机械手手爪的三维设计.docx
- 文档编号:1576119
- 上传时间:2022-10-23
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:166.90KB
机械手手爪的三维设计.docx
《机械手手爪的三维设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械手手爪的三维设计.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械手手爪的三维设计
机械手手爪的三维设计
1手部设计基本要求
(1)应具有适当的夹紧力和驱动力。
应当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,手指应该具有足够的开闭角度(手指从张开到闭合绕支点所转过的角度)△"以便于抓取工件。
(3)要求结构紧凑、重量轻、效率高,在保证本身刚度、强度的前提下,尽可能使结构紧凑、重量轻,以利于减轻手臂的负载。
(4)应保证手抓的夹持精度。
2典型的手部结构
(1)回转型包括滑槽杠杆式和连杆杠杆式两种。
(2)移动型移动型即两手指相对支座作往复运动。
(3)平面平移型。
3机械手手爪的设计计算
3.1选择手爪的类型及夹紧装置
本设计是设计抓取圆柱形物块的机械手。
常用的工业机械手手部,按握持工件的原理,分为夹持和吸附两大类。
吸附式常用于抓取工件表面平整、面积较大的板状物体,不适合用于本方案。
本设计机械手采用夹持式手指,夹持式机械手按运动形式可分为回转型和平移型。
平移型手指的张开闭合靠手指的平行移动,这
种手指结构简单,适于夹持平板和圆柱类材料,且工件径向尺寸的变化不影响其轴心的位置,其理论夹持误差为零。
通过综合考虑,本设计选择移动型手爪,采用丝杠螺母这种传动结构方式。
运行方式为电机带动直齿轮使丝杠转动继而带动手爪接触块移动,从而形成
手爪的张合,当手爪抓到零件时,电机停止,手爪形成自锁,带动零件移动。
图1二维手爪结构图
3.2手爪夹持范围计算
加工毛坯尺寸:
①20-①30长度:
100左右
毛坯质量(以钢材的密度计算):
约246g-555g(按最大600g计算)
装夹深度:
约25mm
纵向定位精度:
0.1mm
横向定位精度:
1mm
手爪接触块为橡胶,橡胶具有弹性大,定伸强度高,抗撕裂性和电绝缘性优良,耐磨性和耐旱性良好,加工性佳等特点
图2手爪橡胶
3.3滑动丝杠设计
设计条件:
需自锁
丝杠长度145mm
最大质量共计约1100g。
丝杠载荷:
丝杠竖直时承受最大轴向力Famax=11.6N,G=mg(g取10N/kg)
设计计算:
(计算部分由小组成员张益完成本人参与讨论)
(1)牙型、材料和许用应力
采用梯形单头螺纹
螺杆材料选45钢,调制处理,仃s=360N/mm2,由机械手册查表可得许用拉应力
2
op=—匚=120〜72N/mm
(1)
3〜5
手爪部分为轻载,螺母材料选耐磨铸铁。
由机械手册查表可得
许用弯曲应力obp=50〜60N/mm2,取0rbp=50N/mm2;
许用剪应力.p=40N/mm2
由机械手册查表可得
许用压强Pp=6~8N/mm2,取Pp=6N/mm2pp
(2)按耐磨性计算螺杆中径
由表中公式,
d228/.,⑵
采用整体螺母式,取中=1.2,d2=0.8f^=0.81^16-=1.02mm
:
Pp.1.86
由GB/T5796.3-1986,可选d=10,P=1.5,d2=D2=9,D4=10.5,d3=7.5,
Di=8的梯形螺纹、中等精度。
螺杆左右两端分别采用不同的旋向,螺旋副标记
分别为:
Tr10M2LH-7H/7e,Tr10父2-7H/7e。
螺母高度H3d2=1.2x9=10.8mm,取H=11mm
则螺纹圈数n=H/P=11/2=6圈
(3)自锁性验算
由于单头螺纹,导程S=P=1.5mm,故螺纹开角为
(3)
「arctan§=a「ctanq=34'-d23.149
由机械手册查表可得钢和耐磨铸铁的f=0.10〜0.12,取f=0.11,可得
(4)螺杆强度校核
由机械手册查表可得,螺纹摩擦力矩
(5)
1__1
Mt1=—dzFatan(九+P')=—父9x11.6> 代入以下公式得 ..(6) (5)螺母螺纹强度校核 由机械手册查表可得牙根宽度b=0.65P=0.65父1.5=0.975mm,基本牙高 H1=0.5P=0.51.5=0.75mm 代入以下中的公式得 二D4bn (6)横向振动校核 对于钢制螺杆 aj2d4730275 nc=12.3父106^7A=12.3父106父一^2—=71415r/min(9) lc1702 应满足转速n<0.8nc=57132r/minc (7)效率 由回转运动转化为直线运动时 tan■tan(34') =(0.95~0.99)=(0.95~0.99)(——)—=0.292~0.304 tan(-: ')tan(34'650') ....(10) 效率取为=0.297 3.4直齿轮设计 表1直齿轮参数表 项目 符 号 齿轮1 单位 单位 齿轮2 单位 几何参数: 齿数 Z 20 35 法向模数 mn 1.5 毫米 法向压力角 an 20 度 有效齿宽b 12 毫米 齿顶高系数 ha* 1 顶隙系数c * 0.25 标准中心距 a0 41.2 毫米 中心距 a 42 毫米 分度圆直径 d 30 毫米 52.5 毫米 基圆直径 db 28.191 毫米 49.33 毫米 顶圆直径d a 33 毫米 57 毫米 根圆直径 df 26.25 毫米 50.34 毫米 齿顶高 ha 1.452 毫米 2.25 毫米 齿根高 hf 1.875 毫米 1.077 毫米 全齿高 ht 33 毫米 弧齿厚 St 2.356 毫米 2.93 毫米 名义转矩 T 0.0539 N-m 0.09 N•m 名义功率 P 0.02 Kw 0.04 Kw 转速 n 3500 r/min 1998 r/min 材质 支承形式 非对称支承 3.5电机选型 计算条件: 空行程最长l=60mm,夹紧时间不超过1.2s 设计计算: (电机选型部分和组长商量而定) 螺母移动平均速度 160mm广v=-==50mm/s,(11) t1.2s 丝杠的平均转速n=33.3r/s 摩擦转矩 1、1 T〔三Mt1d2Fatan(': ')911.6tan(34'650')=9.11Nmm 22 (12) 1.1 T2=—NFD=—M0.12M11.6M10=4.64Nmm(13) 33 T3=0Nmm 故Tq=T〔+T2+T3=9.11+4.64+0=13.75Nmm(14) 「Tqn13.751998「cc Pq===2.88 95509550 选用转速为n0=3500r/min的直流电机,速比i=也=1.75 n 齿轮传动效率2=0.96、滑动螺旋传动效率%=0.297 总效率=12=0.960.297=0.29 (15) 电机轴驱动转矩: TL=Tq/ii.=13.75/1.75/0.29=27.1Nmm 电机轴输出功率: 4机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 图3手爪三维图 图4直齿轮丝杆 图5电机齿轮 图6齿轮箱 图7手爪接触块连接件和丝杆螺母 图8手爪装配件 5本章小结 本章对机械手手爪的类型及夹紧装置进行了设计。 先对丝杠螺母式的手部结构进行设计分析,然后对手爪滑动丝杠进行计算设计,对直齿轮和电机进行了选型。 最后用Pro/e画出三维图,用AutoCAD画出二维图。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械手 手爪 三维设计