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机械手的设计毕业论文.doc

机械手的设计毕业论文

请叫硪小小菜udcn
2017-10-13 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《机械手的设计毕业论文doc》,可适用于人文社科领域

机械手的设计毕业论文机械手结构优化设计专业:机械制造与自动化学生姓名:学号:指导教师:完成日期:武威职业学院工程技术系机械手结构优化设计摘要在机械制造业中机械手已被广泛应用从而大大的改善了工人的劳动条件显著的提高劳动生产率加快实现工业生产机械化和自动化的步伐本设计通过对机械手各主要组成部分(手部、手腕、手臂和机身等)分析从而确定各主要组成部分的结构在此基础上对机械手进行设计计算从而确定装配总图。通过此次机械手设计掌握相关机械手设计的主要步骤对于CADCAM软件应用方面有了进一步的提高。关键词:机械手设计手部手腕手臂机身结构II机械手结构优化设计目录摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手总体设计方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„执行机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„驱动机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„控制机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手在生产中的应用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手的主要特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手的技术发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手坐标形式与自由度选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手坐标形式选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手自由度选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手的规格参数„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手手部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手部设计基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手部力学分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„夹紧力与驱动力的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手抓夹持范围计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手抓夹持精度的分析计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手腕部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„腕部设计基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„腕部的结构选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„腕部回转力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„腕部工作压力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„液压缸盖螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„动片和输出轴联接螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„机械手臂部设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„III机械手结构优化设计臂部设计的基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„臂部的结构选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂伸缩驱动力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂伸缩液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„机身升降机构计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂偏重力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„升降导向立柱不自锁条件„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂升降驱动力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂升降液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„机身回转机构计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„手臂回转液压缸驱动力矩计算„„„„„„„„„„„„„„„手臂回转液压缸参数计算„„„„„„„„„„„„„„„„„液压缸盖螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„动片和输出轴联接螺钉计算„„„„„„„„„„„„„„„„结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„IV机械手结构优化设计绪论工业机械手设计是机械制造、机械设计等方面的一个重要的教学环节是学完技术基础课及有关专业课以后的一次综合设计通过这一环节把有关课程中所获得的理论知识在实际中综合的加以应用使这此知识能够得到巩固和发展并使理论知识和生产密切的结合起来通过设计培养学生独立思考能力树立正确的设计思想掌握机械产品设计的基本方法和步骤为自动机械设计打下良好的基础。机械手设计要求要求本设计能鲜明体现设计构思并在规定的时间内完成以下工作:()拟定机械手的整体设计方案特别是机械手各主要组成部分的方案。()根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。()各主要部件(手部、腕部、臂部)的设计计算。()工业机械手装配图的绘制。()编写设计计算说明书。机械手总体设计方案(机械手的组成工业机械手由执行机构、驱动机构和控制机构三部分组成。((执行机构()手部即直接与工件接触的部分一般是回转型或平移型(多为回转型因其结构简单)手部多为二指(也由多指)根据需要分为外抓式和内抓式两种也可以用负压式或真空式的空气吸盘和电磁吸盘。传力机构形式也很多常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式、重力式。()腕部是联接手部和手臂的部件并可用来调整被抓物体的方位以扩大机械手的动作范围并使机械手变的更灵巧适应性更强。目前应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压缸它的结构紧凑、灵巧但回转角度小并且要求严格密封否则就难保证稳定的输出扭矩。––机械手结构优化设计()手臂是支撑被抓物体手部、腕部的重要部件并带动它们做空间运动它的主要作用是带动手指去抓取工件并按预定要求将其搬运到给定的位置一般手臂需要三个给定自由度才能满足要求即手臂的伸缩、左右旋转、升降运动。()行走机构有的工业机械手带有行走机构我国正处于仿真阶段。((驱动机构驱动机构是工业机械手的重要组成部分根据动力源的不同大致可分为气动、液压、电动和机械式四种。采用液压机构速度快结构简单成本低臂力大尺寸紧凑控制方便。((控制机构在机械手控制上有点动控制和连续控制两种大多数用插销板进行点动控制也有用PLC进行控制主要控制的是坐标位置。(机械手在生产中的作用机械手在工业生产中的应用极为广泛可以归纳为以下几个方面:()建造旋转体零件(轴类、盘类、环类)自动线。()在实现单机自动化方面:a各类半自动车床有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能仍需人工上下料装上机械手可实现自动生产一人看管多台机床。b注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环装上机械手自动装卸工件可实现自动生产。c冲床有自动上下料冲压循环装上机械手上下料可实现冲压生产自动化。(机械手的主要特点()对环境的适应性强能代替人从事危险、有害的操作在长时间工作对人类有害的场所机械手不受影响只要根据工作环境进行合理设计选择适当的材料和结构机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害气体、粉尘、放射线作用下以及冲压、灭火等危险环境中胜任工作。()机械手能持久、耐劳可以把人从繁重单调的劳动中解放出来并能扩大和延伸人的功能。()由于机械手的动作准确因此可以稳定和提高产品的质量同时又可避免人为的操作错误。––机械手结构优化设计()机械手通用性、灵活性好能较好的适应产品品种的不断变化以满足柔性生产的需要。)采用机械手能明显的提高劳动生产率和降低成本。(机械手的技术发展方向国内外使用的实际上是定位控制机械手没有“视觉”和“触角”反馈。目前世界各国正积极研制带有“视觉”和“触角”的工业机械手使它能对所抓取的工件进行分辨选取所需要的工件并正确的夹持工件进而精确的在机器中定位、定向。为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零件它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息通过计算机进行图形分辨判别是否是所要抓取的工件。为防止握力过大引起物件损坏或握力过小引起物件滑落下来一般采用两种方法:一种是检测把握物体手臂的变形以选择适当的能力另一种是直接检测指部与物件的滑落位移来修正握力。因此这种机械手具有以下几方面的性能:()能准确的抓住方位变化的物体。()能判断对象的重量。()能自动避开障碍物。()抓空或抓力不足时能检测出来。这种具有感知能力并能对感知的信息做出反应的工业机械手称为智能机械手它是有发展前途的。现在工业机械手的使用范围只限于在简单重复的操作方面节省人力代替人从事繁重、危险的工作在恶劣环境下尤其明显至于在汽车业和电子工业之类的费工的工业部门机械手的应用情况不能说是很好的原因之一是工业机械手的性能还不能满足这些工业部门的要求适合机械手工作的范围很狭小另外经济性问题也很重要利用机械手节约人力从经济上看不一定总是合算的。然而利用机械手实现生产合理化的要求今后还会持续增长只要技术方面和价格方面存在的问题获得解决机械手的应用必将飞跃发展。(机械手坐标形式与自由度的选择((机械手坐标形式选择––机械手结构优化设计机械手一般包括圆柱坐标式、球坐标式、直角坐标式、多关节式。直角坐标式机械手占用空间大工作范围小惯性大一般不多用只有在自由度较少时才考虑用。圆柱坐标式机械手占用空间小工作范围大惯性大结构简单。多关节式机械手占用空间小工作范围大惯性小能抓取底面物体但多关节式结构复杂所以也不多用。球坐标式机械手占用空间小工作范围大惯性小所需动力小能抓取底面物体。由以上叙述可以看出圆柱坐标式和球坐标式比较适合但由于圆柱坐标式比球坐标式在结构方面简单一些所以最后决定选择圆柱坐标式机械手。图圆柱坐标机械手的机构运动简图((机械手自由度选择(机械手的规格参数抓重:N自由度:个坐标形式:圆柱坐标式手臂运动参数:––机械手结构优化设计伸缩行程(X):mm伸缩速度:<mms升降行程(Z):mm升降速度:<mms回转范围:~回转速度:<()s手腕运动参数:回转范围:~回转速度:<()s位置检测:用电位器反馈式重复定位精度:mm驱动方式:液压驱动(中、低压系统)控制方式:可编程控制(手部设计基本要求((手部设计基本要求()应具有适当的夹紧力和驱动力应考虑到在一定的夹紧力下不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。()手指应具有一定的张开范围以便于抓取工件。()在保证本身刚度、强度的前提下尽可能使结构紧凑、重量轻以利于减轻手臂负载。()应保证手抓的夹持精度。((手部力学分析通过综合考虑本设计选择二指双支点回转型手抓采用滑槽杠杆式夹紧装置采用常开式夹紧装置它在弹簧的作用下手抓闭合在压力油作用下弹簧被压缩从而手抓张开。下面对其结构进行力学分析:––机械手结构优化设计在杠杆的作用下销轴向上的拉力为F并通过销轴中心O点两手指的滑槽对销轴的反作用力为F和F其力的方向垂直于滑槽的中心线OO和OO并指向O点交F和F的延长线于A和B。又因为所以a手指的回转支点到对称中心线的距离(mm)α工件被夹紧时手指的滑槽方向与两回转支点的夹角由分析可知当驱动力F一定时α角增大则握力F也随之增大但α角过Noo大会导致拉杆行程过大以及手部结构增大因此最好α=~。––机械手结构优化设计图滑槽杠杆式手部结构原理图手指销轴杠杆((夹紧力与驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据必须以其大小方向与作用点进行分析、计算。一般来说夹紧力必须克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化所产生动的载荷以使工件保持可靠的加紧状态。手指对工件的夹紧力可按下式计算:––机械手结构优化设计式中K安全系数通常~K工作情况系数主要考虑惯性力的影响可按K=ag,其中a是重力方向的最大上升加速度a=Vtg是重力加速度g=ms。响maxV运载时工件最大上升速度maxt系统达支最高速度的时间一般选取~响K方位系数根据手指与工件位置不同进行选择G被抓取工件所受重力表驱动力与液压缸工件压力关系图作用在活塞上外力作用在活塞上外力液压缸工件压力MPa液压缸工作压力MPaF(N)F(N)<~~~~~~~~~>~o设a=mm,b=mm,α=,机械手达到最高响应时间s,夹紧力F,驱动力F和驱动N液压缸的尺寸。()设K=K=ag设V=mmst=s响max根据以上公式得:––机械手结构优化设计()根据驱动力公式得:由于实际所采取的液压缸驱动力要大于计算考虑手爪的机械效率η一般取η=~。()取η=()确定液压缸的直径D选取活塞直径d=D,选择液压缸工作压力P=~Mpa所以根据液压缸内径系列(JB),选取液压缸的内径为:D=mm则活塞杆直径为:d=D=×=mm所以手部夹紧液压缸的主要参数为:液压缸内径D活塞杆直径d工作压力p驱动力FmmmmMPaN手抓夹持范围计算––机械手结构优化设计o为了保证手抓张开角为设手抓长为mm当手抓没有张开角的时候根o据机构设计它的最小夹持半径R=mm,当张开角为时根据双支点回转型min手抓的误差分析取最大夹持半径R=mm。max所以机械手的夹持半径为~mm。((手抓夹持精度的分析计算机械手的精度设计要求工件定位准确抓取精度高重复定位精度和运动稳定性好并有足够的抓取能力。机械手能否准确夹持工件把工件送到指定位置不仅取决于机械手的定位精度(由臂部和腕部等运动部件来决定)而且也与机械手夹持误差大小有关特别是在多品种的中、小批量生产中为了适应工件尺寸在一定范围内的变化一定要进行机械手的夹持误差分析。图手抓夹持误差分析示意图以棒料来分析机械手的夹持误差精度。机械手的夹持半径为~mm,一般夹持误差不超过mm,分析如下:工件的平均半径:手抓长L=mm,取,型夹角θ=偏转角β按最佳偏转角确定:––机械手结构优化设计计算得式中R理论平均半径o因为R>R>Rmaxomin所以=<夹持误差满足设计要求。(机械手腕部设计计算((腕部设计的基本要求()力求结构紧凑、重量轻腕部处于手臂的最前端它连同手部的静、动载荷均由臂部承担显然腕部的结构、重量和动力载荷直接影响着臂部的结构、重量和运转性能因此在腕部设计时必须力求结构紧凑重量轻。()结构考虑合理布局腕部作为机械手的执行机构又承担联接和支撑作用除保证力和运动的要求外要有足够的强度、刚度外还应综合考虑合理布局解决好腕部与臂部和手部的联接。––机械手结构优化设计()工作条件对于本设计机械手的工作条件是在工作场合中搬运加工的棒料因此不太受环境影响没有处在高温和腐蚀性的工作介质中所以对机械手的腕部没有太多不利因素。((腕部的结构选择腕部的结构有四种分别为:()具有一个自由度的回转缸驱动腕部结构直接用回转液压缸驱动实现腕部的回转运动因具有结构紧凑、灵活等优点而被广泛使用。()用齿条活塞驱动的腕部结构o在要求回转角大于的情况下可采用齿条活塞驱动腕部结构。()具有两个自由度的回转缸驱动腕部结构它使腕部具有绕垂直和水平轴转动的两个自由度。()机液结合的腕部结构此手腕具有传动简单、轻巧等特点但结构有点复杂。o本设计要求手腕回转综合以上分析考虑腕部结构选择具有一个自由度的回转缸驱动腕部结构。((腕部回转力的计算腕部在回转时一般需要克服以下三种阻力:()腕部回转支承处的摩擦力矩M摩为简化计算一般取M=M摩总力矩()克服由于工件重心偏置所需的力矩M偏式中G夹持工件重量(N)。e工件重心到手腕回转轴线的垂直距离(m)。()克服启动惯性所需的力矩M惯启动过程近似等加速运动根据手腕回转的角速度ω及启动所需时间t按下式计启算:––机械手结构优化设计或者根据腕部角速度ω及启动过程转过的角度φ计算:启式中J工件对手腕回转轴线的转动惯量(Nms)。工件J手腕回转部分对腕部回转轴线的转动惯量(Nms)。ω手腕回转过程的角速度(rads)。t启动过程中所需时间一般取~s。启φ启动过程所转过的角度(rad)。启手腕回转所需的总的阻力矩相当于上述三项之和即:设抓取一根轴其直径D=mm,长度l=mm,m=kg,当手抓夹持在工件中间位o置回转将手抓、手抓驱动液压缸和回转液压缸转动件等效为一个圆柱体长h=mm,半径为mm其所受重力为G启动过程所转过的角度φ=rad,等速启转动角速度ω=rads。圆柱体重力因为手抓夹持在工件中间位置所以工件重心到手腕回转轴线的垂直距离为即e等于所以M=Ge=。偏由于––机械手结构优化设计又因为所以即((腕部工作压力计算表标准液压缸内径系列(JB)设定腕部的部分尺寸:根据上表设缸体内孔半径R=mm,外径选择mm,考虑到实际装配问题后其外径为mm动片宽度b=mm,输出轴半径r=mm。表标准液压缸外径系列(JB)液压缸内径钢PMPa钢PMPa由于实际回转液压缸所产生的驱动力矩必须大于总的阻力矩M即:总力矩––机械手结构优化设计式中M手腕回转时的总的阻力矩(Nm)总力矩P回转液压缸工作压力(Mpa)R缸体内孔半径(mm)r输出轴半径(mm)b动片宽度(mm)所以所以腕部回转液压缸主要参数为:工作压力P缸体内径R输出轴半径r回转力矩M动片宽度bMPammmmNmmm((液压缸盖螺钉计算表螺钉间距t与压力P之间的关系工作压力P(MPa)螺钉的间距t(mm)~<~<~<~<t为螺钉的间距间距跟工作压力有关每个螺钉在危险剖面上承受的拉力为:液压缸工作压力为P=MPa,所以螺钉间距t小于mm,试选择个螺钉所以选择螺钉数目合适Z=个危险截面面积––机械手结构优化设计螺钉的强度条件为:式中R缸体内孔半径(mm),σ,螺钉材料的许用拉应力(MPa)d螺钉螺纹内径(mm)螺钉材料选择Q,取σ=MPa,则s即回转液压缸盖螺钉的直径选择d=mm((动片和输出轴间联接螺钉计算动片和输出轴间联接螺钉一般为偶数对称安装并用两个定位销定位联接螺钉的作用是使动片和输出轴之间的配合紧密当油腔通高压油时动片受油压作用产生一个合成液压力矩克服输出轴上所受的外载荷力矩。由得––机械手结构优化设计式中f被联接件配合面间的摩擦系数钢对铜取f=D缸体内径(mm)d动片与输出轴配合处直径(mm)F动片和输出轴间联接螺钉的预紧力(N)Qsb动片宽度(mm)P回转液压缸工作压力(Pa)螺钉的强度条件为:螺钉材料选择Q,取σs=MPa,则即动片和输出轴间联接螺钉的直径选择d=mm,选择M的开槽盘头螺钉。式中,σ,螺钉材料的许用拉应力(MPa)d螺钉的直径(mm)(机械手臂部设计计算((臂部设计的基本要求()臂部应承载能力大、刚度好、自重轻()臂部运动速度要高惯性要小()手臂动作应该灵活()位置精度要高((臂部的结构选择常见的手臂伸缩机构由以下五种:()双导向杆手臂伸缩机构––机械手结构优化设计手臂的伸缩缸安装在两根导向杆之间由导向杆承受弯曲作用活塞杆均受拉压故受力简单传动平稳。()双层液压缸空心活塞杆单杆导向机构其特点是工作液压缸容积小、运动速度快、外形整齐、活塞杆直径大、增加手臂刚性。()采用花键套导向的手臂升降机构内部导向活塞杆直径大、刚度大、传动平稳花键轴端部的定位装置值得注意必须保证手臂安装在正确的初始设计位置上。()双活塞杆液压缸结构活塞杆速度先慢后快是用短液压缸实现大行程的结构。()活塞杆和齿轮齿条机构手臂的回转运动是通过齿轮齿条机构实现的齿条的往复运动带动与手臂联接的齿轮做往复回转而使手臂左右摆动。通过以上综合考虑本设计选择双向导向杆手臂伸缩机构使用液压驱动液压缸选取双作用液压缸。((手臂伸缩驱动力计算伸缩液压缸活塞驱动力的计算公式为:F=FFFF驱摩密回惯式中F手臂运动时为运动件表面间的摩擦阻力。摩F密封装置处的摩擦阻力。密F液压缸回油腔低压油液所造成的摩擦阻力。回F启动或制动时活塞杆所受平均惯性力。惯()F的计算摩经计算式中G参与运动的零部件所受的总重量(N)。总L手臂参与运动的零部件的总重量的重心到导向支撑前端的距离(mm)a导向支撑的长度(mm)μ当量摩擦系数其值与导向支撑的截面形状有关。对于圆柱面:––机械手结构优化设计μ摩擦系数对于静摩擦且无润滑时:钢对青铜:取μ=~钢对铸铁:取μ=~计算:导向杆的材料选择钢、导向支撑选择铸铁L=mm,导向支撑a=mm,带入数据得:()F的计算惯经计算式中Δv由静止加速到常速的变化量(mms)。Δt启动过程时间(t)一般取s~s。手臂启动速度Δv=mms,启动时间Δt=s,g=Nkg,带入数据得:()F的计算密不同的密封圈其摩擦阻力不同在手臂设计中采用O型密封圈当液压缸工作压力小于MPa时液压缸密封处的总的摩擦阻力为:F=F密驱()F的计算回一般背压阻力较小为了计算方便将其省略。经过以上分析计算液压缸的驱动力为:F=FFFF=F驱摩密回惯驱所以手臂伸缩驱动力F=N驱((手臂伸缩液压缸参数计算––机械手结构优化设计经过上面计算确定了液压缸的驱动力F=N因此选择液压缸的工作压力驱P=MPa。()液压缸内径计算图双作用液压缸示意图当油进入无杆腔:当油进入有杆腔:所以式中F手臂伸缩液压缸驱动力(N)驱––机械手结构优化设计D液压缸内径(mm)d活塞杆直径(mm)η液压缸机械效率在工程机械中用耐油橡胶可取η=P液压缸的工作压力(MPa)带入数据得:根据液压缸内径系列(JB),选取液压缸的内径为:D=mm()活塞杆直径计算活塞杆的尺寸要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度的要求对于杆长l大于直径倍(l>d)的活塞杆还必须具有足够的稳定性。按强度条件决定活塞杆直径d按拉压强度计算:设活塞杆材料为碳钢碳钢,σ,=~MPa,取,σ,=MPa即表活塞杆直径系列(JB)根据活塞杆直径系列(JB)选取活塞杆直径d=mm。所以手臂伸缩液压缸主要参数为:液压缸内径D工作压力P活塞杆直径d驱动力FmmMPammN(机身升降机构计算––机械手结构优化设计((手臂偏重力矩的计算图手臂各部件重心位置图设所以设所以偏转力矩式中ρ重心到回转轴线的距离(mm)((升降导向立柱不自锁条件手臂在G总的作用下有向下的趋势而立柱导套则防止这种趋势。由力平衡条件得:––机械手结构优化设计所谓不自锁条件为:即因此在设计中必须考虑到立柱导套长度大于mm。式中f摩擦系数h立柱导套的长度((手臂升降驱动力的计算由手臂升降驱动力的公式得:F=FFFFG驱摩密回惯总()F的计算摩所以()F的计算惯经计算式中Δv由静止加速到常速的变化量(mms)。Δt启动过程时间(t),一般取s~s。手臂启动速度Δv=mms,启动时间Δt=s,g=Nkg,带入数据得:()F的计算密––机械手结构优化设计不同的密封圈其摩擦阻力不同在手臂设计中采用O型密封圈当液压缸工作压力小于MPa时液压缸密封处的总的摩擦阻力为:F=F密驱()F的计算回一般背压阻力较小为了计算方便将其省略。经过以上分析计算液压缸的驱动力为:所以当液压缸向上驱动时当液压缸向下驱动时((手臂升降液压缸参数计算经过上面计算确定了液压缸的驱动力F因此选择液压缸的工作压力P=MPa,为驱了满足要求此时取F=N进行计算。驱()液压缸内径计算:当油进入无杆腔:当油进入有杆腔:液压缸的有效面积:所以式中F手臂升降液压缸驱动力(N)驱D液压缸内径(mm)d活塞杆直径(mm)η液压缸机械效率在工程机械中用耐油橡胶可取η=P液压缸的工作压力(MPa)––机械手结构优化设计带入数据得:根据液压缸内径系列(JB)选取液压缸的内径为:D=mm()活塞杆直径计算活塞杆的尺寸要满足活塞(或液压缸)运动的要求和强度的要求对于杆长l大于直径倍(l>d)的活塞杆还必须具有足够的稳定性。按强度条件决定活塞杆直径d按拉压强度计算:设活塞杆材料为碳钢碳钢,σ,=MPa即根据活塞杆直径系列(JB)选取活塞杆直径d=mm所以手臂升降液压缸主要参数为:工作压力P液压缸内径D活塞杆直径d驱动力FMPammmmN(机身回转机构的计算((手臂回转液压缸驱动力矩计算手臂回转液压缸驱动力矩M=MMM驱惯密回()M的计算惯回转部件可以等效一个高mm,半径为mm的圆柱体圆柱体重量为G=N总––机械手结构优化设计设启动角速度Δω=rads,启动时间Δt=s。所以()M与M的计算密回为了计算方便密封处的摩擦阻力矩M=M由于回油背差一般非常的小故密驱在这里忽略不计即M=。回因此((手臂回转液压缸参数计算设b=mm,液压缸工作压力P=MPa,d=mm,则由得所以取液压缸内径为mm式中D液压缸内径(mm)P回转液压缸工作压力(MPa)b动片宽度(mm)d输出轴与动片联接处的直径(mm)所以手臂回转液压缸主要参数为:––机械手结构优化设计工作压力P液压缸内径D动片宽度b输出轴直径d驱动力矩MMPammmmmmNm((液压缸盖螺钉计算由表可以看出螺钉间距t与压力P之间的关系:T为螺钉的间距间距跟工作压力有关每个螺钉在危险剖面上承受的拉力为:F=FF'F为工作载荷F'为预紧力QsQQsQQs液压缸工作压力为P=MPa,所以螺钉间距t小于mm,试选择个螺钉所以选择螺钉数目合适Z=个危险截面面积所以螺钉的强度条件为:式中D动片外径(mm)––机械手结构优化设计,σ,螺钉材料的许用应力(MPa)d螺钉螺纹内径(mm)螺钉材料选择Q取σ=MPa,则s即螺钉的直径选择d=mm经过以上的计算需要螺钉来联接最终确定液压缸的截面尺寸内径为mm,外径为mm输出轴直径为mm。((动片和输出轴之间的联接螺钉由得式中f被联接件配合面间的摩擦系数钢对铜取f=D动片外径(mm)d动片与输出轴配合处直径(mm)F'动片和输出轴间联接螺钉的预紧力(N)Qsb动片宽度(mm)P回转液压缸工作压力(Pa)––机械手结构优化设计结论通过此次毕业设计使我了解了机械手的很多相关知识使我了解了当前国内外在此方面的一些先进生产和制造技术了解了机械手设计的一般过程通过对机械手的结构设计作了系统的分析掌握了一定的机械设计方面的知识为以后的工作学习奠定了基础。本次毕业设计只是对机械手的手部、腕部、臂部以及机身做了系统的设计计算设计中没有涉及到机械手的控制问题对这方面有点模糊需要在以后的工作学习中了解和掌握由于经验知识水平的局限设计难免有不到之处望老师见量、指正。––机械手结构优化设计致谢非常感谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的机会和宽松的学习环境通过这次毕业设计不但使我将大学期间所学的专业知识再次回顾学习而且也使我学到了专业领域中一些前沿的知识。非常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老师以及帮助过我的同学正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种种困难最终顺利完成论文他们的学识和为人也深深地影响着我在此请允许我再次向曾经给予我多次指导的导师表示最忠诚的敬意~––机械手结构优化设计参考文献李允文工业机械手设计北京:机械工业出版社陆祥生机械手,理论与应用北京:中国铁道出版社,徐濒主机械设计手册第五卷北京:机械工业出版社张建民工业机器人北京:北京理工大学出版社蔡自兴机器人原理及其应用长沙:中南工业大学出版社冯香峰机器人机构学北京:机械工业出版社工业机械手图册编写组工业机械手图册北京:机械工业出版社天津大学编工业机械手设计基础天津:天津人民出版社陈明机械制造工艺学北京:机械工业出版社孙恒陈作模葛文杰机械原理北京:高等教育出版社周伯英工业机器人设计北京:机械工业出版社龚振帮机器人机械设计北京:电子工业出版社机械工程师手册编委会机械工程师手册第三版北京:机械工业出版社––

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新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

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