歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 機械手是典型的機電一體化裝置 它綜合運用了機械與精密機械 自動控制與驅(qū) 動 傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和各 行各業(yè)對自動化程度要求的提高 機器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展 出現(xiàn)了各種各樣的機 械手產(chǎn)品 手爪的應(yīng)用環(huán)境千差萬別 抓取可靠 環(huán)境適應(yīng)性好 控制簡單是衡量機 械手設(shè)計水平的重要標志 性能優(yōu)良的機械手可以實現(xiàn)可靠快速和精確的抓取 傳送 本論文主要論述傳送用雙手機械手的總體設(shè)計 包括機械手的結(jié)構(gòu) 控制 驅(qū)動 三個方面總體分析 在機械手的結(jié)構(gòu)方面的分析主要包括確定基本參數(shù) 選擇運動方 式 手臂配置形式等 控制方面選擇可靠性高 抗干擾能力強 功能完善 易學(xué)易用 的 PLC 控制系統(tǒng)進行控制 驅(qū)動方面選用系統(tǒng)簡單 成本低 適合于節(jié)拍快負載小且 精度要求不高的氣壓傳動 近年來機器人技術(shù)得到大力的發(fā)展 機械手的研究也步入了一個良好的發(fā)展時期 關(guān)鍵詞 機械手 PLC 控制 氣壓傳動 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Abstract The manipulator is a type of mechantronics equipment which synthesizes the last research achievement of engin and precision engine automation control and drive sensor and message dispose and artificial intelligence and so on With the development of electronic and the demand for automation control Robot technology is developed quickly and all kinds of manipulator products are coming into being The manipulator is used in different environment To hold steadily good adaptation to different environment simple control are the important signs for the level of the design of manipulator Excellent performance of the robot can achieve reliable fast and accurate capture transmission The transfer with both hands mainly discusses in this paper the overall design of the robot Including the structure of manipulator control driving the overall analysis of the threeaspects The structure of the robot s analysis includes determining the basic parameters select the sport and arm configurations and so on Control options high reliability strong anti featured easy to use control system PLC control Terms of use drive system is simple low cost quick beat suitable for small and less precision load of Pneumatic transmission In recent years the development of robot technology have great mechanical handresearch into a good period of development Key words Manipulator PLC Control Pneumatic Transmission 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 1 緒論 1 2 任務(wù)分析及總體方案設(shè)計任務(wù)分析及總體方案設(shè)計 2 2 1 任務(wù)分析 2 2 2 總體方案設(shè)計 2 2 2 1 機械手結(jié)構(gòu) 3 2 2 2 機械手的技術(shù)設(shè)計 5 2 2 3 機械手的控制系統(tǒng) 6 2 2 4 機械手的驅(qū)動控制系統(tǒng) 6 3 傳送用雙手機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計傳送用雙手機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 3 1 機械手的手部設(shè)計 8 3 2 連桿杠桿式手部夾緊力分析與計算 11 3 3 手部缸的選取 13 3 4 手臂設(shè)計 15 3 4 1 手臂伸縮設(shè)計 15 3 5 導(dǎo)向裝置及氣缸的選擇 16 3 5 1 導(dǎo)向裝置 16 3 5 2 導(dǎo)向裝置及氣缸的選擇 16 3 6 行走設(shè)計 20 3 6 1 桁架 20 3 6 2 導(dǎo)軌 23 3 7 電機的選擇 23 3 7 1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式 23 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 3 7 2 選擇電動機的容量 23 2 7 3 確定電動機的轉(zhuǎn)速 24 4 氣路設(shè)計和 PLC 外電路設(shè)計 26 4 1 氣動原理圖 26 4 2 PLC 外電路設(shè)計 27 5 PLC 控制設(shè)計 30 5 1 PLC 簡介 30 5 2 順序功能圖 31 5 3 自動程序 33 5 4 手動程序 40 5 5 輸出程序 41 結(jié)束語 43 致 謝 44 參考文獻 45 附錄 A 英文原文 46 附錄 B 中文翻譯 54 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 5 1 緒論 機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備 機械手是工業(yè) 機器人的一個重要分支 它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù) 在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點 尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性 機 械手作業(yè)的準確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力 在國民經(jīng)濟各領(lǐng)域有著廣闊 的發(fā)展前景 隨著工業(yè)自動化的發(fā)展 出現(xiàn)了數(shù)控加工中心 它在減輕工人勞動強度的 同時 大大提高了生產(chǎn)率 但數(shù)控加工中常見的取料 送料工序 通常仍用人 工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動化裝置 前者費時費工 效率低 后者因設(shè) 計復(fù)雜 需較多繼電器 接線復(fù)雜 易受車體振動干擾 而存在可靠性差 故 障多 維修困難等問題 可編程控制器 PLC 控制的取送料機械手控制系統(tǒng)動作 簡便 線路設(shè)計合理 具有較強的抗干擾能 保證了系統(tǒng)運行的可靠性 降低 了維修率 提高了工作效率 機械手技術(shù)涉及到力學(xué) 機械學(xué) 電氣液壓技術(shù) 自動控制技術(shù) 傳感技 術(shù)和計算機技術(shù)等 是一門跨學(xué)科綜合技術(shù) 機械手是一種能自動化定位控制并可重新編程序以變動的多功能機器 他 有多個自由度 可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展 自動化程度的迅速提高 實現(xiàn)工件的裝卸 轉(zhuǎn)向 輸送或操持焊槍 噴槍 扳手等工具進行加工 裝配等作業(yè)的自動化 一愈來愈引起人們的重視 同時也要求供料機構(gòu)更加靈活 柔性化 以適應(yīng)供 送不同的物品 這使得供送料機械手在自動機 自動線上得到愈來愈廣泛的應(yīng) 用 生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手可以提高生產(chǎn)自動化水平和勞動生產(chǎn)率 可以減輕勞 動強度 保證產(chǎn)品質(zhì)量 實現(xiàn)安全生產(chǎn) 機械手在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些 單調(diào) 頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè) 或是危險 惡劣環(huán)境下的作業(yè) 例如在沖壓 壓力鑄造 熱處理 焊接 涂料 塑料制品成形 機械加工和簡單裝配等工序 上 以及在原子能工業(yè)等部門中 完成對人體中有害物料的搬運或工藝操作 以及輕工業(yè) 交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 6 2 任務(wù)分析及總體方案設(shè)計 2 1 任務(wù)分析 圖 2 1 是我所要設(shè)計的傳送用雙手機械手的示意圖 該傳送用雙手機械手 是懸掛式沿上下 左右四個方向的運動 上下方向有氣缸帶動機械手移動 左 右方向是沿滑軌移動 滑軌由齒輪和齒條機構(gòu)通過交流電機進行驅(qū)動 該機械 手由執(zhí)行系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng) 控制系統(tǒng)組成 主要完成移動 伸縮 抓取等動作 該機械手沿軌道左右移動實現(xiàn)工件的平移 將工件分別送到 A B C D 四個 工位 整個過程是抓取 提升 平移 下降 松開五個動作 由 PLC 進行控制 設(shè)計過程包括總體設(shè)計 各執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計計算 控制系統(tǒng)設(shè)計 圖 2 1 機械手示意圖 該課題的主要內(nèi)容如下 1 尺寸參數(shù) 運動參數(shù) 動力參數(shù)的確定 2 運動及傳動方案設(shè)計 3 結(jié)構(gòu)方案設(shè)計及零部件設(shè)計 4 二維工程圖生成 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 7 5 外文資料翻譯及撰寫畢業(yè)設(shè)計論文 2 2 總體方案設(shè)計 工件參數(shù) 如圖 2 2 所示的長一米重五千克的圓柱形鑄鐵 mmL1000 mmR100 圖 2 2 工件示意圖 工業(yè)機械手總體設(shè)計的主要內(nèi)容有 機械手的結(jié)構(gòu) 控制 驅(qū)動三個方面 的總體分析 2 2 1 機械手的結(jié)構(gòu) 工業(yè)機械手總體系統(tǒng)分析 確定基本參數(shù) 選擇運動方式 手臂配置形式 位置檢測 驅(qū)動和控制方式等 在完成總體設(shè)計主要內(nèi)容之后 進行具體結(jié)構(gòu) 設(shè)計 驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)計 對于不同的工業(yè)機械手 不可能有一固定的設(shè)計 程序 必須具體情況具體分析 1 機械手總體系統(tǒng)分析 機械手是提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率的一種有力工具 若要是一 個生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化 需要對各種機械化 自動化裝置進行綜合的技術(shù)和經(jīng) 濟分析 確定使用機械手是否合適 一旦確定使用機械手 就要進行總體系統(tǒng) 分析 所謂總體系統(tǒng)設(shè)計就是要明確機械手的主要工作任務(wù) 應(yīng)具備的功能 工作環(huán)境 基本參數(shù)等 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 8 2 明確機械手的目的和任務(wù) 該傳送用雙手機械手由執(zhí)行系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng) 控制系統(tǒng)組成 主要完成移 動 伸縮 抓取等動作 使機械手由原點位置將工件傳送到 B C D 這三個指 定位置 基本工作流程如下圖 圖 2 3 基本工作流程圖 3 分析系統(tǒng)的工作要求 1 工件質(zhì)量不超過五千克 工件長度不超過一米 2 完成三種不同運動 移動到初始位置伸長手臂抓取工件縮短手臂將工件 移動到指定位置 4 確定機械手的自由度及運動范圍 1 初步分析機械手滿足上面提出的條件 應(yīng)該具備兩個直線運動和一個抓 取運動 2 確定技術(shù)參數(shù) 伸縮運動 32cm 左右 5 初步確定機械手結(jié)構(gòu) 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 9 圖 2 4 機械手手部結(jié)構(gòu) 2 2 2 機械手的技術(shù)設(shè)計 工業(yè)機械手的技術(shù)設(shè)計是機械手總體設(shè)計的核心內(nèi)容 包括 工業(yè)機械手 基本參數(shù)的確定 工業(yè)機械手的運動形式的選擇 確定控制系統(tǒng)總體方案 工 業(yè)機械手機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 機械手基本參數(shù)的確定 在完成工業(yè)機械手總體設(shè)計的準備工作之后 需要確定工業(yè)機械手的基本 參數(shù) 主要確定其自由度 臂力 工作范圍 運動速度 定位精度 1 自由度的確定 在上述分析中可知該機構(gòu)有三個自由度 移動 伸縮 抓取 2 臂力的確定 臂力主要根據(jù)被抓取物體的重量確定 取 1 5 3 0 的安全系數(shù) 對于工業(yè)機 械手來 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 10 說 具有一定的通用性 臂力要跟據(jù)被抓取物體的重量變化來確定 對于該機械手被抓去的工件的重量為 5kg 臂力為 490N 3 工作范圍的確定 工業(yè)機械手的工作范圍根據(jù)工藝要求和操作運動的軌跡來確定 4 運動速度的確定 主要是根據(jù)生產(chǎn)需要的工作節(jié)拍分配每個動作的時間 進而根據(jù)機械手各 部位的運動行程確定其運動速度 該傳送機械手需要完成夾緊工件 手臂升降 伸縮 移動工件等一系列動作 5 定位精度的確定 工業(yè)機械手的定位精度是根據(jù)使用要求確定的 而要達到這樣的精度 取 決于機械手的定位方式 運動速度 控制方式 驅(qū)動方式等 工藝過程的不同 對機械手重復(fù)定位精度的要求也不同 不同工藝過程所 要求的定位精度一般如下 金屬切削機床上下料 0 05 1 mm 沖床上下 料 1mm 點焊 1mm 模鍛 0 1 2mm 噴涂 3mm 裝配 測量 0 01 0 5mm 6 2 2 3 機械手的控制系統(tǒng) 工業(yè)機械手的控制方式是根據(jù)他們的特點結(jié)合生產(chǎn)工藝的要求來選擇的 要盡量選擇控制性能好 體積小 維修方便 成本低的方式 該該傳送用機械 手由 PLC 控制系統(tǒng)進行控制 使其完成預(yù)期任務(wù) 2 2 4 機械手的驅(qū)動控制系統(tǒng) 工業(yè)機械手的驅(qū)動方式有電動 液壓和氣動三種方式 下面簡單介紹一下 三種驅(qū)動方式的特點 3 1 液壓傳動 具有較大的功率體積比 常用于大負載的場合 壓力 流 量均容易控制 可無級調(diào)速 反應(yīng)靈敏 可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制 維修方便 但 液體對溫度變化敏感 油液泄露易著火 中小型專用機械手或機器人都有應(yīng)用 重型機械手多為液壓驅(qū)動 液壓元件成本較高 油路也比較復(fù)雜 2 氣壓傳動 氣動系統(tǒng)簡單 成本低 適合于節(jié)拍快負載小且精度要求 不高的場合 常用于點位控制 抓取 彈性持握和真空吸附 可高速 但沖擊 較嚴重 精確定位困難 維修簡單 能在高溫 粉塵等惡劣環(huán)境中使用 泄漏 無影響 中小型專用機械手或機器人都有應(yīng)用 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 11 3 電動 有異步電機 直流電機 步進或伺服電機等電動驅(qū)動方式 適 合于中等負載 特別適合動作復(fù)雜 運動軌跡嚴格的工業(yè)機械手 1 根據(jù)工件特性該傳送用機械手應(yīng)選擇氣動驅(qū)動 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 12 3 傳送用機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計傳送用機械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3 1 機械手的手部設(shè)計 手部是機械手直接用于抓取和握緊 或吸附 工件或夾持專用工具 如噴 槍 扳子 焊接工具 進行操作的部件 它具有模仿人手動作的功能 并按裝 于機械手手臂的前端 但手部機械型式并不像人手 它的手指形狀也不像人的手指 它沒有手掌 只有自身的運動將物體抱住 而且手指即為傳力機構(gòu)的構(gòu)件之一 而人手抓物 件是以物件為中心五指合攏將物件抱住 手指與手掌在抓取物件時是處于相對 運動的狀態(tài) 它可以完成很多動作 機械手的手指只能完成手指的部分動作 因此 手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場合和被夾持工件的形狀 圓料 板料等 尺寸 重量 材質(zhì) 易碎性 導(dǎo)磁性 以及被抓取部位 外圓或內(nèi)孔 等的不 同而設(shè)計各種類型的手部結(jié)構(gòu) 它一般可分為前爪式 氣吸式 電磁式和其它 形式 如托持式 勺式和氣囊式等 手部 2 1 鉗爪式手部 鉗爪式是最常見的一種 其中常用的有兩指式 多指式和 雙手雙指式 按手指夾持工件又可以分為內(nèi)卡式 或內(nèi)漲式 和外夾式兩 種 按模仿人的手指的動作 手指可以分為一支點回轉(zhuǎn)型 二支點回轉(zhuǎn)型 和移動型 或稱直進型 其中以二支點回轉(zhuǎn)型為基本型式 當二支點回轉(zhuǎn) 型手指的二個回轉(zhuǎn)支點的距離小道無窮小時 就變成了一支點回轉(zhuǎn)型手指 同理 當兩支點回轉(zhuǎn)型手指的手指長度變成無窮長時 就成為移動型 回 轉(zhuǎn)型手指開閉角較小 結(jié)構(gòu)簡單 制造容易 應(yīng)用廣泛 移動型應(yīng)用較少 其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜龐大 但移動型手指夾持直徑變化的零件時不影響其軸心 的位置 能適應(yīng)不同直徑的工件 2 磁吸式手部 是裝在腕部的電磁鐵通過磁場力把工件吸住 磁吸式機構(gòu) 選用要點 1 應(yīng)有足夠的電磁吸力 電磁吸理應(yīng)根據(jù)工件重量確定 電磁 吸盤的形狀 尺寸 以及線圈一旦確定 其吸力大小也就基本確定 吸力 大小了可以通過改變所施加的電壓微調(diào) 2 電磁吸盤的形狀 尺寸應(yīng)與被 吸附的工件相適應(yīng) 電磁吸盤的形狀 尺寸應(yīng)根據(jù)被吸附工件的形狀 尺 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 13 寸相適應(yīng) 吸盤吸附面英語工件的被吸附表面形狀一致 3 氣吸式手部介紹 氣吸式手部的工作原理是利用橡膠皮碗或軟性塑料碗 中形成真空或負壓而把工件吸住 它的使用范圍包括 薄片狀工件 如薄 鐵片 矽鋼片 板材 紙張 易碎片 如玻璃器皿 弧形殼體零件等 氣 吸式手部的選用條件 足夠的吸力 吸盤的形狀應(yīng)與被抓取的工件相適應(yīng) 4 氣動手爪 氣動手爪能實現(xiàn)各種抓取功能 它具有完善的功能和最佳的 適應(yīng)性 體積小 重量輕 選用靈活 可實現(xiàn)雙向抓取 自動對中 兩邊 極限位置可非接觸檢測 重復(fù)精度高抓取力矩恒定 安裝形式多樣可變 通過連接裝置可與多種其他氣動執(zhí)行原件組合 以下為幾種常用的氣動手 爪 1 平行氣爪 他通過兩個活塞工作 每個活塞由一個滾輪和一個雙曲 柄耦合 形成一個特殊的驅(qū)動單元 這樣 氣爪手指總是軸向?qū)π囊苿?每個手指要想單獨移動是不可能實現(xiàn)的 2 擺動氣爪 它有一個帶環(huán)形槽的活塞桿 由于氣爪手指的耳軸與環(huán)形 槽相連 因而手指可同時移動 自動對中 并確保了抓取力矩始終保持恒 定 3 旋轉(zhuǎn)氣爪 它是按照齒輪齒條的嚙合原理進行工作的 活塞與一根 可上下移動的軸固定在一起 軸的末端有三個環(huán)形槽 這些槽與兩個驅(qū)動 輪的齒嚙合 因而氣爪手指可同時移動并自動對中 齒條齒形原理確保抓 取力矩始終保持恒定 4 三爪氣爪 他有一個帶環(huán)形槽的活塞 并驅(qū)動三個曲柄動作 每個 曲柄與一個氣爪手指相連 因而可控制其打開和合攏 三個手指同時移動 由上述介紹 結(jié)合所夾持的工件特征應(yīng)選用鉗爪式手部 鉗爪式手部 鉗爪式手部由手指或手爪和傳力機構(gòu)所組成 其傳力機構(gòu)形式比較多 如 滑槽杠桿式 連桿杠桿式 斜楔杠桿式 齒輪齒條式 彈彈簧杠桿式 等 介于工件形狀和所需機構(gòu)復(fù)雜程度 工作場合的分析 滑槽杠桿式和連桿 杠桿式比較適合做該傳送用機械手的手爪部分 下面對其分析比較 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 14 1 滑槽杠桿式 圖 3 1 滑槽杠桿式手部示意圖 圖 3 1 為常見的滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)示意圖 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 15 驅(qū)動力為 N a b P 2 cos 2 3 1 式中 a 手指手指的回轉(zhuǎn)支點到對稱中心線的距離 毫米 4 工件被夾緊時手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點連線間的夾角 2 連桿杠桿式 圖 3 2 連桿杠桿式手部示意圖 圖 3 2 為連桿杠桿式手部結(jié)構(gòu)示意圖 驅(qū)動力為 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 16 N c b P sin sinsin2 3 2 以上兩種機械手手部都具有結(jié)構(gòu)簡單 動作靈活等特點 滑槽杠桿式手部 的手指開閉角度大 連桿杠桿式手部當去較小的 角時 可獲得較大的握力 而且手指開閉角較小 結(jié)合該機械手的設(shè)計要求最終選擇連桿杠桿式手部 3 2 連桿杠桿式手部的夾緊力分析與計算 由圖 4 知連桿杠桿式手部結(jié)構(gòu)作用在拉桿上的驅(qū)動力為 P 兩連桿作用力為 P1 P2其方向沿連桿兩鉸鏈中心的連線 指向 O 點并與水平方向成 角 由拉桿力平衡條件 3 3 0 Fx 3 4 21 PP 3 5 0 Fy 3 6 sin2 1 PP 3 7 sin2 1 P P 連桿對手指 2 的作用力為 P1 因連桿為二力桿 P1 P1 由手指的力矩平衡條件 即 3 8 0 01 Fm 3 9 NbP1h 驅(qū)動力為 N c b P sin sinsin2 3 10 確定當量夾緊力 N 與 G 的關(guān)系 由工件的運動形式在當量夾緊力計算公式表中知 垂直放置鉗爪夾持垂直放置的工件 3 11 G f N sin 50 G4 N 垂直放置鉗爪夾持水平放置的工件 3 12 G b a N tan5 0 GN1 1 9 0 取兩者中較大的 3 13 NGN1948 95044 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 17 設(shè)定參量 取 40 30 30 60 加速度忽略不計mmb150 mmc50 mmR2002 3 14 計算實際 P kk P 21 手部機構(gòu)的機械效率 取 0 86 90 5 80 安全系數(shù) 取 取 1 6 1 k 2 51 1 k 9 8m s2 3 15 11 2 g a kg 3 16 NN194 3 17 NN c b P0268 504194 50 2 3 2 1 1502 sin sinsin2 3 18 N kk PP7243 937 86 0 16 1 0268 504 21 計算實際 3 3 手部缸的選取 缸徑 3 19 2 19553 533 7423 937 5 0 mm N MPa F P S 3 20 2 rS 3 21 72141 169 14159 3 19553 533 2 S r 圓整到 16mm 027 13 r 3 22 行程 29 139mm 圓整到 30mm 根據(jù)該機械手工作要求以及其工作條件選用緊湊型氣缸 緊湊型氣缸中 ADN 系列結(jié)構(gòu)緊湊 派生型品種豐富 應(yīng)用范圍廣 可根 據(jù)個別需要在模塊化系統(tǒng)中自由配置派生型 功能強大 彈性緩沖環(huán)可以吸收 高速運動和機器循環(huán)的殘余能量 緩沖性能優(yōu)越 摩擦系數(shù)小使用壽命長 安 裝方便 每種安裝型式都具有大量安裝附件 因此安裝簡單 派生型范圍廣 更加靈活 由于缸徑和行程的限制 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 18 選擇技術(shù)參數(shù) 緊湊型氣缸 ADN 16 30 A P A 536224 參數(shù) 缸徑 mm16 行程 30mm 活塞桿螺紋 內(nèi)螺紋 M4 外螺紋 M6 緩沖形式 兩端帶彈性緩沖墊 材料 端蓋 缸筒 鍛造鋁合金 陽極氧化處理 活塞桿 法蘭螺釘 高質(zhì)合金鋼 密封件 聚氨酯 環(huán)境溫度 80 20 下圖為所選缸的簡單結(jié)構(gòu) 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 19 圖 3 3 手部氣缸 該緊湊型氣缸主要實現(xiàn)工件的夾緊與松開兩個動作 通過傳感器來控制工 件的夾緊 松開動作 其與手部安裝方法選擇內(nèi)螺紋和通孔 氣缸參數(shù)如上所 示內(nèi)螺紋 M4 外螺紋 M6 安裝后如下圖所示 圖 3 4 手部缸連接 3 4 手臂設(shè)計 手臂是機器人執(zhí)行機構(gòu)中最重要的部件 其作用是支撐手部和腕部 并改 變手部在空間的位置 臂部結(jié)構(gòu)形式必須根據(jù)機器人的運動形式 抓取重量 動作自由度 運動精度等因素來確定 設(shè)計臂部時必須考慮到手臂的受力情況 氣缸及導(dǎo)向裝置的布置等因素 因此設(shè)計臂部時一般要注意下述要求 1 剛度要大 2 導(dǎo)向性要好 3 偏重力矩要小 4 運動要平穩(wěn) 該傳送用雙手機械手的手臂的作用是將被抓去的工件運送到指定的位置上 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 20 該機械手手臂有一個自由度 及手臂的伸縮 3 4 1 手臂伸縮設(shè)計 機器人手臂伸縮運動的機構(gòu)形式較多 常用的油活塞油 氣 缸 活塞缸 和齒輪齒條機構(gòu)絲杠螺母機構(gòu)及活塞桿和連桿機構(gòu)等 該傳送用機械手手臂采 用帶導(dǎo)向缸的臂伸縮結(jié)構(gòu) 3 5 導(dǎo)向裝置及氣缸的選擇 3 5 1 導(dǎo)向裝置 氣壓驅(qū)動的機械手手臂在進行伸縮運動時 為了防止手臂繞軸線發(fā)生轉(zhuǎn)動 以保證手指的正確方向 并使活塞桿不受較大的彎曲力矩作用 以增加手臂的 剛性 在設(shè)計手臂時必須采用適當?shù)膶?dǎo)向裝置 他應(yīng)根據(jù)手臂的安裝形式 具 體的結(jié)構(gòu)和抓取重量等因素加以確定 3 5 2 導(dǎo)向裝置與氣缸的選擇 導(dǎo)向缸的選擇方式與氣缸的選擇方式相同 根據(jù)負載來確定缸徑 根據(jù)所 要求的運動形式來確定其行程 下面首先來確定導(dǎo)向裝置的缸徑 缸徑 由公式知要想求出缸徑首先要知道負載 F P S 圖 3 5 手部尺寸 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 21 圖 3 6 手部尺寸 負載計算 工件重 5kg 機械手手部 材料 45 鋼 3 23 3 660001205110mm 3 24 3 104320022163120200mm 3 25 3 88080024036730mm 3 26 33 19901990000880800104320066000Vcmmm 3 27 kggcmgcmVM6215 155 15621 85 71990 33 11 3 28 NMgG0907 1538 96215 15 注 45 剛的密度 12 3 5 87cmg 手部缸重 3 29 3 58870702929mm 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 22 kggVM8 032 6800 613100058870 3 30 手部缸與手部的連接件 材料 45 鋼 3 31 3 82000010200410mmV 3 32 kggVM437 6 64378200005 87 手臂鋼的總負載 kgM6585 23437 6 28 06215 15 總 3 33 NkgNkggMG8533 231 8 96585 23 總總 缸徑 3 34 2 6 361 52156 533 8231 10 50 mm G P S 15 3 35 2 rS 14 3 36 2001 26 1416 3 5361 2156 S r 缸徑圓整到 r 30mm 行程設(shè)定為 320mm 選擇 FENG 32 320 KF 型號的導(dǎo)向裝置 與之配合的是型號為 DNC 32 320 PPV 的氣缸 圖 3 7 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置 FENG 32 320 KF 的參數(shù) 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 23 缸徑 30mm 行程 320mm 裝配位置 任何 導(dǎo)向 循環(huán)滾珠軸承導(dǎo)向 設(shè)計結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向 環(huán)境溫度 20 80C 產(chǎn)品重量 2110g 安裝類型 具有內(nèi) 陰 螺紋 材料 鍛造鋁合金 圖 3 8 手臂缸 氣缸 DNC 32 320 PPV 的參數(shù) 活塞直徑 32mm 行程 320mm 活塞桿螺紋 M10 x1 25 緩沖 PPV 兩端帶可調(diào)的氣緩沖 裝配位置 任何 活塞桿末端 陽螺紋 環(huán)境溫度 20 80C 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 24 安裝類型 具有內(nèi) 陰 螺紋 帶附件 緩沖長度 20mm 材料 鍛造鋁合金 3 6 行走設(shè)計 行走設(shè)計包括兩個方面 桁架的設(shè)計和導(dǎo)軌的設(shè)計 下圖就行走實際總框圖 他為機械手提供一個固定的行走空間 圖 3 9 行走設(shè)計總體框圖 3 6 1 桁架 桁架的作用就是提供和限制機械手的運動范圍 桁架一般都是用鋼鐵材質(zhì) 焊成的框架式結(jié)構(gòu) 有主管 副管 斜管等焊接而成 起到對懸掛物加強固定作用 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 25 主要承受軸向力的直桿在相應(yīng)的節(jié)點上連接成幾何不變的格構(gòu)式承重結(jié)構(gòu) 桁 架一般都是用鋼鐵材質(zhì)焊成的框架式結(jié)構(gòu) 有主管 副管 斜管等焊接而成 起到 對懸掛物加強固定作用 桁架的種類很多主要分為以下幾種 1 固定桁架 桁架中最堅固的一種 可重復(fù)利用性高 唯一缺點就是運輸 成本較高 產(chǎn)品分為方管和圓管兩種 2 折疊桁架 最大的優(yōu)點就是運輸成本低 可重復(fù)利用性稍遜 產(chǎn)品分為 方管和圓管兩種 3 蝴蝶桁架 桁架中最具有藝術(shù)性的一種 造型奇特 優(yōu)美 4 球節(jié)桁架 又叫球節(jié)架 造型優(yōu)美 堅固性好 也是桁架中造價最高的 一種 足夠強度 不發(fā)生斷裂或塑性變形 足夠剛性 不發(fā)生過大的彈性 變形 足夠穩(wěn)定性 不發(fā)生因平衡形式桁架的突然轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致坍塌 良好 的動力學(xué)特性 抗震 抗風(fēng)性 桁架的設(shè)計要求 要有符合要求的桿件 要有良好的連接件 包括鉚釘 銷釘及焊縫的連接 從工作場合分析選擇固定桁架 桁架的桿件選用 Festo 中 HMBS 型號的型 材 Festo 中 HMBS 型號的型材有兩種 一種是 HMBS 80 40 型材 HMBS 80 80 型材 這兩種型材都符合要求 但從經(jīng)濟角度分析選用 HMBS 80 40 型材 HMBS 80 40 型材參數(shù)為 材料 精致鋁合金 裝配位置 任何 基本組件 HMBF DB 連接組件 HMBSW 附件 溝槽螺母 HMBN 8 2M5 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 26 圖 3 10 型材 圖 3 11 連接組件 溝槽螺母 3 6 2 導(dǎo)軌 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 27 導(dǎo)軌的作用是給該傳送用機械手提供一個預(yù)定軌道 我設(shè)計的導(dǎo)軌左右形 狀是不同的 它的右側(cè)是正方形接觸面是其上表面 定位面也是上表面 它的 左側(cè)是三角形配合面是兩個側(cè)面設(shè)計成三角形第一個作用是定位 第二個作用 就是限位 圖 3 11 導(dǎo)軌 3 7 電機的選擇 電動機是已經(jīng)系列化的產(chǎn)品 在機械設(shè)計課程設(shè)計中 要根據(jù)工作載荷大 小及性質(zhì) 轉(zhuǎn)速高低 低動特性 過載情況 工作環(huán)境 安裝要求及空間尺寸 及空間尺寸限制和經(jīng)濟性等要求 從產(chǎn)品目錄中選擇電動機的類型 結(jié)構(gòu)型式 容量 功率 和轉(zhuǎn)速 最后確定具體型號 3 7 1 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式 在交流電動機中 三相異步電動機在工業(yè)中廣泛應(yīng)用 常用的 Y 系列三相 異步電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機 其結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 起動特性好 價格低廉 維護方便 適用于非易燃 非易爆 無腐 蝕性和無特殊要求的機械上 如金屬切削機床 運輸機 風(fēng)機 攪拌機 農(nóng)業(yè) 機械 食品機械等 也適用于某些對起動轉(zhuǎn)矩有較高要求的機械 如壓縮機等 9 3 7 2 選擇電動機的容量 電動機的容量 功率 選擇是否合適 對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響 容量小于工作要求則不能保證工作機的正常工作 或使電動機因長期超載運行 而過早損壞 容量選的過大 則電動機的價格高 傳動能力又不能充分利用 歡迎下載本文檔參考使用 如果有疑問或者需要 CAD 圖紙的請聯(lián)系 q1484406321沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué) 位論文 28 而且由于電動機經(jīng)常在輕載下運轉(zhuǎn)其效率因數(shù)都較低從而造成能源的浪費 13 選擇電動機的容量時應(yīng)保證電動機額定功率 即 3 37 ded PP 工作機所需電動機功率為 3 38 W P P W d k 式中 工作機所需功率 指輸入工作機軸的功率 kW W P 由電動機至工作機的總效率 工作機所需功率 應(yīng)由工作機的工作阻力和運動參數(shù) 線速度或轉(zhuǎn)速 計 W P 算求得 計算公式如下 3 39 kW Fv P W 1000 或 10 3 40 kW Tn P W W 9550 式中 F 工作機的工作阻力 N V 工作機的線速度 如運輸機輸送帶的線速度 m s T 工作機的阻力矩 mN 工作機的轉(zhuǎn)