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机械手结构及拟定设计与研究毕业论文 1． 机械部分 1-1 确定机械手的结构及拟定工作原理图 一、设计要点 1、130，152大炮药筒压底工序上，下料机械手完成顶料、抓料、提开、转腕、下降、放料。 2、手臂行程分为两个行程：提开和放料：1000mm 3、传动方式：液压传动 4、抓持工件的重量：130、16.15kg ；152、12.48kg 二、传动方案的确定 1、驱动方式的确定： 该机械手采用的是液压传动，它与气压传动相比，能够有如下优点： 能得到较大的输出力和力矩。 液压传动滞后现象小，反映较灵敏，传动平稳，由于气压传动能得到较高的速度，但空气粘性比油液低，传动中冲击较大，不利于精确定位。 输出力和运动速度控制比较容易，输出力和运动速度在一定的油缸尺寸下，主要决定于油液的压力和流量，通过调节相应的压力和流量，能比较方便地控制输出功率。 4)可达到较高的定位精度，抓重较轻时，采用适宜的缓冲措施和定位方式，但系统的泄漏难以避免，影响工作效率和系统的工作性能。 2、运动路线的确定 根据其工作循环，确定运动路线 传料——下降——抓料——上升——转腕——下降——松指——上升——直腕 三、机械手的基本参数 抓重：根据任务所给质量，抓料的质量为16.15kg、12.47kg两种工件。 自由度数为两个，手臂的竖直方向向上的直线往复运动，腕部回转油缸的摆动。 工作时间：任务是要求机械手在一分钟内完成两个工作循环，根据其循环时间可分配如下： 手臂上升时间：5秒 手臂下降时间：4秒 转腕时间：3秒 抓料时间：2秒 放料时间：1秒 4)定位精确：机械手的定位精度是由加工工艺要求决定的，三抓定位精度高，根据本身的结构，抓重工作速度以及驱动方式和缓冲定位方式来确定。本机械手的定位精度为±1mm。 四、机械手的结构设计 根据任务书的要求和工作地的要求，升降系统设计成双作用单杆活塞式油缸，它完成工件的放料任务。考虑它的体积要求和转矩要求，采用双叶片回转油缸，手部采用双作用单杆式油缸，由滑块来确定手部的夹紧位置。腕部回转45°，采用单导向结构。 1-2 夹紧油缸的设计 一．夹紧油缸的设计 1、夹紧缸的结构设计选择 采用滑头结构，这种形式结构简单、可靠，并在夹紧工作后能自锁。 2、手指选择 根据工作形状结构和工艺要求，采用三指式结构，这样在转腕时比较平稳，三指式120°，对称分布。 3、三指夹紧力的计算 在手指好工件接触处安装橡胶，加橡胶垫的目的是使其夹紧可靠，避免碰伤工件表面。 工件夹紧力的计算： 铜和橡胶的摩擦系数 =0.2 (查手册) 工件的重力： =16.15×10=161.5（） 3 = ==269（） 由于,故 夹紧力传给滑块，滑块通过活塞杆的斜块，将滑块的压力分解为两个方向，一个是对斜块的压力，一个是摩擦力，由受力分析如图示： 图1.1 理论驱动力：p` f为钢与钢的摩擦系数，取f=0.15 故 实际驱动力P 安全系数，1.5~2 ——0.85~0.9 所以 4.夹紧缸的计算： 1﹚指部夹紧缸的运动形式是直线王府运动，常选用单杆活塞油缸。 2﹚液压缸尺寸的确定 缸的推力： 取工作压力: 液压缸活塞有效工作体积： 3）无杆腔： 4）活塞杆直径的确定 根据上式和速度比Φ确定 由于抓料时间与放料行程相等，所以时间比等于速度比，即 ：放料所需的速度 ：抓料所需的速度 由《工业机械手册设计基础》天津科学技术出版社，差得 活塞杆直径的验算： 故安全 5.实际液压的计算： 缸的推力： 实际压力： 6．夹紧缸的结构设计 1）液压缸的密封均采用O型密封圈密封。 2）活塞杆结构设计。 图1.2 材料：选45钢 密封圈外径：D=100mm 沟槽宽度：B=6.4±0.2mm 往复运动距离：H=5.4mm 沟槽外径：D`=100mm 沟槽内径d`=100mm 内因角半径R=0.4mm 外因角半径r=0.2mm 不同轴度E≤0.1mm 7.顶料杆设计 1)材料选35钢 2)杆长的计算，腕部回转45o,根据其结构形式来确定其长度. 图1.3 o为回转缸中心；A为夹紧缸的中心；B为顶料杆的接点；C为顶料杆的位置。 由结构可知 AB=95mm OB=198mm OC=630mm 则： 即：顶料杆与竖直方向的角度为 1-3腕部的计算 1、腕部总重力 腕部选用回转杆，材料查手册《机械设计手册》上册，第一分册第二版，比重选钢对钢 1)手指按矩形：a=20，b=3.5 c=3