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三自由度压铸机自动浇铸机械手设计

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软件简介

传动原理图.dwg
顶出活塞.dwg
手指.dwg
心轴.dwg
轴承端盖.dwg
装配图.dwg
目录.doc
三自由度压铸机自动浇铸机械手设计.doc

本文简要介绍了工业机器人的概念,浇注机械手硬件和软件的组成,机械手各个部件的整体尺寸设计。本文着重对机械手进行总体方案设计,确定了机械手的坐标形式和自由度,确定了机械手的技术参数。同时,设计了机械手的夹持式手部结构,设计了机械手的手腕结构,计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转液压缸的驱动力矩。设计了机械手的手臂结构。设计出了机械手的液压系统,绘制了机械手液压系统工作原理图,大大提高了绘图效率和图纸质量。
2.3  系统组成
   本基械手系统由机体,传送机构,动力源和控制装置四部分组成。传送机构主要由伸缩臂及抓紧机构所组成;动力源由液压驱动和机械驱动两种形式构成控制装置主要由自动控制和手动控制两部分组成。
2.4  总体技术方案
   毕业设计的目的就是要把我们所学的比较分散的知识综合起来,并进行灵活运用。现在的发展趋势是机电一体化,因此,我们的毕业设计是要我们将“机”、“电”、“液”三者合并起来。
   “机”即是指机械,机械手的动作过程可以分五部分,即机械手的上升下降、机械手的前伸后缩、机械手的加紧放松、机械手的左转右转、小车的前进后退。这五部分中我们靠机械完成机械手的上升下降动作,即本课题所做的机械手采用电动机带动丝杠螺母机构来实现手臂的上升、下降方面。
   滚珠螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放入适量的滚珠,使螺纹间产生滚动摩擦。丝杆传动是带动滚珠沿螺纹轨道滚动。滚珠螺旋传动与滑动螺旋传动或者其他直线运动副相比,有以下特点:
   1) 传动效率高    一般滚珠丝杠副的传动效率达85%-98%,为滑动丝杠副的3-4倍。
   2) 运动平稳      滚动摩擦系数接近常数,启动与工作摩擦力矩差别很小。启动时无冲击,低速时无爬行。
   3) 能源预紧      预紧后可消除间隙产生过盈,提高接触刚度和传动精度。同时增加的摩擦力矩相对不大。
   4) 工作寿命长    滚珠丝杠螺母副的摩擦表面为高硬度、高精度,具有较长的工作寿命和精度保持性。寿命约为滑动丝杠副的4-10倍以上.
   5) 定位精度和重复定位精度高    由于滚珠丝杠副摩擦小、温升小、无爬行、无间隙,通过预紧进行预拉伸的补偿的膨胀,因此,可以达到较高的定位精度和重复定位精度。
   6) 同步性好      用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的运动部件。可以得到较好的同步运动。
   7) 可靠性高     润滑密封装置结构简单,维修方便。
   8) 不自锁       用于垂直运动,必须在系统中附加自锁或制动装置。
   9) 经济性差,成本高    由于结构工艺复杂,故制造成本高价格往往以 mm计。
   经过计算,选择如下:
   电动机型号:  Y802-2
   功率:  1.1W
   丝杠型号:  Tr40×7
2.4.1 动作分析
   工业机械手的机械机构是指它的执行系统,是机械手抓持工件、进行操作及各种运动的机械部件。机械部件主要包括手部,手臂前后伸缩部分,手臂上下升降部分腰转部分以及机座和行走机构。
2.4.2 手部
   手部:包括杠杆手指,单向作用式握紧油缸等。其工作原理:物体进入手指后,拉杆手油缸作用,通过拉杆带动杠杆手指回转,实现握紧或松开动作。
   1) 手臂的前后伸缩部分
   手臂的前后伸缩部分由直线油缸带动实现。
   当直线油缸工作时通过活塞杆行程的变化,完成手臂的伸缩运动。
   2) 手臂的上下升降部分
   手臂的上下升降部分是由电动机、丝杆传动副、立柱等部分组成。
   当电动机工作时,通过联轴器转动丝杆,由于丝杆螺母周受到立柱的径向转动限制,使得螺母及手臂架只能作上下运动。
   3) 腰转部分
   腰转部分主要由转盘和回转油缸组成。
   当压力油进入回转油缸时,回转油缸的回转轴回转,通过活塞杆的伸缩带动转盘的转动,从而实现机械手的左右转动,
   4) 行走机构
   行走机构主要是由电动机、齿轮、带轮等组成。
   当电动机工作时,通过齿轮、带轮的传动,带动小车的轮子转动,从而实现行走。
第3章  手部结构设计

3.1 夹持式手部结构
   夹持式手部结构由手指(或手爪)和传力机构所组成。其传力结构形式比较多,如滑槽杠杆式、斜楔杠杆式、齿轮齿条式、弹簧杠杆式等。
3.1.1手指的形状和分类
   夹持式是最常见的一种,其中常用的有两指式、多指式和双手双指式:按手指夹持工件的部位又可分为内卡式(或内涨式)和外夹式两种:按模仿人手手指的动作,手指可分为一支点回转型,二支点回转型和移动型(或称直进型),其中以二支点回转型为基本型式。当二支点回转型手指的两个回转支点的距离缩小到无穷小时,就变成了一支点回转型手指;同理,当二支点回转型手指的手指长度变成无穷长时,就成为移动型。回转型手指开闭角较小,结构简单,制造容易,应用广泛。移动型应用较少,其结构比较复杂庞大,当移动型手指夹持直径变化的零件时不影响其轴心的位置,能适应不同直径的工件。
3.1.2 设计时考虑的几个问题
   (一)具有足够的握力(即夹紧力)
   在确定手指的握力时,除考虑工件重量外,还应考虑在传送或操作过程中所产生的惯性力和振动,以保证工件不致产生松动或脱落。
   (二)手指间应具有一定的开闭角
   两手指张开与闭合的两个极限位置所夹的角度称为手指的开闭角。手指的开闭角应保证工件能顺利进入或脱开,若夹持不同直径的工件,应按最大直径的工件考虑。对于移动型手指只有开闭幅度的要求。
   (三)保证工件准确定位
  为使手指和被夹持工件保持准确的相对位置,必须根据被抓取工件的形状,选择相应的手指形状。例如圆柱形工件采用带“V”形面的手指,以便自动定心。
   (四)具有足够的强度和刚度
   手指除受到被夹持工件的反作用力外,还受到机械手在运动过程中所产生的惯性力和振动的影响,要求有足够的强度和刚度以防折断或弯曲变形,当应尽量使结构简单紧凑,自重轻,并使手部的中心在手腕的回转轴线上,以使手腕的扭转力矩最小为佳。
目录
第1章  绪言 3
1.1机械手的分类………3
1.2机械手的组成 6
1.3 应用机械手的意义 8
第2章 总体技术方案及系统组成 9
2.1 原始数据 9
2.2 工作需要 9
2.3 系统组成 10
2.4 总体技术方案 10
2.4.1动作分析 11
2.4.2手部 11
第3章 手部结构设计 13
3.1夹持式手部结构 13
3.1.1手指的形状和分类 13
3.1.2设计时考虑的几个问题 13
3.1.3手部夹紧液压缸设计 14
3.1.4手指的形状和分类 13
第4章 手腕的结构设计 19
4.1手腕的自由度 19
4.2手腕的驱动力矩计算 19
4.2.1手指的形状和分类 19
4.2.2回转液压缸的驱动力矩计算 22
4.2.1手腕回转缸的尺寸及其校核 23
第5章 手臂的伸缩,升降,回转液压缸的尺寸设计及校核 26
5.1手臂伸缩液压缸的尺寸设计及校核 26
5.1.1手臂伸缩液压缸的尺寸设计 26
5.1.2尺寸校核 26
5.1.3导向装置 27
5.1.4平衡装置 27
5.2手臂升降液压缸的尺寸设计及校核 27
5.2.1尺寸设计 27
5.2.2尺寸校核 27
5.3手臂回转液压缸的尺寸设计及校核 28
5.3.1尺寸设计 28
5.3.2尺寸校核 29
总结 31
致谢 32
参考文献 33

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