送料机械手设计及Solidworks运动仿真设计说明书

送料机械手 设计及 Solidworks 运动仿真目录摘要 .1第一章 机械手设计任务书 .11.1 毕业设计目的 .11.2 本课题的内容和要求 .2第二章 抓取机构设计 .42.1 手部设计计算 .42.2 腕部设计计算 .72.3 臂伸缩机构设计 .8第三章 液压系统原理设计及草图 .113.1 手部抓取缸 .113.2 腕部摆动液压回路 .123.3 小臂伸缩缸液压回路 .133.4 总体系统图 .14第四章 机身机座的结构设计 .154.1 电机的选择 .164.2 减速器的选择 .174.3 螺柱的设计与校核 .17第五章 机械手的定位与平稳性 .195.1 常用的定位方式 .195.2 影响平稳性和定位精度的因素 .195.3 机械手运动的缓冲装置 .20第六章 机械手的控制 .21第七章 机械手的组成与分类 .227.1 机械手组成 .227.2 机械手分类 .24第八章 机械手 Solidworks 三维造型 .258.1 上手爪造型 .268.2 螺栓的绘制 .30毕业设计感想 .35参考资料 .361送料机械手 设计及 Solidworks 运动仿真摘要本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物，它是一种模仿人体上肢的部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是有效的。此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本课题通过应用 AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计，运用Solidworks 技术对上料机械手进行三维实体造型，并进行了运动仿真，使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动；在安装工件时，将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。关键字 机械手，AutoCAD，Solidworks 。第一章 机械手设计任务书1.1 毕业设计目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。其主要目的：一、培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。 2二、培养学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法。三、培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。四、培养学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。1.2 本课题的内容和要求（一、 ）原始数据及资料（1、 ）原始数据：a、 生产纲领：100000 件（两班制生产）b、 自由度（四个自由度）臂转动 180臂上下运动 500mm臂伸长（收缩）500mm手部转动 180（2、 ）设计要求：a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图（一套）b、液压原理图（一张）c、机械手三维造型d、动作模拟仿真e、设计计算说明书（一份） （3、 ）技术要求主要参数的确定：a、坐标形式：直角坐标系b、臂的运动行程：伸缩运动 500mm，回转运动 180。c、运动速度：使生产率满足生产纲领的要求即可。d、控制方式：起止设定位置。e、定位精度：0.5mm。f、手指握力：392Ng、驱动方式：液压驱动。3（二、 ）料槽形式及分析动作要求（ 1、 ）料槽形式由于工件的形状属于小型回转体，此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽,如图1.1 所示，该装置结构简单，不需要其它动力源和特殊装置，所以本课题采用此种输料槽。图 1.1 机械手安装简易图（2、 ）动作要求分析如图 1.2 所示动作一：送 料动作二：预夹紧动作三：手臂上升动作四：手臂旋转动作五：小臂伸长动作六：手腕旋转预夹紧手臂上升手臂旋转小臂伸长 手腕旋转手臂转回图 1.2 要求分析4第二章 抓取机构设计2.1 手部设计计算一、对手部设计的要求1、有适当的夹紧力手部在工作时，应具有适当的夹紧力，以保证夹持稳定可靠，变形小，且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节，对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。2、有足够的开闭范围夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时，一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围，可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关，如工件的形状和尺寸，手指的形状和尺寸，一般来说，如工作环境许可，开闭范围大一些较好，如图 2.1 所示。图 2.1 机械手开闭示例简图53、力求结构简单，重量轻，体积小手部处于腕部的最前端，工作时运动状态多变，其结构，重量和体积直接影响整个机械手的结构，抓重，定位精度，运动速度等性能。因此，在设计手部时，必须力求结构简单，重量轻，体积小。4、手指应有一定的强度和刚度5、其它要求因此送料，夹紧机械手，根据工件的形状，采用最常用的外卡式两指钳爪，夹紧方式用常闭史弹簧夹紧，松开时，用单作用式液压缸。此种结构较为简单，制造方便。二、拉紧装置原理如图 2.2 所示 【4】 ：油缸右腔停止进油时，弹簧力夹紧工件，油缸右腔进油时松开工件。图 2.2 油缸示意图1、右腔推力为FP=（4）DP （2.1）=（4） 0.5 25 10=4908.7N2、根据钳爪夹持的方位，查出当量夹紧力计算公式为：F1=（2ba） （cos）N （2.2）其中 N=4 98N=392N，带入公式 2.2 得：F1=（2ba） （cos）N=(2 150/50) （cos30） 392=1764N则实际加紧力为 F 1实际=PK1K2/ （2.3）=1764 1.5 1.1/0.85=3424N6经圆整 F1=3500N3、计算手部活塞杆行程长 L,即L=（D/2）tg （2.4）=25tg30=23.1mm经圆整取 l=25mm4、确定“V”型钳爪的 L、。取 L/Rcp=3 （2.5）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （2.6）由公式（2.5） （2.6）得：L=3Rcp=150取“V”型钳口的夹角 2=120，则偏转角 按最佳偏转角来确定，查表得：=22395、机械运动范围（速度） 【1】（1）伸缩运动 V max=500mm/sVmin=50mm/s（2）上升运动 V max=500mm/sVmin=40mm/s（3）下降 Vmax=800mm/sVmin=80mm/s（4）回转 Wmax=90/sWmin=30/s所以取手部驱动活塞速度 V=60mm/s 6、手部右腔流量Q=sv （2.7）=60r=603.1425=1177.5mm/s7、手部工作压强P= F1/S （2.8）=3500/1962.5=1.78Mpa72.2 腕部设计计算腕部是联结手部和臂部的部件，腕部运动主要用来改变被夹物体的方位，它动作灵活，转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度，可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。要求：回转90角速度 W=45/s以最大负荷计算：当工件处于水平位置时，摆动缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重 10kg，长度l=650mm。如图 2.3 所示。1、计算扭矩 M14设重力集中于离手指中心 200mm 处，即扭矩 M1 为：M1=FS （2.9）=109.80.2=19.6（NM）FSF图 2.3 腕部受力简图2、油缸（伸缩）及其配件的估算扭矩 M24F=5kg S=10cm带入公式 2.9 得M2=FS=59.80.1 =4.9（NM） 3、摆动缸的摩擦力矩 M 摩 4F 摩=300（N） （估算值）S=20mm （估算值）M 摩=F 摩S=6（NM）工件84、摆动缸的总摩擦力矩 M4M=M1+M2+M 摩 （2.10）=30.5（NM） 5.由公式T=Pb（A1-mm）10 6/8 （2.11）其中： b叶片密度，这里取 b=3cm；A1摆动缸内径, 这里取 A1=10cm；mm转轴直径, 这里取 mm=3cm。所以代入（2.11）公式P=8T/b（A1-mm）10 6=830.5/0.03（0.1-0.03）10 6=0.89Mpa又因为W=8Q/（A1-mm）b所以 Q=W（A1-mm）b/8=（/4） （0.1-0.03）0.03/8=0.2710-4m/s=27ml/s2.3 臂伸缩机构设计手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑