自动上下料机械手设计毕业论文(编辑修改稿)

自动上下料机械手设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

d mm 所需驱动力矩 3 16 30Md mm 驱[ ]T () 取 d=50mm 所以机械手的摆动采用单叶片回转油缸，定片与缸体固连，动片与转轴固连，当两油口分别进出油时，动片带动转轴转动达到腕部摆动目的。 22 ()2p b R rMM总 () 又因为： Dd =— , 2b 2Dd ，取 Dd =2， 2bDd =3 所以： d=50mm，所以 D=100mm， b=75mm 确定回转油缸工作压力 2222 1 0 .5 8 /()MP kg cmb R r总 () 由于系统工作压力远远大于此压力，因此该缸的工作压力足以克服摩擦力。 选键并校核强度 转轴直径 d=40mm,由 GB109579选键为 b h=12 8 转轴直径 d=50mm,由 GB109579选键为 b h=20 10 键校核如下公式 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 18 p =2T 310 /kld [ p ]， K—— 接触面的高度 0 .4 0 .4 8 3 .23 2 .2 4 [ ]0 .4 0 .4 1 0 41 3 .2 0 8 [ ]p a ppph m mmpk h m m      取接方式：静连接，轻微冲击，查得 []p =100aP 所以满足要求 臂部 计算与分析 臂部设计的基本要求 手臂部件是机械手的主要执行部件。 它的作用是支承腕部和手部（包括工作），并带动它们作空间转动。 臂部运动的目的：把手部送到空间范围内的任意一点。 因此，臂部具有两个自由度才能满足基本要求：即手臂，左右回转和 俯 仰 运动。 手臂的各种运动由油缸驱动和各种传动机构来实现，从背 部的受力情况分析，它在工作中既直接承受腕部，手部和工件的静动载荷，而且自身运动又较多，故受力复杂。 因而，它的结构，工作范围，灵活性以及抓重大小和定位精度等都直接影响机械手的工作性能。 机身是固定的，它直接承受和传动手臂的 部件，实现臂部的回转等运动。 臂部要实现所要求的运动，需满足下列 各项基本要求： 机械手臂式机身的承载能力，取决于其刚度，结构上采用水平悬伸 梁形式。 显然，伸缩臂杆的悬伸长度愈大，则刚度逾差，而且其刚度随支 臂杆的伸缩不断变化，对于机械手的运动性能，位置精度和负荷能力等影响 很大。 为可提高刚度，尽量缩短臂杆的悬伸长度，还应注意： (1)根据受力情况，合理选择截面形状和轮廓尺寸 臂部和机身既受 弯曲（而且不仅是一个方向的弯曲）也受扭转，应选用抗弯和抗扭刚度较高的截面形状。 所以机械手常用工字钢或槽钢作为支撑板，这样既提高了手臂的刚度，又大大减轻了手臂的自重，而且空心的内部还可以布置驱动装置，传动机构以及管道，有利于结构的紧凑，外形整齐。 (2)高支承刚度和选择支承间的距离 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 19 臂部和机身的变形量不仅与本身刚度有关，而且同支撑的刚 度和支撑件间距离有很大关系，要提高刚度，除从支座的结 构形状，底板 的刚度以及支座与底版的连接刚度等方面考虑外，特别注意提高配合面间的接触刚度。 (3)合理布置作用力的位置和方向 在结构设计时，应结合具体受力情况，设法使各作用力的变形相互抵消。 (1)设计臂部时，元件越多，间隙越大，刚性就越低，因此应尽可能使结构简单，要全面分析各尺寸链，在要求高的部位合理，确定调整补偿环节，以及减少重要不见的间隙，从而提高刚度。 (2)水平放置的手臂，要增加导向杆的刚度，同时提高其配合精度和相对位置精度，使导向杆承受部分或者大部分自重。 (3)提高活塞和刚体 内径配合精度，以提高手臂 俯 仰 的刚度。 ，惯性要小 机械手臂的运动速度是机械手主要参数之一，它反映机械手的 生产水平，一般时根据生产节拍的要求来决定。 在一般情况，手臂回转 俯 仰 均要求均速运动，（ V和w为常数），但在手臂的启动和终止瞬间，运动是变化的，为了减少冲击，要求启动时间的加速度和终止前的加速度不能太大，否则引起冲击和振动。 对于告诉运动的机械手，其最大移动速度设计在 1000～ 1500mm/s，最大回转角速度设计在 180/o s 内，在大部 分行程距离上平均移动速度为 1000mm/s 内，平均回转角速度为 90/o s 内。 为减少转动惯量的措施 ： (1)减少手臂运动件的重量，采用铝合金等轻质高强度材料。 (2)减少手臂运动件的尺寸轮廓。 (3)减少回转半径，在安排机械手动作顺序时，先缩后回转（或先回转后伸）， 尽可能在前伸位置下进行回转动作 ，并且 驱动系统中设有缓冲装置。 为减少手臂运动件之间的摩擦阻力，尽可能用滑动摩擦代替滑动摩擦。 对于悬臂式的机械手，其传动件，导向件和 定位件布置应合理，使手臂运动过程尽可能平衡，以减少对升降支撑轴线的偏心力矩，特别要防止发生“卡死”的现象（自锁现象）。 为此，必须计算使之满足不自锁的条件。 (1)计算零件重量，可分解为规则的体形进行计算。 (2)计算零件重心位置，求出重心至回转轴线的距离。 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 20 (3)求重心位置并计算偏重力臂  n21 i= ? + = GG G G G G      总 爪 腕 臂 () 2 2 2 222n11i=nii=GGG G G GG G G GX          爪 腕 臂爪 腕 臂 () (4)计算偏重力 矩 n11i= GM G X总偏 () 一般说来，直角和圆柱坐标式机械手位置精度教高；关节式机械手的位置最难控制，精度差；在手册上加设定位装置和自检测机构，能较好的控制位置精度，检测装置最好装在最后的运动环节以减少或消除传动，啮合件的间隙。 除此之外，要求机械手同用性要好，能适合做种作业的要求；工艺性要好，便于加工和安装；用于热加工的机械手，还要考虑隔热，冷却；用于作业区粉尘大的机械手，还要设置防尘装置等。 手臂的设计计算 通常先进行粗略的估算，根据运动参数初步确定有关机构的主要尺寸，在进行校核计算，修正设计。 为了便于进行液压机械手的设计计算，分别 俯 仰 缸回转油缸的设计叙述如下： 设小臂 L=40cm,D=60cm 则 m= 2 2 30. 05 0. 4 7 10 22R lp k g      则手臂总重 fm m m m总 回杆 ， L=100mm m回 2 2 30. 05 0. 1 7 10R lp    = 22 29 7 0. 79 52 .4 9m k g   总 . 俯 仰 缸的设计计算 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 21 图 仰俯缸的设计尺寸图 设 76a mm ， 76b mm ， 176c mm 当手臂处在仰角为 1 的 位置 1OA 时，驱动力 P通过连杆机构产生的驱动力矩为 11c os( )M Pb 驱 因为 111 A D B Ctg O D O D ， 又因为 1 1 1117 6 c o s 6 0 7 6 1 5 c o s 6 0 5 1 17 6 7 6 s in 6 0 4 1oooA D B C B O a m mO D C A B m m              1tg = ， 1 =15o ， 11c os( )M Pb 驱 而 P= 24D P P P 封 背 P— 油缸的工作压力（ 2/kg cm ） D— 油缸内径（ cm） P封 — 活塞缸与缸径，活塞杆与端差的密封装置处的摩擦阻力（ kg） P背 — 通油箱， P背 =0  取  =10600kg M驱 10600  cos( 60) = cm 当手臂处在俯角为 2 的位置 2OA 时，驱动力 P通过连杆机构产生的驱动力 22P b c osM 驱 （ ） 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 22 因为： 2221A E A EO E O C E C  2tg 2 2 2 2c os 2. 9A E B C O B O C b       1OC c 2 2 2sinEC A B b  所以 1 22 2c o s 15s in oba tg cb   则 c o s (1 5 3 0 ) 9 5 0 5 0 . 7 6 ?oM P b k g c m  驱 当手臂处在水平位置即 OA 为驱动力矩时 c o s (1 5 3 0 ) 9 5 0 5 0 . 7 6 ?oM P b k g c m  驱 因为 M M M M  驱 惯 偏 摩 由于手臂与支柱连轴有振动轴承，摩擦力矩较小 M摩 =0 所以 M M M驱 惯 偏 验证油缸是否满足要求，满足上仰条件，出于 1 时 1 s inMpcb  驱1 1 1bcosb c o s ( t g + ) () =16 0 .3 5 60 .1 5 c o s 6 0 0 .0 50 .1 5 c o s( 6 0 )0 .3 0 .1 5 sin 6 0o ootg  =1134kgf 选取 dD =， 所以 1 ap MP 2 2 664 4 1 1 3 4 0 . 4 9 1 010p d p DD p       () 2 64 1 10D   D= 中国石油大学（北京）现代远程教育毕业设计（论文） 23 整理得到 D=63mm，则 d=45mm。 液压缸壁和外径计算 2[ ]yPD  () 63 52 60 mm  P MP [] 高强度铸铁， [] =60aP 1 26 63 2 5 73D D m m      液压缸为平底缸差，其厚度 t按强度要求计算 无孔时 20 .4 3 3 []1 .50 .4 3 3 6 3 1 .6 760yPtDmm    () 取 t=3mm 液压缸工作行程的确定 由 1 1 2 2A B A B S 则 S=16mm 则由表 26中的系列尺寸查得（液压系统设计手册） S=25cm 则活塞杆 L=30cm 活塞杆的稳定性校核，活塞杆由 45 钢制成。 杆长 300mm， d=45mm 最大压力 P=1134N 设稳定安全系数为 89stSn  ， 3 5 0。