毕业设计（论文）-汽车前后桥半轴套管装焊线搬运机械手手爪的设计.docx

汽车前后桥半轴套管装焊线搬运机械手手爪的设计摘要本次设计的程控通用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，完成对机械手的设计，对机械手的工作原理，结构使用范围，特点参数选择等方面进行了阐述。其中机械手的机械结构采用油缸、螺杆、导向筒等机械器件组成；采用圆柱坐标，四个自由度，为X轴的移动和转动，Z轴的转动和移动；机械手的抓重30Kg；此程控通用机械手主要是在几台机器间进行搬运和装卸工件机械手的动作主要采用液压系统；机械手的手臂伸缩采用伸缩油缸；本设计主要对手部进行了设计和计算，手腕回转采用回转油缸，手臂的后部采用了滚轮，这样可以承受较大的偏重，立柱也采用了油缸，机械手的升降采用升降油缸，可抓取重量较大的工件。还有一个特点是：可根据生产的需要改变机械手的动作程序。关键词：机械手；液压传动；液压缸。DesignofmanipulatorgripperforautomobilefrontaxlehalfaxlebushingassemblylineAbstractThedesignofprogramcontrolmanipulatormovementsundertheprovisionsoftheorder,usethebasictheory,basicknowledgeandrelatedmechanicaldesignexpertisecomprehensivelytocompletethedesign,anddrawingthenecessaryassembly30Kg,hydraulicsystemmap,PLCcontrolsystemdiagram.Manipulatormechanicalstructureusingtanks,screw,guidetubesandothermechanicaldevicecomponent；Inthehydraulicdrivebodies,manipulatorarmstretchingusingtelescopictank,rotatingcolumnoftanksusedrack,manipulatormovementsusingtankmovements;ThePLCcontrolcircuitusethetypeofFX2NPLC.Whenpressedforcommencement,canreplacetheartificialheatanddangerousoperationconductedoperations,andcangraspthelargerworkpieces.KeyWords:manipulatir;fluiddrive;hydrauliccylinder;主要符号表F夹紧力G工件重力Kl安全系数陷工作情况系数用方位系数P驱动力D直径d活塞杆直径应力许用应力S受力面积F1活塞杆上的推力F1弹簧反作用力Fz液压缸工作时的总阻力P液压缸工作压力S活塞行程4弹簧钢丝直径Di弹簧平均直径1绪论11.1 机械手设计的目的11.2 机械手设计的内容11.3 机械手在生产中的作用21.4 机械手的分类21.5 机械手的组成51.6 机械手设计原则71.7 本文主要研究内容72机械手手部方案设计82.1 机械手手部结构设计82.1.1 机械手手部设计方案82.1.2 手部设计要求82.1.3 机械手手部的计算分析92.2 机械手腕部的结构设计122.2.1 手腕的自由度及基本要求122.2.2 手腕回转力矩的计算133机械手其他部位设计简介193.1 机械手手臂结构设计193.1.1 机械手手臂的设计方案193.2 液压系统的设计203.2.1 液压系统的工作原理213.2.2 液压系统执行元件的要求214结论22参考文献错误!未定义书签。致谢241绪论1.1 机械手设计的目的工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要学习环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容的综合设计。通过设计提高自身的机构分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液压一体化系统设计能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。通过设计，把有关课程（机构分析与综合、机械原理、机械设计、液压与液压动技术、机电控制理论及应用、数控技术、微型计算机原理及应用、机械设计等）中所获得的理论知识在实际中综合地加以运用，使这些知识得到巩固和发展,并使理论知识和生产密切地结合起来。因此，工业机械手设计是有关专业基础课和专业课以后的综合性的专业课程设计。工业机械手设计是机械设计及制造专业和机械电子工程专业的学生一次比较完整的机电一体化整机设计。通过设计，培养学生独立的机械整机设计的能力,树立正确的设计思想，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法步骤，为自动机械设计打下良好的基础。通过设计，使学生能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图册规范;熟悉有关国家标准和部颁标准，以完成一个工程技术人员在机械整体设计方面所必须具备的基本技能训练。1.2 机械手设计的内容本设计要求能较鲜明地体现机电一体化的设计构思。所谓机电一体化技术，是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、传感技术等而形成的一种新的综合集成技术。尽管机电一体化的产品名目繁多，并由于它们的功能不同而有不同的形式和复杂程度，但做功的机械本体的部分（包括动力装置）和微电子控制部分是其最基本的、不可或缺的要素。1）拟定整体方案；2）根据给定的自由度和技术参数选择合适的手部、腕部、臂部和机身的结构；3）各部件的设计计算；4）工业机械手工作装配图的设计与绘制；5）机械手的运动分析；6）编写设计计算说明书1.3 机械手在生产中的作用1、建造旋转体零件（轴类、盘类、环类）自动线一般都采用机械手在机床之间传送工作。国内已建成的这类自动线很多，如沈阳水泵厂的深井轴承体加工自动线，大连电机厂的4号和5号电动机轴加工自动线，上海拖拉机齿轮厂的齿坯加工自动线等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的液压缸加工自动线转位机械手。2、实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动夹紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，但仍需人工上下料；装上机械手，可实现全自动生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面的应用最多。注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手自动装卸工件，可实现全自动化生产。冲床有自动上下料循环，装上机械手上下料，可实现冲压生产自动化。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t以上的冲床机械手的较多。一是用于多工位冲床，用作冲压件工位间进步。3、铸、锻、焊、热处理等热加工方面在模锻方面，国内大批量生产的3t、5t、IOt模锻锤，其所配的转底炉，用两只机械手成一定角度布置在炉前，实现进出料自动化。工业机械手满足了社会生产的需要，其主要特点是：1）对环境的适应性强，能代替人从事危险、有害的操作，在长时间工作对人体有害的场所，机械手不受影响，只要根据工作环境进行合理设计，选择适当的材料和结构，机械手就可以在异常高温或低温、异常压力和有害液压体、粉尘、放射线作用下，以及冲压、灭火等危险环境中胜任工作。2）机械手能持久、耐劳，可以把人从繁重单调的劳动中解放出来，并能扩大和延伸人的功能。3）由于机械手的动作准确，因此可以稳定和提高产品的质量，同时又可以避免人为的操作错误。4）机械手特别是通用工业机械手的通用性、灵活性好，能较好的适应产品品种的不断变化，以满足柔性生产的需杂。5）采用机械手能明显地提高劳动生产率和降低成本。1.4 机械手的分类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，以完成各项规定的操作。它的特点是具备普通机械的性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。第二类是需要人工才做的，称为操作机。它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。第三类是用专用机械手，主要附属于自动机床或自动线上，用以解决机床上下料和工件送。这种机械手在国外称为“MechanicalHand”,它是为主机服务的，由主机驱动；除少数以外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。在国外，目前主要是搞第一类通用机械手，国外称为机器人。本课题所做的机械手是属于第三类机械手。1、简史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。它的结构是：机体上安装一个回转长臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，控制系统是示教形的。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate（即万能自动）。运动系统仿照坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩、用液压驱动；控制系统用磁鼓作为存储装置。不少球坐标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,专门生产工业机械手。1962年美国机械制造公司也实验成功一种叫Vewrsatran机械手。该机械手的中央立柱可以回转、升降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Unimate公司和斯坦福大学，麻省理工学院联合研制一种Unimate-ViCarm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，定位误差小于±1毫米。联邦德国机械制造业是从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。联邦德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进两种机械手后大力从事机械手的研究。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，至1977年底，其中一半是国产，一半是进口。目前，工业机械手大部分还属于第一代，主要依靠工人进行控制；改进的方向主要是降低成本和提高精度。第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算控制系统，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，是机械手具有感觉机能。第三代机械手则能独立完成工作中过程中的任务。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和柔性制造单元FMC中的重要一环。2、应用简况现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。因此，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。有资料统计：美国偏重于毛坯生产，日本偏重于机械加工。随着机械手技术的发展，应用的对象还会有所改变。机械手在锻造工业中的应用能进一步发展锻造设备的生产能力，改善热、累等劳动条件。国内机械手工业、铁路工业中首先在单机、专机上采用机械手上下料，减轻工人的劳动强度。国外铁路工业中应用机械手以加工铁路车轴、轮等大、中批零件。并和机床共同组成一个综合的数控加工系统。采用机械手进行装配更始目前研究的重点，国外已研究采用摄象机和力传感装置和微型计算机连在一起，能确定零件的方位达到镶装的目的。3、发展趋势目前工业机械手主要用于机床加工、铸造、热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还是不能满足工业发展的需要。在国内主要是逐步扩大应用范围，重