上下料机械手设计结构设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文:上下料机械手设计结构设计含论文,CAD图纸,开题报告,任务书

上下料机械手设计结构设计[毕业论文+CAD图纸]

摘 要

实践证明，工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，从而提高经济效益。工业生产中经常出现的笨重工件的搬运和长期频繁、单调的操作，采用机械手是非常有效的。在繁重的条件下进行的操作，更显示其优越性，有着广阔的发展前途。

本课题是为普通车床配套而设计的一种自动上下料装置的双手臂的机械手。本文对机械手进行了总体方案的设计，确定了机械手的坐标型式、三个自由度和机械手的技术参数,并分别确定了该机械手的手臂的回转机构和升降机构，双支点回转型手部结构，并利用AutoCAD软件绘制了车床上下料机械手装配图，手部结构图以及一些主要的零件图，同时也简要的介绍了工业机器人的概念，机械手的组成和分类，机械手的自由度和坐标型式等基本知识。

本次题目的设计要求是抓取重物30kg,机械手的双臂可同时升降并在水平面内一起作90°回转动作，升降220mm,装在手臂前端的手，可作夹紧或松开工件的开闭动作。机械手工作时，通过手臂的升降、回转和手的开闭，可完成工件上、下料的自动循环。手臂的回转装置采用了齿条齿轮机构，同时依靠液压缸的驱动实现了手臂的升降运动。由于工作对象为孔径结构的工件，所以设计的手部是双手臂，并且为双支点回转型V型手指。液压系统具有结构简单，便于维护和维修，自身具有润滑功能等优点。
数控车床上下料机械手，特点是结构精巧，占地面积小，动作简捷，功能全，可靠性高。

关键词：工业机器人；机械手；液压系统；

Abstract

Practice a certificate, the industrial machine hand can replace the heavy labor of hand, show the labor strength that the Zhao eases a worker and raise an economic performance thus. The industry produce medium usually appear of the porterage of bulky work piece and multifarious over a long period of time, monotonous of operation, adopt a machine hand is very valid. The operation carried on under the heavy condition, show more it superiority, have vast development prospect.

This topic is the machine hand of hands arm which is common lather kit but a kind of auto of design to up and down anticipate device. This text carried on the design of the total project to the machine hand and made sure a machine hand of sit mark pattern, three freedom degree and machine hand of technique parameter, and respectively made sure the turn-over organization of the arm of the machine's hand and ascend and descend organization, double fulcrum turn-over type hand structure, and made use of the software of AutoCAD to draw the lather up and down anticipates the machine hand assemble diagram, the hand structure is diagram and some main spare parts diagrams, also in the meantime synopsis of introduced the concept of the industrial robot, machine hand of constitute with classification, the freedom degree of the machine hand with sit mark pattern to wait basic knowledge.

The design request of grab the weight 30kg this topic is the double arm of machine hand and can ascend and descend in the meantime and make 90 °s to turn round action together in the horizontal plane, The lifting 300mm,Pack the hand of in hand arm head, can make to clip tightly or the open of loose opening piece shut action. Pass the rise and fall of arm, turn round when the machine handicraft make and the open of hand shut, can complete a work piece up, descend to anticipate of auto circulation. The turn-over device of arm adopted Chi wheel gear organization and lifting 300mm,Pack the hand of in hand arm head, can make to clip tightly or the open of loose opening piece shut action. The turn-over device of arm adopted Chi wheel.
Dpended on a liquid to press a drive of urn to carry out ascend and descend of arm sport in the meantime. Because the work object is a bore path the work piece of the structure, so design of the hand is a hands arm, and is a pair of fulcrums turn-over type V type finger. Because the liquid presses system to have structure simple, easy to maintenance with maintain, the oneself has lubrication function etc. advantage, therefore, the rise and fall organization of arm adopted a liquid to press system.

Design of loading and unloading manipulator for NC lathe is characterized by compact structure,small occupation area,simple motion,complete function,high reliability.

KeyWords :Industrial robot; Machine hand;The liquid presses system;The liquid presses

目 录

第一章 绪论 1
1.1机械手概述 1
1.1机械手的定义与分类 2
1.2机械手的组成和分类 2
1.2.1机械手的组成 2
1.2.2机械手的分类 5
1.3国内外发展状况 7
1.4课题的提出及主要任务 8
1.4.1课题的提出 8
1.4.2课题的主要任务 9
第二章 机械手的设计方案 10
2.1工况分析 10
2.2机械手的坐标型式与自由度 11
2.3机械手的手部结构方案设计 12
2.4机械手的手腕结构方案设计 12
2.5机械手的手臂结构方案设计 13
2.6机械手的驱动方案设计 15
2.7机械手的主要参数 16
2.8机械手的技术参数列表 16
第三章 手部结构设计 18
3.1夹持式手部结构 18
3.2手指的形状和分类 18
3.3设计时考虑的几个问题 18
3.4手部夹紧液压缸的设计 19
第四章 手臂结构设计 23
4.1对臂部设计的基本要求 23
4.2手臂升降部分 23
4.2.1手臂升降部分结构设计 23
4.2.2升降液压缸的设计 24
4.3手臂回转部分 26
4.3.1手臂的运动要求 26
4.3.2手臂设计计算 27
4.3.3齿轮的设计计算 27
4.3.4齿条的设计计算 28
4.3.5手臂横梁的选取和计算 28
结论 30
致 谢 31
参考文献 32

第一章 绪 论

1.1机械手概述

随着现代工业技术的发展,工业自动化技术越来越高,生产工况也有趋于恶劣的态势,这对一线工人的操作技能也提出了更高的要求,同时操作工人的工作安全也受到了相应的威胁。工人工作环境和工作内容也要求理想化简单化,对于一些往复的工作由机械手远程控制或自动完成显得非常重要。这样可以避免一些人不能接触的物质对人体造成伤害,如冶金、化工、医药、航空航天等。在机械制造业中,机械手应用较多,发展较快。目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料以及焊接、喷漆等作业,它可以按照事先制定的作业程序完成规定的操作,有些还具备有传感反馈能力,能应付外界的变 化。如果机械手发生某些偏离时,会引起零部件甚至机械本身的损坏,但若有 了传感反馈自动,机械手就可以根据反馈自行调整。应用机械手,有利于提高材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化程度,从而可以提高劳动生产率,降低生产成本,加快实现工业生产机 械化和自动化的步伐。

机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、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。近些年,随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用,机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。

借助强大的工业处理能力,很容易实现工业生产的自动化。基于此思路设计的机械手,在实现各种要求的工序前提下,大大提高了工业过程的质量,而且大大解放了生产力,改善了工作环境,减轻了劳动强度节约了成本,提高了生产效率,具有十分重要的意义。同时,借助组态软件的辅助作用,大大提高了系统的工作效率。因此,在自动化机床和综合加工自动生产线上,目前几乎都设有机械手,以减少人力和更准确地控制生产的节拍,便于有节奏地进行生产。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力,在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

1.1机械手的定义与分类

机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器,它有多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识。其一,它能部分代替人工操作;其二,它能按照生产工艺要求,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。因此,它能大大地改善工人的劳动条件,显著地提高劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而,受到各先进工业国家的重视,并投入了大量的物力和财力加以研究和应用。尤其在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用得更为广泛。

机械手一般分为三类。第一类是不需要人工操作的通用机械手,它是一种独立的不附属于某一主机的装置。它可以根据任务的需要编制程序,以完成各项规定工作。它的特点是除具备普通机械的物理性能外,还具备 通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的,称为操作机。

1.2机械手的组成和分类

1.2.1机械手的组成