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平面移动式夹持圆形工件的机械手设计
摘要:随着工业自动化发展的需要,机械手在工业应用中越来越重要。文章主要叙述了机械手的设计计算过程。首先,本文介绍机械手的作用,机械手的组成和分类,说明了自由度和机械手整体座标的形式。同时,本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。
关键词:机械手;运动仿真;液压传动;液压缸;
目录
主要符号表 5
1 绪论 6
工业机械手的简史 7
工业机械手在生产中的应用 8
热加工方面的应用 8
冷加工方面的应用 9
拆修装方面的应用 10
机械手的组成 10
执行机构 10
驱动机构 11
控制系统分类 11
工业机械手的发展趋势 11
重复高精度 11
模块化 12
无给油化 12
机电气一体化 12
本文主要研究内容 13
本章小结 13
2 机械手的总体设计方案 14
机械手基本形式的选择 14
机械手的主要部件及运动 14
驱动机构的选择 14
机械手的技术参数列表 15
本章小结 15
3 机械手手部的设计计算 16
手部设计基本要求 16
典型的手部结构 16
机械手手抓的设计计算 16
选择手抓的类型及夹紧装置 16
手抓的力学分析 17
夹紧力及驱动力的计算 18
手抓夹持范围计算 20
机械手手抓夹持精度的分析计算 21
弹簧的设计计算 23
本章小结 25
4 腕部的设计计算 25
腕部设计的基本要求 25
腕部的结构以及选择 26
典型的腕部结构 26
腕部结构和驱动机构的选择 26
腕部的设计计算 26
腕部设计考虑的参数 26
腕部的驱动力矩计算 27
腕部驱动力的计算 28
液压缸盖螺钉的计算 29
31
本章小结 32
5 臂部的设计及有关计算 32
臂部设计的基本要求 32
手臂的典型机构以及结构的选择 33
手臂的典型运动机构 33
手臂运动机构的选择 34
手臂直线运动的驱动力计算 34
手臂摩擦力的分析与计算 34
手臂惯性力的计算 37
密封装置的摩擦阻力 37
液压缸工作压力和结构的确定 37
本章小结 39
6 结论 40
致谢 41
参考文献 42
英文摘要 43
主要符号表
手指夹紧力 N
D 弹簧中径
弹簧内径
弹簧外径
C 弹簧旋绕比
n 弹簧有效圈数
M 转动缸的回转力矩
偏重力臂 mm
偏重力矩
t 螺钉间距 mm
螺钉承受的拉力 N
工作载荷 N
预紧力 N
转动缸起动角度
转动缸转动角速度
1 绪论
前言
用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿着人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识:其一、它能部分的代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研