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3机械手的手部计算…………………………………………………………………7
3.1手部设计基本要求…………………………………………………………7
3.2典型的手部结构……………………………………………………………8
3.3机械手手抓的设计计算………………………………………………………8
3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置………………………………………………8
3.3.2手抓的力学分析……………………………………………………………8
3.3.3夹紧力及驱动力的计算……………………………………………………10
3.3.4手抓夹持X围计算…………………………………………………………11
3.4机械手手抓夹持精度的分析计算…………………………………………………12
3.5弹簧的设计计算……………………………………………………………………13
3.6本章小结……………………………………………………………………………15
4腕部的设计计算……………………………………………………………………………15
4.1腕部设计的基本要求………………………………………………………………15
4.2腕部的结构以及选择………………………………………………………………16
4.2.1典型的腕部结构……………………………………………………………16
4.2.2腕部结构和驱动机构的选择………………………………………………16
4.3腕部的设计计算……………………………………………………………………16
4.3.1腕部设计考虑的参数………………………………………………………16
4.3.2腕部的驱动力矩计算………………………………………………………16
4.3.3腕部驱动力的计算…………………………………………………………17
4.3.4液压缸盖螺钉的计算………………………………………………………19
4.3.5动片和输出轴间的连接螺钉………………………………………………20
4.4本章小结……………………………………………………………………………21
5臂部的设计计算……………………………………………………………………………21
5.1臂部设计的基本要求………………………………………………………………21
5.2手臂的典型机构以及结构的选择…………………………………………………22
5.2.1手臂的典型运动机构………………………………………………………22
5.2.2手臂运动机构的选择………………………………………………………22
5.3手臂直线运动的驱动力计算………………………………………………………22
5.3.1手臂摩擦力的分析与计算…………………………………………………22
5.3.2手臂惯性力的计算…………………………………………………………24
5.3.3密封装置的摩擦阻力………………………………………………………24
5.4液压缸工作压力和结构的确定……………………………………………………24
5.5本章小结……………………………………………………………………………26
6总结…………………………………………………………………………………………26
7致谢…………………………………………………………………………………………26
8参考文献……………………………………………………………………………………26
附件:
1、总体装配图
2、重要零件图
摘要:
本次设计的液压传动机械手根据规定的动作顺序,综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识,通过对机器人各个部位参数的计算与校核,完成对机械手的设计,主要结构为:
手部结构、腕部结构、臂部结构。
关键词:
机械手,臂部结构,腕部结构,手部结构
引言
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XX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究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到机械工业的重视。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用X围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序,适应性较强,所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
1概况及现状分析
现代工业机械手起源于20世纪50年代初,是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更,具有多自由度动作功能的柔性自动化。
机械手首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。
他的结构是:
机体上安装回转长臂,端部装有电磁铁的工件抓放机构,控制系统是示教型的。
1962年,美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。
商名为Uni-mate(即万能自动)。
运动系统仿造坦克炮塔,臂回转、俯仰,用液压驱动;
控制系统用磁鼓最存储装置。
不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。
同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司(Unimaton),专门生产工业机械手。
1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手,原意是灵活搬运。
该机械手的中央立柱可以回转,臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动,控制系统也是示教再现型。
虽然这两种机械手出现在六十年代初,但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Uni-mate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Uni-mate型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业,定位误差可小于±
1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性,改进结构,降低成本。
如Uni-mate公司建立了8年机械手试验台,进行各种性能的试验。
准备把故障前平均时间(注:
故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。
它给出在第一次故障前的平均运行时间),由400小时提高到1500小时,精度可提高到±
0.1毫米。
德国机器制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。
德国Kn-Ka公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制。
瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手,采用示教方法编制程序。
瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。
日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进二种典型机械手后,大力研究机械手的研究。
据报道,1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。
1976年大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。
1979年日本机械手的产值达443亿日元,产量为14535台。
其中固定程序和可变程序约占一半,达222亿日元,是1978年的二倍。
具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元,比1978年增长50%。
智能机械手约为17亿日元,为1978年的6倍。
截止1979年,机械手累计产量达56900台。
在数量上已占世界首位,约占70%,并以每年50%~60%的速度增长。
使用机械手最多的是汽车工业,其
次是电机、电器。
预计到1990年将有55万机器人在工作。
第二代机械手正在加紧研制。
它设有微型电子计算机控制系统,具有视觉、触觉能力,甚至听、想的能力。
研究安装各种传感器,把感觉到的信息反馈,使机械手具有感觉机能。
目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。
第三代机械手(机械人)则能独立地完成工作过程中的任务。
它与电子计算机和电视设备保持联系。
并逐步发展成为柔性制造系统FMS(FlexibleManufacturingsystem)和柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell)中重要一环。
经过近十年的努力,我国在工业机器人应用工程的开发方面已具有相当的实力,已有一支了解企业的需求,能开发出符合实际使用条件应用工程,成本低,服务及时,具备与国外公司的竞争能力,因此加强工业机器人应用工程的开发,并围绕应用工程的需要进行工业机器人新产品的开发,使之具有一定的规模化生产能力,这样可以促进我国企业的技术进步和提高竞争力,同时工业机器人的应用也可形成具有一定规模的产业。
如果说20世纪90年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话,那么当今工业机器人在机床上的应用已成为发展的一大趋向。
机器人与机床相结合,以往主要是解决工件自动上下料搬运问题,致使机床得以无人化24小时连续运转。
如擅长专机制作的意大利AU公司,他们比较成熟地将缸体及缸盖生产线中的零件搬运,设计成由机器人完成。
当然,对工件的抛光打磨、清洗及其它脏、累活也是机器人表现的舞台。
去年9月在汉诺威EMO2005展览会上,工业机器人的应用非常抢眼,而且它应用的领域也在扩大。
然而在这次CCMT2006展览会上,值得一机器人应用是当今机床发展的一大趋向提的是1号馆W1-916意大利意沃乐EVOLUT公司,这个欧洲最大的机器人应用与集成公司,他们的一台DC-5机器人修边、倒角装置特别引人注目。
该机器人可以装夹工具对主轴上零件修边去毛刺,甚至机器人可以加装动力源用刀具对零件进行加工,因此它已将机械人传统的搬运、喷漆、焊接工作X围扩展到了金属切削及抛光领域。
工作单元还可以配备各种上料方式:
如带视频装置可抓取随机摆放的工件,或以旋转台摆放,或以传送带摆放等等。
DC-5工作单元可以处理的最大负荷为120/150kg。
适宜加工的金属材料为铝镁合金、铜、铅、铸铁等。
可以代替至少四个工人的工作量。
3D编程软件将以往8小时编程时间缩减为15
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- 关 键 词:
- 论文 机器人 结构设计