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工业机械手用于搬运工件毕业论文
目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 工业机械手的含义 1
1.2工业机械手的产生、应用与发展 1
1.3工业机械手的组成与运动 5
2工业机械手的手部设计 13
2.1概述 13
2.2手部机构形式 13
2.3钳爪式手部机构的选用要点 14
2.4 滑槽杠杆式钳爪的夹紧力分析与计算 15
2.5 滑槽杠杆式钳爪手部机构的驱动力计算 17
2.6 手部夹紧液压缸的设计与计算 18
3 工业机械手的腕部设计 21
3.1 概述 21
3.2 腕部回转力矩的计算 21
4 工业机械手臂部的设计 24
4.1概述 24
4.2工业机械手臂部的结构形式 25
4.3工业机械手臂部运动驱动液压缸的设计与计算 28
4.4工业机械手的液压缓冲装置 34
5 结论 35
5.1工业机械手主要规格参数 35
5.2 设计总结 35
6 致谢 37
7参考文献 38
1 绪论
1.1 工业机械手的含义
“机械手mechanical hand,也被称为自动手auto hand), 能模仿人手和臂的某些动作功能,用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化,能在有害环境下操作以保护人身安全,因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。
图1.1
执行系统
执行系统是工业机械手完成握取工件(或者工具)实现所需的各种运动的机械部件,包括以下几个部分:
1)手部:是工业机械手直接与工件(或者工具)
为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置,必须根据被抓取工件的形状,选择相应的钳爪形状来定位。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指,以便自动定心。
2.3.4 应具有足够的强度和刚度
手指除受到被夹持工件的反作用力外,还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响,要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形。
2.3.5 应适应被抓取对象的要求
①适应工件的形状:工件的形状为圆柱形,则采用带“V”型钳口的手爪,工件形状为圆球形则选用二指或三指钳爪,对于特殊形状的工件应设计与工件向适应的钳爪。
②适应工件被抓取部位的尺寸:工件被抓取部位的尺寸尽可能是不变的,若加工尺寸略有变化,那么钳爪应能适应尺寸变化的要求,工件表面要求高的,对钳爪应采取相应的措施,如加软垫等。
③适应工作位置的状况:如工作位置窄小时可用薄片型钳爪
2.3.6 应尽可能具有一定的通用性
钳爪一般专用性较强,在可能的情况下,应考虑到产品零件的更换。为适应不同形状和尺寸的要求,可将钳爪制成组合式结构,也可在设计时适当选取其结构尺寸和参数以扩大其适应范围。
综上所述,选用滑槽杠杆式钳爪。
2.4 滑槽杠杆式钳爪的夹紧力分析与计算
如图2.1所示,拉杆2端部安装着圆柱销3,当拉杆2向上拉时,圆柱销就在两个钳爪4的滑槽中移动,带动钳爪4绕与两回转指点回转夹紧工件。当拉杆2向下推时,使钳爪4松开工件。设P为作用在拉杆2上的驱动力,为两钳爪的滑槽对圆柱销的作用力, N为钳爪的夹紧力,钳爪的尺寸关系如图2.1所示。
图2.1 滑槽杠杆式钳爪
1—手架;2—拉杆;3—圆柱销;4—钳爪
根据圆柱销的平衡条件可知
cos,则
按照钳爪的平衡条件 得
因为 ,
所以 (式2.1)
式中 a——钳爪回转支点(或)到对称中心线的距离;
b——钳爪回转支点到钳口中心线的距离
从式(2.1)可知,在驱动力P一定的情况下,增大,则夹紧力N也随之增大,但过大会导致拉杆(即活塞杆)的行程过大,以及钳爪滑槽部分尺寸长度增大,使手部结构加大,所以一般取=30°~40°为宜。本设计选取30°。
因为钳爪会在各个方向都抓取工件,所以,在计算当量夹紧力时,以最大夹紧力来计算:
查表得,钢与钢的静摩擦力系数f=0.1
所以,N=5G=5*30*10=1500(N)
2.5 滑槽杠杆式钳爪手部机构的驱动力计算
如图2.1所示,a=225mm,b=150mm,=30°
又求得N=1500(N)
P=1500(N)
即(N)
(2.2)
式中 ——手部机构的机械效率(0.85~0.9)——安全系数(1.5~2.0)
——工作情况系数,主要应考虑惯性力的影响。,a为被抓取工件的最大加速度,本设计取1m/。
最后求得,=2911(N)
2.6 手部夹紧液压缸的设计与计算
由式(2.2)得,=2911(N)
根据表2.1和表2.2选取液压缸的工作压力,小于5000N,所以液压缸的工作压力P=1MPa
载荷/KN 5 5~10 10~20 20~30 30~50 50
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