XYZ直角坐标机械手的机械结构设计.docx
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编号:
毕业设计说明书
题
目:
XYZ直角坐标机械手的
机械结构设计
学
院:
机电工程学院
专
业:
机械设计制造及其自动化
学生姓名:
黄显昌
学
号:
1100110210
指导教师单位:
机电工程学院
姓
名:
张旭
职
称:
实验师
题目类型:
理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发
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þ
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2015年5月27日
摘
要
在当今制造业迅速发展的年代,为了提高企业的生产效率,增加企业的经济效益,
企业家们开始把目光和战略放到机械自动化上,力求能大量的使用自动化设备。
目前自
动化设备已经遍布企业的生产线。
其中最为典型的自动化机械手。
为了满足社会工业的
需求,人们开始研究设计更为先进的机械手。
从另外的一个角度上,也可以这么认为,
一个国家的机械手技术水平的先进程度和对机械手的应用广泛程度,体现出了一个国家
目前的工业发达程度。
本文通过概述机械手,介绍XYZ直角坐标机械手,说明了本次要设计怎么样的机械
手结构。
文中有三个直线运动模块的详细设计过程,包括电动机的选择计算,滚珠丝杠
副还有滚动导轨的型号的选择,滚动轴承的选择,弹性联轴器的选择,轴承座的设计,
电机安装座的设计选择,机架的设计,以及机械零件的相关指标的校核。
零件的相关指
标的校核包括,丝杆的刚度、使用寿命许用转速等的校核,滚动轴承载荷的校核,使用
寿命的校核,导轨的使用寿命等校核。
文中还详细介绍了一个非标准零件的工艺,包括
详细的尺寸设计加工工艺过程,即为从毛坯到形成所需零件的详细加工过程。
零件的热
处理工艺过程,包括正火,回火,调制处理等。
最终就是要实现设计一个能升降运动,左右移动,前后移动的XYZ直角坐标机械手
的机械结构。
机械手结构的设计不仅要能满足机械手的基本运动,还要能满足机械手的
高定位精度,高移动精度。
且其外形还要体积小,外形美观。
关键词:
机械手;电动机;滚珠丝杠副
Abstract
Intoday’seraofrapiddevelopmentofmanufacturingindustry,entrepreneurshavebegun
tofocustheireyesandstrategiesonmechanicalautomation,strivetousealotofautomation
equipment,inordertoimprovetheproductionefficiency
andtheeconomicbenefits.
Nowadaystheautomationequipmenthasbeenspreadallovertheproductionlinesof
enterprises,especiallytheautomated.Duetomeettheneedsofthesocialindustry,people
begintodesignmoreadvanceds.Fromanotherperspective,theindustriallevelofacountry
depend
on
its
manipulator
technology
and
the
extensive
degree
of
manipulator
application.
Anoverviewofrobotisoutlined,itsXYZrectangularcoordinateisintroduced,andthe
mechanicalstructureofthemanipulatorisdescribed.Thedesignprocessofthreelinear
motionmodulesisdetailed,includingtheselectioncalculationofthemotor,typeselectionof
theballscrewpairandtherollingguide,theselectionofrollingbearing,theselectionof
flexiblecoupling,thedesignofbearingbase,thedesignofmotormountingbase,thedesign
oftheframe,andthecheckoftherelatedindexesofmachineparts.Thecheckcontainsthe
stiffnessoftheguidescrew,theallowablespeedamongtheworkinglife,theloadofrolling
bearing,theworkinglifeofguidescrew.Theprocessofanon-standardpartisdetailed,
includingthedimensiondesign,themachiningprocessfromtheroughtorequiredpart.The
heatprocesscontainsnormalizing,tempering,modulationprocessing.
AlltheaboveworkisaimedatdesigningaXYZrectangularcoordinatemanipulator
whichcanmoveupanddown,moveleftandright,moveforwardandbackward.Thedesign
ofthestructuremustmeetnotonlythebasicmovementbutalsothehighlocatingandmove
accuracy.Themanipulatormusthavethesmallvolumeandabeautifulappearance.
Keywords:
manipulator;motor;ballscrew
引言 6
1ZYZ直角坐标机械手方案设计 7
1.1本次设计的机械手 7
1.2本次设计的重点 7
1.3设计的机械手的外观结构三维图 7
1.4设计总体方框图 8
2Z轴运动模块的设计 9
2.1滚珠丝杠的设计 9
2.1.1右旋磨制丝杠.............................................................................................a.v.U V
2.1.2最大载荷的计算............................................................................................v.3 o9S
2.1.3丝杠静载荷的计算.....................................................................................M u.161v
2.1.4丝杠副dn值的校验 Y.u.C1f1m
2.1.5丝杠临界转速进行校核.............................................................................e.U..ts181Z
2.1.6螺杆强度校核...............................................................................................s..1EJ2k
2.1.7刚度的校核..................................................................................................M Ia1s3N
2.1.8丝杠的效率校核..........................................................................................T..r.R.G1c3h
2.2滚动轴承的选择与校核 14
2.2.1径向外载荷的计算Fr.................................................................................1.4..l.z.q.7.
2.2.2计算轴向外载荷Fa...................................................................................1.4z.v.p.g.
2.2.3轴承支反力的计算...................................................................................1..4..N.r o
2.2.4计算角接触轴承的派生轴向力 1.n.o1w4fT
2.2.5轴承所受轴向载荷.......................................................................................fj.n.FLD1a55
2.2.6计算轴承所受当量载荷Pr............................................................................tf.n..h1n5E
2.2.7基本额定动载荷C.....................................................................................H....m.1VN67
2.2.8选定轴承.................................................................................................1..6..V.7..l4..j.
2.2.9轴承寿命Ln的校核..................................................................................1.6 l.
2.3设计滚动轴承座 16
2.4联轴器的
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- XYZ 直角坐标 机械手 机械 结构设计