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（毕业设计图纸全套）换刀机械手设计（含说明书）

升降专用机械手的臂部般具有个自由度，即伸缩回转或直移。臂部总重量较大，受力般较复杂，在运动时，直接承受腕部手部和工件或工具的静动载荷，尤其高速运动时，将产生较大的惯性力或惯性距，引起冲击，影响定位的准确性。臂部运动部分零部件的重量直接影响着臂部结构的刚度和强度。专用机械手的臂部般直接安装在主机上机械手的臂部般与控制系统和驱动系统起安装在机身即机座上，机身可以是固定的，也可以是行走式的即可沿地面或导轨移动。臂部的结构形式必须根据机器人的运动形式抓取重量动作自由度运动精度等因素来确定。同时，设计时必须考虑到手臂的受力情况油缸及倒向装置的布置内部管路与手腕的连接形式等因素，它们分别是，刚度要大，倒向性要好，偏重力矩要小，运动要平稳定位精度要高。臂部结构形式机械手的臂部结构般包括臂部伸缩回转俯仰或升降等运动的结构以及与其有关的结构，如传动机构驱动装置导向定位装置支撑连接件和位置检测元件等。此外还有与腕部连接的有关构件及配管线等。下面介绍些臂部结构。圆柱坐标机器人的臂部结构，其臂部具有回转升降伸缩自由度回转运动通过齿条缸驱动齿轮回转来实现升降与伸缩分别由升降油缸和伸缩油缸驱动。极坐标机器人的臂部结构，臂回转结构为齿轮齿条缸结构，臂俯仰臂伸缩均采用直线运动油缸。多关节型机器人的臂部结构，这种类型的机械手多用于喷漆，故也称为喷漆机器人。其臂部有回转俯仰和前后移动三个运动。回转机构为齿轮齿条缸结构，俯仰和前后运动均采用铰链油缸驱动。臂部伸缩运动结构，用钢管做成伸缩臂，由活塞杆带动齿轮沿固定齿条滚动而产生伸缩运动，这种结构的特点是传动效率高，易于实现较大行程和速度，它的行程和速度的大小与齿轮的直径大小有关。臂部俯仰运动的结构，般采用铰接油气缸来实现。铰接油气缸位于手臂下方，活塞杆与手臂之间用铰链连接，缸体与立柱之间用耳叉销轴等方式连接。臂部回转及升降运动的结构，可采用齿条缸与升降缸实现臂回转和升降，臂回转还可用回转缸与行星齿轮传动，链条链轮传动。臂部复合运动机构，它是将个驱动运动分解为个运动，并能依合成运动的形式实现复杂运动的机构。在些专用机械手中常采用行星齿轮机构凸轮机构及连杆机构等来实现臂部的复合运动。臂部运动的导向装置臂部的导向装置，机械手的手臂伸缩及升降运动机构上常设置导向装置，其目的是防止移动部件在伸缩及升降时产生不必要的转动，以保证手臂运动方位的准确性。增大移动部件的刚性，减少移动部件由于自重与抓取重量所引起的变形和位移。承受移动部件的部分自重和抓取工件或工具的部分重量。导向装置般根据臂部的安装形式具体的结构及抓取重量等因素来确定，就导向装置而言，其导向精度刚度和耐磨性对机械手的精度和其它工作性能影响很大，在设计时必须充分注意。这里仅就几种特殊形式作简单介绍单导向杆式单导向杆般配置在驱动油气缸体的侧或活塞杆内。放在活塞杆内时，虽然结构紧凑，但是工艺性比较差。单导向杆导向装置结构简单重量轻摩擦力小，但是承载能力较低，刚性差，而且导向杆内走管通道少。般用于较小型的机器人。单导向杆般采用实心圆杆方杆空心圆杆花键轴等。方杆比圆杆刚性好，但加工比较困难。双导向杆式双到向杆般对称配置在驱动油气缸两侧。这种形式受力情况好刚性大，可承受重载，导向杆内部走管道多，便于油路配置。但转动惯量增加，不利于回转定位。双导向杆般采用圆杆，以便内部通走管。导轨式导轨式的形式较多，其共同特点是刚性好，工作平稳导向性能好，但结构比较复杂。适用于负载较重速度较低的机器人或专用机械手。滚珠花键式焊接结构的轴套前端固接个循环滚珠套，套内装有若干钢珠，并设有保持架。滚珠花键轴的圆弧性花键槽与其中部分钢珠配合，轴套的转动通过循环滚珠套及钢珠传给花键轴，花键轴在随手臂移动时便带动钢珠滚动并自行循环，实现滚动摩擦代替普通花键轴的滑动摩擦。这种结构摩擦阻力小，定向精度高，移动速度快，但是结构比较复杂，制造成本高。本课题中要求臂部具有个自由度即升降回转伸缩运动。臂部的结构形式必须根据机器人的运动形式抓取重量动作自由度运动精度等因素来确定。为了防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂要有足够的刚度，导向性要好，偏重力矩要小，运动要平稳，定位精度要高，回转运动用伺服电机驱动，通过对内齿轮实现手臂的回转运动。伸缩运动用伺服电机驱动，由斜齿轮带动螺杆螺母作相对的移动，使手臂能灵活地伸缩。升降运动用伺服电机驱动，通过丝杠与滚珠的回转，带动外壳体在机座外侧表面作相对滑动，实现手臂的升降。在手臂回转运动中，手臂的重量通过大齿轮由交叉轴承。该轴承是根据标准的止推轴承特制设计的，型属此种。的额定运载荷是，额定静载荷是，完全可以满足许用条件要求。该轴承的内外圈都可有螺孔以联接用，并且在淬火之前铣外圈的键槽和大齿轮进行周向固定。特制的交叉滚珠轴承结构尺寸如下.润滑方式脂润滑。机座是机械手用来手臂部件，并安装驱动装置与其它装置的部件，故稳定性要好，且满足足够的刚度，机座为的尺寸，足够满足运动时的平稳。总体结构图见附图.机械手机身的设计计算机身是直接支撑和驱动手臂的部件。般实现手臂的回转和升降运动，这些运动的传动机构都安在机身上，或者直接构成机身的躯干与底座相连。因此，臂部的运动越多，机身的机构和受力情况就越复杂。机身是可以固定的，也可以是行走的，既可以沿地面或架空轨道运动。机身的整体设计按照设计要求，机械手要实现手臂的回转运动，实现手臂的回转运动机构般设计在机身处。为了设计出合理的运动机构，就要综合考虑，分析。机身承载着手臂，做回转，升降运动，是机械手的重要组成部分。常用的机身结构有以下几种回转缸置于升降之下的结构。这种结构优点是能承受较大偏重力矩。其缺点是回转运动传动路线长，花键轴的变形对回转精度的影响较大。回转缸置于升降之上的结构。这种结构采用单缸活塞杆，内部导向，结构紧凑。但回转缸与臂部起升降，运动部件较大。活塞缸和齿条齿轮机构。手臂的回转运动是通过齿条齿轮机构来实现齿条的往复运动带动与手臂连接的齿轮作往复回转，从而使手臂左右摆动。分析经过综合考虑，本设计选用回转缸置于升降缸之上的结构。本设计机身包括两个运动，机身的回转和升降。如上图所示，回转机构置于升降缸之上的机身结构。手臂部件与回转缸的上端盖连接，回转缸的动片与缸体连接，由缸体带动手臂回转运动。回转缸的转轴与升降缸的活塞杆是体的。活塞杆采用空心，内装花键套与花键轴配合，活塞升降由花键轴导向。花键轴与与升降缸的下端盖用键来换刀机械手设计摘要机器人外形类似坦克炮塔，采用极坐标结构，而机器人采用圆柱坐标结构。上述两种机器人成为机器人结构的主流，美国通用汽车公司和福特汽车公司在其金属冷热加工中，采用这类机器人进行压铸冲压等上下料，收到了良好的效果。美国的机械手技术的发展，大致经历了以下几个阶段年为实验定型阶段。年，万能自动公司制造的机械手供用户做工艺实验。年，该公司生产的机械手定型为台。年为实验应用阶段。这时期，机械手在美国进入应用阶段。例如美国通用汽车公司年订购了台机械手年又自行研制出型机械手，并用台组成了点焊小汽车车身的焊接自动线。年至今直出于技术发展和推广应用阶段。年，机械手处于技术发展阶段。年月美国在伊利斯工学院研究所召开了第届全国机械手会议。据当时统计，美国已采用了大约台机械手，工作时间共达万小时以上。与此同时，出现了所谓高级机器人，例如森德斯兰德公司发明了用小型计算机控制台机械手的系统。在欧洲第台机械手是年瑞典公司发表的第台操作机。日本在六十年代初期就开始研制固定程序控制的机器手，并从其他各国引进了用于不同生产过程的机器人，并获得迅速，很快研制出日本国产华的机械手，技术水平很快赶上了美国并超过了其它国家，目前机械手在日本已得到迅速发展并很快得到普及。我国虽然开始研制机械手仅比日本晚年，但由于种种原因，机械手的技术发展比较慢。但目前已引起了有关方面的极大关注。除了引进消化仿制外，已经具备了定的独立设计和研制能力。在年新疆维吾尔自治区成立年大庆站展览馆展出了由新疆机械局研制的跳舞机器人阿依古丽。在年地十六届广交会上，成都电讯工程学院研制的第三代仿人机器人成蓉小姐已经用汉语或英语向来宾问好，并能简要的介绍的展览产品及回答简单问话。西北电讯工程学院研制的微机控制示教再现式机器人西电号，也于年月在陕西省科技贸易大会上进行了表演。此外，清华大学自动化系研制的具有视觉手眼系统，北京钢铁学院研制的焊接机器人，均已达到了较高的水平。同时，在机器人学科中的视觉听觉语音合成触觉计算控制以及人工智能诸领域研究，也取得了定的进展。近几年来的成就表明，我国机器人技术已经迈出了可喜的步。相信在不久的将来，我们定回赶上世界各国前进的步伐。.工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动控制领域中经常遇到的种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物装配切割喷染等等，应用非常广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有是小批量生产金属加工生产批量中有四分之三在件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的。从这里可以看出，装卸搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下个生产工序机械手加工行业中用于取料送料浇铸行业中用于提取高温熔液等等。本文以能够实现这类工作的搬运机械手为研究对象。下面具体说明机械手在工业方面的应用。建造旋转零件转轴盘类环类自动线般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线环类，大连电机厂的号和号电动机加工自动线轴类，上海拖拉机厂的齿坯自动线盘类等。加工箱体类零件的组合机床自动线，般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动加紧进刀切削退刀和松开的功能，单仍需人工上下料装上机械手，可实现全自动化生产，人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手提供条件。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手生产线中有两台多工位机床和天津二注塑机有加料合模成型分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面是以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂冲床的下料机械手等其是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进轻局技术研究所制作的和多工位冲床机械手等。铸锻焊热处理等热加工方面模锻方面，国内大批量生产的模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成定角度布置早炉前，实现进出料自动化。上海柴油机厂北京内燃机厂洛阳拖拉机厂等已有较成熟的经验。.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。执行机构手部既直接与工件接触的部分，般是回转型或平动型多为回转型，因其结构简单。手部多为两指也有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主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件和电磁吸盘。传力机构形式教多，常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜槭杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母式弹簧式和重力式。腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，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。手腕有独立的自由度。有回转运动上下摆动左右摆动。般腕部设有回转运动再增加个上下摆动即可满