鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、有全套畢業(yè)設(shè)計(jì)有全套畢業(yè)設(shè)計(jì) 圖紙圖紙 聯(lián)系聯(lián)系 qq 1601620119本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)題目：鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)題目：鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2014 年月 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)題目：鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)題目：鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2014 年 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系別系別 機(jī)電信息系專業(yè)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班班 姓名姓名

2、 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào) 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.題目背景和意義：機(jī)械手是近 30 年發(fā)展起來的一種典型的、機(jī)電一體化的自動(dòng)化生產(chǎn)工具。在制造工業(yè)中，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是提高生產(chǎn)過程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一，也是新技術(shù)革命的一個(gè)重要內(nèi)容。機(jī)械手是能自動(dòng)化定位控制并可編程序?qū)崿F(xiàn)變動(dòng)的多功能機(jī)器，有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境和各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。其作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境下完成作業(yè)的能力在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。3.設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容（理工

3、科含技術(shù)指標(biāo)）：滿足強(qiáng)度和剛度情況下，要充分考慮機(jī)器人的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小等特點(diǎn)。同時(shí)滿足裝卸方便，便于維修、調(diào)整?；緟?shù)： 爪重：300 公斤，夾持范圍：1100（長）x1500（寬）x700（高）mm4.設(shè)計(jì)的基本要求及進(jìn)度安排（含起始時(shí)間、設(shè)計(jì)地點(diǎn)）： 4.1 基本要求： 了解工業(yè)機(jī)械手的研究現(xiàn)狀和基本理論，掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論與方法。4.2 進(jìn)度安排：第 12 周：調(diào)研、查閱相關(guān)資料，著手開題報(bào)告； 第 34 周：總體設(shè)計(jì)以及方案論證、深化方案具體實(shí)施步驟，完成開題報(bào)告； 第 56 周：分析機(jī)械手工況，確定機(jī)械手的載荷，并根據(jù)工況確定計(jì)算準(zhǔn)則； 第 718 周：機(jī)械

4、手的具體方案設(shè)計(jì)； 第 910 周：機(jī)械手的參數(shù)總體計(jì)算以及校核，準(zhǔn)備中期檢查； 第 1112 周：機(jī)械手的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及分析； 第 1314 周：完成裝配圖設(shè)計(jì)，驗(yàn)證校核； 第 1516 周：撰寫畢業(yè)論文以及外文資料的翻譯； 第 1718 周：修改畢業(yè)論文及準(zhǔn)備畢業(yè)答辯； 5.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作量要求：5.1 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)）*或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 上機(jī) 100 小時(shí)以上 5.2 圖紙（幅面和張數(shù)）*： 完成 a0 圖紙兩張以上 5.3 其他要求： 英文翻譯不少于 3000 漢字，參考文獻(xiàn)不少于 15 篇，其中英文文獻(xiàn)不少于 3 篇。 5.4 論文字?jǐn)?shù)：不少于 15000 字 指導(dǎo)教師簽名： 年

5、月 日 學(xué)生簽名： 年 月 日 系主任審批： 年 月 日說明：1 本表一式二份，一份由學(xué)生裝訂入冊(cè)，一份教師自留。2 帶*項(xiàng)可根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)選填。鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鑄造生產(chǎn)線搬運(yùn)機(jī)械手夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘摘 要要機(jī)械手夾持器，它具有夾持物件和剪切纜索的雙重功能，適用于有這兩種功能需要的機(jī)械手。此類型機(jī)械手也特別適用于鑄造工廠生產(chǎn)線的作業(yè)，能減少人工作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。本實(shí)用新型夾持器是在一種普通的機(jī)械手伸縮臂上連接自重式夾持器，當(dāng)手掌閉合運(yùn)動(dòng)時(shí)，手指作收縮運(yùn)動(dòng)，達(dá)到抓取工件的動(dòng)作。 本文采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊-放松，所要抓緊工件的范圍為：1100（長）*1500（寬）*700（

6、高）mm，抓重為 300kg，材質(zhì)為 45#鋼。主要研究內(nèi)容是分析機(jī)械手夾持器的原理；確定夾持器總體方案；完成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案；對(duì)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主要部件的受力分析和強(qiáng)度校核；對(duì)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，原理圖，整體結(jié)構(gòu)裝配圖的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：機(jī)械手；夾持器；裝配圖 idesign for clamping structure of handing manipulator in casting productionabstractthe mechanical arm gripping device, it has a clamping objects and shear cable dual f

7、unction, applicable to the two functions required mechanical hand, is particularly suitable for underwater manipulator, can smoothly operate under water. the utility model is in a common mechanical hand gripper arm mounted on a pair of cutting blades, when the palm is closed when in motion, the blad

8、e shearing movement, achieve in the clamping while completing a shearing action. this paper uses the finger gripper, performing as clutch - relax to hold the workpiece diameter of 1100（a）*1500（b）*700（h）mm relaxation time . the workpiece maximum weight is 300kg, materials for the 45# steel. the main

9、research content is the analysis of manipulator gripper principle; determine the gripper and the telescopic arm to complete the drive scheme; structure design; the overall structure design, the main components of the stress analysis and strength check; to drive structure design, schematic diagram, t

10、he overall structure of the design of assembly drawing. keywords: manipulator; gripper; assembly drawingii目目 錄錄1 緒論緒論.11.1 課題研究的目的和意義.11.2 機(jī)械手發(fā)展前景.31.3 本課題的研究內(nèi)容.32 機(jī)械手夾持器的總體方案設(shè)機(jī)械手夾持器的總體方案設(shè)計(jì)計(jì).52.1 工況分析.52.1.1 夾持器結(jié)構(gòu)方案比較.52.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案的比較.62.1.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的分析比較.82.2 夾持器設(shè)計(jì)要求.92.3 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素.103 3 機(jī)構(gòu)及參機(jī)構(gòu)及

11、參數(shù)數(shù)計(jì)算計(jì)算.123.1 液壓缸的選擇.123.1.1 夾緊力計(jì)算.123.1.2 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算.123.1.3 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算.133.1.4 選用夾持器液壓缸.133.2 齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì).143.2.1 齒輪參數(shù)的選擇.143.2.2 齒輪幾何尺寸確定.153.2.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算.153.3 齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì).153.4 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核.163.5 齒條的設(shè)計(jì).173.6 齒輪軸的設(shè)計(jì).174 夾持器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾持器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).194.1 抓手的設(shè)計(jì).194.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).194.3 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).205 液壓系統(tǒng)原理液壓系統(tǒng)原理.225.1 組成部分

12、.22 iii5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).225.3 液壓技術(shù)的特點(diǎn).236 結(jié)論結(jié)論.24致致謝謝.25參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).26畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明.27畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.281 緒論 01 緒論緒論1.1 課題研究的目的和意義課題研究的目的和意義工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)重要分支。它的特點(diǎn)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(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。隨

13、著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展, 出現(xiàn)了數(shù)控加工中心,它在減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí), 大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但數(shù)控加工中常見的裝卸工序, 通常仍采用人工操作或傳統(tǒng)繼電器控制的半自動(dòng)化裝置。前者費(fèi)時(shí)費(fèi)工、效率低; 后者因設(shè)計(jì)復(fù)雜, 需較多繼電器,接線繁雜, 易受車體振動(dòng)干擾,而存在可靠性差、故障多、維修困難等問題?？删幊绦蚩刂破?plc 控制的裝卸機(jī)械手控制系統(tǒng)動(dòng)作簡便、線路設(shè)計(jì)合理、具有較強(qiáng)的抗干擾能力, 保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,降低了維修率, 提高了工作效率。機(jī)械手技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并

14、可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。在工資水平較低的中國，塑料制品行業(yè)盡管仍屬于勞動(dòng)力密集型，機(jī)械手的使用已經(jīng)越來越普及。那些電子和汽車業(yè)的歐美跨國公司很早就在它們?cè)O(shè)在中國的工廠中引進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)。但現(xiàn)在的變化是那些分布在工業(yè)密集的華南、華東沿海地區(qū)的中國本土塑料加工廠也開始對(duì)機(jī)械手表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，因?yàn)樗麄円鎸?duì)工人流失率高，以及為工人交工傷費(fèi)帶來的挑戰(zhàn)。 隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展，特別是改革開發(fā)以后，自動(dòng)化程度的迅速提高，實(shí)現(xiàn)工件的裝卸、轉(zhuǎn)向、輸送或操作釬焊、噴槍、扳手等工具進(jìn)行加工、成型等作業(yè)自化，已愈來愈引起我們重視。機(jī)械手

15、是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定的程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在現(xiàn)實(shí)生活中，你是否會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問題。在機(jī)械工廠里，加工零件裝料的時(shí)候是不是很煩的，勞動(dòng)生產(chǎn)率不高，生產(chǎn)成本大，有時(shí)候還會(huì)發(fā)生一些人為事故，導(dǎo)致加工者受傷。想想看用什么可以來代替呢，加工的時(shí)候只要有幾個(gè)人巡視一下，且可以二十四個(gè)小時(shí)飽和運(yùn)作，人行嗎？回答是肯定的，但是機(jī)械手可以來代替它。1西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率;可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)；尤其是在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境

16、中能夠代替人進(jìn)行正常的工作。想到這里我就很想設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械手，來用于生 產(chǎn)實(shí)際中。課題來源于某五金裝卸車間。基本前提條件是某企業(yè)的 55 噸焊線裝卸過程中自動(dòng)送料的基本過程。技術(shù)要求是：設(shè)計(jì)一臺(tái)焊線隨動(dòng)裝卸機(jī)械手，改進(jìn)原本手動(dòng)送料的工藝流程，使其生產(chǎn)綱領(lǐng)大批大量，該機(jī)械手能隨動(dòng)抓夾焊線上的工件并裝成裝卸操作。 其理論意義在于，提供了一種理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)過程，和一種分析比較的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)的實(shí)際價(jià)值是，建立成型機(jī)械手模型，研究成型環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人起源于數(shù)控機(jī)床和遠(yuǎn)程控制器。1954 年，美國的george devol 首先把遠(yuǎn)程控制器的桿結(jié)構(gòu)與數(shù)控銑床的伺服軸結(jié)合起來，研制出

17、了第一臺(tái)通用機(jī)械手。這種機(jī)械手可以通過讓其沿一系列點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)位置以數(shù)字形式存貯起來，動(dòng)作執(zhí)行時(shí)，使伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手各關(guān)節(jié)軸來再現(xiàn)這些位置，從而讓機(jī)械手完成一些簡單的工作。正是由于這個(gè)機(jī)械手具有了編程示教再現(xiàn)功能，因此許多人把它作為現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生的標(biāo)志。在隨后的生產(chǎn)應(yīng)用中，為了適應(yīng)各種不同用途需要，相繼出現(xiàn)了直角坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)、極坐標(biāo)等許多種不同結(jié)構(gòu)的機(jī)器人。與第一代示教再現(xiàn)型機(jī)器人不同，第二代機(jī)器人是具有感覺功能的適應(yīng)控制機(jī)器人。這種機(jī)器人帶有傳感器，能感知環(huán)境和對(duì)象的情況，以控制自身動(dòng)作的變化。在機(jī)器人視覺、觸覺研究的同時(shí)，機(jī)器人其他感覺功能的開發(fā)也已經(jīng)開始，對(duì)機(jī)器人的接近覺、聽覺

18、以及會(huì)話等功能都進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。而且這種有感知功能的機(jī)器人開始被應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的焊接、成型及機(jī)械加工等作業(yè)。智能機(jī)器人被人們稱為第三代機(jī)器人，它是能利用感覺和識(shí)別功能做決策行動(dòng)的機(jī)器人。從七十年代后期開始，人們對(duì)智能機(jī)器人的規(guī)劃生成系統(tǒng)(問題解決系統(tǒng)，路徑搜索等)，環(huán)境的理解系統(tǒng)(感覺智能，包括視覺，觸覺等)，知識(shí)獲得與利用系統(tǒng)(知識(shí)工程和專家系統(tǒng)等)，人機(jī)接口系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等問題展開了更加廣泛、深入地研究。智能機(jī)器人的研究是一個(gè)艱巨而又廣泛的問題，隨著研究的不斷深入，相關(guān)科學(xué)的飛速發(fā)展(如第五代智能計(jì)算機(jī))，具有智能的機(jī)器人在不久的將來一定會(huì)出現(xiàn)。縱觀機(jī)器人的發(fā)展過程，可以

19、看出， 自從機(jī)器人在五十年代誕生以來，在短短的四十多年里由于各種有關(guān)技術(shù)的發(fā)展，特別是自動(dòng)控制技術(shù)、集成電路技術(shù)及微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在國際形式的推動(dòng)下，各國在經(jīng)濟(jì)上和科技上展開激烈的競爭，機(jī)器人的生產(chǎn)和應(yīng)用隨之得到了迅速的發(fā)展。它經(jīng)歷西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2了第一代工業(yè)機(jī)器人的研究、實(shí)用化、普及，第二代感知功能機(jī)器人的研究、實(shí)用化，以及第三代智能機(jī)器人的研究等各個(gè)階段。我國的機(jī)器人研究始于70年代。經(jīng)過近20年努力，特別是經(jīng)過“711”攻關(guān)、“863”計(jì)劃，取得了一批重要成果，掌握了機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、機(jī)器人語言等技術(shù)。1986年國家把智能機(jī)器人列為高

20、技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，研究目標(biāo)是跟蹤世界先進(jìn)水平，工作內(nèi)容主要是圍繞特種機(jī)器人進(jìn)行攻關(guān)。進(jìn)入90年代，在國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，確定了特種機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人及其應(yīng)用工程并重、以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，實(shí)現(xiàn)了高技術(shù)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場的密切銜接，研制出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品，并小批試產(chǎn)，完成了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，建立了9個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地和7個(gè)科研基地。我國的高等院校，如長沙國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等在步行機(jī)器人、精密成型機(jī)器人及7自由度機(jī)器人研制等前沿領(lǐng)域內(nèi)做出了可喜的成績，正在逐步縮短在機(jī)器人技術(shù)方面與世界先進(jìn)水平的差距。1.2 機(jī)械手

21、發(fā)展前景機(jī)械手發(fā)展前景我國機(jī)器人發(fā)展已跨過了起步階段，走上了進(jìn)步和發(fā)展的道路。今后的任務(wù)是把機(jī)器人技術(shù)推廣到更多的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域和其他更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，大力開展跨區(qū)域交流合作，與國際接軌，早日躋身于世界先進(jìn)行列。雖然，目前工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)了，但其制造成本和對(duì)使用者的素質(zhì)要求很高，在高端產(chǎn)業(yè)集成化制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，而在中小制造業(yè)中，零散化的制造過程中，卻很少應(yīng)用。所以，將來機(jī)械手的發(fā)展在普及化方面作為重中之重。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動(dòng)生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技

22、術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合。機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動(dòng)，不知疲勞，不怕危險(xiǎn)，抓舉重物的力量比人手力大的特點(diǎn)，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31.3 本課題的研究內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容本課題的設(shè)計(jì)思路是，首先就是夾持器的工況分析，其次是分析總結(jié)國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r，最后提出設(shè)計(jì)總體方案，進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，主要解決了以下幾個(gè)問題：（1）（3）選擇什么樣的傳動(dòng)方案;（4）怎樣減小夾持器的體積，提高機(jī)械手的靈活性；（5）怎

23、樣大量的使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，降低制造成本；在夾持器的設(shè)計(jì)過程中，必須要符合實(shí)際。本夾持器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、合理，剛度以及強(qiáng)度都達(dá)到了要求，在靈活性以及使用壽命方面都有考慮到，并且對(duì)此作出了相應(yīng)的對(duì)策。2 機(jī)械手夾持器的總體方案設(shè)計(jì)42 機(jī)械手夾持器的總體方案設(shè)計(jì)機(jī)械手夾持器的總體方案設(shè)計(jì)2.1 工況分析工況分析本機(jī)械手主要與鑄造生產(chǎn)線砂箱裝卸線組合最終形成生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)加工過程（上料、加工、下料）的自動(dòng)化、無人化。本設(shè)計(jì)能夠應(yīng)用到鑄造工廠車間，從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約加工輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力。其主要工作流程就是機(jī)械手夾持器從物料平臺(tái)抓取物料，再把物料搬運(yùn)到流水線。該夾持器為砂箱搬運(yùn)機(jī)械

24、手裝卸專用設(shè)備，其額定負(fù)載為裝卸件的重量。以下是夾持器的基本參數(shù)：抓重：300 公斤左右；夾持范圍：1100（長）*1500（寬）*700（高）毫米； 2.1.1 夾持器結(jié)構(gòu)方案比較夾持器結(jié)構(gòu)方案比較為了實(shí)現(xiàn)砂箱裝卸自動(dòng)裝卸的需要，可以有不同的運(yùn)動(dòng)組合，可有以下三種型式：（1）夾鉗式手部型 夾鉗式手部由手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成的，它對(duì)抓取各種形狀的工件具有較大的適應(yīng)性，可以抓取軸、盤、套類零件。一般情況下，多采用倆個(gè)手指，少數(shù)采用三指或多指。驅(qū)動(dòng)裝置為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)源有液壓的、氣動(dòng)的和電動(dòng)的等幾種形式。常見的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)往往通過滑槽、斜楔、齒輪齒條、連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)夾緊或松開。 （2

25、）平移型夾持器它的工作原理是是靠手指的平行移動(dòng)實(shí)現(xiàn)張開閉合，適用于夾持平板、方料。在夾持直徑不同的圓棒時(shí)，不會(huì)引起中心位置的偏移。但這種手部機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜、體積大，要求加工精度高。（3）回轉(zhuǎn)型夾持器回轉(zhuǎn)型手指的張開閉合靠手指根部（以樞軸支點(diǎn)為中心）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來完成。樞軸支點(diǎn)為一個(gè)的，稱為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型；倆個(gè)的為雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。這種手指結(jié)構(gòu)簡單，形狀小巧，但夾持不同工件會(huì)產(chǎn)生夾持定位偏差。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5a)單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 b）雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型 c） 平移型圖 2.3 回轉(zhuǎn)型和平移型手指綜上所述，夾鉗式手部中自重式夾持器的自重抓持特點(diǎn)以及整個(gè)的結(jié)構(gòu)更適合本設(shè)計(jì)要求，所以我選擇

26、了夾鉗型中典型的一種自重式夾持器。22.1.2 機(jī)械手驅(qū)動(dòng)機(jī)械手驅(qū)動(dòng)方案的比較方案的比較通常工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式有以下三種：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的壓力在0.514mpa之間，最高可達(dá)到2030mpa；機(jī)器人中多采用0.67mpa。液壓是一種比較成熟的技術(shù)。與其他兩種方式相比，有如下特點(diǎn)：（1）驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)力矩大，即功率重量比大。（2）可把工作液壓缸直接做成操作關(guān)節(jié)的一部分，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。結(jié)構(gòu)較簡單、緊湊。（3）實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)比較簡單，易于控制。（4）在液壓管路中使用安全閥，可簡單而有效地防過載。（5）其缺點(diǎn)是需配備壓力源和復(fù)雜的管路系統(tǒng)。容易發(fā)生泄露，影響工作的穩(wěn)定性和運(yùn)動(dòng)精度，污染環(huán)境等。氣壓驅(qū)動(dòng)方

27、式（1）使用的（2）與液壓驅(qū)動(dòng)比較工作壓力低，功率重量比小、裝置體積大。僅適用于中小負(fù)荷的機(jī)器人。（3）由于氣體的可壓縮性，難以實(shí)現(xiàn)較高的位置精度和伺服控制。運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性差，工作時(shí)有噪聲。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6隨著控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)機(jī)器人操作機(jī)各部分動(dòng)作要求的不斷提高，液壓驅(qū)動(dòng)在機(jī)器人中應(yīng)用日益廣泛。本機(jī)械手夾持器的負(fù)荷較大，靈活度較高，所以選擇液壓驅(qū)動(dòng)。圖 2.4 設(shè)計(jì)原理簡圖機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是為執(zhí)行系統(tǒng)各部分提供動(dòng)力的裝置，隨驅(qū)動(dòng)源不同其組成也不同，本機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需滿足較長的作用時(shí)間和穩(wěn)定性，因此采用液壓缸作為機(jī)械手抓持工件的動(dòng)力元件。2.1.3 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

28、的分析比較機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的分析比較工業(yè)機(jī)器人中常用的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（1）齒輪傳動(dòng) 主要特點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，可傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。適用的功率和速度范圍很廣，功率從接近于零的微小值到數(shù)萬千瓦，圓周速度從很低到 300m/s。傳動(dòng)效率高， =0.920.98。工作可靠，使用壽命長。外輪廓尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊。制造和安:裝精度要求較高，成本較高，不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。（2）蝸桿傳動(dòng) 該傳動(dòng)主要特點(diǎn)：傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。傳動(dòng)平穩(wěn)、振動(dòng)小、噪聲低。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于當(dāng)量摩擦角時(shí)，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖。傳動(dòng)磨擦損失大，效率低，一般為 0.70.9；具有自鎖性時(shí)

29、，其效率0.5，所以不宜用于大功率載荷變化很大和急促反向的傳動(dòng)中使用；只能用于平行軸間的傳動(dòng)；安裝精度和制造費(fèi)用比帶傳動(dòng)高。（3）歐德齒數(shù)多，可達(dá)總齒對(duì)數(shù)的 30%40%。故承載能力大。運(yùn)動(dòng)誤差小，無沖擊，齒的磨損小，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)。通過調(diào)整，齒側(cè)間隙小，故空程小，適用于正反向傳動(dòng)。效率高，結(jié)構(gòu)簡單，零件少，體積小，重量輕。缺點(diǎn)是起動(dòng)力矩大，柔輪易疲勞損壞，故柔輪的材料和熱處理?xiàng)l件要求高。價(jià)格昂貴。（4）鋼帶傳動(dòng) 鋼帶的拉伸變形小，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)效率高，是無間歇傳動(dòng)，傳動(dòng)精度高。通過以上的分析比較，我發(fā)現(xiàn)以上的任何一種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合所有的方案，齒輪齒條更為適合本

30、設(shè)計(jì)，因?yàn)樗邆浔驹O(shè)計(jì)所要求的工作平穩(wěn)以及恒定兩個(gè)特點(diǎn)，所以我選用齒輪齒條作為本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案。3西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 72.2 夾持器設(shè)計(jì)要求夾持器設(shè)計(jì)要求（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力 手指握力大小要適宜，力量過大則動(dòng)力消耗多，結(jié)構(gòu)龐大，不經(jīng)濟(jì)，甚至?xí)p壞工件；力量過小則夾持不住或產(chǎn)生松動(dòng)、脫落。在確定握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮傳送或操作過程中所產(chǎn)生的慣性力和自重，以保證工件夾持可靠。（2）手部的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)具有足夠的驅(qū)動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)指出，由于機(jī)構(gòu)傳力比不同，在一定的夾持力條件下，不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所需驅(qū)動(dòng)力打的大小是不同的。（3）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍 手指應(yīng)具

31、有足夠的開閉角度（手指從張開到閉合繞支點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的角度）或開閉距離，以便于抓取或退出工件。（4）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度 每個(gè)被家吃的工件，在手指內(nèi)部有準(zhǔn)確的相對(duì)位置。這對(duì)一些有方位要求的場合更為重要，如凸輪軸、曲軸一類復(fù)雜的工件，在機(jī)床上安裝的位置要求嚴(yán)格，因此機(jī)械手的手部在加持工件后應(yīng)保持相對(duì)的位置精度。（5）要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、效率高 在保證本身剛度、強(qiáng)度的前提下，盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、以利于減輕手臂的負(fù)載。（6）考慮通用性和特殊要求 一般情況下，手部多是專用的，為了擴(kuò)大它的適用范圍，提高它的通用化程度，以適應(yīng)夾持不同尺寸和形狀的工件需要，通常采取手指可調(diào)整的辦法。綜合以上 2、

32、3 部分的選擇，本設(shè)計(jì)的機(jī)械手的總體結(jié)構(gòu)如下：1.夾持器扣手 2.液壓缸 3.鍵 4.定位螺釘 5.手指圖 2.5 自重式夾持器的總體結(jié)構(gòu)西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 82.9 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素影響平穩(wěn)性和定位精度的因素 機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作，實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問題，是若干線量和交量定位的組合。在許多比較簡單的情況下，單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量或角量定位誤差的因素如下：（1）定位方式 不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí)，定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)。（2）定位速度 定位速度隊(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣却蟮牟煌瑫r(shí)，必

33、須耗散的運(yùn)動(dòng)部件的能量不同。通常，為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速（3）控制系統(tǒng) 開關(guān)控制、電液比例控制盒伺服控制的位置控制精度是不相同的。這不僅是因?yàn)楦鞣N控制元件的精度和靈敏度不同，而且也與位置反饋裝置的有無有關(guān)。 如下圖所示，此裝置為抓手的扣手部件，具有自重抓式及定位作用。圖 2.6 扣手3 機(jī)構(gòu)及參數(shù)計(jì)算9 3 機(jī)構(gòu)及參數(shù)計(jì)算機(jī)構(gòu)及參數(shù)計(jì)算3.1 液壓缸的選擇液壓缸的選擇3.1.1 夾緊力計(jì)算夾緊力計(jì)算抓取重量 300kg為摩擦系數(shù)，為 u 型手指半角，此處粗略計(jì)算f34k 被抓取工件的重量g求得夾緊力, nf123g1.5 1.002 4 300 9.817675.28nfk k k m

34、n ，取整為 17675n。3.1.2 驅(qū)動(dòng)力計(jì)算驅(qū)動(dòng)力計(jì)算根據(jù)驅(qū)動(dòng)力和夾緊力之間的關(guān)系式： c2bsinanff （3.2）式中：c滾子至銷軸之間的距離；b爪至銷軸之間的距離；楔塊的傾斜角a理論計(jì)算值，考慮手爪的機(jī)械效率，一般取 0.80.9，此處取 0.88，則： ，取1432911628310.88ffn162831fn 3.1.3 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 （3.32=4fd p推）式中表 3.1 液壓缸的內(nèi)徑系列（jb826-66） （mm）液壓缸內(nèi)徑系列西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 103.1.4 選用夾持器液壓缸選用夾持器液壓缸江蘇金飛鴻液壓成套設(shè)備有

35、限公司 型號(hào)為 y-hg1 結(jié)構(gòu)簡圖，外形尺寸及技術(shù)參數(shù)如下：表 3.2 夾持器液壓缸技術(shù)參數(shù)（1） 齒輪齒條結(jié)構(gòu)，就是完成直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)化的機(jī)構(gòu)。其各部分功能及相互關(guān)系如都保持一定，所以這是等值直進(jìn)回轉(zhuǎn)交換機(jī)構(gòu)。當(dāng)齒條的移動(dòng)量與齒輪圓周相等時(shí)，齒條驅(qū)動(dòng)一次，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周。在本機(jī)構(gòu)中，齒條是用液壓缸的液壓桿做為驅(qū)動(dòng)力，形成往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。43.2.1 齒輪參數(shù)的選擇齒輪參數(shù)的選擇齒輪模數(shù)值取值為齒輪模數(shù)值取值為 m=4，壓力角，壓力角，齒輪螺旋角，齒輪螺旋角，齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)，齒條齒數(shù)應(yīng)根據(jù)o=20o=12轉(zhuǎn)向輪達(dá)到轉(zhuǎn)向輪達(dá)到分度圓直徑 d=mz/cos =2.5 6/cos1215.337

36、d=61.348omm，齒頂圓直徑 aad =d+2h =61.348+2 17=95.348齒根圓直徑 ff261.3482 1139.348ddh 基圓直徑 d bdcos15.337 cos2014.412,57.648obdd法向齒厚為 s(2tan)m(2 0.7 0.364) 2.521.122nnnnmm 分度圓直徑與齒條移動(dòng)速度的關(guān)系 60000 /10.001/dvnvm s齒距 3.14 1031.4pm3.2.3 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪精度等級(jí)、材料及參數(shù)局的選擇（1）由于夾持器齒輪轉(zhuǎn)速低，是一般的機(jī)械，故選 8 級(jí)精度。（2）齒輪模數(shù)值取值為 m=

37、4，齒輪齒數(shù)為 z=18，壓力角 。o=20（3）齒輪螺旋角初選為 ，變?yōu)橄禂?shù) o=12，x=0.73.3 齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 132112.4sfnfpmktym（3.5）西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11（1）試?。?）查表得 齒間載荷分布系數(shù) 1.1hhkk 1 0.4 1.1 1.150.759avhkk k k k 3.4 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核校核公式為 221hehdtuz z z zbd u（3.6）（1）用接觸應(yīng)力 查表得 由圖 7-18 得hmin=1650pah11nz（2）查表得 彈性系數(shù) 1/2180aezm

38、p（3）查表得 區(qū)域系數(shù) 2.44hz（4）重合度系數(shù) 110.911.2055z（5）螺旋角系數(shù) coscos120.989oz由以上計(jì)算可知齒輪滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，即以上設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求。3.5 齒條的設(shè)計(jì)齒條的設(shè)計(jì)端面壓力角 ttan/costan20 /cos80.367oo (2tan)(2 0.7 0.364) 2.5=4.59322nnnsmm 2(2tan)m(2 0.7/cos0.367) 2.52535.27522nnttsmm 3.6 齒輪軸的設(shè)計(jì)齒輪軸的設(shè)計(jì)由于齒輪的基圓直徑 ，數(shù)值較小，若齒輪與軸之間采用鍵連接57.65bd 必將對(duì)軸和齒輪的強(qiáng)度大大降低，因此，將其

39、設(shè)計(jì)為齒輪軸，軸的材料選用20mncr5 材料制造并經(jīng)滲碳淬火。5查表得：20mncr5 材料的硬度為 60hrc，抗拉強(qiáng)度極限 =1100mpa，屈服極限 ，彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ，剪切疲勞極限 s=850m pa1=525amp，轉(zhuǎn)速 1=300ampn10 / minr根據(jù)公式 13325d1.360.20.2 50tt（3.7）西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12忽略磨損，根據(jù)能量守恒定律，作用在齒輪齒條上的阻力矩為 ,作用在齒輪上的軸向力為 r328.8 .mn m r328.8sin20sin2012.239.15oomfnr作用在齒輪上的切向力為r328.8cos20c

40、os2033.779.15oomfnr彎曲疲勞強(qiáng)度校核 221=/r =33.77/3.14 5 =0.43a525afmpmp剪切疲勞強(qiáng)度校核 221=/r =33.77/3.14 4 =0.627a300afmpmp滿載時(shí)的阻力矩為 r=328.8 .mmn齒輪軸的最小直徑為 ，在此截面上的軸向抗拉強(qiáng)度為d=8mm22=/r =11.55/3.14 4 =0.229a1100afmpmp本設(shè)計(jì)選擇齒輪軸直徑 =170mmd6 結(jié)論134 夾持器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)夾持器機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 抓手的設(shè)計(jì)抓手的設(shè)計(jì)本機(jī)械手夾持器的手指采用四指式抓持，手指結(jié)構(gòu)圖如下：圖 4.1 手爪4.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)論文前面的計(jì)算與分析，本夾持器設(shè)計(jì)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇為齒輪齒條結(jié)構(gòu)，由于齒輪的基圓直徑較小，此處將其設(shè)計(jì)為齒輪軸，軸的材料選用 20mncr5 材料制圖 4.2 齒條本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)過方案比較選用出來，是幾種傳動(dòng)中最為適用的，能與本設(shè)計(jì)完美配合，并能確保夾持器順利作業(yè)。4.3 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)