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（全套CAD）模切機上下料機械手結構設計（終稿）

在垂直導柱上裝有滑動套筒，手臂裝在滑動套筒上，手臂可做上下直線運動和水平面內做圓弧狀的左右擺動。球坐標式機械手球坐標式機械手是種自由度較多，用途較廣的機械手。它的工作范圍包括個旋轉運動二個旋轉運動二個旋轉運動加個直線運動。球坐標式機械手可實現八個動作手臂上下動作，即俯仰動作手臂左右動作，即回轉動作手臂前后動作，即伸縮動作手腕上下彎曲手腕左右擺動手腕旋轉運動手爪夾緊動作機械手的整體移動。球坐標式機械手的特點是將手臂裝在樞軸上，樞軸又裝在叉形架上，能在垂直面內作圓弧狀上下俯仰動作，它的臂可作伸縮，橫向水平擺動，還可以上下擺動，工作范圍和人的手類似。它的特點能能自動選擇最合理的動作路線。所以工作效率高。另外由于上下擺動，它的相對體積小，動作范圍大。關節式機械手關節式機械手是種適用于靠近機體操作傳動型式。它像人手樣有肘關節，可以實現多個自由度，動作比較靈活，適于在狹窄的空間工作。關節式機械手，早在四十年代就在原子能工業中得到應用，隨后在開發海洋中應用，有定的發展前途。關節式機械手有大臂和小臂的擺動，以及肘關節和肩關節的運動。它還具有上肢結構，可實現近似于人手操作的機能。為具有近似人手的操作機能，需要研制最合適的結構。機械手型式的選擇首先是從滿足它的運動要求方面進行考慮，然后從機械手的復雜程度以及經濟情況等方面來考慮。本設計中的機械手主要動作為機械手手臂的左右移動，升降移動和機械手的整體旋轉。直角坐標式機械手雖然具備手臂的伸縮上下左右直線運動等動作，但是不具備機械手整體旋轉動作，所以不考慮用直角坐標式機械手。球坐標式機械手和關節式機械手對動作要求方面足夠滿足要求，但是它們的結構都比較復雜，有很多動作是不必要的，顯得浪費和增加了制造的成本和難度。模切機,上下,機械手,結構設計,畢業設計,全套,圖紙目錄摘要第章緒言.研究的目的及意義.機械手在國內外現狀和發展趨勢.主要研究的內容.解決的關鍵問題第章總體設計.執行機構的選擇.執行機構的組成.各部分的分析與選擇手部的選擇手臂結構的選擇機座結構的選擇.工作原理.機構簡圖.手部的設計.氣動元件選取及工作原理氣源裝置執行元件控制元件輔助元件真空發生器吸盤.氣動回路的工作原理總結致謝參考文獻摘要機械手作為前沿的產品應自動化設備更新時的需要，可以大量代替單調往復或高精度需求的工作，在先進制造領域中扮演著極其重要的角色?？梢詫崿F生產的機械化和自動化，能在高溫腐蝕及有毒氣體等環境下操作以保護人身安全，可以廣泛應用于機械制造冶金電子輕工業和原子能等部門。本設計主要完成送紙機械手的機械部件的設計。主要包括執行系統驅動系統的設計。執行系統是由傳動部件與機械構件組成，是機械手賴以實現各種運動的實體。主要包括機身手臂末端執行器部分組成。機械手的結構主要由機座立柱水平手臂垂直手臂電磁閥和吸盤等組成。真空式吸附型它是利用真空泵抽出吸附頭的空氣而形成真空，故稱真空式。噴氣式吸附的工作原理是當壓縮空氣高速進入噴嘴時，由于管路的開始段截面積是逐漸收縮的，所以氣流速度逐漸增大，在管路的最小截面處，氣流速度達到臨界速度，此時的氣體受壓，密度加大。關鍵字送紙機械手真空吸盤氣動控制液壓控制執行系統驅動系統和機械手應用領域的不斷深化，不僅要求其控制可靠性強使用靈活性高和操作靈活性好，還要其成本低可開發經濟性強。本論文主要研究送紙機械手以下幾個方面的內容送紙機械手執行系統的分析與選擇執行系統是由傳動部件與機械構件組成，是機械手賴以實現各種運動的實體。主要包括機身手臂末端執行器部分組成，其中每部分都可以具有若干的自由度。執行系統的設計主要是對機械手的手部手臂和機座進行設計。送紙機械手驅動系統的分析與選擇驅動系統是向執行系統各部分提供動力的裝置。通過對液壓氣壓電氣三種驅動方式的比較，本設計選擇氣壓驅動的方式。內容包括氣動元件的選擇及其工作原理氣動回路的設計和氣動原理圖的繪制。按結構和工作原理可分為速度型和容積型兩大類。容積型壓縮機是利用特殊形狀的轉子或活塞壓縮吸入封閉容積室空氣的體積來增加空氣的壓力。容積型結構簡單使用方便。本設計選用容積型壓縮機。儲氣罐儲氣罐可以調節氣流，減少輸出氣流的脈動，使輸出氣流連續和氣壓穩定，也可以作為應急氣源使用，還可以進步分離油水雜質。儲氣罐上裝有安全閥，使其極限壓力比正常工作壓力高，并裝有指示罐內壓力的壓力表和排污閥等。罐的型式可分為立式和臥式兩種。本設計選用立式儲氣罐，因為它的進氣口在下，出氣口在上，以利用進步分離空氣中的油水。執行元件執行元件是以壓縮空氣為工作介質產生機械運動，并將氣體的壓力能轉變為機械能的能量轉換裝置，如氣缸輸出直線往復式機械能，擺動氣缸輸出回轉擺動式機械能。氣缸輸出直線往復式氣缸是氣動執行元件之。目前最常選用的是標準氣缸，其結構和參數都已系列化標準化通用化。水平伸縮氣缸選用單活塞桿雙作用氣缸。單活塞桿雙作用氣缸般由缸筒前后缸蓋活塞活塞桿密封件和緊固件等組成。其工作原理對于前伸回縮氣缸，當左側無桿腔進氣，右側有桿腔排氣時活塞桿前伸，反之，活塞桿回縮對于上升下降氣缸，當上側無桿腔進氣，下側有桿腔排氣時，活塞桿下降，反之活塞桿上升。擺動氣缸輸出回轉擺動式擺動氣缸分為單葉片式和雙葉片式。單葉片式擺動氣缸壓縮空氣由進氣口輸入，作用在葉片上，帶動軸回轉產生轉矩，另腔的空氣從排氣口排出。雙葉片式擺動氣缸從進氣口進入的壓縮空氣作用在個葉片上，同時通過軸上的氣路也作用在另葉片上帶動軸回轉。這樣雙葉片式產生的轉矩將是單葉片式的倍。本設計采用雙葉片式擺動氣缸，這樣就能產生更大的轉矩，以利于機械手的轉動?？刂圃刂圃怯脕碚{節壓縮空氣的壓力流量和控制其流動方向，使氣動執行機構獲得必要的力動作速度和改變運動方向，并按規定的程序工作。強。手臂的結構手臂的伸縮和升降運動般采用直線油氣缸驅動。手臂作直線運動的結構，基本上是由驅動機構和導向裝置所組成。驅動機構般用油缸油馬達加齒輪齒條來實現直線運動。往復直線油氣缸可以分為以下幾種。雙作用單活塞桿油缸液壓機械手中實現手臂的往復運動用得最多的是雙作用單活塞桿油缸?；钊谟蛪合伦麟p向運動。機構上可以是油缸體固定活塞桿運動也可以是活塞桿固定，而缸體運動。雙作用雙活塞桿油缸當需要很大的行程時，將油缸做的很長體積很大，則加工上有困難。如做成伸縮式雙活塞桿油缸，既能滿足行程要求，油缸的體積又小。其缺點是次行程有兩種速度。絲桿螺母機構該機構傳動的特點是易于自鎖，但傳動效率低。如采用滾珠絲杠，效率可以提高，但因其較長，制造比較困難。本機械手的手臂有往復的直線運動，不需要很大的行程，考慮到結構的簡單性和設計的經濟性，選用缸體固定活塞桿運動的雙作用單活塞桿氣缸。導向裝置機械手手臂在進行伸縮運動時，為防止手臂沿伸縮方向向中軸線轉動加大承載能力，以及提高運動精度，必須設有導向裝置。手臂的導向裝置系根據安裝形式結構及負荷等條件來確定。常用的有單導向桿和雙導向桿，本設計中，伸縮運動中選用雙導向桿。機座結構的選擇機座是機械手的基礎部分，機械手執行機構的各部件和驅動系統均安裝于機座上，是支撐起機械手全部重量的構件。對其結構的要求是剛性好占地面積小操作維修方便和造型美觀。機座結構從形式上分為落地式和懸浮式，或分為固定式可移動式和行走式。無論哪種形式，機械手工作時機座定予以固定?？梢苿邮降臋C座在停置時能夠剎車定位，以保證機械手工作時的位置精度。根據本機械手的設計要求選用落地固定式機座。圓柱坐標式機械手能滿足手臂伸縮手臂上下手臂回轉動等動作?？梢詫⑹直刍剞D動作改換成機械手的整體轉動就可以滿足本設計中機械手的動作要求。這樣的修改并沒有改變機械手的總體結構，只是進行了局部變動，使得整個系統經濟實惠，所以確定用圓柱坐標式機械手。.執行機構的組成工業機械手的執行系統主要以下機械部分組成手部是機械手直接握持工件或工具的部分。臂部是機械手用來支持腕部與手部實現較大的運動范圍的部件。立柱支承手臂并帶動它升降擺動和移動的機構。機座是機械手用來支撐臂部，并安裝驅動裝置及其他裝置的部分。.各部分的分析與選擇手部的選擇手部形式的確定手部就是用來握持工件或工具的部分。由于被握持的工件的形狀尺寸重量材質及表面狀態的不同，手部機構也是多種多樣。常用的手部結構按其握持原理可以分為如下兩類夾持式夾持式手部的結構與人手類似，是工業機械廣泛應用的種手部形式。它主要由手指傳動機構驅動機構組成。其又可分為內撐式外夾式和內外夾持式，區別在于夾持工件的部位不同，手爪動作方向相反。夾持式手部設計時應注意以下事項手指應有定的開閉范圍。手指應具有適當的夾緊力。要保證工件在手指內的定位精度。結構緊湊，重量輕，效率高。通用性和可換性。氣吸式氣吸式手部又稱為真空吸盤式手部，它是通過吸盤內產生真空或負壓，利用壓差而將工件吸附，是工業機械手常用的種吸持工件的裝置。它由吸盤吸盤架及進排氣系統組成，具有結構簡單質量輕不易損傷工件使用方便可靠等優點但要求工件上與吸盤接觸的部位光滑平整清潔被吸附工件材質致密，沒有透氣空隙。主要適應于板材薄壁零件陶瓷搪瓷制品紙巾制品紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。氣吸式又可分為負壓吸盤真空式噴氣式自擠式空氣吸盤。.解決的關鍵問題解決機械手機械結構的設計問題，要求機械手結構簡單經濟具有定的代表性。執行部件的運動精度的問題。第章總體設計.總體初步設計總體設計是把組成機器的各個部件進行合理布置，協調他們在結構上的性能及參數上的關系。他是在原理方案確定后，按照設計任務書的要求對原理方案設計確定的工作原理與組成部分進行總圖規劃。.選擇機型本機械手是真空吸盤送紙機械手。.確定總體性能參數總體運動參數外擴尺寸總體運動參數臂部工作速度，移動均為腕部回轉總體動力參數臂部液壓油壓強總體布局及各部件的結構形式總體布局及部件結構形式見裝配圖。這里我們強調的是結構設計中應注意的基本原理任務分配原理自補償原理力傳遞原理變形協調原理力平衡原理等強度原理穩定原理降低噪音原理。機械手的執行結構是機械手賴以實現各種運動的實體。執行機構的布局類型直接影響到機械手的工作性能。.執行機構的選擇機械手的基本型式較多，按手臂的坐標型式而言，主要有四種基本型式直角坐標式圓柱坐標式球坐標式和關節式。下面就各型式機械手作簡單的分析對比直角坐標式機械手直角坐標式機械手是適合于工作位置成行排列或與傳送帶配合使用的種機械手。它的手臂可作伸縮左右和上下移動，按直角坐標形式三個方向的直線進行運動。其工作范圍可以是個直線運動兩個直線運動或三個直線運動。如在三個直線運動方向上個具有三個回轉運動，即構成六個自由度。直角坐標式機械手的優點產量大，節拍短，能滿足高速的要求容易與生產線上的傳送帶和加工裝配機械相配合適于裝箱類多工序復雜的工作，定位容易變更定位精度高，載重發生變化是不回影響精度易于實行數控，可與開環或閉環數控機械配合使用。缺點機械手的作業范圍較小。圓柱坐標式機械手圓柱坐標式機械手是應用最多的種型式，它適用于搬運和測量工件。具有直觀性好，結構簡單，本體占用的空間較小，而動作范圍較大等優點。圓柱坐標式機械手的工作范圍可分為個旋轉運動活塞桿的材料為鋼，其需用應力為以后的設計計算的依據。按強度條件確定活塞桿的直徑活塞上作用的機械載荷為工作阻力的數值要根據油缸工作的實際情況定其有無，并進行計算和估算。本次設計中假設導向裝置處摩擦阻力不同配置和不同截面形狀，其摩擦阻力不同。要根據實際情況進行估算。本次設計其導向截面為圓截面，在油缸啟動時，導向裝置處的摩擦力較大，由于考慮安全