液壓上料機械手畢業(yè)設(shè)計--送料機械手設(shè)計及solidworks運動仿真 (2)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　第一章 機械手設(shè)計任務書1</p><p>　　1.1畢業(yè)設(shè)計目的1</p><p>　　1.2本課題的內(nèi)容和要求2</p><p>　　第二章 抓取機構(gòu)設(shè)計

2、4</p><p>　　2.1手部設(shè)計計算4</p><p>　　2.2腕部設(shè)計計算7</p><p>　　2.3臂伸縮機構(gòu)設(shè)計8</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計及草圖11</p><p>　　3.1手部抓取缸11</p><p>　　3.2腕部擺動液壓回路12<

3、/p><p>　　3.3小臂伸縮缸液壓回路13</p><p>　　3.4總體系統(tǒng)圖14</p><p>　　第四章 機身機座的結(jié)構(gòu)設(shè)計15</p><p>　　4.1電機的選擇16</p><p>　　4.2減速器的選擇17</p><p>　　4.3螺柱的設(shè)計與校核17</p&

4、gt;<p>　　第五章 機械手的定位與平穩(wěn)性19</p><p>　　5.1常用的定位方式19</p><p>　　5.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素19</p><p>　　5.3機械手運動的緩沖裝置20</p><p>　　第六章 機械手的控制21</p><p>　　第七章 機械手的組成與

5、分類22</p><p>　　7.1機械手組成22</p><p>　　7.2機械手分類24</p><p>　　第八章 機械手Solidworks三維造型25</p><p>　　8.1上手爪造型26</p><p>　　8.2螺栓的繪制30</p><p><b>　　

6、畢業(yè)設(shè)計感想35</b></p><p><b>　　參考資料36</b></p><p>　　送料機械手設(shè)計及Solidworks運動仿真</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本課題是為普通車床配套而設(shè)計的上料機械手。工業(yè)機械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一

7、種模仿人體上肢的部分功能，按照預定要求輸送工件或握持工具進行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進一步發(fā)展起著重要作用。因而具有強大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業(yè)機械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運和長期頻繁、單調(diào)的操作，采用機械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條

8、件下進行操作，更顯示其優(yōu)越性，有著廣闊的發(fā)展前途。</p><p>　　本課題通過應用AutoCAD 技術(shù)對機械手進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和液壓傳動原理設(shè)計，運用Solidworks技術(shù)對上料機械手進行三維實體造型，并進行了運動仿真，使其能將基本的運動更具體的展現(xiàn)在人們面前。它能實行自動上料運動；在安裝工件時，將工件送入卡盤中的夾緊運動等。上料機械手的運動速度是按著滿足生產(chǎn)率的要求來設(shè)定。</p><p&

9、gt;　　關(guān)鍵字 機械手，AutoCAD，Solidworks 。</p><p>　　第一章 機械手設(shè)計任務書</p><p><b>　　1.1畢業(yè)設(shè)計目的</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計是學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問題而

10、進行的一次基本訓練。這對學生即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來事業(yè)的開拓都具有一定意義。</p><p><b>　　其主要目的：</b></p><p>　　培養(yǎng)學生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問題的獨立工作能力，拓寬和深化學生的知識。 </p><p>　　培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想，設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計的一般程序規(guī)范和方法。&

11、lt;/p><p>　　培養(yǎng)學生樹立正確的設(shè)計思想和使用技術(shù)資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設(shè)計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。</p><p>　　培養(yǎng)學生進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。</p><p>　　1.2本課題的內(nèi)容和要求</p><p>　?。ㄒ?、）原始數(shù)

12、據(jù)及資料</p><p><b>　　（1、）原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　生產(chǎn)綱領(lǐng)：100000件（兩班制生產(chǎn)）</p><p>　　自由度（四個自由度）</p><p><b>　　臂轉(zhuǎn)動180º</b></p><p>　　臂上下運動 500m

13、m</p><p>　　臂伸長（收縮）500mm</p><p>　　手部轉(zhuǎn)動 ±180º</p><p><b>　?。?、）設(shè)計要求：</b></p><p>　　a、上料機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計圖、裝配圖、各主要零件圖（一套）</p><p>　　b、液壓原理圖（一張）&

14、lt;/p><p><b>　　c、機械手三維造型</b></p><p><b>　　d、動作模擬仿真</b></p><p>　　e、設(shè)計計算說明書（一份） </p><p><b>　?。?、）技術(shù)要求</b></p><p><b>　　主

15、要參數(shù)的確定：</b></p><p>　　a、坐標形式：直角坐標系</p><p>　　b、臂的運動行程：伸縮運動500mm，回轉(zhuǎn)運動180º。</p><p>　　c、運動速度：使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。</p><p>　　d、控制方式：起止設(shè)定位置。</p><p>　　e、定位精度

16、：±0.5mm。</p><p>　　f、手指握力：392N</p><p>　　g、驅(qū)動方式：液壓驅(qū)動。</p><p>　?。ǘⅲ┝喜坌问郊胺治鰟幼饕?lt;/p><p><b>　?。?1、）料槽形式</b></p><p>　　由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體，此種形狀的零件通常采用

17、自重輸送的輸料槽,如圖1.1所示，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，不需要其它動力源和特殊裝置，所以本課題采用此種輸料槽。</p><p>　　圖1.1機械手安裝簡易圖</p><p>　?。?、）動作要求分析如圖1.2所示</p><p><b>　　動作一：送 料</b></p><p><b>　　動作二：預夾緊<

18、/b></p><p><b>　　動作三：手臂上升</b></p><p><b>　　動作四：手臂旋轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　動作五：小臂伸長</b></p><p><b>　　動作六：手腕旋轉(zhuǎn)</b></p>&l

19、t;p><b>　　預夾緊</b></p><p><b>　　手臂上升</b></p><p><b>　　手臂旋轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　小臂伸長 </b></p><p><b>　　手腕旋轉(zhuǎn)</b><

20、/p><p><b>　　手臂轉(zhuǎn)回</b></p><p><b>　　圖1.2 要求分析</b></p><p>　　第二章 抓取機構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　2.1手部設(shè)計計算</b></p><p>　　一、對手部設(shè)計的要求</p>

21、<p><b>　　1、有適當?shù)膴A緊力</b></p><p>　　手部在工作時，應具有適當?shù)膴A緊力，以保證夾持穩(wěn)定可靠，變形小，且不損壞工件的已加工表面。對于剛性很差的工件夾緊力大小應該設(shè)計得可以調(diào)節(jié)，對于笨重的工件應考慮采用自鎖安全裝置。</p><p>　　2、有足夠的開閉范圍</p><p>　　夾持類手部的手指都有張開和

22、閉合裝置。工作時，一個手指開閉位置以最大變化量稱為開閉范圍。對于回轉(zhuǎn)型手部手指開閉范圍，可用開閉角和手指夾緊端長度表示。手指開閉范圍的要求與許多因素有關(guān)，如工件的形狀和尺寸，手指的形狀和尺寸，一般來說，如工作環(huán)境許可，開閉范圍大一些較好，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 機械手開閉示例簡圖</p><p>　　3、力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小</p><p

23、>　　手部處于腕部的最前端，工作時運動狀態(tài)多變，其結(jié)構(gòu)，重量和體積直接影響整個機械手的結(jié)構(gòu)，抓重，定位精度，運動速度等性能。因此，在設(shè)計手部時，必須力求結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，體積小。</p><p>　　4、手指應有一定的強度和剛度</p><p><b>　　5、其它要求</b></p><p>　　因此送料，夾緊機械手，根據(jù)工件的形狀，采

24、用最常用的外卡式兩指鉗爪，夾緊方式用常閉史彈簧夾緊，松開時，用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡單，制造方便。</p><p><b>　　二、拉緊裝置原理</b></p><p>　　如圖2.2所示【4】：油缸右腔停止進油時，彈簧力夾緊工件，油缸右腔進油時松開工件。</p><p>　　圖2.2 油缸示意圖</p><p>

25、;<b>　　1、右腔推力為</b></p><p>　　FP=（π／4）D²P （2.1）</p><p>　　=（π／4）0.5²2510³</p><p><b>　　=4908.7N</b></p><p>　　2、

26、根據(jù)鉗爪夾持的方位，查出當量夾緊力計算公式為：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′ （2.2）</p><p>　　其中 N′=498N=392N，帶入公式2.2得：</p><p>　　F1=（2b／a）（cosα′）²N′</p><p>　　=(2150/50)（cos3

27、0º）²392</p><p><b>　　=1764N</b></p><p>　　則實際加緊力為 F1實際=PK1K2/η （2.3）</p><p>　　=17641.51.1/0.85=3424N</p><p>　　經(jīng)圓整F1=3500N&l

28、t;/p><p>　　3、計算手部活塞桿行程長L,即</p><p>　　L=（D/2）tgψ （2.4）</p><p><b>　　=25×tg30º</b></p><p><b>　　=23.1mm</b></p>

29、;<p>　　經(jīng)圓整取l=25mm</p><p>　　4、確定“V”型鉗爪的L、β。</p><p>　　取L/Rcp=3 （2.5）</p><p>　　式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）</p><

30、p>　　由公式（2.5）（2.6）得：L=3×Rcp=150</p><p>　　取“V”型鉗口的夾角2α=120º，則偏轉(zhuǎn)角β按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，</p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　β=22º39′</b></p><p>

31、;　　5、機械運動范圍（速度）【1】</p><p>　?。?）伸縮運動 Vmax=500mm/s</p><p>　　Vmin=50mm/s</p><p>　?。?）上升運動 Vmax=500mm/s</p><p>　　Vmin=40mm/s</p><p>　?。?）下降Vmax=800mm/s</p&g

32、t;<p>　　Vmin=80mm/s</p><p>　　（4）回轉(zhuǎn)Wmax=90º/s</p><p>　　Wmin=30º/s</p><p>　　所以取手部驅(qū)動活塞速度V=60mm/s </p><p><b>　　6、手部右腔流量</b></p><p>

33、;　　Q=sv （2.7）</p><p><b>　　=60πr²</b></p><p>　　=60×3.14×25²</p><p>　　=1177.5mm³/s</p><p><b>　　7、手部工作壓強&

34、lt;/b></p><p>　　P= F1/S （2.8）</p><p>　　=3500/1962.5=1.78Mpa</p><p><b>　　2.2腕部設(shè)計計算</b></p><p>　　腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運動主要用來改變被夾物體的方位，它動作靈活，

35、轉(zhuǎn)動慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個自由度，可采用具有一個活動度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　要求：回轉(zhuǎn)±90º</b></p><p>　　角速度W=45º/s</p><p><b>　　以最大負荷計算：</b></p><p>　　當工件處

36、于水平位置時，擺動缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重10kg，長度l=650mm。如圖2.3所示。</p><p>　　1、計算扭矩M1〖4〗</p><p>　　設(shè)重力集中于離手指中心200mm處，即扭矩M1為：</p><p>　　M1=F×S （2.9）</p><

37、;p>　　=10×9.8×0.2=19.6（N·M）</p><p><b>　　F</b></p><p><b>　　S</b></p><p><b>　　F</b></p><p>　　圖2.3 腕部受力簡圖</p>&

38、lt;p>　　2、油缸（伸縮）及其配件的估算扭矩M2〖4〗</p><p>　　F=5kg S=10cm</p><p><b>　　帶入公式2.9得</b></p><p>　　M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9（N·M） </p><p>　　3、

39、擺動缸的摩擦力矩M摩〖4〗</p><p>　　F摩=300（N）（估算值）</p><p>　　S=20mm （估算值）</p><p>　　M摩=F摩×S=6（N·M）</p><p>　　4、擺動缸的總摩擦力矩M〖4〗</p><p>　　M=M1+M2+M摩

40、 （2.10）</p><p>　　=30.5（N·M） </p><p><b>　　5.由公式</b></p><p>　　T=P×b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106/8 （2.11）</p><p>　　

41、其中： b—葉片密度，這里取b=3cm；</p><p>　　ΦA(chǔ)1—擺動缸內(nèi)徑, 這里取ΦA(chǔ)1=10cm；</p><p>　　Φmm—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取Φmm=3cm。</p><p>　　所以代入（2.11）公式</p><p>　　P=8T/b（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）×106</p><

42、p>　　=8×30.5/0.03×（0.1²-0.03²）×106</p><p><b>　　=0.89Mpa</b></p><p><b>　　又因為</b></p><p>　　W=8Q/（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b</p>&l

43、t;p><b>　　所以 </b></p><p>　　Q=W（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b/8</p><p>　　=（π/4）（0.1²-0.03²）×0.03/8</p><p>　　=0.27×10-4m³/s</p><p><b>

44、;　　=27ml/s</b></p><p>　　2.3臂伸縮機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　手臂是機械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運動。</p><p>　　臂部運動的目的，一般是把手部送達空間運動范圍內(nèi)的任意點上，從臂部的受力情況看，它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動、靜載荷，而且自身運動又較多，故受力較復雜。

45、</p><p>　　機械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導向裝置和定位方式就顯得尤其重要了。</p><p>　　手臂的伸縮速度為200m/s</p><p><b>　　行程L=500mm</b></p><p>　　1、手臂右腔流量，公式（2.7）得：【4】</p><

46、p><b>　　Q=sv</b></p><p>　　=200×π×40²</p><p>　　=1004800mm³/s</p><p>　　=0.1/10²m³/s</p><p><b>　　=1000ml/s</b></

47、p><p>　　2、手臂右腔工作壓力，公式（2.8） 得：〖4〗 </p><p>　　P=F/S （2.12）</p><p>　　式中：F——取工件重和手臂活動部件總重，估算 F=10+20=30kg， F摩=1000N。</p><p>　　所以代入公式（2.12）得： </p&

48、gt;<p>　　P=（F+ F摩）/S</p><p>　　=（30×9.8+1000）/π×40²</p><p><b>　　=0.26Mpa</b></p><p>　　3、繪制機構(gòu)工作參數(shù)表如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4機構(gòu)工作參數(shù)表</p>

49、;<p>　　4、由初步計算選液壓泵〖4〗</p><p>　　所需液壓最高壓力 </p><p><b>　　P=1.78Mpa</b></p><p>　　所需液壓最大流量 </p><p>　　Q=1000ml/s</p><p>　　選取CB-

50、D型液壓泵（齒輪泵）</p><p>　　此泵工作壓力為10Mpa，轉(zhuǎn)速為1800r/min，工作流量Q在32—70ml/r之間，可以滿足需要。</p><p>　　5、驗算腕部擺動缸：</p><p>　　T=PD（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）ηm×106/8 （2.13）</p><p>　　W

51、=8θηv/（ΦA(chǔ)1²-Φmm²）b （2.14）</p><p>　　式中：Ηm—機械效率取： 0.85～0.9</p><p>　　Ηv—容積效率?。?0.7～0.95</p><p>　　所以代入公式（2.13）得：</p><p>　　T=0.89×0.03

52、5;（0.1²-0.03²）×0.85×106/8</p><p>　　=25.8（N·M）</p><p>　　T<M=30.5（N·M）</p><p>　　代入公式（2.14）得：</p><p>　　W=（8×27×10-6）×0.85/（

53、0.1²-0.03²）×0.03</p><p>　　=0.673rad/s</p><p>　　W<π/4≈0.785rad/s</p><p>　　因此，取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　流量 Q=35ml/s</p><p><b>　　圓整其

54、他缸的數(shù)值：</b></p><p>　　手部抓取缸工作壓力PⅠ=2Mpa </p><p>　　流量QⅠ=120ml/s</p><p>　　小臂伸縮缸工作壓力PⅠ=0.25Mpa </p><p>　　流量QⅠ=1000ml/s</p><p>　　第三章 液壓系統(tǒng)原理設(shè)計及草圖<

55、/p><p><b>　　3.1手部抓取缸</b></p><p>　　圖 3.1手部抓取缸液壓原理圖〖7〗</p><p>　　1、手部抓取缸液壓原理圖如圖3.1所示</p><p>　　2、泵的供油壓力P取10Mpa，流量Q取系統(tǒng)所需最大流量即Q=1300ml/s。</p><p>　　因此，需裝

56、圖3.1中所示的調(diào)速閥，流量定為7.2L/min，工作壓力P=2Mpa。</p><p>　　采用： </p><p>　　YF-B10B溢流閥</p><p>　　2FRM5-20/102調(diào)速閥</p><p>　　23E1-10B二位三通閥</p><p>　　3.2腕部擺動液壓回

57、路</p><p>　　圖 3.2腕部擺動液壓回路〖7〗</p><p>　　1、腕部擺動缸液壓原理圖如圖3.2所示</p><p>　　2、工作壓力 P=1Mpa</p><p>　　流量 Q=35ml/s</p><p><b>　　采用：</b></p><p

58、>　　2FRM5-20/102調(diào)速閥</p><p>　　34E1-10B 換向閥</p><p>　　YF-B10B 溢流閥</p><p>　　3.3小臂伸縮缸液壓回路</p><p>　　圖 3.3小臂伸縮缸液壓回路〖7〗</p><p>　　更多詳細內(nèi)容請聯(lián)系3231885406，本論文

59、通過答辯優(yōu)秀范文！</p><p>　　更多詳細內(nèi)容請聯(lián)系3231885406，本論文通過答辯優(yōu)秀范文！</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1、《機械設(shè)計手冊3》 機械工業(yè)出版社,徐灝主編</p><p>　　2、《機械設(shè)計手冊4》 機械工業(yè)出版社,徐灝主編</p><

60、p>　　3、《機械設(shè)計手冊5》 機械工業(yè)出版社,徐灝主編</p><p>　　4、《工業(yè)機器人》 北京理工大學出版社,張建民著</p><p>　　5、《工業(yè)機械手-機械結(jié)構(gòu)上》 上海科學技術(shù)出版社</p><p>　　《工業(yè)機械手》編寫組</p><p>　　6、《機床設(shè)計手冊3》,部件、機構(gòu)及總體設(shè)計 機械工業(yè)出版</p

61、><p>　　《機床設(shè)計手冊》編寫組</p><p>　　7、《液壓傳動》 機械工業(yè)出版社,丁樹模主編</p><p>　　8、《機械制圖》 大連理工大學工程畫教教研室 </p><p><b>　　高等教育出版社</b></p><p>　　9、《畢業(yè)設(shè)計指導書》 青島海洋出版社 </p&g