plc控制的通用翻转机械手的设计_毕业设计(编辑修改稿)

plc控制的通用翻转机械手的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

H］中的较小值。 mmdt 3 221   (9) 10）、计算圆周速度。 sv / 3 81 8 045tR   (10) 11）计算齿宽 b 及模数 mnt. b=φ dd1t= mmzdm tt 3 8 2  12）计算齿宽与齿高之比 齿高 h= = 齿宽与齿高之比 b/h= 13）计算载荷系数 K。 查参考文献［ 2］得使用系数 KA＝ 1，动载荷系数 Kv＝ 1， KHβ =， KFβ =,KHα =KFα =1。 K=KAKvKHα KHβ ＝ 1 1 1 ＝ 14）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，即 mmKKdd tt 331  (11) 15）计算模数 mn. 14 mmmmzdm 3 8 7 3 9 0 07 3 9 3 8  (3)按齿根弯曲强度设计 3 212FdSaFaz YYKTm  (12) 确定计算参数 1）、由设计手册查得齿轮的弯曲疲劳强度极限σ FE=380MPa。 2）、由设计手册查得齿轮的弯曲疲劳寿命系数 KFN＝ 1。 3）、计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S＝ ，则 M P aM P aSK FEFNF 4 2 8 7 3 8 01][ 222   4）、计算载荷系数。  FFavA KKKKK 5）查取齿形系数，应力校正系数。 查参考文献［ 2］中表 10－ 5得 YFa=。 YSa= 6)计算大、小齿轮的][ FSaFaYY并加以比较。 0 14 3 76 5 28 71 ][ F SaFa YY  7)设计计算 2  m 对比计算结果，由齿面接触强度计算的模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取 m=2,已同时满足接触疲劳强度及齿根弯曲疲劳强度。 按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d＝ 来计算应有的齿数。 于是有 3 6 9 27 3 9 3 8  mdz 取 z＝ 70。 （ 4）齿轮齿条其它尺寸参数的计算 1)齿轮宽度 mmdd   15 2）取齿条宽度 b＝ 60mm。 3）齿距 mmmp   4）齿顶高系数 1*anh 5）顶隙系数 *nc 6）齿轮基圆直径 mmdd b o s140c o s   7）变位系数 0nx 8）齿厚 mmmxs nnn 1 4 1 5 )20t a n022/1 4 1 5 ()t a n22/(   9）齿顶高 mmxhmh nana 2)01(2)*(  10）齿根高 mmxchmh nnanf )(2)*(  11）齿顶圆直径 mmhdd aa 1 4 4221 4 02  12）齿根圆直径 mmhdd ff 1 3 4 02  (5)、齿轮结构设计 由以上计算知大齿轮的齿顶圆直径小于 160mm，故做成实心结构的齿轮。 手指指部的设计计算 手指选用 45﹟ 钢，查机械设计手册知其弯曲许用应力   Mpa100＝ ，手指指腹采用长方形横截面，宽度为齿轮宽度 b＝ 70mm，取安全系数为 ， 则手指的弯曲强度条件为    m a xm a x＝ 式中 maxM —— 最大弯曲力矩，其值为 mm1 1 8 7 7 6 NmmN2 0 9 3LNM m a x  ＝＝＝ 16 W —— 抗弯截面系数 6bhW 2＝ 代入数据解得  为保证一定的工作强度和使用寿命，取 h＝ 15mm。 为保证对工作的定位夹紧，手指采用 120 度的 V 形指尖。 具体尺寸数值详见图纸。 手指指部齿轮安装销的设计计算 传动齿轮采用销轴安装定位，选用 45﹟ 钢，查机械设计手册知其弯曲许用应力  Mpa100＝ ，选取销轴直径 d＝ 30mm，取安全系数 ，其销轴强度计算校核如下：   . 5 22 《＝＝计算   故销轴强度足够。 4 机械手腕部的设计计算 机械手腕部结构及运动分析 腕部是连接手部和臂部的部件，腕部运动主要用于改变被夹工件的方位，它动作灵活，转动惯量小。 本课题要求具有腕部回转这一自由度，可用具有一个回转自由度的摆动回转液压缸来实现所要求动作。 动作参数要求如下： 手腕回转：177。 180 度 回转时间： 3 秒 机械 手腕部驱动装置的设计计算及选用 （ 1）驱动腕部回转的驱动力矩的计算 查机械设计手册知驱动腕部回转的驱动力矩可由下式计算出 ）＋＋）（～（驱动  (13) 式中 ～ —— 液压缸密封摩擦损失系数 Mm—— 腕部转动支承处摩擦阻力矩 ）＋（ 2211 DNDN2fMm  (14) f—— 轴承摩擦系数，滚动轴承取 f＝ ，滑动轴承取 f＝ 1D 、 2D 轴承直径 1N 、 2N 轴承处支反力 代入数据解得 17 mmN2 3 0501 0 0902 0 2211  ）＝＋（）＝＋（ (15) 式中 Mp—— 克服工件重心偏置的力矩 GeMm G—— 手部重量 e—— 偏心矩 代入数据解得 mm3 0 0 0 N10300GeMm  ＝＝ (16) 式中 Mg—— 腕部起动的惯性力矩 tJMg  J—— 手部转动惯量，将机械手手部及工件近似看作圆柱体，其半径 R＝ 120mm，保守估取手部及工件总质量 m＝ 80kg，则该部分转动惯量 2222 1 6 0 0 0 0120208021mR21J  ＝＝＝ ω —— 腕部回转角速度，ω＝ t—— 启动所需时间， t＝ 代入数据解得 mN9 7  ＝＝ 代入数据解得驱动腕部回转的驱动 力矩 mN6 4 7 7 3 .  ＝）＋＋（）＝＋＋）（～（驱动 （ 2）摆动液压缸的选择 查参考文献［ 2］中表 3－ 87 选用 UBFZD40－ P03 型摆动液压缸，其每度转角用油，摆动速度为 48度每秒，由此可估算出所需流量 L / m in79 / s4800 09 ＝ 以上数据留备后用。 5 机械手臂部的设计及有关计算 臂部是支承手部和腕部的结构，主要用来改变工件位置的部件。 手部在空间的活动范围主要取决于臂部的运动形式。 臂部设计时应注意的问题 臂部的运动和结构形式对机械手的工作性能有着较大的 影响。 设计时应注意下列几点： (1)刚度要好 手臂的截面形状选择要合理，常用钢管作手臂和导向杆，用工字钢 18 和槽钢作支承板，以保证有足够的刚度。 (2)偏重力矩要小 所谓偏重力矩是指臂部的重量对其支承回转轴所产生的力矩。 (3)重量要轻，惯量要小 由于机械手在高速情况下经常起停和换向，为了减少冲击，必须有缓冲装置。 (4)导向性要好 为了防止手臂在直线移运动中沿运动轴线不发生相对转动，以保证手部的正确方向，必须有导向装置。 其结构应根据手臂的安装形式、抓取重量和运动行程等因素来确定。 手臂的典型结 构以及结构的选择 （ 1）手臂的典型运动机构 常见的手臂伸缩机构有以下几种： 1) 双导杆手臂伸缩机构。 2) 手臂的典型运动形式有：直线运动，如手臂的伸缩，升降和横向移动；回转运动，如手臂的左右摆动，上下摆动；符合运动，如直线运动和回转运动组合，两直线运动的双层液压缸空心结构。 3) 双活塞杆液压岗结构。 4) 活塞杆和齿轮齿条机构。 (2) 手臂运动机构的选择 综合考虑，本设计选择双导杆伸缩机构，使用液压驱动 ,液压缸选取单作用液压缸。 手臂 Z 方向升降运动的受力分析及其计算 （ 1）手臂 Z方向升降运动 受力分析 先进行粗略的估算，或类比同类结构，根据运动参数初步确定有关机构的主要尺寸，再进行校核计算，修正设计。 如此反复，绘出最终的结构。 手臂垂直伸缩直线运动时需要克服摩擦力和惯性力及 机械手手部总重力 ，其驱动力可按下式计算： 手部G gm FFF kgf (17) 式中 手部G —— 机械手手部总重量 mF —— 摩擦阻力包括导轨间的摩擦阻力；活塞与缸壁及密封处的摩擦阻力 gF —— 起动过程的惯性力；其大小按下式估算 gtGFg v kgf (18) 式中 手部G —— 机械手升降运动部分总重量 kgf 19 g —— 重力加速度 2/sm v —— 手臂运动速度 sm/ t —— 起动时所需的时间 s ， 一般可取 st ~ （ 2）手臂 Z方向升降运动摩擦力的分析计算 1）手臂摩擦力受力分析 摩擦力的计算 不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力是不同的， 要根据具体情况进行估算。 图 是机械手的手臂受力示意图，本设计是双导向杆，导向杆对称配置在伸缩杆两侧。 GLa 图 6 手臂受力示意图 Figure 6 Schematic diagram of the arm forces 2） 手臂所受 摩擦力的计算 由于导向杆对称配置，两导向杆受力均衡，可按一个导向杆计算。 0 AM baFGL 得 aGLFb 0Y ab FFG  得   a aLGFa babmamm FFFFF 39。 39。 39。 39。 39。     a aLGFm 239。 39。  20 Na aLGF m 39。 39。     式中 手部G —— 参与运动的零部件所受的总重 力（含工件）（ Kg）； L—— 手臂与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑的前端的距离（ m） a—— 导向支撑的长度（ m）。 39。  —— 当量摩擦系数，其值与导向支撑的截面有关。 对于活塞与缸壁及密封处的摩擦阻力： 不同的密封圈其摩擦阻力不同，在手臂设计中，采用 O 型密封，当液压缸工作压力小于 10Mpa。 液压缸处密封的总摩擦阻力可以近似为： FFm 39。 39。  39。 39。 39。 mmm FFF  （ 3）手臂 Z方向升 降运动惯性力的计算 本设计要求手臂平动时 s/mm100V ,在计算惯性力的时候 ,设置启动时间st  ，启动速度 sVV / ,则 tg vGFg  (20) Ntg vGF g 1 8 3   （ 4） 手臂 Z 方向升降运动所受合力计算 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。 如需要完整说明书和 设计 图纸等 .请联系 扣扣： 九 七 一 九二 零八零零 另提供全套机械毕业设计下载。 该论文已经通过答辩 手臂 Z 方向升降运动 液压缸结构尺寸的设计计算及选用 （ 1）液压缸结构尺寸的设计计算及选择 经过上面的计算，确定了液压缸的最大驱动力为 F=，根据 参考文献 [1]中表 9－ 1选择液压缸的工作压力 aMPP 1 ， 液压缸内径及活塞杆的设计计算，如图 所示 21 图 液压缸示意图 Schematic diagram of hydraulic cylin。