凸輪軸加工自動線機械手,凸輪軸,加工,自動線,機械手 設計說明書 課題：凸輪軸加工自動線機械手 班級： 數(shù)控69902 設計： 沈曉春 審核： 二00五年九月 目錄 一、目錄………………………………………………………………………………………………………2 二、前言………………………………………………………………………………………………………3 （一）機械手的用途說明…………………………………………………………………………3 （二）設計機械手的目的、意義………………………………………………………………3 （三）設計指導思想應達到的技術性能要求…………………………………………4 三、設計方案論證………………………………………………………………………………………5 （一）機械手的原始依據(jù)…………………………………………………………………………5 （二）機械手的運動方案論證…………………………………………………………………6 四、機械手各組成部件設計計算………………………………………………………………8 （一）抓取機械設計…………………………………………………………………………………8 （二）手腕機構…………………………………………………………………………………………12 （三）手臂設計…………………………………………………………………………………………14 （四）緩沖裝置設計…………………………………………………………………………………22 （五）定位機構設計…………………………………………………………………………………25 （六）機械手驅(qū)動系統(tǒng)設計……………………………………………………………………25 五、機械手控制系統(tǒng)設計…………………………………………………………………………25 六、設計總結……………………………………………………………………………………………26 七、參考文獻……………………………………………………………………………………………27 二、 前言 （一）機械手的用途說明 機械手是模仿人手工作的機械設備。實驗用機械手的設計，是指機械手臂在一定范圍內(nèi)的擺動，手臂的垂直方向的上下移動及手爪的伸縮運動組成。由啟動系統(tǒng)實現(xiàn)各運動的驅(qū)動。它的主要作用是將工件按預定的程序自動地搬運到需要的位置，或者保持工具進行工作。機械手是利用PLC控制整個系統(tǒng)實現(xiàn)各種運動的自動化控制，且能用于教學演示。 （二）機械手的目的、意義 機械手是模仿人手的動作，生產(chǎn)中應用機械手可以提高自動化水平和勞動生產(chǎn)率，可以減輕勞動強度，保證產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)安全生產(chǎn)，尤其在惡劣的勞動條件下，它代替人作業(yè)的意義更加重大。因此，在機械加工中得到越來越廣泛的應用。 目的是，我們對機械手的設計步驟有一定的平衡了解；也能基本掌握機械設計的方法；綜合運用學過的理論知識；全面復習繪圖技巧，并較好的運用于畢業(yè)設計繪圖上。通過這次設計，使我了解到，自動控制的對象主要是單機或某個生產(chǎn)過程，智能控制則包括控制對象及整個工作環(huán)境或整個生產(chǎn)過程；自動控制的目標是使在系統(tǒng)控制的某個狀態(tài)下，盡量消除環(huán)境對系統(tǒng)的影響，智能控制關心的使最終狀態(tài)或現(xiàn)行狀態(tài)是否合乎要求。因此，要充分考慮環(huán)境的影響；自動控制的學習來源重要是對象的狀態(tài)的反饋，所以智能控制需要一個龐大的數(shù)據(jù)庫；自動控制理論著重描述對象的數(shù)學模型，然后，通過各種控制算法進行控制，以達到目的，智能控制著重直接控制經(jīng)驗。 （三）設計的指導思想，應達到的技術性能要求 結構簡單：設計為三自由度的機械手臂，運動形式簡單，可以把手臂設計成為沿導向裝置運動，直接選用標準規(guī)格的液壓缸和內(nèi)脹式機械手爪，無須另行設計。 外觀不要有手臂堵塞外形：設計盡量要求安裝方便，各非標準件加工方便。因此，不必設計成套形式，管道也不必安排在手臂內(nèi)部，可以采用軟管直接連接。 本次設計的手臂不要光用于工業(yè)生產(chǎn)，因此，對各部件的加工精度及安裝要求不高，可以在通用機床上加工完成。 三、設計方案論證 （一）機械手設計的原始數(shù)據(jù) 1.組成結構 機械手主要由執(zhí)行機構、驅(qū)動系統(tǒng)以及位置檢測等裝置組成。各系統(tǒng)的關系如圖： 控制系統(tǒng) → 驅(qū)動系統(tǒng) → 執(zhí)行系統(tǒng) → 抓取工件 ‖ —— 位置檢測 —— ‖ 2.執(zhí)行機構 包括手臂、手腕、手部和立柱等部件，有的還增設行走機構。 （1） 手部：即與物體接觸的部件，由物體接觸的形式又可分為夾持式和吸附式手部。 （2） 手腕：是連接手腕和手臂的比肩，起改變工件的空間位置的作用。 （3） 手臂：支撐手腕和手臂的部件以改變工件的空間位置。 （4） 立柱：支撐手臂的部件，手臂的各部分運動均與立柱有密切的關系。 （5） 行走機構：為完成遠距離的操作和擴大使用范圍，可增設滾輪行走機構。 （6） 機座：它是機械手的基礎部件，機械手執(zhí)行機構的各部分和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝在機座上，起支撐和聯(lián)結作用。 3.驅(qū)動機構 機械手臂的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機構運動的出動裝置，常用的有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械傳動。 4.控制系統(tǒng) 有電力控制和射流控制兩種，一般常見的為電力控制，這是機械手的重要組成部分，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息，同時按其控制系統(tǒng)的信息，對執(zhí)行機構發(fā)出指令，必要時，對機械手的動作進行控制，當動作有錯誤時，發(fā)出警報信號。 5.位置檢測裝置 控制機械手執(zhí)行機械的運動位置并隨時將執(zhí)行機構的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置比較，然后控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構一定的精度達到預定位置。 （二）機械手的運動方案論證 1.機械手的運動形式（坐標形式）確定 按機械手的運動坐標型可分：直角坐標系式機械手、圓柱坐標系式機械手、極坐標式機械手、關節(jié)式機械手。 直角坐標式機械手：臂部可以沿直角坐標軸X、Y、Z三個方向移動，亦臂部可以前后伸縮，左右移動，上下升降。采用此種坐標形工作范圍小，占地空間大，定位精度好，應用較多，適用于空間布置或與自動線配合。 極坐標式機械手：手臂可以沿直角坐標軸的X方向運動，還可以繞Y軸和Z軸轉(zhuǎn)動，亦手臂可前后伸縮，上下擺動，左右移動。采用此種坐標形式工作范圍大，占地空間小，定位精度差，應用少。 關節(jié)式機械手：這種機械手的臂部可分為大臂和小臂，其中大臂和小臂的連接以及大臂和機體的連接均為關節(jié)式連接，亦小臂對大臂可繞肘部上下擺動一定角度，大臂可繞肩部擺動一定角度，手臂可以左右轉(zhuǎn)動一定角度。采用此種坐標形式工作范圍大，占地空間小，定位精度差，應用較小。 圓柱坐標戲式機械手：這種機械手的運動由兩個直線運動和一個回轉(zhuǎn)運動組合而成，手臂沿X、Z方向的移動，還有手臂的水平回轉(zhuǎn)。此種機械手工作范圍教大，靈活程度教高，占地面積小，結構比較簡單，定位進度高，應用比較廣泛，多為通用型。 因此本次設計我選用直角坐標系機械手。 機械手方案簡圖如下： 運動符號：