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（优秀毕业全套设计）电动机座加工自动线卸料机械手设计

重量，本设计采用回转型。手爪多为两指也有多指，根据需要分为外抓式和内抓式两种也可用负压式或真空式的空气吸盘它主要用于吸取冷的，光滑表面的零件或薄板零件和电磁吸盘。本课题设计的多功能机械手需要抓取的是电动机座体，为了便于机械手结构尺寸的确定以及各部分的受力分析和计算，本文以系列号电动机座。由于电动机座机体内部形状不是很有规则，本手爪采用宽大的三指型并且在指的内侧粘贴层橡胶以增大摩擦，就像人的手指上附有皮肉。传力机构型式较多，常用的有滑槽杠杆式连杆杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式丝杠螺母式弹簧式和重力式。.臂部。臂是支承被抓物手部的重要部件。手部的作用是带动手指去抓取物体，并按预定要求将其搬到预定的位置。手臂有两个自由度，可采用直角坐标前后上下左右都是直线,圆柱坐标前后上下直线往复运动和左右旋转，球坐标前后伸缩上下摆动和左右旋转和多关节手臂能任意伸屈四种方式。驱动机构有气动液动电动和机械式四种形式。气动式速度快，结构简单，成本低。采用点位控制或机械挡块定位时，有较高的重复定位精度，但臂力般在以下。液动式的出力大，臂力可达以上，且可用电液伺服机构，可实现连续控制，使工业机械手的用途和通用性更广，定位精度般在范围内。目前常用的是气动和液动驱动方式。电动式用于小型，机械式只用于动作简单的场合。.各类驱动系统的特点工业机械手的驱动系统,按动力源分为液压,气动和电动三大类.根据需要也可由这三种基本类型组成复合式的驱动系统.液压驱动系统由于液压技术是种比较成熟的技术,它具有动力大,力或力矩惯量比大,快速响应高,易于实现直接驱动等特点,适用于承载能力大,惯量大以及在防爆环境中工作的机械手.气动驱动系统具有速度快,系统结构简单,维修方便,价格低等特点,适用于中,小负载的系统中.但难于实现伺服控制,多用于程序控制的机械手中.如在上下料和冲压机械手中应用较多.电动驱动系统由于低惯量,大转矩的交,直流伺服电机及配套的伺服驱动器交流变频器,直流脉冲调制器的广泛采用,这类驱动系统在机械手中被大量选用工业机械手驱动系统的选择原则设计机械手时,选择哪类驱动系统,要根据机械手的用途,作业要求,机械手的性能规范,控制功能,维护的复杂程度,运行的功耗,性能与价格比以及现有条件等综合因素加以考虑.在注意各类驱动系统特点的基础上,综合上述各因素,充分论证其合理性,可行性,经济性以及可靠性后进行最终的选择.般情况下机械手驱动系统的选择大致按如下原则物料搬运包括上下料用有限点位控制的程序控制机械手,重负载的可选用液压驱动系统,中等负载的可选用电动驱动系统,轻负载的可选用气动驱动系统.用于点焊和弧焊及喷涂作业的机械手,要求具有任意点位和轨迹控制功能,需采用伺服驱动系统.本机械手采用程序控制液压驱动系统控制系统机械手电器控制系统有各种类型，除了通用机械手外，绝大多数要专门进行电控系统的设计。工业机械手的电器控制系统相当于人的大脑，它指挥机械手的动作，并协调机械手与生产系统之间的关系。机械手的工作顺序，应达到的位置，如手臂上下移动伸缩回转及摆动等都是在控制系统的指挥下，通过每运动部件的检测机构有较重要的作用。检测是为进行比较和判断提供依据，是操作和控制的基础。通用的位置检测元件有以下.行程开关这种开关又称限位开关，主要用于将机械的位移转变为电信号，控制驱动电动机的运作状态，或控制有关电磁阀的动作，从而实现机械手的定位或进行行程控制。.近开关这种开关主要利用接近体与检测线圈间的电磁感应来检测位置，是种无触点行程开关。.电位器电位器的结构简单，输出信号大，可测直线和角度位移，使用方便，价格低。缺点是分辨率不高，放大器和执行机构有定得死区，因而控制精度不高。控制的方式有以下方式有点动控制和连续控制两种方式。大多数用插销板进行点位程序控制，也有采用可编程序控制器控制微型计算机数字控制，采用凸轮磁带磁盘穿孔卡等记录程序。主要控制的是坐标位置，并注意其加速度特征。.机械手的主要参数机械手的主要技术参数本课题为电动机机体加工线上的辅助装置之，机械手在机体加工自动线上完成上料，转位和翻转等多种功能。以系列号电动机座为例，其主要技术指标如下最大抓取重量械手的自由度个坐标型式类似圆柱坐标手臂运动参数大手臂回转度小手臂升降毫米手指夹持范围孔径毫米定位方式行程挡铁定位精度驱动方式液压控制方式继电线路程序控制性能要求抓取灵活，送放平稳，定位可靠。机械手的主要规格参数工业机械手的规格参数，是说明机械手规格的具体指标，包括以下几个方面自由度数目和坐标形式自由度个，坐标形式为圆柱坐标式。定位方式机械挡块和行程开关。驱动方式液压驱动。手臂运动参数程序编制方法。控制系统动力电。驱动源液压，压力为.，液压泵型齿轮泵，电动机是型，功率为。重量。机械手机械系统的设计.手部的设计手部结构的设计手部设计时应该注意的问题手指需有足够的夹紧力。手指应有定的开闭角度范围，其大小应满足工件尺寸变化的需要。应能保证工件的准确定位。结构尽量紧凑减轻重量，以利于臂部设计。手部的结构与分类手部就是与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手部。为了使机械手的通用性更强，把机械手的手部结构设计成可更换结构，当被夹持工件是圆柱刀柄时，使用夹持式手部当该机械手做其他用途，被夹持工件是板料时，可使用气流负压式吸盘。夹持式手部由手指或手爪和传力机构所构成。手指是与物件直接接触的构件，常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少，其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时，工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件。吸附式手部分为空气负压吸盘和电磁吸盘两种。空气负压吸盘对所吸附的工件的材质不限，但要求工件表面较平整。空气负压吸盘按形成负压的方法分为挤气式，气流负压喷嘴式，真空泵式。电磁吸盘结构简单，但仅适用吸附磁性工件，并应注意被吸附的工件有剩余磁性的问题。电磁吸盘按结构形式分为固定式和转动式。手指结构取决于被抓取物件的表面形状被抓部位是外廓或是内孔和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的形面的和曲面的手指有外夹式和内撑式指数有双指式多指式和双手双指式等。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。其传力结构形式比较多，如滑槽杠杆式斜楔杠杆式齿轮齿条式弹簧杠杆式等。手部的计算与分析.夹紧力握力的确定本设计中机械手手爪在夹持工件时，都是手指在水平位置上夹持垂直放置的工件，其夹握力分析简图如下图.图.夹握力分析简图式中，夹持工件时所需要的握力工件的重量，摩擦系数，取.电动机座机体结构复杂，表面并不平整。为了增大夹握力，可以采取以下两种方法，加大手指宽度以增加手指和机体的接触面积二，增大手指和机体间的摩擦系数。为此本设计方面采用较宽手指，另方面在手指内侧粘结波涛形的橡胶垫，如图.所示，故此处取.。将上述数值代入得.考虑到工件在传送过程中还会产生惯性力，振动以及受到传力机构效率等得影响，故实际握力还应按下式计算式中，η手部的机械效率，般η安全系数，般取.工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，按下式估算，其中，为抓取工件传送过程中的最大加速度，为重力加速度。若取η.按.，按计算则因为这个机械手手指不是完全靠摩擦力去夹紧工件，假如这个完全是靠摩擦力的话，则每个手指需要承受的握力二，夹紧缸驱动力的计算图.所示为夹紧缸受力分析简图，图中为驱动力，为握力。由图的受力分析可得图.由图.得知在手指头上有个复位弹簧，根据手指的尺寸选择弹簧的种类，在这里我们选择弹簧丝直径.,弹簧内径,弹簧系数.假设当手指在推动杆的最下方的时候弹簧为自由长度，即弹簧,由从推动杆从底部到杆上的变化距离,则弹簧变化长度为，.见页计算数据由受力图.可知在竖直方向的受力情况为其中.因为这是其中个手指的计算驱动力，则驱动力总和三，夹紧液压缸主要尺寸得确定．液压缸内径.式中，驱动力，即液压缸得实际工作载荷系统得工作压力，机械效率，般取.将上述数值代入得.按标准系列直径圆整，取活塞杆直径.液压缸壁厚式中，试验压力，.许用压力，选用铸铁材料，将已知数据代入上式得.取.液压缸外径及长度,由结构需要确定，取长度.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即的活塞杆还必须具有足够的稳定性。有总体设计可知所以这里只对杆进行强度的校核。式中驱动力活塞杆直径材料的许用应力碳钢取.对于轴的直径的校核.所以轴的直径满足要求.稳定性校核当活塞杆时，般应进行稳定性校核。该手臂活塞杆•转速，于是得满足要求时，般应进行稳定性校核。该手臂活塞杆•.则.,取安全系数.可得动载系数.故有.式中有总体设计可知所以这里只对杆进行强度的校核。式中驱动力活塞杆直径材料的许用应力碳钢取.对于轴的直径的校核.所以轴的直径满足要求.稳定性校核当活塞杆时，般应进行稳定性校核。该手臂活塞杆•.,并取.故有式中有总体设计可知所以这里只对杆进行强度的校核。式中驱动力活塞杆直径材料的许用应力碳钢取.对于轴的直径的校核.所以轴的直径满足要求.稳定性校核当活塞杆时，般应进行稳定性校核。该手臂活塞杆•故无需稳定性校核。机械手整体相关运动参数设计.由运动流程图如下，机械手完成个周期的运动是秒，这个根据实际工作中的时间效益和机床保护方面考虑，我们整体可以把时间分配为如下情况，图运动时间流程图.大手臂的运动速度计算.因为大手臂需要转动，即当大手臂能够完成个单向运动时，这时候的轴走过的角度在轴上的另外个小齿轮也就走过了角度，此时小齿轮走过的距离和小此轮啮合的齿条走过的距离.小手臂速度的计算从运动行程图可知，行程总距离小手臂上升和下降的速度是样的.手指升降速度计算手指的升降速度也是样的机械手的液压驱动系统的设计液压系统自年代初到现在，已在机械手中获得广泛应用。目前，虽在中等负载以下的机械手中采用电机驱动系统，但在简易经济型，重型的工业机械手和喷涂机械手中采用液压系统的仍占较大比重，它的优点是动力大力或力矩惯性比大响应快速易于实现直接驱动等。液压系统在机械手中所起的作用是通过电液转换元件把控制信号进行功率放大，对液压动力机构进行方向位置和速度的控制，进而控制机械手按给定的运动规律动作。液压动力机