送料机械手毕业设计(编辑修改稿)

送料机械手毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

气缸的体积小、重量轻，因而在机械手的手臂结构中应用比较多。 同时 ， 气 压驱动的机械手手臂在进行伸缩 (或升降 )运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保 证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，必须采用适当的导向装置。 它应根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。 在本机械手中 ， 采用的是单导向杆作为导向装置，它可以增加手臂的刚性和导向性。 该机 械 手 的手臂结构如附图所示，现将其工作过程描述如下 : 手臂主要由双作用式气缸 导向杆 定位拉杆 3 和两个可调定位块 4等组成。 双作用式气缸 1 的缸体固定，当压缩空气分别从进出气孔 c, e 进入双作 用式气缸 1 的两腔时，空心活塞套杆 6带动手腕回转缸 5和手部一同往复移动。 在空心活塞套杆 6中通有三根伸缩气管，其中两根把压缩空气通往手腕回转气缸 5，一根把压缩空气通往手部的夹紧气缸。 在双作用式气缸 1 缸体上方装置着导 向杆 2，用它防止活塞套杆 6在做伸缩运动时的转动，以保证手部的手指按正确 的方向运动。 为了保证手嘴伸缩的快速运动。 在双作用式气缸 1 的两个接气管口 c, e 出分别串联了快速排气阀 .手臂伸缩运动的行程大小，通过调整两块可调定位块 4的位置而达到。 手臂伸缩运动的缓冲采用液压缓冲器实现 . 手 腕回转是由回转气缸 5实现，并采用气缸端部节流缓冲，其结构见 AA 剖面。 在附图中所示的接气管口 a、 b 是接到手腕回转气缸的。 d 是接到手部夹紧气 缸的。 直线气缸 1内的三根气管采用了伸缩气管结构，其特点是机械手外观清晰、 整齐，并可避免气管的损伤，但加工工艺性较差。 另外活塞套杆 6做成筒状零件 可增大活塞套杆的刚性，并能减少充气容积，提高气缸活塞套杆的运动速度。 置 气压驱动的机械手手臂在进行伸缩 (或升降 )运动时，为了防止手臂绕轴线发生转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加 手臂的刚性，在设计手臂结构时，必须采用适当的导向装置。 它应根据手臂的安装形式，具体的结构和抓取 １７ 重量等因素加以确定，同时在结构设计和布局上应 尽量减少运动部件的重量和减少手臂对回转中心的转动惯量。 目前常采用的导向装置有单导向杆、双导向杆、四导向杆等，在本机械手中采用单导向杆来增加手臂的刚性和导向性。 手臂伸缩驱动力的计算 手臂作水平伸缩时所需的驱动力 : 图 14 手嘴伸出时的受力状态 图 14 所示为活塞气缸驱动手臂前伸时的示意图。 在单杆活塞气缸中，由于气缸的两腔有效工作面积不相等，所以 左右两边的驱动力和压力之间的关系式不一样。 当压力油 (或压缩空气 )输入工作腔时，驱使手臂前伸 (或缩回 )，其驱动力应克服手臂在前伸 (或缩回 )起动时所产生的惯性力，手臂运动件表面之间的密封装置处的摩擦阻力，以及回油腔压力(即背压 )所造成的阻力，因此，驱动力计算公式为 : P 驱 = P 惯 + P 摩 + P 密 + P 背 N 式中 :P 惯 —— 手伶在起动过程中的惯性力 (N)。 P 摩 —— 摩擦阻力 (包括导向装置和活塞与缸壁之间的摩擦阻力 )(N)。 P 密 — — 密封装置处的摩擦阻力 (N)，用不同形状的密封圈密封，其摩擦 阻力不同。 P 背 —— 气缸非工作腔压力 (即背压 )所造成的阻力 (N)，若非工作腔与 油箱或大气相连时，则 P 背 =0。 手臂升降和回转部分结构设计 其结构如附图所示。 手臂升降装置由转柱 升降缸活塞轴 升降缸体 3, 碰铁 可调定位块 定位拉杆 缓冲撞铁 定位块联接盘 13和导向杆 14 等组成。 转柱 1上钻有 a, b, c, d, e 和 f六条气路，在转柱上端用管接头和气 管分别将压缩空气引到手腕回转气缸 (用 a, b 气路 )，手部夹紧气缸 (用 d气路 ) 和手臂伸缩气缸 (用 c, e 气路 )，转柱下端的 f气路，将压缩空气引到升降缸上 腔，当压缩空气进入上腔后，推动升降缸体 3 上升，并由两个导向杆 14进行导 向，同时碰铁 4随升降缸体 3一同上移，当碰触上边的可调定位块 5后，即带动 定位拉杆 6,缓冲撞铁 7向上移动碰触升降用液压缓冲器进行缓冲。 当 J, K 两 面接触时而定位。 上升行程大小通过调整可调定位块 5 来实现。 最大可调行程为 170mm,缓冲行程根据抓重和手臂移动速度的要求亦可调整，其范围为 1530mm, 故上升行程最大值为 200mm。 手臂下降靠自重实现。 实现机械手 手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构、连杆机构等。 在本机械手中，手臂回转装置由回转缸体 转轴 11(它与动片焊接成一体，见 EE 剖面 )、定片 1回转定位块 回转中间定位块 9和回转用液压缓冲器 (此部件位置参见附图 )等组成。 当压缩空气通过管路分别进入手臂回转气缸的两腔时，推动动片连同转轴一同回转，转轴通过平键而带动升降气缸活塞轴、定位块联接盘、导向杆、定位拉杆、升降缸体和转柱等同步回转。 因转柱和手臂用螺栓连接，故手胃亦作回转运动。 手臂回转气缸采用矩形密封圈 来密封，密封性能较好，对气缸孔的机械加工 精度也易于保证。 手臂回转运动采用多点定位缓冲装置，其工作原理见回转用液压缓冲器部分。 手臂回转角度的大小，通过调整两块回转定位块 8 和回转中间定位块 9的位置而定。 手臂 升降 气缸的设计 １９ 1． 驱动力计算 根据手臂伸缩运动的驱动力公式 :F=Ff + tm 其中，由于手臂运动从静止开始，所以△ v=v, 摩攘系数 :设计气缸材料为 ZL3，活塞材料为 45 钢，查有关手册可知 f= :手臂伸缩部分主要由手臂伸缩气 缸、手臂回转气缸、夹紧气缸、手臂伸缩用液压缓冲器、手爪及相关的固定元件组成。 气缸为标准气缸，根据中国烟 台气动元件厂的《产品样本》可估其质量，同时测量设计的有关尺寸，得知伸缩部分夹紧物体时其质量为 70kg，放松物件后其质量为 :S= 则上料时：  NF f 3 5  F=Ff + tm = 3 =1540（ N） 下料时：  NF f 2 7  F=Ff + tm =  =935(N) 考虑安全因素，应乘以安全系数 K= 则上料时 : F=1540 =1850 (N) 下料时 : F=935 =1120 (N) 气缸的直径 根据双作用气缸的计算公式 : 41 DpF   4 222  pdDF  其中 : F1 —— 活塞杆伸出时的推力， N F2 —— 活塞杆缩入时的拉力 d—— 活塞直径， mm P—— 气缸工作压力， Pa 代入有关数据，得 : 当推力做功时 : pFD 14 =   2/13    =(mm) 当拉力做功时 : D=(～ )(4F2 /  2/1p =(～ )  2/15   =(mm) 圆整后，取 D=100mm 活塞杆直径的计算 根据设计要求 ,此活塞杆为空心活塞杆，目的是杆内将装有 3根伸缩气管。 因此，活塞杆内径要尽可能大，假设取 d=70mm, d0 =56mm. 校核如下 :(按纵向弯曲极限力计算 ) 气缸承受纵向推力达到极限力 Fk 以后，活塞杆会产生轴向弯曲，出现不稳定现象。 因此，必须使推力负载 (气缸工作负载 F1 与工作总阻力 Fz 之和 )小于极限力 Fk。 该极限力与气缸的安装方式、活塞杆直径及行程有关。 有关公式为 : 211kLnafAFK 式 中 : L—— 活塞杆计算长度， m K—— 活塞杆横截 面 回转 半径 ， 空心杆 4 202 ddK  ， m d0 —— 空心活塞杆内孔直径， m A1 —— 活塞杆横截 面面积，空心杆  64 4041 ddA  ， m2 f—— 材料强度实验值，对钢取 f= 107 Pa a—— 系数，对钢 a=1/5000 代入有关数据，得 : ２１。