工业机械手设计.ppt

工业机械手设计
姓名:王凯
班级:机教051班
指导老师:王振宁
摘要
在机械制造业中,机械手已被广泛应用,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐,本设计通过对机械手各主要组成部分(手部、手腕、手臂和机身等)分析,从而确定各主要组成部分的结构,在此基础上对机械手进行设计计算。通过此次机械手设计,掌握相关机械手设计的主要步骤,对于CAD/CAM 软件应用方面有了进一步的提高。
关键词:机械手,设计,手部,手腕,手臂,机身,结构
1 机械手设计内容
要求本设计能鲜明体现设计构思,并在规定的时间内完成以下工作:
(1)拟定机械手的整体设计方案,特别是机械手各主要组成部分的方案。
(2)根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构。
(3)各主要部件(手部、腕部、臂部)的设计计算。
(4)工业机械手装配图的绘制。
(5)编写设计计算说明书。
2 机械手总体设计方案
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
(1)手部即直接与工件接触的部分,一般是回转型或平移型,(多为回转型,因其结构简单),手部多为二指(也有多指),根据需要分为外抓式和内抓式两种。
(2)腕部是联接手部和手臂的部件,并可用来调整被抓物体的方位,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。
(3)手臂是支撑被抓物体手部、腕部的重要部件,并带动它们做空间运动,它的主要作用是带动手指去抓取工件,并按预定要求将其搬运到给定的位置。
(4)行走机构有的工业机械手带有行走机构,我国正处于仿真阶段。
驱动机构
驱动机构是工业机械手的重要组成部分,根据动力源的不同大致可分为气动、液压、电动和机械式四种。本设计采用液压机构。
4 工艺设计与计算
控制机构
在机械手控制上,有点动控制和连续控制两种,大多数用
插销板进行点动控制,也有用PLC进行控制,主要控制的
是坐标位置。
机械手坐标形式与自由度的选择
机械手坐标形式选择
机械手一般包括圆柱坐标式、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,惯性大,
一般不多用,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,惯性小,
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。
由以上叙述可以看出圆柱坐标式和球坐标式比较适合,但
由于圆柱坐标式比球坐标式在结构方面简单,所以最后决
定选择圆柱坐标式机械手,他的机构简图为:
(1)手腕的回转运动
(2)手臂的伸缩运动
(3)手臂的升降运动
(4)手臂的水平回转运动
机械手自由度选择
由圆柱坐标式机械手机构简图选择四自由度机械手。
机械手的规格参数
抓重:300N 自由度:4个坐标形式:圆柱坐标式
手臂运动参数:
伸缩行程(X):400mm 伸缩速度:<250mm/s
升降行程(Z):400mm 升降速度:<70mm/s
回转范围:0°~210° 回转速度:<90°/s
手腕运动参数:
回转范围:0°~180° 回转速度: <90°/s
位置检测:用电位器反馈式重复定位精度: 3mm
驱动方式:液压驱动控制方式:可编程控制
机械手手部设计计算
手部设计基本要求
(1)应具有适当的夹紧力和驱动力,应考虑到在一定的夹
紧力下,不同的传动机构所需的驱动力大小是不同的。
(2)手指应具有一定的张开范围,以便于抓取工件。
(3)在保证本身刚度、强度的前提下,尽可能使结构紧凑、
重量轻,以利于减轻手臂负载。
(4)应保证手抓的夹持精度。
手部力学分析
通过综合考虑,本设计选择二指双支点回转型手抓,采用
滑槽杠杆式,下面对其结构进行力学分析:
机械手原理图: