焊接機械手液壓系統(tǒng)的設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】
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學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 班 級: 姓 名 : 學(xué) 院: 專 業(yè): 題 目: 焊接機械手液壓系統(tǒng)設(shè)計 of 導(dǎo)教師: 職稱 : 職稱 : 20**年 **月 **日 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 前言 ..................................................................................................................................................................業(yè)機器人簡介 ..................................................................................................................................................................................................................................................................國工業(yè)機器人的發(fā)展 ......................................................................................................................要設(shè)計的機械手 .............................................................................................................................. 手部結(jié)構(gòu) ..........................................................................................................................................................述 ........................................................................................................................................................計時應(yīng)考慮的幾個問題 ..................................................................................................................動力的計算 ......................................................................................................................................支點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 ............................................................................................. 11 章小結(jié) ............................................................................................................................................. 腕部的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................................述 ....................................................................................................................................................部的結(jié)構(gòu)形式 .........................................................................................................................................................................................................................................................章小結(jié) ............................................................................................................................................ 臂部的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................................述 .................................................................................................................................................................................................................................................................................臂回轉(zhuǎn)運動 ....................................................................................................................................臂的橫向移動 ................................................................................................................................部運 動驅(qū)動力計算 ........................................................................................................................章小結(jié) ............................................................................................................................................ 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................械手的液壓傳動系統(tǒng) .................................................................................................................................................................................................................................章小結(jié) ............................................................................................................................................ 論 ................................................................................................................................................................考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................................ 謝 ................................................................................................................................................................ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 摘 要 本次設(shè)計的焊接液壓機械手根據(jù)規(guī)定的動作順序,綜合運用所學(xué)的基本理論、基本知識和相關(guān)的機械設(shè)計專業(yè)知識,完 成對機械手的設(shè)計,并繪制必要裝配圖、液壓系統(tǒng)圖。機械手的機械結(jié)構(gòu)采用油缸、螺桿、導(dǎo)向筒等機械器件組成;在液壓傳動機構(gòu)中,機械手的手臂伸縮采用伸縮油缸,手腕回轉(zhuǎn)采用回轉(zhuǎn)油缸,立柱的轉(zhuǎn)動采用齒條油缸,機械手的升降采用升降油缸,立柱的橫移采用橫向移動油缸;在 按下連續(xù)啟動后, 過控制電磁閥的開關(guān)來控制機械手進(jìn)行相應(yīng)的動作循環(huán),當(dāng)按下連續(xù)停止按鈕后,機械手在完成一個動作循環(huán)后停止運動。 本設(shè)計擬開發(fā)的焊接液壓機械手動作靈活多樣,可代替人工在高溫和危險的作業(yè)區(qū)進(jìn)行作業(yè),可焊接較大 的工件。 關(guān)鍵詞 機械手、液壓、控制回路 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 he of of to In of of LC in of to a of to of of on up in 充值后就可以下載此設(shè)計說明書。全套資料包含有相應(yīng)的 明書(附帶:外文翻譯)和 紙(共計 8 張圖紙)。 需要全套資料的朋友請 加 1: 1459919609 或 2: 1969043202, 需要其他設(shè)計題目直接聯(lián)系!??! 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 1 前言 業(yè)機器人簡介 幾千年前人類就渴望制造一種像人一樣的機器,以便將人類從繁重的勞動中解脫出來。如古希臘神話《阿魯哥探險船》中的青銅巨人泰洛斯( 猶太傳說中的泥土巨人等等,這些美麗的神話時 刻激勵著人們一定要把美麗的神話變?yōu)楝F(xiàn)實,早在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機械偶人。 到了近代 ,機器人一詞的出現(xiàn)和世界上第一臺工業(yè)機器人問世之后,不同功能的機器人也相繼出現(xiàn)并且活躍在不同的領(lǐng)域,從天上到地下,從工業(yè)拓廣到 農(nóng)業(yè)、林、牧、漁,甚至進(jìn)入尋常百姓家。機器人的種類之多,應(yīng)用之廣,影響之深,是我們始料未及的。 工業(yè)機器人由操作機(機械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變 批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動,而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置,既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機器可長時間持續(xù) 工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,從某種意義上說它也是機器的進(jìn)化過程產(chǎn)物,它是工 業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備,也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 國外機器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢: ( 1) . 工業(yè)機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修),而單機價格不斷下降,平均單機價格從 91年的 10. 3萬美元降至 97年的 6. 5萬美元。 ( 2).機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機;國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。 ( 3).工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于 于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 ( 4).機器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 ( 5).虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。 ( 6).當(dāng)代遙控機器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機器人的人機交互控制,即遙控加局部自主系 統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 (7).機器人化機械開始興起。從 94年美國開發(fā)出“虛擬軸機床”以來,這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一,紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 國工業(yè)機器人的發(fā)展 有人認(rèn)為,應(yīng)用機器人只是為了節(jié)省勞動力,而我國勞動力資源豐富,發(fā)展機器人不一定符合我國國情。這是一種誤解。在我國,社會主義制度的優(yōu)越性決定了機器人能夠充分發(fā)揮其長處。它不僅能為我國的經(jīng)濟建設(shè)帶來高度的生 產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟效益,而且將為我國的宇宙開發(fā)、海洋開發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。 我國的工業(yè)機器人從 80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過“七五”、“八五”科技攻關(guān),目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人;其中有 130 多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30 條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看,我國的工 業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離,如:可靠性低于國外產(chǎn)品;機器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上,我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約 200臺,約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國的機器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求,“一客戶,一次重新設(shè)計”,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃,搞好系列化、通用化、模化設(shè)計,積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè) 化進(jìn)程。 我國的智能機器人和特種機器人在“ 863”計劃的支持下,也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機器人, 6000 米水下無纜機器人的成果居世界領(lǐng)先水平,還開發(fā)出直接遙控機器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種;在機器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作,有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步,與國外先進(jìn)水平差距較大,需要在原有成績的基礎(chǔ)上,有重點地系統(tǒng)攻關(guān),才能形成系 統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品,以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 要設(shè)計的機械手 力的確定 目前使用的機械手的臂力范圍較大,國內(nèi)現(xiàn)有的機械手的臂力最小為 大為8000N。本液壓機械手的臂力為 N 臂 =1650( N),安全系數(shù) K 一般可在 ,本機械手取安全系數(shù) K=2。定位精度為± 1 作范圍的確定 機械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定。一個操作運動的軌跡是幾個動作的合成,在確定的工作范圍時,可將軌跡分解成單個的 動作,由單個動作的行程確定機械手的最大行程。本機械手的動作范圍確定如下: 手腕回轉(zhuǎn)角度± 115° 手臂伸長量 150臂回轉(zhuǎn)角度± 115° 手臂升降行程 170臂水平運動行程 100 確定運動速度 機械手各動作的最大行程確定之后,可根據(jù)生產(chǎn)需要的工作拍節(jié)分配每個動作的時間,進(jìn)而確定各動作的運動速度。液壓上料機械手要完成整個上料過程,需完成夾緊工件、手臂升降、伸縮、回轉(zhuǎn),平移等一系列的動作,這些動作都應(yīng)該在工作拍節(jié)規(guī)定的時間內(nèi)完成,具體時間的分配取決于很多因素 ,根據(jù)各種因素反復(fù)考慮,對分配的方案進(jìn)行比較,才能確定。 機械手的總動作時間應(yīng)小于或等于工作拍節(jié),如果兩個動作同時進(jìn)行,要按時間長的計算,分配各動作時間應(yīng)考慮以下要求: ① 給定的運動時間應(yīng)大于電氣、液壓元件的執(zhí)行時間; ② 伸縮運動的速度要大于回轉(zhuǎn)運動的速度,因為回轉(zhuǎn)運動的慣性一般大于伸縮運動的慣性。在滿足工作拍節(jié)要求的條件下,應(yīng)盡量選取較底的運動速度。機械手的運動速度與臂力、行程、驅(qū)動方式、緩沖方式、定位方式都有 很大關(guān)系,應(yīng)根據(jù)具體情況加以確定。 ③ 在工作拍節(jié)短、動作多的情況下,常使幾個動作同時進(jìn)行。為此驅(qū)動系統(tǒng)要采取相應(yīng)的措施,以保證動作的同步。 焊接液壓機械手機械手的各運動速度如下: 手腕回轉(zhuǎn)速度 = 40° /s 手臂伸縮速度 = 50 mm/s 手臂回轉(zhuǎn)速度 = 40° /s 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 手臂升降速度 = 50 mm/s 立柱水平運動速度 = 50 mm/s 手指夾緊油缸的運動速度 = 50 mm/s 臂的配置形式 機械手的手臂配置形式基本上反映了它的總體布局。運動要求、操作環(huán)境、工作對象的不同,手臂的配置形式也不盡相同。本機械手采用機座式。機座式結(jié)構(gòu)多為工業(yè)機器人所采用,機座上可以裝上獨立的控制裝置,便于搬運與安放,機座底部也可以安裝行走機構(gòu),已擴大其活動范圍,它分為手臂配置在機座頂部與手臂配置在機座立柱上兩種形式,本 機械手采用手臂配置在機座立柱上的形式。手臂配置在機座立柱上的機械手多為圓柱坐標(biāo)型,它有升降、伸縮與回轉(zhuǎn)運動,工作范圍較大。 置檢測裝置的選擇 機械手常用的位置檢測方式有三種:行程開關(guān)式、模擬式和數(shù)字式。本機械手采用行程開關(guān)式。利用行程開關(guān)檢測位置,精度低,故一般與機械擋塊聯(lián)合應(yīng)用。在機械手中,用行程開關(guān)與機械擋塊檢測定位既精度高又簡單實用可靠,故應(yīng)用也是最多的。 動與控制方式的選擇 機械手的驅(qū)動與控制方式是根據(jù)它們的特點結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來選擇的,要盡量 選擇控制性能好、體積小、維修方便、成本底的方式。 控制系統(tǒng)也有不同的類型。除一些專用機械手外,大多數(shù)機械手均需進(jìn)行專門的控制系統(tǒng)的設(shè)計。 驅(qū)動方式一般有四種:氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電氣驅(qū)動和機械驅(qū)動。 參考《工業(yè)機器人》表 9照設(shè)計要求,本機械手采用的驅(qū)動方式為液壓驅(qū)動,控制方式為固定程序的 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 2 手部結(jié)構(gòu) 述 手部是機械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件,它具有模仿人手的功能,并安裝于機械手手臂的前端。機械手結(jié)構(gòu)型式不象人 手,它的手指形狀也不象人的手指、,它沒有手掌,只有自身的運動將物體包住,因此,手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀,尺寸,重量,材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu),它一般可分為鉗爪式,氣吸式,電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機構(gòu)組成。其傳力機構(gòu)形式比較多,如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式??等,這里采用滑槽杠桿式。 計時應(yīng)考慮的幾個問題 ① 應(yīng)具有足夠的握力(即夾緊力) 在確定手指的 握力時,除考慮工件重量外,還應(yīng)考慮在傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動,以保證工件不致產(chǎn)生松動或脫落。 ② 手指間應(yīng)有一定的開閉角 兩個手指張開與閉合的兩個極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開。若夾持不同直徑的工件,應(yīng)按最大直徑的工件考慮。 ③ 應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位 為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對位置,必須根據(jù)被抓取工件的形狀,選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘ V’形面的手指,以便自動定心。 ④ 應(yīng)具有足夠的強度和剛度 手指除受到被夾持工件的反作用力外,還受到機械手在運動過程中所產(chǎn)生的慣性力和振動的影響,要求具有足夠的強度和剛度以防止折斷或彎曲變形,但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡單緊湊,自重輕。 ⑤ 應(yīng)考慮被抓取對象的要求 應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同,來設(shè)計和確定手指的形狀。 動力的計算 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 1 滑槽杠桿式手部受力分析 如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿 3作用下銷軸 2向上的拉力為 P,并通過銷軸中心 O 點,兩手指 1 的滑槽對銷軸的反作用力為 其力的方向垂直于滑槽中心線 指向 O 點 , 延長線交 A 及 B, 由于 △ △ 為直角三角形 , 故 ∠ 。 根據(jù)銷軸的力平衡條件,即 ∑ ,2;∑ P=2 (22 (2銷軸對手指的作用力為 手指握緊工件時所需的力稱為握力(即夾緊力),假想握力作用在過手指與工件接觸面的對稱平面內(nèi),并設(shè)兩力的大小相等,方向相反,以 手指的力矩平衡條件,即 ∑ )=0 得 h= (2因 ah= (2所以 P=2b(2 N/a (2式中 a—— 手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離(毫米)。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 α —— 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線 間的夾角。 由上式可知,當(dāng)驅(qū)動力 角增大則握力 α角過大會導(dǎo)致拉桿(即活塞)的行程過大,以及手指滑槽尺寸長度增大,使之結(jié)構(gòu)加大,因此,一般取α =30° ~40°。這里取角α =30度。 這種手部結(jié)構(gòu)簡單,具有動作靈活,手指開閉角大等特點。查《工業(yè)機械手設(shè)計基礎(chǔ)》中表 2力的計算公式 N=合前面驅(qū)動力的計算方法,可求出驅(qū)動力的大小。為了考慮工件在傳送過程中產(chǎn)生的慣性力、振動以及傳力機構(gòu)效率的影響,其實際的驅(qū)動力 算,即: P 實際 = 式中 η —— 手部的機械效率,一般取 安全系數(shù),一般取 工作情況系數(shù),主要考慮慣性力的影響, +a/g,其中 本機械手的工件只做水平和垂直平移,當(dāng)它的移動速度為 500毫米 /秒,移動加速度為 1000毫米 /秒 2 ,工件重量 8牛頓, 20° ,α =30°時,拉緊油缸的驅(qū)動力 實際計算如下: 根據(jù)鉗爪夾持工件的方位,由水平放置鉗爪夾持水平放置的工件的當(dāng)量夾緊力計算公式 N= (2把已知條件代入得當(dāng)量夾緊力為 N=49( N) 由滑槽杠桿式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動力計算公式 P=2b(2 N/a 得 P=2? 45/27()2 ? 49=) (21 取η = +1000/9810≈ 1 2 2 8 5??=238(N) (2支點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 2 帶浮動鉗口的 鉗爪 鉗口與鉗爪的連接點 E 為鉸鏈聯(lián)結(jié) ,如圖示幾何關(guān)系 ,若設(shè)鉗爪對稱中心 O 到工件中心O′的距離為 x,則 x= 22 )s ?? ? (2當(dāng)工件直徑變化時 ,x 的變化量即為定位誤差△ ,設(shè)工件半徑 R 由 其最大定位誤差為 △ =∣ 22 )s x /( ?? ?- 22 )s n /( ?? ?∣ (2其中 l=45b=5a=272? =120° ,50入公式計算得 最大定位誤差△ =∣ = (2故符合要求 . 章小結(jié) 本章闡述的主要是手部結(jié)構(gòu),對設(shè)計應(yīng)該考慮的問題加以說明,并且對手指的驅(qū)動力進(jìn)行計算和兩支點回轉(zhuǎn)式鉗爪的定位誤差的分析。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 3 腕部的結(jié)構(gòu) 述 腕部是連接手部與臂部的部件,起支承手部 的作用。設(shè)計腕部時要注意以下幾點: ① 結(jié)構(gòu)緊湊,重量盡量輕。 ② 轉(zhuǎn)動靈活,密封性要好。 ③ 注意解決好腕部也手部、臂部的連接,以及各個自由度的位置檢測、管線的布置以及潤滑、維修、調(diào)整等問題 ④ 要適應(yīng)工作環(huán)境的需要。 另外,通往手腕油缸的管道盡量從手臂內(nèi)部通過,以便手腕轉(zhuǎn)動時管路不扭轉(zhuǎn)和不外露,使外形整齊。 部的結(jié)構(gòu)形式 本機械手采用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動實現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)運動,結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,但密封性差,回轉(zhuǎn)角度為± 115° . 如下圖所示為腕部的結(jié)構(gòu),定片與后蓋,回轉(zhuǎn)缸體 和前蓋均用螺釘和銷子進(jìn)行連接和定位,動片與手部的夾緊油缸缸體用鍵連接。夾緊缸體也指座固連成一體。當(dāng)回轉(zhuǎn)油缸的兩腔分別通入壓力油時,驅(qū)動動片連同夾緊油缸缸體和指座一同轉(zhuǎn)動,即為手腕的回轉(zhuǎn)運動。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 3 機械手的腕部結(jié)構(gòu) 驅(qū)動手腕回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩必須克服手腕起動時所產(chǎn)生的慣性力矩,手腕的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩,動片與缸徑、定片、端蓋等處密封裝置的摩擦阻力矩以及由于轉(zhuǎn)動的重心與軸線不重合所產(chǎn)生的偏重 力矩。手腕轉(zhuǎn)動時所需要的驅(qū)動力矩可按下式計算: M 驅(qū) =M 慣 +M 偏 +M 摩 ( (3式中 — 驅(qū)動手腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 M 慣 —— 慣性力矩 ( M 偏 —— 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量(包括工件、手部、手腕回轉(zhuǎn)缸體的動片)對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 ( M 摩 —— 手腕轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦力矩 ( 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 4 腕部回轉(zhuǎn)力矩計算圖 ⑴ 摩擦阻力矩 M 摩 =2f( 2 ( (3式中 f—— 軸承的摩擦系數(shù),滾動軸承取 f=動軸承取 f= — 軸承支承反力 ( N) ; — 軸 承直徑 ( m) 由設(shè)計知 00N 00N 8N e= = ? ?0 . 1 2 0 0 0 . 0 3 5 + 8 0 0 0 . 0 5 42? ? ? (3 得 = ⑵ 工件重心偏置力矩引起的偏置力矩 =G1 e ( (3式中 工件重量( N) e—— 偏心距(即工件重心到碗回轉(zhuǎn)中心線的垂直距離),當(dāng)工件重心與手腕回轉(zhuǎn)中心線重合時 , 零 當(dāng) e=8= N2 m) ⑶ 腕部啟動時的慣性阻力矩 ① 當(dāng)知道手腕回轉(zhuǎn)角速度 ? 時,可用下式計算 =( J+t?( N2 m) (3式中 ? —— 手腕回轉(zhuǎn)角速度 ( 1/s) 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 T—— 手腕啟動過程中所用時間( s),(假定啟動過程中近為加速運動) J—— 手腕回轉(zhuǎn)部件對回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動慣量( J 工件 —— 工件對手腕回轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)動 慣量 ( 按已知計算得 J==? =t=2 故 M 慣 = N2 m) ② 當(dāng)知道啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度 ? 時,也可以用下面的公式計算 ( J+??22 ( N2 m) (3 式中 ? —— 啟動過程所轉(zhuǎn)過的角度( ; ? —— 手腕回轉(zhuǎn)角速度 ( 1/s)。 考慮到驅(qū)動缸密封摩擦損失等因素,一般將 取 M = ) ( M = ( = (3章小結(jié) 本章主要闡述的是腕部結(jié)構(gòu),對腕部的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行說明,并且對手腕的驅(qū)動力矩進(jìn)行計算。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 4 臂部的結(jié)構(gòu) 述 臂部是機械手的主要執(zhí)行部件,其作用是支承手部和腕部,并將被抓取的工件傳送到給定位置和方位上,因而一般機械手的手臂有三個自由度,即手臂的伸縮、左右回轉(zhuǎn)和升降運動。手臂的回轉(zhuǎn)和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的。;立柱的橫 向移動即為手臂的橫向移動。手臂的各種運動通常由驅(qū)動機構(gòu)和各種傳動機構(gòu)來實現(xiàn),因此,它不僅僅承受被抓取工件的重量,而且承受手部、手腕、和手臂自身的重量。手臂的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大?。幢哿Γ┖投ㄎ痪鹊榷贾苯佑绊憴C械手的工作性能,所以必須根據(jù)機械手的抓取重量、運動形式、自由度數(shù)、運動速度及其定位精度的要求來設(shè)計手臂的結(jié)構(gòu)型式。同時,設(shè)計時必須考慮到手臂的受力情況、油缸及導(dǎo)向裝置的布置、內(nèi)部管路與手腕的連接形式等因素。因此設(shè)計臂部時一般要注意下述要求: ① 剛 度要大 為防止臂部在運動過程中產(chǎn)生過大的變形,手臂的截面形狀的選擇要合理。弓字形截面彎曲剛度一般比圓截面大;空心管的彎曲剛度和扭曲剛度都比實心軸大得多。所以常用鋼管作臂桿及導(dǎo)向桿,用工字鋼和槽鋼作支承板。 ② 導(dǎo)向性要好 為防止手臂在直線移動中,沿運動軸線發(fā)生相對運動,或設(shè)置導(dǎo)向裝置,或設(shè)計方形、花鍵等形式的臂桿。 ③ 偏重力矩要小 所謂偏重力矩就是指臂部的重量對其支承回轉(zhuǎn)軸所產(chǎn)生的靜力矩。為提高機器人的運動速度,要 盡量減少臂部運動部分的重量,以減少偏重力矩和整個手臂對回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。 ④ 運動要平穩(wěn)、定位精度要高 由于臂部運動速度越高、重量越大,慣性力引起的定位前的沖擊也就越大,運動即不平穩(wěn),定位精度也不會高。故應(yīng)盡量減少小臂部運動部分的重量,使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕,同時要采取一定的緩沖措施。 機械手手臂的伸縮、升降及橫向移動均屬于直線運動,而實現(xiàn)手臂往復(fù)直線運動的機構(gòu)形式比較多,常用的有活塞油(氣)缸、活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)、絲桿螺母機構(gòu)以 及活塞缸和連桿機構(gòu)。 臂伸縮運動 這里實現(xiàn)直線往復(fù)運動是采用液壓驅(qū)動的活塞油缸。由于活塞油缸的體積小、重量輕,因而在機械手的手臂機構(gòu)中應(yīng)用比較多。如下圖所示為雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)。手臂和手腕是通過連接板安裝在升降油缸的上端,當(dāng)雙作用油缸 1的兩腔分別通入壓力油時,則 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 推動活塞桿 2(即手臂)作往復(fù)直線運動。導(dǎo)向桿 3在導(dǎo)向套 4內(nèi)移動,以防止手臂伸縮時的轉(zhuǎn)動(并兼做手腕回轉(zhuǎn)缸 6及手部 7的夾緊油缸用的輸油管道)。由于手臂的伸縮油缸安裝在兩導(dǎo)向桿之間,由導(dǎo)向桿承受彎曲作用,活塞桿只受拉壓作用,故 受力簡單,傳動平穩(wěn),外形整齊美觀,結(jié)構(gòu)緊湊。可用于抓重大、行程較長的場合。 圖 5 雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向裝置 液壓驅(qū)動的機械手手臂在進(jìn)行伸縮(或升降)運動時,為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動,以保證手指的正確方向,并使活塞桿不受較大的彎曲力矩的作用,以增加手臂的剛性,在設(shè)計手臂的結(jié)構(gòu)時,必須采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向裝置。它根據(jù)手臂的安裝形式,具體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定,同時在結(jié)構(gòu)設(shè)計和布局上應(yīng)盡量減少運動部件的重量和減少手 臂對回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動慣量。目前采用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿、雙導(dǎo)向桿、四導(dǎo)向桿和其他的導(dǎo)向裝置,本機械手采用的是雙導(dǎo)向桿導(dǎo)向機構(gòu)。 雙導(dǎo)向桿配置在手臂伸縮油缸兩側(cè),并兼做手部和手腕油路的管道。對于伸縮行程大的手臂,為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形,可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架,以提高導(dǎo)向桿的剛性。 如圖 5所示,對于伸縮行程大的手臂,為了防止導(dǎo)向桿懸伸部分的彎曲變形,可在導(dǎo)向桿尾部增設(shè)輔助支承架,以提高導(dǎo)向桿的剛性。如圖 導(dǎo)向桿 1的尾端用支承架 4將兩個導(dǎo)向桿連接起來,支承架的 兩側(cè)安裝兩個滾動軸承 2,當(dāng)導(dǎo)向桿隨同伸縮缸的活塞桿一起移動時,支承架上的滾動軸承就在支承板 3的支承面上滾動。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 6 雙導(dǎo)向桿手臂結(jié)構(gòu) 臂的升降運動 如圖 6所示為手臂的升降運動機構(gòu)。當(dāng)升降缸上下兩腔通壓力油時,活塞杠 4做上下運動,活塞缸體 2固定在旋轉(zhuǎn)軸上。由活塞桿帶動套筒 3做升降運動。其導(dǎo)向作用靠立柱的平鍵 9實現(xiàn)。圖中 6 為位置檢測裝置。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 7 手臂 升降和回轉(zhuǎn)機構(gòu)圖 臂回轉(zhuǎn)運動 實現(xiàn)手臂回轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)形式是多種多樣的,常用的有回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動機構(gòu)、鏈輪傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)等。本機械手采用齒條缸式臂回轉(zhuǎn)機構(gòu),如圖 6所示,回轉(zhuǎn)運動由齒條活塞桿 8驅(qū)動齒輪,帶動配油軸和缸體一起轉(zhuǎn)動,再通過缸體上的平鍵 9帶動外套一起轉(zhuǎn)動實現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)。 臂的橫向移動 如圖 7所示為手臂的橫向移動機構(gòu)。手臂的橫向移動是由活塞缸 5 來驅(qū)動的,回轉(zhuǎn)缸體與滑臺 1用螺釘聯(lián)結(jié),活塞桿 4通過兩塊連接板 3用螺釘固定在滑座 2上。當(dāng)活塞缸 5通壓力油時,其缸體就 帶動滑臺 1,沿著燕尾形滑座 2做橫向往復(fù)運動。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 圖 8 手臂橫向移動機構(gòu) 部運動驅(qū)動力計算 計算臂部運動驅(qū)動力(包括力矩)時,要把臂部所受的全部負(fù)荷考慮進(jìn)去。機械手工作時,臂部所受的負(fù)荷主要有慣性力、摩擦力和重力等。 水平伸縮運動驅(qū)動力的計算 手臂做水平伸縮運動時,首先要克服摩擦阻力,包括油缸與活塞之間的摩擦阻力及導(dǎo)向桿與支承滑套之間的摩擦阻力等,還要克服啟動過程中的慣性力。其驅(qū)動力 N) (4式中 各支承處的摩擦阻力; 啟動過程中的慣性力,其大小可按下式估算: (N) (4式中 W —— 手臂伸縮部件的總重量- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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