直行搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)論文_本科論文.doc

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1、濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1前言1.1概述在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)的機(jī)械化，自動(dòng)化已得到長足的發(fā)展并將逐步成為主要的趨勢。生產(chǎn)的自動(dòng)化已經(jīng)在有的行業(yè)得到了普及，采用全自動(dòng)化機(jī)械手進(jìn)行裝配更是目前研究的重點(diǎn)。直行搬運(yùn)作為一種搬運(yùn)方式也得到了很大的發(fā)展，直行搬運(yùn)常用的表現(xiàn)形式是搬運(yùn)機(jī)械手。所以在本設(shè)計(jì)中主要針對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行了設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)的目的機(jī)械手設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和機(jī)電一體化的綜合應(yīng)用，是大學(xué)課程的一次大的總結(jié)和回顧。通過設(shè)計(jì)提高了本人機(jī)構(gòu)分析和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，鍛煉了運(yùn)用液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的能力，為

2、即將走向工作的我們打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。1)通過設(shè)計(jì)，把有關(guān)課程（機(jī)械原理、理論力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)、測試技術(shù)、電子電工、可編程控制器原理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)、微型計(jì)算機(jī)控制等）中所獲得的理論知識(shí)在實(shí)際中綜合地加以運(yùn)用，使所學(xué)的知識(shí)得到鞏固和提升。2)通過設(shè)計(jì)，培養(yǎng)獨(dú)立的機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思路，掌握機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。3)通過設(shè)計(jì)，使自己能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、手冊和規(guī)范；熟悉國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4)通過設(shè)計(jì)，鍛煉自己的動(dòng)手能力，解決問題、處理問題的能力，讓我養(yǎng)成一絲不茍，認(rèn)

3、真踏實(shí)的習(xí)慣。1.3設(shè)計(jì)的意義隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用逐漸廣泛，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，更起到了不可替代的作用。搬運(yùn)機(jī)械手作為機(jī)械手的一個(gè)類型，也得到了極大的運(yùn)用。搬運(yùn)機(jī)械手是一種交互性很強(qiáng)的搬運(yùn)工具，它可以代替人類繁重的體力勞動(dòng)，尤其是在許多特殊環(huán)境中，如水下作業(yè)，有毒，放射性等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境下。機(jī)械手的應(yīng)用可以有效提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠?yàn)樯鐣?huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。直行搬運(yùn)機(jī)械手在繁重，重復(fù)的工業(yè)轉(zhuǎn)配過程中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，所以對(duì)直行搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)和研究是非常有意義非常有

4、必要的。1.4直行搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)內(nèi)容26濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)所謂機(jī)電一體化技術(shù)，是指機(jī)械工程技術(shù)和微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、傳感技術(shù)等相結(jié)合的一門技術(shù)[1]。因此，我們的設(shè)計(jì)理所當(dāng)然也包含了機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和電氣部分的設(shè)計(jì)，其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：1)根據(jù)給定的自由度和技術(shù)參數(shù)選擇合適的手部、臂部和機(jī)身。2)各個(gè)部件設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算。3)機(jī)械手機(jī)械裝配圖的繪制4)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5)電氣控制部分的設(shè)計(jì)1.5機(jī)械手的組成工業(yè)機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其個(gè)部關(guān)系如圖1—1：控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)位置

5、檢測裝置工件圖1—1機(jī)械手的主要組成圖1.控制系統(tǒng)本機(jī)械手采用可編程序控制器控制，主要控制其坐標(biāo)位置。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)和機(jī)械式四種形式[1]。液壓式速度快，動(dòng)力大，技術(shù)成熟，機(jī)構(gòu)簡單，成本低，采用點(diǎn)位控制，有較高的定位精度。所以我選擇液壓式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由手部、臂部和機(jī)身組成。1)手部一般手部分為回轉(zhuǎn)型或平移型，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)比較簡單，所以我選用回轉(zhuǎn)型手部。傳力機(jī)構(gòu)形式較多，常見的有：滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式等[2]。本設(shè)計(jì)選

6、擇滑槽杠桿式。2)臂部手臂是支撐被抓物體、手部等的重要部件，同時(shí)它還帶動(dòng)被抓取的物件，按預(yù)定要去將其搬運(yùn)到指定位置。1.6機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)，主要是說明機(jī)械手規(guī)格和性能的具體指標(biāo)，一般包括以下幾個(gè)方面：26濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1)抓重：額定抓取重量或者稱額定負(fù)載，本機(jī)械手的抓重范圍在1㎏-60㎏之間；2)自由度數(shù)目和坐標(biāo)形式：整機(jī)有三個(gè)自由度，坐標(biāo)形式為直角坐標(biāo)系；3)驅(qū)動(dòng)方式：采用液壓方式驅(qū)動(dòng)；4)能傳送的工件重量：從30kg-60kg；5)手臂運(yùn)動(dòng)參數(shù)：升降液壓缸的行程為500mm，伸縮

7、液壓缸的行程為400mm；6)定位精度：±1mm；7)控制方式：自動(dòng)控制和手動(dòng)操作兩種控制方式；26濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)2機(jī)械部分的設(shè)計(jì)2.1機(jī)械手手部的選擇與計(jì)算手部是用直接握持工件的部件，由于被握持工件的形狀、尺寸大小、質(zhì)量、材料性能、表面狀況的不同而不同。歸結(jié)起來，常用的手部，按照其握持工件的原理，大致分為夾持型和吸附兩大類[2]。根據(jù)要求我選用夾持型。夾持類常見的主要有夾鉗式，此外還有鉤托式和彈簧式[2]。夾持類手部按其手指夾持工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)方式不同劃分為手指回轉(zhuǎn)型和平移型。本設(shè)計(jì)選用夾鉗式手部，其

8、手部主要有三部分組成，分別是手指、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置[3]。本設(shè)計(jì)采用兩個(gè)手指，驅(qū)動(dòng)裝置為液壓驅(qū)動(dòng)裝置，傳動(dòng)裝置為滑槽連桿裝置。根據(jù)回轉(zhuǎn)型支點(diǎn)個(gè)數(shù)，選擇單支點(diǎn)式，如圖2—1圖2—1單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型2.1.1手部的計(jì)算本設(shè)計(jì)選用滑槽杠桿式手部圖2—1為所采用的手部結(jié)構(gòu)圖。圖2—2滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)1-手指2-銷軸3-杠桿如圖2—2，在杠桿3的作用下，銷軸2向上的拉力為，并通過中心點(diǎn)O點(diǎn)，兩個(gè)手指在銷軸的作用下產(chǎn)生的反作用力為、26濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其力的方向垂