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（毕业设计图纸全套）换刀机器人机械系统的设计（含说明书）

换刀机器人机械系统的设计摘要液压缸回油腔低压油液所造成的阻力启动或制动时，活塞杆所受平均惯性力。的计算不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力不同，导向截面为圆柱面时，向杆对称配置在伸缩缸两侧，启动时导向装置的摩擦阻力较大。由于导向杆对称配置，两导向杆受力均匀，可按个导向杆计算得得.式中参与运动的零部件所受的总重力含工件重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，导向支撑的长度当量摩擦系数，与截面形状有关。对于圆柱面摩擦系数，对于静摩擦且无润滑时钢对青铜取钢对铸铁取针对本设计采用星导轨作为导向支撑即，为型对承面的夹角当时，时，因为本设计材料为钢对铸铁，的计算不同的密封圈其摩擦阻力不同，本设计选择形密封圈，所以计算如下.式中摩擦系数，取密封处的工作压力密封处的直径沿轴向的密封长度，相当于唇部的宽度。根据般实际经验选取液压缸工作压力,.的计算般背压阻力较小，可按得计算.参与运动的零部件所受的总重力包括工件重量重力加速度，取由静止加速到常速的变化量启动过程时间,般取，对轻载低速部件取较小值，对重载高速运动部件取较大值。根据本设计的实际情况取液压缸活塞的驱动力确定液压缸尺寸活塞杆的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。对于杆长大于直径的倍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，按拉压强度计算.碳钢取，般不小于.。，.，活塞杆的稳定性校核本缸设计的活塞杆长度小于直径的倍，所以不校核稳定性。液压缸内径的计算当油进入无杆腔当油进入有杆腔液压缸的有效面积无杆腔.有杆腔.式中驱动力液压缸的工作压力活塞杆直径液压缸内径液压缸机械效率，在工程中用赖油橡胶可取.。选择适当的液压缸工作压力很重要。选高了，可减小液压缸内径及其执行机构的尺寸，是机械手手臂结构紧凑，但要选用价格较贵的高压油泵和阀，并使密封复杂化。选低了，可用价格较低的泵和阀，但使结构庞大，自重增加。般取，表推荐了机组数据，可供参考。表液压缸工作压力作用在活塞上的外力液压缸工作压力作用在活塞上的外力液压缸工作压力.由上表选取,又即液压缸壁厚计算考虑到各方面的原因将缸壁设计成厚壁，即时.式中材料抗拉强度安全系数，.般常用缸体材料的需用应力锻钢铸钢无缝钢管取液压缸端盖的链接方式与强度计算液压缸采用螺钉连接缸盖螺钉的计算，为保证连接的紧密性，必须规定螺钉的间距，如表。然后决定螺钉的数目。表螺钉间距与压力的关系工作压力螺钉间距在这种连接中，每个螺钉在危险剖面上承受的拉力式中，工作载荷驱动力螺钉数目工作压力预紧力危险剖面直径。由表取又取.，则螺钉的强度条件为.式中计算载荷抗拉许用应力，螺纹内径螺钉材料屈服极限，见表表常用螺钉材料的屈服极限钢号由表取，又，即螺钉螺纹内径为。第章自动换刀机器人手部升降机构的设计.自动换刀机器人手部升降机构的组成及动作原理如图所示，它由油马达滚珠丝杠螺旋副间隙调整垫导向柱减速齿轮和无触点行程开关等组成。减速齿轮无触点行程开关油马达滚珠丝杠螺旋副间隙调整垫图.自动换刀机械手升降机构图动作原理当接收使手架上升或下降找刀排指令后，压力油进到油马达中，油马达带动滚珠丝杠转动，使手架带着装卸刀手升降。因刀库有四排刀排，手架可上下移动的距离，当手架上下运动接近所选刀排位置时，其上的悬臂感应块图中未示出使安装在刀排相应位置的无触点行程开关发信，控制手架升降油路的调速阀作用使手架减速，当到达所选刀排要求准确定位时，装在减速齿轮上的感应块使无触点行程开关发信，切断手架升降油路，油马达停止转动，手架即停在所规定的位置上。滚珠丝杠和螺母间隙，可用修磨调整垫来达到。导向柱除起导向作用外，并使滚珠丝杠在传动中免受弯曲力矩的作用，使手架升降运动平稳可靠。.滚珠丝杠及螺母副的设计与选用纵向进给运动负载分析滚珠丝杠受力般有切削负载和摩擦阻力。切削负载因为设计的是自动换刀机械手，是个实现自动换刀的装置，根本不用加工东西，所以没有切削负载，及切削负载为零。摩擦阻力纵向导轨是滚动导轨，为导轨的摩擦系数，由公式可求出摩擦阻力.表中，导轨摩擦系数轴套和轴架以及主轴的键的摩擦系数考虑颠覆力矩影响的实验系数。表导轨的摩擦系数导轨形式燕尾形换刀机器人机械系统的设计摘要到了年代后期开始了机器人样机的研究工作。年成功地试制出台深水作业机器人。年研制出工厂用的万能机器人。早在前苏联第九个五年计划年年开始时，就把发展机器人列入国家科学技术发展纲领之中。到年，已研制出个型号的台机器人，经过年的努力，前苏联的机器人在数量质量水乎上均处于世界前列地位。国家有目的地把提高科学技术进步当作推动社会生产发展的手段，来安排机器人的研究制造有关机器人的研究生产应用推广和提高工作，都由政府安排，有计划按步骤地进行。日本在年代末正处于经济高度发展时期，年增长率达。第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。为此，日本在年由川崎重工业公司从美国公司引进机器人及其技术，建立起生产车间，并于年试制出第台川崎的“尤尼曼特”机器人。正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎。日本政府方面在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，从而更进步激发了企业家从事机器人产业的积极性。尤其是政府对中小企业的系列经济优惠政策，如由政府银行提供优惠的低息资金，鼓励集资成立“机器人长期租赁公司”，公司出资购入机器人后长期租给用户，使用者每月只需付较低廉的租金，大大减轻了企业购入机器人所需的资金负担政府把由计算机控制的示教再现型机器人作为特别折扣优待产品，企业除享受新设备通常的折扣优待外，还可再享受的价格补贴。另方面，国家出资对小企业进行应用机器人的专门知识和技术指导等等。这系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到年代中期，已跃而为“机器人王国”，其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法“日本机器人的发展经过了年代的摇篮期，年代的实用期，到年代进人普及提高期。”并正式把年定为“产业机器人的普及元年”，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。日本政府和企业充分信任机器人，大胆使用机器人。机器人也没有辜负人们的期望，它在解决劳动力不足提高生产率改进产品质量和降低生产成本方面，发挥着越来越显著的作用，成为日本保持经济增长速度和产品竞争能力的支不可缺少的队伍。日本在汽车电子行业大量使用机器人生产，使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低。从而使日本生产的汽车能够以价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国市场，并且向机器人诞生国出口日本产的实用型机器人。此时，日本价廉物美的家用电器产品也充斥了美国市场这使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造使用机器人，增大了国力，获得了巨大的好处，迫使美英法等许多国家不得不采取措施，奋起直追。图.是日本川崎公司后期的比较成熟的机器人产品，图.是日本安川机电公司比较成熟的机器人产品。图.日本川崎机器人图.日本安川机器人国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势工业机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降，平均单机价格从年的．万美元降至年的．万美元。机械结构向模块化可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。工业机器人控制系统向基于机的开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操性和可维修性。机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了视觉力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。机器人化机械开始兴起。从年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之，纷纷探索开拓其实际应用的领域。存在的问题据专家介绍，我国工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定距离，如可靠性还较低机器人应用工程起步较晚，应用领域窄生产线系统技术与国外比有差距在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人，只占全球已安装台数的左右。有关专家认为，产生以上差距的主要原因，是我国还没有形成机器人产业，当前机器人生产都是应用户的要求，面对单客户次设计形成的，存在品种规格多批量小零部件通用化程度低供货周期长成本较高，而且质量可靠性不稳定等问题。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化通用化模化设计，积极推进产业化进程。据专家介绍，我国制造行业和关键工序大部分仍然沿用传统的生产方式，有的仅是局部更新，这种情况严重制约了相关行业的发展。由于我们还不能自主设计和生产先进的大型自动化成套装备，更形不成整体配套能力，于是目前只能几乎全部依赖进口，产品被国外公司所垄断，由此严重制约了制造业的健康发展。工业机器人市场竞争越来越激烈,中国制造业面临着与国际接轨参与国际分工的巨大挑战,加快工业机器人技术的研究开发与生产是我们抓住这个历史机遇的主要途径。因此我国工业机器人行业要认识到以下几点情况第,工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径,政府要对国产工业机器人有更多的政策与经济支持,参考国外先进经验,加大技术投入与改造第二,在国家的科技发展计划中,应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持,形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面第三,部分国产工业机器人已经与国外相当,企业采购工业机器人时不要盲目进口,应该综合评估,立足国产。换刀机器人总体设计.主要技术参数和外形尺寸主要技术参数用途在给定的程序指令下，配合刀库和卧式镗铣床简称主机实现所有加工工序的自动装卸刀。技术参数结构形式圆柱坐标自由度数负载重量单爪末端操作器双手爪手架运动参数拔插刀行程滑座伸缩最大升降行程找刀排刀排间垂直方向距离为，共四排回转角度装卸刀手手臂伸缩行程手指夹持刀柄