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1、<p> 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p> 題 目: 沖壓機(jī)械手-升降部分設(shè)計(jì) </p><p> 院 、 系: </p><p> 姓 名:
2、 </p><p> 指導(dǎo)教師: </p><p> 系 主 任: </p><p> **年 * 月 * 日</p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)
3、(論文)任務(wù)書(shū)</p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)語(yǔ)</p><p><b> 教務(wù)處制表</b></p><p> 沖壓機(jī)械手—升降部分機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p><b> 摘要</b></p><p> 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。通
4、過(guò)編程來(lái)完成各種動(dòng)作,它的準(zhǔn)確性和多自由度,保證了機(jī)械手能在各種不同的環(huán)境中工作。機(jī)械手在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多,機(jī)械手的使用能夠顯著提高生產(chǎn)效率,減少人為因素造成的廢次品率。機(jī)械手可以完成很多工作,它在自動(dòng)化車(chē)間中用來(lái)運(yùn)送物料,從事多種工藝操作。它的特點(diǎn)是通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器人的部分優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)了人的靈活協(xié)調(diào)和機(jī)器人的精確到位。</p><p> 機(jī)械手是在機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)中逐
5、步發(fā)展出的一種新型裝置?,F(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)械手被廣泛的應(yīng)用到自動(dòng)生產(chǎn)線中。機(jī)械手目前雖然不如人手的靈活多變,但它具有重復(fù)性,無(wú)疲勞,不懼危險(xiǎn),有大的抓舉力量,因此越來(lái)越多的被廣泛運(yùn)用。</p><p> 機(jī)械手技術(shù)涉及機(jī)械學(xué)、力學(xué)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)、電氣液壓技術(shù),計(jì)算機(jī)可編程技術(shù)等,是一門(mén)跨學(xué)科綜合技術(shù)。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)包括升降、回轉(zhuǎn)、伸縮、夾持等動(dòng)作。</p><p> 本課題主要設(shè)
6、計(jì)機(jī)械手升降部分的機(jī)械結(jié)構(gòu),包括機(jī)械手的升降和回轉(zhuǎn)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p> 關(guān)鍵詞 數(shù)控;自動(dòng)裝卸;機(jī)械手;PLC</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘要I</b></p><p> 第1章 緒論- 1 -</p><p&
7、gt; 1.1 課題背景- 1 -</p><p> 1.2 機(jī)械手的發(fā)展- 2 -</p><p> 1.3 工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)- 2 -</p><p> 1.4 課題設(shè)計(jì)的目的及意義- 4 -</p><p> 第2章 機(jī)械手的概述- 5 -</p><p> 2.1 機(jī)械手的組成- 5 -
8、</p><p> 2.2 機(jī)械手的主要參數(shù)- 6 -</p><p> 2.3 應(yīng)用機(jī)械手的意義- 6 -</p><p> 2.4 機(jī)械手功能圖示- 7 -</p><p> 第3章 任務(wù)分析- 8 -</p><p> 3.1 動(dòng)作分析- 8 -</p><p> 3
9、.2 動(dòng)作節(jié)拍- 8 -</p><p> 3.3 總體方案- 8 -</p><p> 3.4 方案比較- 8 -</p><p> 第4章 總體設(shè)計(jì)- 9 -</p><p> 4.1 總體設(shè)計(jì)的思路- 9 -</p><p> 4.2 總體方案的確定- 9 -</p><
10、p> 4.3 主要研究目標(biāo)- 9 -</p><p> 第5章 部件設(shè)計(jì)- 10 -</p><p> 5.1 升降部分的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)- 10 -</p><p> 5.2 升降部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 11 -</p><p> 5.3 回轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 13 -</p><p> 第6章 零件設(shè)
11、計(jì)- 16 -</p><p> 6.1 手臂液壓缸螺釘?shù)男:? 16 -</p><p> 6.2 手臂升降液壓缸筒的壁厚校核- 17 -</p><p><b> 結(jié)論- 18 -</b></p><p> 參考文獻(xiàn)- 19 -</p><p><b> 致謝-
12、 20 -</b></p><p><b> 緒論</b></p><p><b> 課題背景</b></p><p> 隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,人民物質(zhì)文化生活水平日益提高,隨著工業(yè)自 動(dòng)化的普及和發(fā)展,控制器的需求量逐年增大。為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài),緩解日趨緊 張的供求關(guān)系,我們就得研究開(kāi)發(fā)機(jī)械手
13、。 新中國(guó)成立特別是改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)取得了舉世矚目的偉大成就。同時(shí),必須清醒地看到,我國(guó)正處于并將長(zhǎng)期處于社會(huì)主義初級(jí)階段。全面建設(shè)小康社會(huì),既面臨難得的歷史機(jī)遇,又面臨一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)度依賴能源資源消耗,環(huán)境污染嚴(yán)重;經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱,高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后;自主創(chuàng)新能力較弱,企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng),經(jīng)濟(jì)效益有待提高。在擴(kuò)大勞動(dòng)就業(yè)、理順?lè)峙潢P(guān)系、提供健康保障和確保國(guó)家安全等方面,有諸多
14、困難和問(wèn)題亟待解決。從國(guó)際上看,我國(guó)也將長(zhǎng)期面臨發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)、科技等方面占有優(yōu)勢(shì)的巨大壓力。為了抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn),我們需要進(jìn)行多方面的努力,包括統(tǒng)籌全局發(fā)展,深化體制改革,健全民主法制,加強(qiáng)社會(huì)管理等。與此同時(shí),我們比以往任何時(shí)候都更加需要緊緊依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新,帶動(dòng)生產(chǎn)力質(zhì)的飛躍,推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中大國(guó),加快科學(xué)技術(shù)</p><p><b>
15、機(jī)械手的發(fā)展</b></p><p> 機(jī)械手一般為三類(lèi):一是不需要人工控制的通用型機(jī)械手。它是不屬于其他主機(jī)的獨(dú)立裝置??梢愿鶕?jù)任務(wù)需要編制獨(dú)立程序完成各項(xiàng)規(guī)定操作。它的特點(diǎn)是具備不同裝置的性能之外還具備通用機(jī)械及記憶功能的三元型機(jī)械。二是需要人工操作的,起源于原子,軍事工業(yè)。先是通過(guò)操作完成特定工序,后來(lái)逐步發(fā)展到無(wú)線遙控操作。第三類(lèi)是專用機(jī)械手,通常依附于自動(dòng)生產(chǎn)線上,用于機(jī)床的上下料和裝卸工
16、件。這種機(jī)械手國(guó)外叫做“Mechanical Hand”。它由主機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)服務(wù),工作程序固定,一半是專用的。</p><p> 機(jī)械手首先是在美國(guó)開(kāi)始研制。第一臺(tái)機(jī)械手是在1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研究制作出來(lái)的。結(jié)構(gòu)是:主機(jī)安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂,長(zhǎng)臂頂端有電磁 抓放機(jī)構(gòu)。</p><p> 日本在工業(yè)上應(yīng)用機(jī)械手最多,發(fā)展最快的國(guó)家,自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后開(kāi)始大力研發(fā)機(jī)械手。&
17、lt;/p><p> 前蘇聯(lián)自六十年代開(kāi)始發(fā)展和應(yīng)用,自1977年,前蘇聯(lián)使用的機(jī)械手一半來(lái)自國(guó)產(chǎn)一半來(lái)自進(jìn)口。</p><p> 現(xiàn)代工業(yè)中,自動(dòng)化在生產(chǎn)過(guò)程中已日趨突出,機(jī)械手就是在機(jī)械工業(yè)中為實(shí)現(xiàn)加工、裝配、搬運(yùn)等工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,機(jī)械手的出現(xiàn)大大減輕了人類(lèi)的勞動(dòng),提高了生產(chǎn)效率。采用機(jī)械手已為目前研究的熱重點(diǎn)。</p><p>
18、目前機(jī)械手在工業(yè)上主要用于機(jī)床加工、鑄造,熱處理等方面,但是還不能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。</p><p><b> 工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)</b></p><p> 現(xiàn)在對(duì)工業(yè)機(jī)械手的分類(lèi)尚無(wú)明確標(biāo)準(zhǔn),一般都從規(guī)格和性能兩方面來(lái)分類(lèi)。</p><p> 1.按規(guī)格(所搬運(yùn)工件的重量)分類(lèi):</p><p> (1)
19、微型的—搬運(yùn)重量在1公斤以下;</p><p> (2)小型的—搬運(yùn)重量在10公斤以下;</p><p> (3)中型的—搬運(yùn)重量在50公斤以下;</p><p> (4)大型的—搬運(yùn)重量在50公斤以上。</p><p> 目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)械手能搬運(yùn)的重量為1~30公斤,最小的為0.5公斤,最大的已達(dá)到800公斤。</p>
20、<p><b> 2.按功能分類(lèi):</b></p><p> (1)簡(jiǎn)易型工業(yè)機(jī)械手</p><p> 有固定程序和可變程序兩種。固定程序有凸輪轂和擋塊轉(zhuǎn)轂控制;可變程序可插銷(xiāo)板或順序轉(zhuǎn)動(dòng)控制來(lái)給定程序。</p><p> 這種機(jī)械手多為氣動(dòng)或液動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,改變程序比較容易。只使用在在程序較簡(jiǎn)單的點(diǎn)位控制,但作為一般單機(jī)
21、服務(wù)的搬運(yùn)作業(yè)已足夠。所以,目前這種工業(yè)機(jī)械手?jǐn)?shù)量最多。</p><p> (2)記憶再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)械手</p><p> 這種工業(yè)機(jī)械手由人工通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置傳動(dòng)一遍,由磁帶(或磁鼓)把程序記錄下來(lái),此機(jī)械手就自動(dòng)按記憶的程序重復(fù)進(jìn)行循環(huán)動(dòng)作。</p><p> 這也是采用較多一種,多為電液伺服驅(qū)動(dòng),與前者比較有較多的自由度,能進(jìn)行程序較復(fù)雜的作業(yè),通用性較廣。&
22、lt;/p><p> (3)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的工業(yè)機(jī)械手</p><p> 可通過(guò)更換穿孔帶或其他記憶介質(zhì)來(lái)改變工業(yè)機(jī)械手的動(dòng)作,還可以進(jìn)行多種控制(DNC)。技術(shù)還可以是可編程程序控制或普通的微機(jī)計(jì)算機(jī)。</p><p> (4)智能工業(yè)機(jī)械手(機(jī)器人)</p><p> 由電子計(jì)算機(jī)控制,通過(guò)各種傳感元件等具有視覺(jué)、熱覺(jué)、觸覺(jué)、行走機(jī)構(gòu)
23、等。</p><p><b> 3.按用途分:</b></p><p><b> (1)專用機(jī)械手</b></p><p> 附屬于主機(jī)的,具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置,這種工業(yè)機(jī)械工作對(duì)象不變,手動(dòng)比較簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用可靠,適用于大批量生產(chǎn)自動(dòng)線或?qū)C(jī)作為自動(dòng)上、下料用。</p><
24、;p><b> (2)通用機(jī)械手</b></p><p> 具有獨(dú)立控制系統(tǒng),程序可變、動(dòng)作靈敏、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。通用機(jī)械手的工作范圍大,定位精度高,通用性強(qiáng),適用于工件經(jīng)常變換的中、小批量自動(dòng)化生產(chǎn)。</p><p> 課題設(shè)計(jì)的目的及意義</p><p> 自改革開(kāi)放,我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,機(jī)械手早期應(yīng)用在汽車(chē)制造業(yè)。當(dāng)面臨
25、人工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作時(shí),機(jī)械手成為了替代人工的替代品。機(jī)械手的使用能夠顯著的提高生產(chǎn)效率,減少人為因素造成的廢次品率。機(jī)械手可以完成很多工作,它在自動(dòng)化車(chē)間中用來(lái)運(yùn)送物料,從事多種工藝操作。它的特點(diǎn)是通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè),在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器人的部分優(yōu)點(diǎn),尤其體現(xiàn)了人的靈活協(xié)調(diào)和機(jī)器人的精確到位。</p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)機(jī)械手的安全性,可靠性,準(zhǔn)確性有了充分的認(rèn)識(shí),同時(shí)對(duì)其要求
26、也越來(lái)越高??删幊炭刂破鲬{其穩(wěn)定性,簡(jiǎn)單性,強(qiáng)大性成為了目前應(yīng)用最廣的工業(yè)自動(dòng)化支柱之一。</p><p><b> 機(jī)械手的概述</b></p><p><b> 機(jī)械手的組成</b></p><p> 機(jī)械手的形式是多樣的,但是其基本的組成都是相似的。一般機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu),控制系統(tǒng)和輔助裝置組成。<
27、;/p><p> ?。▓D2.1.1 機(jī)械手的組成及相互關(guān)系)</p><p><b> 1.執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p> 執(zhí)行機(jī)構(gòu)由手、關(guān)節(jié)、手臂和支柱組成,與人體手臂相似。手為抓取機(jī)構(gòu),用于抓取工件。關(guān)節(jié)是連接手與手臂的關(guān)鍵性原件,具有多方位旋轉(zhuǎn)特性。支柱用來(lái)支撐手臂,可做活動(dòng)支柱方便機(jī)械手多方位移動(dòng)。</p><p
28、><b> ·傳動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p> 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。常用的有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng),電力傳動(dòng)等形式。</p><p><b> 2.控制系統(tǒng)</b></p><p> 機(jī)械手按照制定的程序,步驟,參數(shù)進(jìn)行動(dòng)作完成該指定工作要依靠控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。簡(jiǎn)易機(jī)械手通常情況下
29、不使用專用的控制系統(tǒng),只有動(dòng)作復(fù)雜的機(jī)械手采用可編程控制器,微型計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行動(dòng)作。</p><p><b> 3.輔助裝置</b></p><p> 輔助裝置主要是連接機(jī)械手各部分元件的裝置。</p><p><b> 機(jī)械手的主要參數(shù)</b></p><p><b> 傳動(dòng)方式
30、</b></p><p><b> 反應(yīng)速度</b></p><p><b> 尺寸和重量</b></p><p><b> 負(fù)荷能力</b></p><p><b> 控制方式</b></p><p><
31、b> 操控范圍</b></p><p><b> 反應(yīng)速度</b></p><p><b> 定位</b></p><p><b> 自由度</b></p><p><b> 安全性</b></p><p&g
32、t;<b> 實(shí)用性</b></p><p><b> 應(yīng)用機(jī)械手的意義</b></p><p> 隨著科技的發(fā)展,機(jī)械手應(yīng)用的越來(lái)越多。在機(jī)械工業(yè)中,機(jī)械手應(yīng)用的意義概括如下:</p><p> 1.提高生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度,增強(qiáng)生產(chǎn)效率。</p><p> 機(jī)械手方便與材料的傳送、工件的
33、裝卸、刀具的更換等自動(dòng)化過(guò)程,從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)投入,從而降低生產(chǎn)成本。</p><p><b> 2.改善勞動(dòng)條件</b></p><p> 在車(chē)間的勞動(dòng)環(huán)境下,高溫、高壓、噪音、灰塵等污染會(huì)嚴(yán)重影響人的身體健康,人在車(chē)間工作不可避免的會(huì)接觸到危險(xiǎn),而應(yīng)用機(jī)械手可以替代人安全的完成作業(yè),從而改善勞動(dòng)條件。</p><p> 在
34、一些簡(jiǎn)單,重復(fù)的工作中以機(jī)械手代替人進(jìn)行工作可以避免因疲勞和疏忽造成的事故。</p><p> 3.減少人力資源,便于節(jié)奏生產(chǎn)。</p><p> 機(jī)械手的應(yīng)用增強(qiáng)了自動(dòng)化生產(chǎn),會(huì)減少人力的使用。機(jī)械手可以長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)性連續(xù)完成工作,這是人工無(wú)法實(shí)現(xiàn)并完成的。生產(chǎn)線增加使用機(jī)械手以減少人力和精準(zhǔn)的生產(chǎn)節(jié)拍,有利于節(jié)奏性的工作生產(chǎn)。</p><p> 綜上所述,機(jī)
35、械手的合理利用是機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p><b> 機(jī)械手功能圖示</b></p><p><b> 任務(wù)分析</b></p><p><b> 動(dòng)作分析</b></p><p> 根據(jù)生產(chǎn)條件要求,機(jī)械手須把加工原料從輸送帶上取下,旋轉(zhuǎn)</p&g
36、t;<p> 一定角度后將加工原料放入沖壓機(jī)填料口,然后返回,重復(fù)這一動(dòng)作。</p><p><b> 動(dòng)作節(jié)拍</b></p><p> 插銷(xiāo)定位—手臂前伸—手指抓料—手臂上升—手臂縮回—手腕回轉(zhuǎn)—拔定位銷(xiāo)—手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)—手臂前伸—手臂下降—手指松開(kāi)—手臂縮回—手腕回轉(zhuǎn)—拔定位銷(xiāo)—手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)—手臂伸出。</p><
37、;p><b> 總體方案</b></p><p><b> 3.3.1方案一</b></p><p> 插銷(xiāo)定位—手臂前伸—手指抓料—手臂上升—手臂縮回—拔定位銷(xiāo)—手腕回轉(zhuǎn)、手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)—手臂前伸—手臂下降—手指松開(kāi)、手臂縮回—拔定位銷(xiāo)—手腕回轉(zhuǎn)、手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)。</p><p><b>
38、 3.3.2方案二</b></p><p> 插銷(xiāo)定位—手臂前伸—手指抓料—手臂上升—手臂縮回、手腕回轉(zhuǎn)—拔定位銷(xiāo)—手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)—手臂前伸—手臂下降—手指松開(kāi)—手臂縮回—手腕回轉(zhuǎn)—拔定位銷(xiāo)—手臂回轉(zhuǎn)—插定位銷(xiāo)。</p><p><b> 方案比較</b></p><p> 按照方案一與方案二的行進(jìn)方式均可完成加工原料的自
39、動(dòng)填充,但是從工作效率與經(jīng)濟(jì)性方面考慮還是應(yīng)采用方案一。原因如下:方案一有效的把不做功行程與做功行程以及空行程之間結(jié)合在了一起,不僅完成了工作要求,而且提高了工作效率,也間接增加了經(jīng)濟(jì)效益。反觀方案二,空行程各自獨(dú)立,浪費(fèi)了時(shí)間,而且在手指抓料的情況下手臂在進(jìn)行縮回,這樣雖然節(jié)省時(shí)間,但是嚴(yán)重影響了機(jī)械手的工作穩(wěn)定性,對(duì)于機(jī)械手的穩(wěn)定運(yùn)行有不利的影響,長(zhǎng)時(shí)間如此會(huì)縮短機(jī)械手的使用壽命。</p><p> 綜合兩
40、方案的優(yōu)缺點(diǎn),決定采用效率高、經(jīng)濟(jì)性好、可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的方案一。</p><p><b> 總體設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 總體設(shè)計(jì)的思路</b></p><p> 設(shè)計(jì)機(jī)械手基本上分為以下幾個(gè)階段:</p><p><b> 1.系統(tǒng)分析階段</b>&l
41、t;/p><p> (1)根據(jù)所設(shè)計(jì)的要求首先確定機(jī)械手的目的和任務(wù);</p><p> ?。?)分析機(jī)械手需要適應(yīng)的工作環(huán)境;</p><p> ?。?)根據(jù)機(jī)械手的工作要求,確定機(jī)械手的基本功能和方案,如機(jī)械手的自由度、所能抓取的重量。</p><p><b> 2.技術(shù)設(shè)計(jì)階段</b></p><
42、;p> ?。?)確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型;</p><p> ?。?)選擇各部件的具體結(jié)構(gòu),進(jìn)行機(jī)械手總裝圖的設(shè)計(jì);</p><p> ?。?) 繪制機(jī)械手的零件圖,并確定尺寸。</p><p><b> 總體方案的確定</b></p><p> 提到液壓機(jī)械手總圖方案的確定,我們重復(fù)一下本課題的技術(shù)指標(biāo)。</
43、p><p><b> 技術(shù)指標(biāo)如下所示:</b></p><p> 1.最大抓取重量:10kg;</p><p> 2.工件最大尺寸(長(zhǎng)x寬x高):1000x400x400mm</p><p> 3.最大操作范圍:提升高度1m,回轉(zhuǎn)角度60,行走范圍<3m;</p><p> 4.升降
44、速度:60mm/s</p><p> 5.機(jī)械手的自由度:3—5;</p><p> 6.定位精度:0.5—1mm;</p><p> 7.裝料高度:800—1000mm;</p><p> 8.生產(chǎn)綱領(lǐng):10萬(wàn)件/年,1—1.5min/件;</p><p> 9.性能要求:抓取靈活,送放平穩(wěn),定位可靠,壽命
45、不低于15年;</p><p> 根據(jù)課題要求,本設(shè)計(jì)采用液壓系統(tǒng)來(lái)控制機(jī)械手。</p><p><b> 主要研究目標(biāo)</b></p><p><b> 1.總體方案設(shè)計(jì);</b></p><p> 2.液壓系統(tǒng)的原理設(shè)計(jì);</p><p> 3.手臂部分的機(jī)械結(jié)
46、構(gòu)設(shè)計(jì);</p><p> 4.升降部分的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p><b> 部件設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 升降部分的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p> 5.1.1常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其特點(diǎn)</p><p> 工業(yè)常用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)和
47、電動(dòng)三大類(lèi)。根據(jù)需要也可將這三種基本類(lèi)型組合成復(fù)合式的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這三類(lèi)基本驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下:</p><p><b> 1.液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p> 具有動(dòng)力大、力(或力矩)與慣量比大、快速響應(yīng)高、易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)、精度高等特點(diǎn)。適合于在承載能力大、慣量大以及在防火防爆的環(huán)境中工作的機(jī)械手。</p><p><b&
48、gt; 2.氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p> 具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便。價(jià)格低等特點(diǎn)。適用于中、小負(fù)荷的機(jī)械手中采用。但是因難于實(shí)現(xiàn)伺服控制,多用于程序控制的機(jī)械手中。</p><p><b> 3.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p> 具有使用方便、噪聲較低、控制靈活的特點(diǎn)。這類(lèi)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不需要能量轉(zhuǎn)換,但
49、大多數(shù)電機(jī)后需安裝精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p> 根據(jù)課題要求,該沖壓機(jī)械手采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p> 5.1.2升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算</p><p> 由手臂升降驅(qū)動(dòng)力的公式得:</p><p> F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密±G總</p><p><b> 1. F摩
50、的計(jì)算</b></p><p> F摩 =2FR ? 取?=0.25 FR=4600N</p><p> 所以 F摩 =2FR ?=2×4600×0.25 =2300N</p><p><b> 2. F慣的計(jì)算</b></p><p> 由摩擦力公式 F慣=G
51、總△V/g△t</p><p> 式中 △V—由靜止加速到常速的變化量(mm/s)</p><p> △t—啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間(t),一般取0.01s~0.05s。</p><p> 手臂啟動(dòng)速度△V=0.025m/s,啟動(dòng)時(shí)間△t=0.02s,g=9.8N/kg,帶入數(shù)據(jù)得:</p><p> F慣=G總△V/g△t=293.4N<
52、;/p><p><b> 3. F回的計(jì)算</b></p><p> 一般背壓阻力較小,為了計(jì)算方便,將其省略。</p><p><b> 4. F密的計(jì)算</b></p><p> 不同的密封圈其摩擦阻力不同,在手臂設(shè)計(jì)中,采用O型密封圈,當(dāng)液壓缸工作壓力小于10MPa時(shí),液壓缸密封處的總的摩
53、擦阻力為: F密 =0.03F驅(qū)</p><p> 經(jīng)過(guò)以上的分析計(jì)算,液壓缸的驅(qū)動(dòng)力為:</p><p> F驅(qū) =F摩+F慣+F回+F密±G總 =2300 + 293.4 + 0.03 F驅(qū) ±2300</p><p> 所以 當(dāng)液壓缸向上驅(qū)動(dòng)時(shí) F驅(qū) =5044.7N</p><p> 當(dāng)液壓缸向下驅(qū)
54、動(dòng)時(shí) F驅(qū) =302.4N</p><p><b> 升降部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p> 5.2.1升降缸的參數(shù)計(jì)算</p><p> 經(jīng)過(guò)上面的計(jì)算,確定了液壓缸的驅(qū)動(dòng)力 F驅(qū),液壓缸的工作壓力由驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表可得P=0.8MPa,為了滿足要求,此時(shí)取F驅(qū) =1.2×5044.7N=6053.6N進(jìn)
55、行計(jì)算。</p><p> 驅(qū)動(dòng)力與液壓缸工作壓力關(guān)系表2-1</p><p> 1. 液壓缸內(nèi)徑D計(jì)算:</p><p><b> 當(dāng)油從無(wú)桿腔進(jìn)入:</b></p><p><b> 當(dāng)油從有桿腔進(jìn)入:</b></p><p> 液壓缸的有效面積:S=F/P&l
56、t;/p><p><b> 所以 </b></p><p> 式中 F驅(qū)—手臂升降液壓缸驅(qū)動(dòng)力(N)</p><p> D—液壓缸內(nèi)徑(mm)</p><p> d—活塞桿直徑(mm)</p><p> η—液壓缸機(jī)械效率,在工程機(jī)械中可用耐油橡膠查表得η=0.90</p>
57、<p> P—液壓缸的工作壓力(MPa)</p><p> 帶入數(shù)據(jù)得:D= 錯(cuò)誤!未找到引用源。 錯(cuò)誤!未找到引用源。0.1035m</p><p> 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列(JB826—66),為了更好的滿足要求,選取液壓缸的內(nèi)徑為:D=160mm</p><p> 標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列表2-2(JB826—66) 單位mm</p>
58、<p> 2. 活塞桿直徑d計(jì)算</p><p> 活塞桿直徑d根據(jù)工作壓力選取,當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比λv有要求時(shí),則:</p><p> 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑表2-3</p><p> 液壓缸往復(fù)速度比推薦值表2-4</p><p> 由液壓缸往復(fù)比推薦值表可知λv=1.33,帶入公式則有:</p>
59、<p> 根據(jù)活塞桿直徑系列(JB826—66),選取活塞桿直徑為:d=80mm</p><p> 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇,為了盡可能滿足要求,取液壓缸外徑D′=194mm</p><p> 所以手臂升降液壓缸主要參數(shù)為:</p><p><b> 手臂升降缸</b></p><p><
60、b> 工作原理:</b></p><p> 當(dāng)液壓油從下端油口輸入時(shí),升降液壓缸將做上升運(yùn)動(dòng),液壓油從上端油口回油;當(dāng)液壓油從上端油口進(jìn)油時(shí),液壓缸做下降運(yùn)動(dòng),液壓油從下端油口回油。</p><p><b> 回轉(zhuǎn)部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p> 回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算</p><p>
61、 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動(dòng)力矩 M驅(qū) =M慣+M密+M回</p><p><b> 1. M慣的計(jì)算</b></p><p> 回轉(zhuǎn)部件可以等效為一個(gè)高1500mm,半徑為60mm的圓柱體,圓柱體重量為G總=1500N,設(shè)啟動(dòng)角速度△t =0.314rad/s,啟動(dòng)時(shí)間△t 錯(cuò)誤!未找到引用源。=0.1s。</p><p><b&
62、gt; 所以 </b></p><p> 2.M密和M回的計(jì)算</p><p> 為了方便計(jì)算,密封處的摩擦阻力矩M密=0.03 M驅(qū),由于回油背差一般非常的小,故在這里忽略不計(jì),即M回=0。</p><p> 因此 M驅(qū) =M慣+M密+M回=454.5+0.03M驅(qū) +0 即M驅(qū) = 468.6N.m</p><p>
63、;<b> 回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)</b></p><p> 粗取b=60mm 液壓缸工作壓力P=4MPa,d=50mm,則由</p><p> 得 D=0.1346m</p><p> 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸內(nèi)徑系列,為了盡可能滿足要求,取D=140mm</p><p> 式中 D—液壓缸內(nèi)徑(mm)</
64、p><p> P—回轉(zhuǎn)液壓缸工作壓力(MPa)</p><p> b—?jiǎng)悠瑢挾龋╩m)</p><p> d—輸出軸與動(dòng)片聯(lián)接處的直徑(mm)</p><p> 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)液壓缸外徑系列表選擇,為了盡可能滿足要求,取液壓缸外徑D′=194mm</p><p> 所以手臂回轉(zhuǎn)液壓缸主要參數(shù)為:</p>
65、<p><b> 回轉(zhuǎn)液壓缸</b></p><p> 回轉(zhuǎn)液壓缸的工作原理:</p><p> 改回轉(zhuǎn)液壓缸為,軸不轉(zhuǎn)動(dòng),缸桶轉(zhuǎn)動(dòng)。軸當(dāng)液壓油從B側(cè)進(jìn)入時(shí),回轉(zhuǎn)液壓缸缸桶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)液壓油從A側(cè)進(jìn)入時(shí),回轉(zhuǎn)液壓缸缸桶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p><b> 零件設(shè)計(jì)</b></p><
66、;p> 手臂液壓缸螺釘?shù)男:?lt;/p><p> 螺釘間距t與壓力P之間的關(guān)系表4-1</p><p> t為螺釘?shù)拈g距,間距跟工作壓力有關(guān),每個(gè)螺釘在危險(xiǎn)截面上承受的拉力為:</p><p> FQs = FQ + FQsˊ FQ為工作載荷,F(xiàn)Qsˊ為預(yù)緊力</p><p><b> 手臂升降液壓缸螺釘</b
67、></p><p> 手臂升降液壓缸的工作壓力為0.8MPa。所以螺釘間距t小于150mm,試選擇4顆螺釘t 錯(cuò)誤!未找到引用源。=83.73mm <150mm</p><p> 所以選擇螺釘數(shù)目Z=6顆</p><p><b> 危險(xiǎn)截面面積:</b></p><p> FQs = FQ + FQsˊ=2
68、009.3 +3415.9=5425.1N</p><p> 式中 D—缸體內(nèi)徑</p><p> F—螺釘材料的許用拉應(yīng)力(MPa)</p><p> d—螺釘螺紋內(nèi)徑(mm)</p><p> 螺釘材料選擇Q235A,查表得s=240MP</p><p> 即 d>=0.0074m&
69、lt;/p><p> 按標(biāo)準(zhǔn)螺釘直徑系列選取,為了更好的滿足要求,取d=10mm</p><p><b> 手臂回轉(zhuǎn)液壓缸螺釘</b></p><p> 手臂回轉(zhuǎn)缸的工作壓力為4MPa。所以螺釘間距t小于100mm,試選擇6顆螺栓t=73.2mm <100mm</p><p> 所以選擇螺釘數(shù)目為6顆。</p&
70、gt;<p><b> 同理可得:</b></p><p> 按標(biāo)準(zhǔn)螺釘直徑系列選取,為了更好的滿足要求,取dˊ=10mm</p><p> 手臂升降液壓缸筒的壁厚校核</p><p> 式中 D—缸筒內(nèi)徑;</p><p> Py—缸筒的試驗(yàn)壓力,當(dāng)缸的額定壓力Pn≤16MPa時(shí)取Py=1.
71、5Pn,當(dāng)Pn>16MPa時(shí)取Py=1.25Pn;</p><p> —缸筒材料的許用應(yīng)力;</p><p> n—安全系數(shù),一般取n=5.</p><p> Pn=0.8MPa Py=1.5Pn=1.2MPa 缸筒材料為20鋼,b =100MPa 將數(shù)據(jù)帶入式中:</p><p> 故液壓缸壁厚滿足要求。 同理手臂回轉(zhuǎn)液壓缸壁
72、厚也滿足要求。</p><p> 千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符,此行不會(huì)被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫(xiě)在此行之前。</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的操作過(guò)程是由電動(dòng)機(jī)和液壓缸組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)采用可編程控制器控制,運(yùn)用步進(jìn)順序控制編程,程序簡(jiǎn)單且便于調(diào)試。 通過(guò)PLC 本身通
73、信接口與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、修改、調(diào)整,使系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)。利用 PLC 控制機(jī)械手相對(duì)于其它控制方式,具有很高的可靠性,較好的性價(jià)比,較強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性。就本課題設(shè)計(jì)的目的,實(shí)際應(yīng)用運(yùn)行良好,大大方便了工作和生活。</p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)機(jī)械手的升降部分做了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,了解了機(jī)械手設(shè)計(jì)的一般過(guò)程,通過(guò)對(duì)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了系統(tǒng)的分析,掌握了一定的機(jī)械設(shè)計(jì)的方面的
74、只是,為以后的工作學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ),本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械手符合設(shè)計(jì)要求,能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 徐灝主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社,2010.1</p><p> 岑軍健主編. 非標(biāo)設(shè)計(jì)手冊(cè). 國(guó)防工業(yè)出版社,2008.7</p><p> 張世
75、昌,李旦等. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社,2001.8</p><p> 袁承訓(xùn),張寶海等. 液壓與氣壓傳動(dòng). 機(jī)械工業(yè)出版社,2011.1</p><p> 黃鶴汀主編. 機(jī)械制造技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社,</p><p> 吳旭朝,趙汝麟等. 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 天津科學(xué)技術(shù)出版社,1980.8</p><p> 司乃鈞,
76、線恒錄等. 機(jī)械制造工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社,2010.1</p><p> 孫全穎,唐文明等. 機(jī)械精度設(shè)計(jì)與質(zhì)量保證. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2010.3</p><p> 張建民主編. 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京理工大學(xué)出版社,2010.1</p><p><b> 致謝</b></p><p> 為期四
77、個(gè)月的??飘厴I(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究工作是在我的指導(dǎo)老師張老師的精心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成的。在這里,首先要向本次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意。老師在自己緊張的工作中,仍然會(huì)抽出時(shí)間對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo),時(shí)刻關(guān)心我的設(shè)計(jì)的進(jìn)展?fàn)顩r。老師給予的幫助對(duì)我的設(shè)計(jì)是非常重要的,從借閱參考資料到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作,他都給予了指導(dǎo),不僅讓我掌握了書(shū)本中的知識(shí),更學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)操作方法,如何合理安排時(shí)間和論文的編寫(xiě),對(duì)我提出的問(wèn)題認(rèn)真講解,這讓我更容易懂
78、得那些比較難的問(wèn)題。其次,還要向給予此次畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助的同學(xué)們以誠(chéng)摯的謝意,在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,他們也給我很多幫助,更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料,在此感謝他們,沒(méi)有這些資料就不是一個(gè)完整的論文??傊?,本次設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下共同完成的,在設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里,我們合作的非常愉快,教會(huì)了我許多道理,是我人生的一筆財(cái)富,我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示感謝。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料,與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué),并向老
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