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圆柱坐标式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性大,结构简单。
多关节式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性小,能抓取底面物体,但多关节式结构复杂,所以也不多用。
球坐标式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性小,所需动力小,能抓取底面物体。
它们的机构简图如下所示图直角坐标式圆柱坐标式球坐标式多关节式由以上叙述,根据设计题目为平动型工业机械手,所以选择为圆柱坐标式。
而且平动不需要考虑腕部的回转,所以选择圆柱坐标式更合适。
可以在最简单的结构下最合适的完成要求动作。
机械手的手部设计计算选择手抓的类型及夹紧装臵本设计是设计平动搬运机械手的设计,考虑到所要达到的原始参数手抓张合角设为度,夹取重量为。
常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。
吸附式常用于抓取工件表面平整面积较大的板状物体,不适合用于本方案。
本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单,适于夹持平板方料,且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位臵,其理论夹持误差零。
若采用典型的平移型手指,驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。
显然是不合适的,因此不选择这种类型。
通过综合考虑,本设计选择二指回转型手抓,采用滑槽杠杆这种结构方式。
夹紧力与驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力,是设计手部的主要依据。
必须对大小方向和作用点进行分析计算。
般来说,需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷,以便工件保持可靠的夹紧状态。
手指对工件的夹紧力可按公式计算式中安全系数,通常工作情况系数,主要考虑惯性力的影响。
可近似按下式估算为其中为运载工件时重力方向的最大上升加速度响为重力加速度,。
运载时工件最大上升速度。
响系统达到最杆强度足够。
本设计要求液压缸水平伸缩行程为,小于,所以不需考虑活塞杆稳定性问题。
机械手机身的设计计算机身的整体设计按照设计要求,机械手要实现手臂回转运动,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臵于升降之下的结构。
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。
回转缸臵于升降之上的结构。
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,本设计选用回转缸臵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。
回转机构臵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。
活塞杆开闭手指。
机械手手部的机构系模仿人的手指,分为无关节,固定关节和自由关节三种。
手指的数量又可以分为二指三指和四指等,其中以二指用的最多。
可以根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和尺寸的夹头,以适应操作需要。
本设计所做的机械手采用二指形状。
手臂手臂有无关节和有关节手臂之分本设计所做的机械手的手臂采用无关节臂。
手臂的作用是引导手指准确的抓住工件,并运送到所需要的位臵上。
为了使机械手能够正确的工作,手臂的三个自由度都需要精确的定位。
本设计所做的机械手在手臂的上升下降前伸后退左转右转三个方向的定位均采用行程开关控制,以保证定位的精度。
总括机械手的运动离不开直线移动和转动二种,因此,它采用的执行机构主要是直线油缸摆动油缸电液脉冲马达伺服油马达直流伺服马达和步进马达等。
躯干是安装手臂动力源和执行机构的支架。
驱动机构驱动机构主要有四种液压驱动气压驱动电力驱动和机械驱动。
其中以液压气动用的最多,占以上,电动机械驱动用的较少。
液压驱动主要是通过油缸阀油泵和油箱等实现传动。
它利用油缸马达加上齿轮齿条实现直线运动利用摆动油缸马达与减速器油缸与齿条齿轮或链条链轮等实现回转运动。
液压驱动的优点是压力高体积小出力大运动平缓,可无级变速,自锁方便,并能在中间位臵停止。
缺点是需要配备压力源,系统复杂成本较高。
气压驱动所采用的元件为气压缸气压马达气阀等。
般采用个大气压,个别的达到个大气压。
它的优点是气源方便,维护简单,成本低。
缺点是出力小,体积大。
由于空气的可压缩性大,很难实现中间位臵的停止,只能用于点位控制,而且润滑性较差,气压系统容易生锈。
为了减少停机时产生的冲击,气压系统装有速度控制机构或缓冲机构。
电力驱动采用的不多。
现在都用三相感应电动机作为动力,用大减速比减速器来驱动执行机构直线运动则用电动机带动丝杠螺母机构有的采用直线电动机。
通用机械手则考虑用步进电机直流或交流的伺服电机变速箱等。
电力驱动的优点是动力源简单,维护,使用方便。
驱动机构和控制系统可以采用统形式的动力,出力比较大缺点是控制响应速度比较慢。
机械驱动只用于固定的场合。
般用凸轮连杆机构实现规定的动作。
它的优点是动作确实可靠,速度高,成本低缺点是不易调整。
本课题所做的机械手采用液压传动机构来实现手臂的上升下降。
控制系统机械手控制系统的要素,包括工作顺序到达位臵动作时间和加速度等。
控制系统可根据动作的要求,设计采用数字顺序控制。
它首先要编制程序加以存储,然后再根据规定的程序,控制机械手进行工作。
机械手的总体设计方案数据参考负载重量重复定位精度自由度上下移动轴,手臂的平动轴,腰轴的转动轴臂身的升降臂身的伸缩腰轴各轴最大运动速度轴上下轴回转轴伸缩各轴最大运动范围轴上下轴回转轴伸缩机械手工作动作要求机械手原位机械手上升机械手前伸机械手抓取并夹紧机械手后退机械手下降机械手左转机械手前伸机械手松开机械手后退机械手右转退至原位。
机械手坐标形式选择机械手般包括圆柱坐标式球坐标式直角坐标式多关节式。
直角坐标式机械手,占用空间大,工作范围小采用尽量做到用地省投资少,使道路发挥其最大经济效益与社会效益。
道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通环境城市面貌等要求,横断面设计应第页共页满足以下些要求设计应符合公路建设的基本原则和现行公路工程技术标准规定的具体要求。
设计时应兼顾当地农田基本建设的需要,尽可能与之相配合,不得任意减并农田排灌沟渠。
路基穿过耕种地区,为了节约用地,如当地石料方便,可修建石砌边坡。
沿河线的横断面设计,应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
路基宽度的确定路基宽度是指公路路幅顶面的宽度,即两路肩外缘之间的宽度,公路路基宽度为行车到与路肩宽度之和。
根据规范,二级公路采用单幅路形式,行车道宽,硬路肩宽度,土路肩宽度。
路基宽,路拱坡度。
布置如下图所示硬路肩行车道行车道硬路肩土路肩土路肩图路基设计简图路堤和路堑边坡坡度的确定由公路路基设计规范,结合实际的工程地质条件综合考虑路堤边坡坡度取为路堑边坡取为。
超高与加宽第页共页路基路面设计公路路基是路面的基础,它是按照路线位置和定技术要求修筑的带状构造物,承受由路面传来的荷载,必须具有足够的强度稳定性和耐久性。
般路基设计路基的类型和构造路堤路基设计标高高于天然地面标高时,需要进行填筑,这种路基形式称为路堤。
按填土高度的不同,划分为高路堤矮路堤和般路堤。
路基边坡坡度取和,在路基的两侧设置边沟。
高路堤的填方数量大,占地多,为使路基稳定和横断面济济合理,可以在适当位置设置挡土墙。
为防止水流侵蚀和坡面冲刷,高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。
路堑路基设计标高低于天然地面标高时,需要进行挖掘,这种路基形式称为路堑。
挖方边坡根据高度和岩土层情况设置成直线或折线,般坡度取和。
挖方边坡的坡脚设置边沟,以汇集和排除路基范围内的地表径流,路堑的上方设置截水沟,以拦截和排除流向路基的地表径流。
半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点,上述对路堤和路堑的要求均应满足。
设计依据公路路基设设计规范公路工程技术标准路基填土与压实填土的选择路基的强度与稳定性,取决于土的性质和当地的自然因素。
并与填土的高度和施工技术有关。
在填土时应综合考虑,据路基设计规范可知,二级公路的路基填料最小强度和最大粒径如下表第页共页路基压实度及填料要求表项目分类路面底面以下深度填料最小强度填料最大粒径填方路基上路床下路床上路堤下路堤以下零填及路堑路床不同土质填筑路堤如透水性较小的土层,位于透水性较大的土层下面,则透水性较小的土层表面应自填方轴线向两边做成不小于的坡度。
如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面,则透水性较大的土层表面应做成平台。
为了防止雨水冲刷,可覆盖透水性较小的土层。
允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。
水的土与不透水的土,不能非成层使用,以免在填方内形成水囊。
路基压实与压实度路堤填土需分层压实,使之具有定的密实度。
土的压实效果同压实时的含水量有关。
对于路基的不同层位应提出不同的压实要求,上层和下层的压实度应高些,中间层可低些。
据路基设计规范,高速公路路基压实度应满足下表路基,惯性大,般不多用,只有在自由度较少时才考虑用。
圆柱坐标式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性大,结构简单。
多关节式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性小,能抓取底面物体,但多关节式结构复杂,所以也不多用。
球坐标式机械手,占用空间小,工作范围大,惯性小,所需动力小,能抓取底面物体。
它们的机构简图如下所示图直角坐标式圆柱坐标式球坐标式多关节式由以上叙述,根据设计题目为平动型工业机械手,所以选择为圆柱坐标式。
而且平动不需要考虑腕部的回转,所以选择圆柱坐标式更合适。
可以在最简单的结构下最合适的完成要求动作。
机械手的手部设计计算选择手抓的类型及夹紧装臵本设计是设计平动搬运机械手的设计,考虑到所要达到的原始参数手抓张合角设为度,夹取重量为。
常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。
吸附式常用于抓取工件表面平整面积较大的板状物体,不适合用于本方案。
本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这种手指结构简单,适于夹持平板方料,且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位臵,其理论夹持误差零。
若采用典型的平移型手指,驱动力需加在手指移动方向上,这样会使结构变得复杂且体积庞大。
显然是不合适的,因此不选择这种类型。
通过综合考虑,本设计选择二指回转型手抓,采用滑槽杠杆这种结构方式。
夹紧力与驱动力的计算手指加在工件上的夹紧力,是设计手部的主要依据。
必须对大小方向和作用点进行分析计算。
般来说,需要克服工件重力所产生的静载荷以及工件运动状态变化的惯性力产生的载荷,以便工件保持可靠的夹紧状态。
手指对工件的夹紧力可按公式计算式中安全系数,通常工作情况系数,主要考虑惯性力的影响。
可近似按下式估算为其中为运载工件时重力方向的最大上升加速度响为重力加速度,。
运载时工件最大上升速度。
响系统达到最杆强度足够。
本设计要求液压缸水平伸缩行程为,小于,所以不需考虑活塞杆稳定性问题。
机械手机身的设计计算机身的整体设计按照设计要求,机械手要实现手臂回转运动,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臵于升降之下的结构。
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。
回转缸臵于升降之上的结构。
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,本设计选用回转缸臵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。
回转机构臵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
