1C可按照要求匹配对应的产品，操纵机械手，完成一系列的复杂操作。因为该机械手是依据逻辑控制的，具有相对稳定、适应环境的特点

12、，具有较强的干扰能力和负载输出能力，能够进行多种程序设计。人体图像是人体的形象，它具有人体的灵活性和机械精度等优良功能，特别是在智能和个性方面，人的特点是独特的机械手是对的。在许多恶劣环境中，尤其是在爆炸、易燃、有毒、极冷、高温、放射性物质等危险环境中，可代替手操作进行长时间、危险作业，这对于改善工作环境、保护工人健康具有重要意义。它广泛应用于社会生产中，具有广阔的研究前景和研究价值。第2.1节总体方案分析2.1.1 送料机械手的组成控制系统一驱动系统执行系统J检测系统图21组成框架图送料机械手主要由四种系统组成，即控制系统、驱动系统、执行系统、检测系统。(1)执行系统：执行系统主要依靠操作员

13、的操作。(2)传动系统：主要负责传动操作，传动类型有机械传动、液压传动等。(3)控制系统：主要负责驱动系统的控制，有操作员设置程序，按照预设的指令完成工作。（4）检测系统：主要检测执行系统状态，如遇未知错误以及故障等，给予警告和反馈。2.1.2 机械系统设计分析送料机械手的设计主要是机械设计。机械部分包含驱动系统和执行系统。（1）执行系统执行系统是帮助机械手执行动作指令的系统，控制机械手各个部分执行不同的动作指令。2.1.3 3仅动系统主要通过振荡器的驱动为机械手提供动力，包括机械传动、液压传动等传动类型。2I.3送料机械手设计参数根据通用自动装卸机械手的结构，首先揭示了以下参数，并根据该表进

14、行了后续设计。表2-1新型aB并混联送料机械手1改计参数表下臂回转（）腰座升降（mm）上臂伸缩（mm）手旋转（）夹持重量（kg）90/-902007003603整机重量（kg）重复精度（mm）整机尺寸（mm）1500.21500*1500*300表中的参数基于初始状态，值为正顺时针和负逆时针。第2.2节机械手结构运动及轨迹分析2.2.1 机械手结构运动分析机械手主要由五个连杆和五个旋转关节组成。所有的连杆包括腰、大小臂、手腕和手爪。假设腰是一个环节，大臂和小臂连接两个和三个，手腕连接四个，手爪连接五个环节并不重要。假设为O连杆，关节2、关节3和关节4可以使机器人的工作空间变得灵活。将一个环连接

15、到支架O上，将两个环连接到连杆3上，将两个连杆连接到两个环上，将四环连接到三环上，揩五环连接到四环上。机械手的初始位置如图2-2所示。如图2-3所示：每个坐标都安装在机械手上。如图2-3所示，用各连杆固定。在图2-3中，。为绕Zi旋转时Xi到Xi-I测量角度，d2、a2,a3为中心旋转时,2连杆和3连杆的长度，以及关节变量和参数如表2-2所示。表22机械手连杆参数和关节变置i（关节数）Zm)d(zm)dj(mn)尔)关节变化范围（）1OOo0-180o-1802O-90d2O1-90o90o3a200%Oo1804%00-90o1805O-900-180o-180表2-2中：*沿斗方向测量ZiT到句的距离单位为毫米，4绕,轴旋转的Zi到马的角度单位为度；RT沿马方向测量的均到七的距离单位为毫米；4绕Z轴旋转的4I到七的角度单位为度。第1、2和3关节主要用来确定机械手的末端执行器在空间