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（图纸+论文）数控车床上下工件机械手设计（全套完整）

传动比可达，结构紧凑维护方便等优点，故在机器人中使用很多。其主要缺点是安装精度要求高中心距要求严格，同时具有定的蠕变性。同步带带轮齿形有梯形齿形和圆弧齿形。钢带传动钢带传动的特点是钢带与带轮间接触面积大，是无间隙传动摩擦阻力大，无滑动，结构简单紧凑运行可靠噪声低，驱动力矩大寿命长，钢带无蠕变传动效率高。链传动在机器人中链传动多用于腕传动上，为了减轻机器人末端的重量，般都将腕关节驱动电机安装在小臂后端或大臂关节处。由于电机距离被传动的腕关节较远，故采用精密套筒滚子链来传动。钢丝绳轮传动钢丝绳轮传动具有结构简单传动刚度大结构柔软，成本较低等优点。其缺点是带轮较大安装面积大加速度不宜太高。根据实际要求，本设计主要选取了齿轮传动和螺旋传动。机械手的基本形式选择工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，如图。由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度级。但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。因此，为了实现定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。直角坐标机器人的工作空间为空间长方体。直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用个回转运动及两个直线运动来实现的，如图。这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。驱动机械手是由机械传动机构驱动的机械手，是种附属于工作主机的专用机械手，动力是由工作机械提供的。其主要特点为运动精确，动作频率大，定位精度高。但是结构较大，保养需求高。电气驱动机械手电气驱动机械手是由电机直接驱动执行机构运动的机械手。其特点为运动速度快，行程长，定位精度高，易于维护使用方便节能环保。但是其技术还不够成熟结构较复杂成本也较高。驱动机构是工业机械手的重要组成部分,工业机械手的性能价格比在很大程度上取决于驱动方案及其装置。按照各驱动特点以及机械手的工作环境采用电气动驱动。传动结构的选择齿轮传动机构在机器人中常用的齿轮传动机构有圆柱齿轮，圆锥齿轮，谐波齿轮，摆线针轮及蜗轮蜗杆传动等。谐波齿轮传动谐波齿轮传动具有结构简单体积小重量轻，传动比大几十到几百，传动精度高回程误差小噪音低传动平稳，承载能力强效率高等系列优点。故在工业机器人系统中得到广泛的应用。谐波齿轮传动与少齿差行星齿轮传动十分相似，它是依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力与运动的，故谐波齿轮传动与般的齿轮传动具有本质上的差别。螺旋传动螺旋传动及丝杠螺母，它主要是用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。螺旋传动有传递能量为主的，如螺旋压力机千斤顶等有以传递运动为主的，如机床工作台的进给丝杠。丝杠螺母传动分为普通丝杠滑动摩擦和滚珠丝杠滚动摩擦，前者结构简单加工方便制造成本低，具有自锁能力但是摩擦阻力矩大传动效率低。后者虽然结构复杂制造成本高，但是其最大的优点是摩擦阻力矩小传动效率高，其运动平稳性好，灵活度高。通过预紧，能消除间隙提高传动刚度进给精度和重复定位精度高。使用寿命长而且同步性好，使用可靠润滑简单，因此滚珠丝杠在机器人中应用很多。由于滚珠丝杠传动返行程不能自锁因此在用于垂直方向传动时，须附加自锁机构或制动装置。同步带传动同步带传动是综合了普通带传动和链轮链条传动优点的种新型传动，它在带的工作面及带轮外周上，同时提高可靠性。本着科学经济和满足生产要求的设计原则，同时也考虑本次设计是毕业设计的特点，将大学期间所学的知识，如机械设计机械原理液压气动电气传动及控制传感器可编程控制器电子技术自动控制机械系统仿真等知识尽可能多的综合运用到设计中，使得经过本次设计对大学阶段的知识得到巩固和强化，同时也考虑个人能力水平和时间的客观实际，充分发挥个人能动性，脚踏实地，实事求是的做好本次设计。数控车床上下工件机械手的总体设计.技术要求数控车床要实现自动化，可设计专门的上下料装置，但是要实现上下料的柔性化，机械手就是其最好的组合。随着机器人学科的发展，机器人在些方面可以代替人的工作，特别是些高强度的工作，甚至还具备了定的学习功能。数控车床与机械手的结合是现代制造业发展的个选择，它是实现个人操作多台车床，实现生产效率进步提高的有效途径。随着现代工业的发展和竞争的加剧，对加工效率提出了新的要求，数控车床工件装卸自动化就成为当前制造厂家对机床的重要需求之。为了满足用户的需求，当前中国的机床制造厂开始在部分数控车床上配置工件自动上下料机械手。但如果采用伺服电机驱动和控制其成本高结构复杂速度慢工作效率较低如果采用液压驱动，其泄漏对数控要求的清洁环境造成定的副面影响。随着气动技术的不断发展，气体驱动也能成为机械手的驱动力量，其成本底，结构简单，工作效率高，清洁，再加上控制系统实现机电气体化控制。本设计主要设计用低成本高速的气缸来组成模块化的气动机械手，实现数控车床工件自动装卸，克服伺服电机应用中存在的高成本和低效率的局限。论文完成的主要设计工作包括以下几个方面设计了模块化气动装卸机械手的总体结构研究了大跨度气缸的固定支撑形式研究了水平运动气缸的防侧翻技术研究并实现了气缸输出杆高精度柔性调节技术初步设计了气动控制回路和控制系统。.机械手总体设计执行机构的选择手部，是直接与工件接触的部分，般是回转型或平动型。手部是用来抓取工件的部件，根据被抓取物件的形状尺寸重量材料和抓取要求而有多种结构形式，如夹持型托持型和吸附型等。其中最常用的抓取类型是吸附型和夹持型，吸附型主要是针对于些正方形表面光滑轻质的工件或物料，夹持型主要是针对圆柱形状或者是别的些比较复杂形状的工件或物料。传力机构形式较多，常用的有连杆杠杆式滑槽杠杆式斜槭杠杆式丝杠螺母式齿轮齿条式重力式和弹簧式。腕部，即连接手部和臂部的部件，起支撑和改变手部姿态的作用，以扩大机械手的动作范围，并使机械手数控车床,上下,工件,机械手,设计,毕业设计,全套,图纸摘要本设计是数控车床上下工件机械手的设计，包括总体方案的确定，机械结构的设计以及重要部件的设计。随着现代工业的发展和竞争的加剧，对加工效率提出了新的要求，数控车床工件装卸自动化就成为当前制造厂家对机床的重要需求之。为了满足用户的需求，当前中国的机床制造厂开始在部分数控车床上配置工件自动上下料机械手。但如果采用伺服电机驱动和控制其成本高结构复杂速度慢工作效率较低如果采用液压驱动，其泄漏对数控要求的清洁环境造成定的副面影响。随着气动技术的不断发展，气体驱动也能成为机械手的驱动力量，其成本底，结构简单，工作效率高，清洁，再加上控制系统实现机电气体化控制。本设计主要设计用低成本高速的气缸来组成模块化的气动机械手，实现数控车床工件自动装卸，克服伺服电机应用中存在的高成本和低效率的局限。论文完成的主要设计工作包括以下几个方面设计了模块化气动装卸机械手的总体结构研究了大跨度气缸的固定支撑形式研究了水平运动气缸的防侧翻技术研究并实现了气缸输出杆高精度柔性调节技术初步设计了气动控制回路和控制系统。关键词机械手自动化上下料气体驱工业机械手的简史.国内外研究现象和趋势.设计原则数控车床上下工件机械手的总体设计.技术要求.机械手总体设计执行机构的选择驱动机构的选择传动结构的选择机械手的基本形式选择机械手直臂部分的主要部件及运动机械手的技术参数各模块的设计.机械手手部模块的设计手部设计基本要求典型的手部结构机械手手爪的设计计算.机械手腕部模块的设计腕部设计的基本要求腕部的结构以及选择腕部的设计计算.机械手手臂模块的设计手臂的结构的选择及其驱动机构滚珠丝杠设计锥齿轮及锥齿轮轴的设计电机选型直臂导杆气缸的设计.气缸体的设计预选气缸的缸径预选气缸的行程气缸的类型选择活塞杆直径的计算气缸筒壁厚的计算气缸输出拉力的校核耗气量的计算.导杆机构的设计结论与展望致谢参考文献绪论.前言和意义机械手是在自动化生产过程中使用的种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化自动化生产过程中发展起来的种新型装置。机械手能代替人类完成危险重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运装卸，特别是在自动化数控机床组合机床上使用更普遍。它适应于中小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。目前，在国内很多工厂的生产线上数控机床装卸工件仍由人工完成，劳动强度大生产效率低。为了提高生产加工的工作效率,降低成本,并使生产线发展成为柔性制造系统,适应现代自动化大生产,针对具体生产工艺,利用机器人技术，设计用台装卸机械手代替人工工作，以提高劳动生产率。通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成个特定功能特殊要求的上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。本机械手主要与数控车床数控铣床，加工中心等组合最终形成生产线，实现加工过程上料加工下料的自动化无人化。目前，我国的制造业正在迅速发展，越来越多的资金流向制造业，越来越多的厂商加入到制造业。本设计能够应用到加工工厂车间，满足数控机床以及加工中心的加工过程安装卸载加工工件的要求，从而减轻工人劳动强度，节约加工辅助时间，提高生产效率和生产力。.工业机械手的简史现代工业机械手起源于世纪年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。机械手首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机械手。他的结构是机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构。年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成台数控示教再现型机械手。商名为即万能自动。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转俯仰，用液压驱动控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司,专门生产工业机械手。年美国机械铸造公司也试验成功种叫机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转升降伸缩采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。年美国公司和斯坦福大学麻省理工学院联合研制种型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如公司建立了年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间注故障前平均时间是指台设备可靠性的种量度。它给出在第次故障前的平均运行时间，由小时提高到小时，精度可提高到.毫米。德国机器制造业是从年开始应用机械手，主要用于起重运输焊接和设备的上下料等作业。德国公司还生产种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。瑞士公司生产种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手发展最快应用最多的国家。自年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，年从事机械手的研究工作的大专院校研究