3个自由度机械手设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

3个自由度机械手设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

装置主要由自动控制和手动控制两部分组成。 总体技术方案 毕业设计的目的就是要把我们所学的 比较分散的知识综合起来，并进行灵活运用。 现在的发展趋势是机电一体化，因此，我们的毕业设计是要我们将“机”、“电”、“液”三者合并起来。 “机”即是指机械，机械手的动作过程可以分五部分，即机械手的上升下降、机械手的前伸后缩、机械手的加紧放松、机械手的左转右转、小车的前进后退。 这五部分中我们靠机械完成机械手的上升下降动作，即本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升、下降方面。 滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放入适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。 丝杆传动是带动滚珠沿螺纹轨道滚动。 滚珠螺旋传 动与滑动螺旋传动或者其他直线运动副相比，有以下特点： 1） 传动效率高 一般滚珠丝杠副的传动效率达 85%98%，为滑动丝杠副的 34倍。 2） 运动平稳 滚动摩擦系数接近常数，启动与工作摩擦力矩差别很小。 启动时无冲击，低速时无爬行。 3） 能源预紧 预紧后可消除间隙产生过盈，提高接触刚度和传动精度。 同时增加的摩擦力矩相对不大。 4） 工作寿命长 滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度、高精度，具有较长的工作寿命和精度保持性。 寿命约为滑动丝杠副的 410 倍以上 . 5） 定位精度和重 复定位精度高 由于滚珠丝杠副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙，通过预紧进行预拉伸的补偿的膨胀，因此，可以达到较高的定位精度和重复定位精度。 6） 同步性好 用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的运动部件。 可以得到较好的同步运动。 7） 可靠性高 润滑密封装置结构简单，维修方便。 8） 不自锁 用于垂直运动，必须在系统中附加自锁或制动装置。 9） 经济性差，成本高 由于结构工艺复杂，故制造成本高价格往往以 mm 计。 江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 10 经过计算，选择如下： 电动机型号： Y8022 功率： 丝杠型号： Tr40179。 7 动作分析 工业机械手的机械机构是指它的执行系统，是机械手抓持工件、进行操作及各种运动的机械部件。 机械部件主要包括手部，手臂前后伸缩部分，手臂上下升降部分腰转部分以及机座和行走机构。 手部 手部：包括杠杆手指，单向作用式握紧油缸等。 其工作原理：物体进入手指后，拉杆手油缸作用，通过拉杆带动杠杆手指回转，实现握紧或松开动作。 1) 手臂的前后伸缩部分 手臂的前后伸缩部分由直线油缸带动实现。 当直线油缸工作时通过活塞杆行程的变化，完成手臂的伸缩 运动。 2) 手臂的上下升降部分 手臂的上下升降部分是由电动机、丝杆传动副、立柱等部分组成。 当电动机工作时，通过联轴器转动丝杆，由于丝杆螺母周受到立柱的径向转动限制，使得螺母及手臂架只能作上下运动。 3) 腰转部分 腰转部分主要由转盘和回转油缸组成。 当压力油进入回转油缸时，回转油缸的回转轴回转，通过活塞杆的伸缩带动转盘的转动，从而实现机械手的左右转动， 4) 行走机构 行走机构主要是由电动机、齿轮、带轮等组成。 当电动机工作时，通过齿轮、带轮的传动，带动小车的轮子转动，从而实现行走。 江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 11 第三章 机 械手的液压部分 “机、电、液”中的“液”即指液压系统。 液压系统相对于机械传动来说，是一门新兴的技术。 人类使用水力机械及液压技术虽然已有很长的历史，但是液压技术在机械领域中得以应用并取得迅速发展则是本世纪，特别是第二次世界大战以来的事。 由于液压传动具有许多突出的优点，因而目前已广泛的应用在工、农业机械、机床、交通运输、路地行走设备、船舶控制、火炮控制、飞机、导弹等各方面。 液压系统的工作原理 所谓液压系统就是以液体为介质，依靠运动者的液体的压力能来传递力的。 液压系统工作是，液压泵把电动机传来的回转 式机械能转变成油液的压力能：油液被输送到液压缸（或液压马达）后，又由液压缸（或液压马达）把油液的压力能变为直线式（或回转式）的机械能输出。 液压系统中的油液在受调节、控制的状态下进行工作的因此液压传动和液压控制在这个意义上来说难以截然分开。 液压系统必须满足起执行元件在力和速度方面的要求。 液压传动的工作特性 液压系统工作是，外界负载越大（在有效承压面积一定的前提下）所需要的压力也越大，反之亦然。 因此液压系统的由压力（简称系统的压力，下同）大小取决于外界负载。 负载大，系统压力大；负载小，系统压力小；负 载为零，系统压力为零。 另外，活塞或工作台的运动速度（简称系统的速度，下同）取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的体积即流量。 流量越大（在有效承压面积一定的前提下）系统的速度越快，反之亦然。 流量为零，系统的速度亦为零。 液压系统的压力和外在负载，速度和流量的这两个关系称作液压传动的两个工作特性。 液压系统的组成 液压系统由以下五个部分组成： 1）动力元件 它是将原动机输入的机械能转换为液压能的装置。 液压泵即为动力元件。 2）执行元件 它是将液体的压力能转换为机械能的装置，以驱动部件。 液压缸和 液压马达即为执行元件。 3）控制调节元件 控制调节元件是指各种阀类元件，它们的作用是控制液压系江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 12 统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期的工作运动。 4） 辅助元件 辅助元件是指油箱、油管、管接头、滤油器、压力表、流量表等。 5）工作介质 在液压系统中使用液压油（通常为矿物油）。 液压系统的优、缺点 液压系统与机械、电力等传动相比。 有以下特点： 1） 能方便的进行无级调速，调速范围大。 2） 体积小，、重量轻、功率大。 一方面，在相同输出功率的前提下，其体积小、重量 轻、惯性小、动作灵敏，这对于液压自动控制系统有重要的意义。 另一方面，在体积或重量相近的情况下，其输出功率大，能传递较大的扭矩或推力（如万吨水压力等）。 3） 控制和调节简单、方便、省力，易实现自动化控制和过载保护。 4） 可实现无间隙传动，运动平稳。 5） 因为传动介质为油液，故液体元件有自我润滑作用，使用寿命长。 6） 液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和推广使用。 7）可以采用大推力的液压缸和大扭矩的液压马达直接带动负载，从而失去了中间的减速装置，使传动简化。 液压传动的主要缺 点： 1） 漏 由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免要产生泄漏。 同时，由于油液并不是不可以压缩的，油管等也回产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合。 2） 震 液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的震动和噪声。 3） 热 在能量转换和传递过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜远距离转动。 4） 液压传动性能对温度比较敏感，故不宜在高温及低温下工作。 液压传动装置对油液的污染也较敏感，故要求有良好的过滤设施。 5） 液压元件加工要求高一般情况下又要求有独立的能源（如液压泵站），这些可能使产品成本提高。 6） 液压系统出现鼓故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。 综上所述，液压传动由于其优点比较突出，故在工、农业各个部门获得广泛的应江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 13 用。 它的某些缺点随着生产技术的不断发展、提高，正在逐步得到克服。 由于液压传动相对于机械传动有以上几个突出的优点，所以确定机械手的前伸后退、左转右转、夹紧放松着三部分动作用 液压传动来实现。 江 苏 建 筑 学 院 毕 业 设 计 (论 文 ) 说 明 书 14 第四章 回转装置的总体组成及结构设计 回转装置主要由执行件、传递件、驱动件及控制系统四大部分组成。 执行件 本设计选用的是回转台与传递件 —— 链轮共用的一个长平键的心轴。 驱动件驱动传递件 —— 链轮传动，链轮通过共用件将回转运动直接传递给与心轴件联接的回转台，并使之旋转。 传递件 本课题中机械手要求作间歇往复回转运动，因此，考虑采用回转曲线传动。 回转传动可分为齿轮传动、带传动和链传动。 齿轮传动虽然效率高， 工作可靠，寿命长，结构紧凑，圆周速度及功率范围广，但制造和安装精度要求较高，不能缓冲，无过载保护，低精度时噪声大。 由于本课题中机械手回转精度要求不高，因此，不予考虑。 链传动无弹性滑动和打滑现象，工作可靠，具有准确的平均传动比，传动效率较高，在传动相同功率的情况下，结构较为紧凑，链条张紧力小，作用于链轮轴的力也较小，故链传动能够在低速重载的条件下使用。 与齿轮传动相比，链传动制造和安装精度要求较低链传动的主要缺点是不能保持恒定的瞬时传动比，传动平稳性较差，工作时有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，传动中有周期性的 重载荷和啮合冲击，不适合载荷变化很大和急速反向转动的场合。 带传动是一种应用很广的机械传动，虽然结构简单，制作成本低，传动平稳，无需润滑，制造和安装精度要求不高，噪声小，能缓冲吸震，有过载保护作用。 同步带传动是一种啮合型带传动。 它具有齿轮传动和摩擦带传动的特点。 还具有传递功率大，传动比准确等特点。 故多用于要求传动平稳，传动精度较高的场合。 因此回转装置中的运动传递。