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机械手臂设计说明书怎么写

发布时间:2022-10-04 14:02:41

A. 机械设计说明书怎样写

机械设计说明书具体需要的内容包括。
1 、标题。设计课题的名称。
要求内描述清楚。
2 、任容务书。应说明设计目的和任务要求。
要求:扼要叙述本设计的主要内容、特点、参数性能、要达成的成果及验收标准。
3 、技术方案。详细说明达成设计的技术方案、工艺方案、生产制做方案等,着重描述技术难点的解决方法及所需资源。
4、设计资源要求。主要是成本、人员、外部支持、内部支持设备等要求。
5、设计计划。达成设计的各个重要时间节点及最后完成时间节点。
6、其它。针对不同的设计有不同的要求。

B. 机械设计说明书写法

第一部分:设复计任务书制
1.设计题目
2.设计背景
3.设计参数
4.设计任务
第二部分:传动方案拟订
1.原动机的选择
2.传动装置的选择
第三部分:电动机的选择
1.类型和结构形式的选择
2.电动机功率计算
3.电动机转速计算
第四部分:传动系统的运动和动力参数
1.计算总传动比
2.分配减速器的各级传动比
3.计算传动装置的运动和动力参数
第五部分:传动零件的设计计算
1.带轮设计
2.齿轮设计
3.轴的设计
4.轴承的设计
5.键的选择与校核
第六部分:减速器机体各部分结构尺寸
第七部分:润滑和密封形式的选择
第八部分:其他技术说明
第九部分:参考文献

C. 机械手臂的设计要求

1、手臂应承载能力大、刚性好、自重轻
手臂的刚性直接影响到手臂抓取工件时动作的平稳性、运动的速度和定位精度。如刚性差则会引起手臂在垂直平面内的弯曲变形和水平面内侧向扭转变形,手臂就要产生振动,或动作时工件卡死无法工作。为此,手臂一般都采用刚性较好的导向杆来加大手臂的刚度,各支承、连接件的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需要的驱动力。
2、手臂的运动速度要适当,惯性要小
机械手的运动速度一般是根据产品的生产节拍要求来决定的,但不宜盲目追求高速度。
手臂由静止状态达到正常的运动速度为启动,由常速减到停止不动为制动,速度的变化过程为速度特性曲线。
手臂自重轻,其启动和停止的平稳性就好。
3、手臂动作要灵活
手臂的结构要紧凑小巧,才能做手臂运动轻快、灵活。在运动臂上加装滚动轴承或采用滚珠导轨也能使手臂运动轻快、平稳。此外,对了悬臂式的机械手,还要考虑零件在手臂上布置,就是要计算手臂移动零件时的重量对回转、升降、支撑中心的偏重力矩。偏重力矩对手臂运动很不利,偏重力矩过大,会引起手臂的振动,在升降时还会发生一种沉头现象,还会影响运动的灵活性,严重时手臂与立柱会卡死。所以在设计手臂时要尽量使手臂重心通过回转中心,或离回转中心要尽量接近,以减少偏力矩。对于双臂同时操作的机械手,则应使两臂的布置尽量对称于中心,以达到平衡。

4、位置精度高
机械手要获得较高的位置精度,除采用先进的控制方法外,在结构上还注意以下几个问题:
(1)机械手的刚度、偏重力矩、惯性力及缓冲效果都直接影响手臂的位置精度。
(2)加设定位装置和行程检测机构。
(3)合理选择机械手的坐标形式。直角坐标式机械手的位置精度较高,其结构和运动都比较简单、误差也小。而回转运动产生的误差是放大时的尺寸误差,当转角位置一定时,手臂伸出越长,其误差越大;关节式机械手因其结构复杂,手端的定位由各部关节相互转角来确定,其误差是积累误差,因而精度较差,其位置精度也更难保证。
5、通用性强,能适应多种作业;工艺性好,便于维修调整
以上这几项要求,有时往往相互矛盾,刚性好、载重大,结构往往粗大、导向杆也多,增加手臂自重;转动惯量增加,冲击力就大,位置精度就低。因此,在设计手臂时,须根据机械手抓取重量、自由度数、工作范围、运动速度及机械手的整体布局和工作条件等各种因素综合考虑,以达到动作准确、可靠、灵活、结构紧凑、刚度大、自重小,从而保证一定的位置精度和适应快速动作。此外,对于热加工的机械手,还要考虑热辐射,手臂要较长,以远离热源,并须装有冷却装置。对于粉尘作业的机械手还要添装防尘设施。

D. 机械设计说明书怎样写

机械设计说明书具体需要的内容包括。
1 、标题。设计课题的名称。
要求描述清楚。
2 、任务书。应说明设计目的和任务要求。
要求:扼要叙述本设计的主要内容、特点、参数性能、要达成的成果及验收标准。
3 、技术方案。详细说明达成设计的技术方案、工艺方案、生产制做方案等,着重描述技术难点的解决方法及所需资源。
4、设计资源要求。主要是成本、人员、外部支持、内部支持设备等要求。
5、设计计划。达成设计的各个重要时间节点及最后完成时间节点。
6、其它。针对不同的设计有不同的要求。

E. 注塑机专用机械手都有哪些设计要点

注塑机专用机械手的设计要点:
一、手部
注塑机专用机械手的手部是用来直接抓取注塑制品的部件。由于注塑制品的形状,大小,重量及表面特征等方面存在着差异,因此注塑机械手的手部有多种形式,一般可分为夹持式和吸附式两种。夹持式手部的主要形式为夹钳式,常用于抓取不易破碎或变形的制品,它对所抓取的制品的形状有较大的适应性。夹持式手部由手指,传动机构和驱动装置组成。
对于夹持式手部,进行设计选用时主要考虑以下几点。
(1)手部应具有适应的夹紧力和驱动。
(2)手指应具有足够的开关范围。
(3)手指对制品应具有一定的夹持精度。
(4)手部对制品应具有一定的适应能力,且要求手部能耐受注塑制品刚从模腔中取出时的高温及腐蚀性。
二、驱动系统
注塑用机械手的驱动系统一般可分为气压驱动和电力驱动等两类,也可以根据工作要求采用上述两种类型的组合系统来完成驱动。
在设计选用驱动系统时应注意以下几点。
(1)根据机械手的负载量来确定驱动系统的类型,一般来说,重负载的可选择电力驱动系统,轻负载的可选择气压驱动系统。
(2)对于作点位控制的注塑机械手多采用气压驱动系统。
(3)对于需要采用伺服控制的机械手多采用电力驱动系统。
三、控制系统
注塑用机械手的所有动作都在控制系统的指挥下完成,尤其是机械手与注塑机的协调工作关系,更是要依赖控制系统来达到。在控制系统的指挥下,机械手按照预定的工作程序完成各个动作,从而将注塑生产出的制品从模具中取出并传送到指定地点或下一个生产工序中,并向模腔中喷洒脱模剂。在设计时,应根据注塑机的性能,机械手的作业条件和要求,制品的形状和重量等来确定控制系统。
一般来说,设计或选用控制系统应遵循以下一些要点。
(1)应确保机械手有足够的定位精度;
(2)应注意机械手与注塑机的动作配合协调,确保机械手抓取制品离开模具后,注塑机和机械手能够各自继续进行动作,从而减少时间浪费;
(3)应注意控制机械手的运行速度,即要使机械手能够满足注塑成型最短周期的要求,有要考虑是否会产生惯性冲击和振动;
(4)应考虑控制系统的费用与实际工作要求之前的平衡关系。
自由度:通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度,既困难又不必要。从力学的角度分析,物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件,传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(这里所说的自由度数目,均不包括手指的抓取动作)。
机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中,关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的,所以又习惯称之为轴。因此,就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构,能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。
四、工作步骤:
注塑用机械手在抓取制品及喷洒脱模剂时一般采用如下的工作步骤:机械手手臂下降并引发注塑机开模-注塑机顶出注塑制品并向机械手发出。
顶出信号—机械手伸入模腔中抓取制品-机械手向模腔喷洒脱模剂—机械手上升离开模腔—机械手向注塑机发出闭模信号并引发注塑机闭模—。
机械手移动到指定位置处放下制品—机械手回复到原位准备进行下一次动作。

F. 机械设计说明书怎样写

机械设计说明书具体需要的内容包括。
1 、标题。设计课题的名称。
要求版描述清楚。
2 、任务权书。应说明设计目的和任务要求。
要求:扼要叙述本设计的主要内容、特点、参数性能、要达成的成果及验收标准。
3 、技术方案。详细说明达成设计的技术方案、工艺方案、生产制做方案等,着重描述技术难点的解决方法及所需资源。
4、设计资源要求。主要是成本、人员、外部支持、内部支持设备等要求。
5、设计计划。达成设计的各个重要时间节点及最后完成时间节点。
6、其它。针对不同的设计有不同的要求。

G. 机械设计说明书设计内容和结论怎么写

机械设本要求:
一、基本设计(设计方案)
(一) 设计依据
1、 产品用途及使用范围。
2、 工艺要求:工艺方法,工艺流程。
3、 基本参数:生产能力,工艺速度,原料、成品参数等。
4、 能源、公辅介质的基本参数(电压、压力、流量、温度等)。
5、项目设计范围、阶梯性进度、总体完成时间等。
(二) 方案论证
1、 由项目负责人组织提出方案及电气控制方案,并进行方案讲解及方案论证。
2、 由总工程师或设计部门主管或项目负责人确定最终方案并会签,报总经理批准。
3、 关于方案的任何变更都必须经过三人以上讨论,并签字确认。
4、如客户有特别要求,经过论证可行性之后,由用户派技术或工艺人员参与方案会签。
(三) 设计内容
1、对新产品开发项目建议书或技术协议书提出修正和改进意见。
2、提出关键技术解决办法及关键元器件、特殊材料、货源情况分析。
3、根据需要提出攻关项目和研究试验大纲。
4、 产品基本参数及主要技术性能指标与成本方面进行分析。
5、 总布局及主要设备结构概述。
6、产品主要工作原理及控制系统说明。
7、国内外同类产品水平分析比较(包含性能参数及机械结构、控制系统的合理性)。
叙述新产品既满足用户需求,又适应本企业发展要求的情况。
8、新产品设计、试验、试制计划、周期的估算。
9、安装工艺流程确定。
10、详细设计任务书。(明确设备的功能、参数及安装尺寸)
11、设备布置图,基础任务书,工艺、公辅管线布置图。
12、能源介质和三废的文件。
13、其它必要的技术文件。

二、 详细设计
(一) 设计依据
1、 产品用途及使用范围。
2、 工况条件、原始数据。
3、 运动简图或参考图。
4、 设计范围、阶梯性进度、完成时间。
5、 设计任务书的其它要求。
(二) 设计内容
1、 落实解决关键技术难题及关键元器件、特殊材料的订货渠道及参考价格。
2、 设备基本参数及主要技术性能指标的确认。
3、 对性能、寿命与成本方面进行分析比较。
4、 具体结构设计。
5、 零部件结构设计及强度、刚度计算。
6、 设计计算书。
7、 装配图、全部零部件图及明细表。
8、 工作原理及操控系统说明(为电控设计提供依据)。
9、 使用说明书。
三、 产品设计、计算的要求
1、 方案布局图
确定合理的生产工艺,充分考虑场地、能源、物流等要求,合理布局,尽量减少辅助设备,降低总体投资,以提高产品竞争力。
2、 运动学计算(基本设计)
依据方案布局图,充分考虑零配件、零部件、组件设计、工艺的要求及现有的技术,确定主要单体设备的原动机参数(功率、转速或压力等),运动构件的运动参数(转速、线速度、行程、摆角等)以及其它主要功能参数。
3、 方案图(基本设计)
依据方案布局图及运动学的计算结果,充分考虑本设备的工艺、主体件的结构特性,尽量减化结构,减少调整环节,选择常见、通用的材料及配套件,降低成本,以提高利润空间。
4、 动力学计算(详细设计)
依据设备方案图及运动学的计算结果,计算主要零件(轴、齿轮等)载荷的大小及特性。
5、 零件的工作能力设计(详细设计)
依据动力学的计算结果,以及强度、刚度、振动稳定性、寿命等准则,计算确定零件的基本结构尺寸。主体钢结构须计算强度、挠度。
6、 装配图及部件装配图的设计(详细设计)
依据方案及计算结果,对所有零件的外形及尺寸进行结构化设计。全面考虑结构工艺性,使全部零件构形合理。
7、 主要零件校核(详细设计)
对重要的轴、齿轮、轴承等进行强度、刚度、寿命、安全系数等校核计算,根据校核结果修正零件的结构尺寸、材料、加工及热处理要求及轴承等的型号,以满足工作需要。
8、 零件设计(详细设计)
依据部件装配图及总装配图,对零件的细部结构、材料、加工及热处理等进行施工设计。
9、 联接、紧固件的设计(详细设计)
依据被联接、紧固件的载荷大小、特性及结构空间,确定联接、紧固方式及联接、紧固件规格。(除箱体接合等要求重复定位处,使用弹性圆柱销代替锥销,以保证连接可靠,且方便安装)。
四、 修改设计的设计要求
1、 运动学计算(基本设计)
依据原有设备图,分析需修改的结构、功能,通过计算或类比,确定主要单体设备的原动机参数(功率、转速或压力等),运动构件的运动参数(转速、线速度、行程、摆角等)以及其它主要功能参数。
2、动力学计算(详细设计)
依据原有设备图及运动学的计算结果,计算主要零件(轴、齿轮等)载荷的大小及特性。
3、零件的工作能力设计(详细设计)
依据动力学的计算结果,以及强度、刚度、振动稳定性、寿命等准则,计算或类比确定零件的基本结构尺寸。主体钢结构须计算强度、挠度。
4、装配图及部装配图的设计(详细设计)
依据计算结果,对所有变更零件及相关零件进行结构化设计。全面考虑结构工艺性,使全部零件构形合理。
5、零件设计(详细设计)
依据调整后的装配图,对所有变更零件及相关零件进行设计。
五、 技术文件的编制要求
所有文档均用Word编制(内建Excel表格用于计算,公式、系数表述清楚并注明出处)设计计算书必须与图纸同时交审。
六、设计计算书
1、 运动学设计计算过程及结果。
2、 动力学计算过程及结果。
3、 主要零件强度计算过程及结果(必要时进行刚度核算)。
4、 配套件、联接件、紧固件的选型计算过程及结果。
5、 能源、介质计算过程及结果。
七、说明书(使用手册)
1、 工艺、流程说明。
2、 设备清单。
3、 设备结构、功能、参数及使用维护要求(机、电、液)。
4、 易损件、外购件清单。
5、 随机图纸、技术文件清单。
八、各种表、单
建议用EXCEL作,便于统计数量及成本核算。
1、 图样明细表:名称、图号、图幅、张数等。
2、 零部件明细表:名称、图号、图幅、加工数量、材质、重量、类别等。
3、 外购件汇总表:名称、规格型号、数量等。
4、 外购件明细表:名称、规格型号、数量、所属设备机构等。
5、 标准件汇总表:名称、规格型号、数量、性能等级等。
6、 标准件明细表:名称、规格型号、数量、性能等级、所属设备等。
7、 图样及技术文件更改通知单(格式另附)。
九、图纸的绘制要求
(一)图层、线型要求
1、 按照下面表格中的要求建立和使用图层、线型样式。除特殊许可外,不得自建、使用其它图层、线型:
2、 经公司允许的软件中自带的图层、线型样式可保留。
3、 借用图或复杂图纸只做简单修改的,原参考图中的图层、线型样式可保留。
4、 其它经允许使用的图层、线型样式另行规定。

十、图号编排及文件
1、文件夹名称
2、图号编排
3、文件名称
4、文件夹名称

十一、装配图
1、 视图要求:
1) 采用标准比例,按1:1绘制。局部放大图必须另行注明比例。
2) 视图选择正确,能充分表达整体结构及装配关系。
3) 布局合理,视图尽量按中国国家标准中的投影布置。
4) 用向视图、局部视图、剖视图表达细部结构(避免用虚线)。
2、 标注:
1) 性能尺寸:如中心距,行程、回转半径、转角等。
2) 安装尺寸:设备中心位置尺寸 ,产品输送线位置尺寸,地脚螺栓位置、规格及数量,与其它设备的接口尺寸等。
3) 外形尺寸:总长,总宽,总高等。
4) 本图装配件的配合尺寸及配合代号,如:Φ50 H7/m6。
3、 技术要求:
1) 技术参数:
① 任务书中的原始数据及工作条件(一般列表说明)。
② 动力、传动参数:电机、减速器、气缸、电磁阀等的型号、参数。
③ 性能参数:最大速度、最大承载能力、极限行程等。
2) 技术要求:
① 零件清洗、涂漆、防锈等。
② 装配精度、间隙等要求。
③ 装配顺序及调整环节。
④ 配作、装配焊的要求。
⑤ 润滑及密封要求:标明各部位润滑剂牌号、用量、补充或更换周期,箱体接合面的密封方式(如加垫,加胶等)。
⑥ 联接件装配要求:制动器的间隙、联轴器的同轴度及偏转角、轴承的游隙及间隙等要求。
⑦ 紧固件的装配要求:螺栓(钉)的预紧、防松,销、键联接的配合要求。
⑧ 出厂前试车要求:试运转的时间(或动作次数)、能源及公辅介质参数、温升、噪声、震动、运转的灵活性等。
⑨ 安装调试:现场焊接的工艺要求,调试的一般步骤及要求。
⑩ 包装运输:包装、起吊、运输等要求。
4、 标题栏、明细表
① 标题栏按要求填写,设计、校对、审核等责任人在纸图上手写签名。
② 明细表:零、部件及标准件标注格式见附页。
十二、零件图
1、 视图要求:
1) 采用标准比例,按1:1绘制。局部放大的视图必须另行注明比例。
2) 正确选择视图,用尽量少的视图表达结构、尺寸,图面清晰。
3) 用局部视图、剖视图表达细部结构(避免用虚线)
2、 尺寸、公差及粗糙度
1) 分析加工、装配工艺,选定的尺寸标注基准尽量与加工、装配基准统一。
2) 尺寸标注齐全,不漏,不重,不封闭。
3) 依据功能选择经济合理的尺寸、形位公差及配合等级,并标注齐全。
4) 尺寸公差同时标注代号及上下偏差值,如:Φ50 Js7(±0.0125)。
5) 依据功能及配合要求,选择经济合理的粗糙度等级,并标注齐全。
3、 技术要求
1) 铸件毛坯的要求。
2) 焊接工艺要求。
3) 零件表面机械性能要求:热处理方法,硬度,淬火深度等(特殊情况须注明中间热处理要求)。
4) 未注圆角,倒角的要求(结构圆角及倒角必须在图上标出)。
5) 表面处理:涂漆,氧化等。
6) 特种材料的推荐厂家。
7) 其他要求。
十三、其它要求
1、 总线图、上级装配图所需的投影视图必须画出,以减少总体工作量,且便于校审。
2、 与其它设备、基础相关的连接尺寸必须按实际尺寸绘制(允许整体缩放)。
3、 所有图形必须按1:1绘制(局部放大应注明相应比例),标注尺寸、角度等必须与实际图形相符,不得单独修改。
4、 线条不得重复,不得用多段线条连成一条线(特别是长线压短线),以免造成捕捉点错误。不同零件接合也尽量保留一个线条。
5、 多件装配共有的中心线、中心点、交点只能有一个。
6、 除结构需要的斜线外,所有线条必须平直。
7、 用图块操作时,必须有专有的名字,避免引用时相互干扰。(剖面线除外)
8、 在装配图中引用下级部件、零件视图时,可将其剖面线删除,以突出本图装配结构,且可避免图块干扰。
9、 修改图纸时,必须将相关的视图、图纸同时修改,并加更改标记重新命名,随更改通知单一同存档。
10、 绘制完成的最终存档文件,必须清理多余的样式、图块等项目。
11、 存档的文件必须在文件夹名称中注明版本号(存档时间、更改单号、图纸数量等),便于检索查找。

H. 机械臂的设计要求有哪些

1.手臂要承载能力大,刚性好,重量轻。

手臂的刚性直接影响手臂抓取工件时的平稳性、移动速度和定位精度。如果刚性差,会造成手臂在垂直面内的弯曲变形和水平面内的侧向扭转变形,手臂会振动,或者工件在移动时被卡住无法工作。为此,手臂一般采用刚性好的导杆来增加手臂的刚性,各支撑和连接件的刚性也要有一定的要求,以保证能承受所需的驱动力。

2.手臂的移动速度要合适,惯性要小。

机械手的移动速度一般根据产品的生产节奏来确定,但一味追求高速度是不可取的。当手臂从静止状态达到正常运动速度时开始,手臂停止时停止。速度变化过程就是速度特性曲线。手臂自重越轻,其起停的稳定性越好。

3、手臂动作要灵活。

手臂结构要紧凑,这样手臂动作才能轻快灵活。在动臂上增加滚动轴承或采用滚珠导轨也能使动臂轻快平稳地运动。此外,对于悬臂机械手,还需要考虑部件在臂上的布置,即计算部件移动到旋转、升降和支撑中心时臂的偏重力矩。偏重扭矩对手臂运动非常不利。扭矩受力过大会造成手臂振动,举的时候会有低头的现象,也会影响动作的灵活性。严重的情况下,手臂和立柱会被卡住。因此,在设计力臂时,尽量使力臂的重心通过转动中心,或尽可能靠近转动中心,以减少偏转力矩。对于两臂同时操作的机械手,两臂的排列应尽可能对称于中心,以达到平衡。

4.位置精度高。

为了获得机械手的高位置精度,除了采用先进的控制方法外,在结构上还应注意以下问题:

(1)机械手的刚度、重量力矩、惯性力和缓冲作用直接影响手臂的位置精度。

(2)增加设定装置和行程检测机构。

(3)合理选择机械手的坐标形式。该矩形机械手定位精度高,结构和运动简单,误差小。旋转运动引起的误差是放大时的尺寸误差。拐角位置固定时,手臂伸得越长,误差越大。由于关节式机械手结构复杂,手端的定位由各关节的相互角度决定,其误差是累积误差,因此其精度较差,位置精度更难保证。

I. 机械设计说明书怎么写

首先要做抄个封面
目录
目录内容
1第一章 概述(包括前言,和设计任务书)
2第二章 所设计的结构图,草图即可,也就是外观布局图
3如果有外购机构,如动力提供部分,增加一章介绍
4动力和云动参数计算
5各个装置的选择和计算,主要是说明你为什么要这样选择,要有数据依据,要有完整的计算过程和推论
6机械强度运算(同上6)各个零件单独分章节做,要详细,从材料,结构,尺寸的计算选择都要有
7附件的介绍,大部件单独一节,其他如轴承,密封圈,等等做一节.
其中要考虑工作环境和场所,多散热,润滑,材料等因素综合考虑,确定合适的外观体积和使用寿命,一切都要拿数据来说明,图纸要附上,装配图和零件图都要.

J. 毕业设计关于两指机械手设计方案

加分发给你,先给你个头看看目录
摘要 1
第一章 机械手设计任务书 1
1.1毕业设计目的 1
1.2本课题的内容和要求 2
第二章 抓取机构设计 4
2.1手部设计计算 4
2.2腕部设计计算 7
2.3臂伸缩机构设计 8
第三章 液压系统原理设计及草图 11
3.1手部抓取缸 11
3.2腕部摆动液压回路 12
3.3小臂伸缩缸液压回路 13
3.4总体系统图 14
第四章 机身机座的结构设计 15
4.1电机的选择 16
4.2减速器的选择 17
4.3螺柱的设计与校核 17
第五章 机械手的定位与平稳性 19
5.1常用的定位方式 19
5.2影响平稳性和定位精度的因素 19
5.3机械手运动的缓冲装置 20
第六章 机械手的控制 21
第七章 机械手的组成与分类 22
7.1机械手组成 22
7.2机械手分类 24
第八章 机械手Solidworks三维造型 25
8.1上手爪造型 26
8.2螺栓的绘制 30
毕业设计感想 35
参考资料 36

送料机械手设计及Solidworks运动仿真

摘要
本课题是为普通车床配套而设计的上料机械手。工业机械手是工业生产的必然产物,它是一种模仿人体上肢的部分功能,按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备,对实现工业生产自动化,推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力受到人们的广泛重视和欢迎。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,改善劳动条件,提高劳动生产率和自动化水平。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,采用机械手是有效的。此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,更显示其优越性,有着广阔的发展前途。
本课题通过应用AutoCAD 技术对机械手进行结构设计和液压传动原理设计,运用Solidworks技术对上料机械手进行三维实体造型,并进行了运动仿真,使其能将基本的运动更具体的展现在人们面前。它能实行自动上料运动;在安装工件时,将工件送入卡盘中的夹紧运动等。上料机械手的运动速度是按着满足生产率的要求来设定。

关键字 机械手,AutoCAD,Solidworks 。

第一章 机械手设计任务书

1.1毕业设计目的
毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节,是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。
其主要目的:
培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力,拓宽和深化学生的知识。
培养学生树立正确的设计思想,设计构思和创新思维,掌握工程设计的一般程序规范和方法。
培养学生树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算,数据处理,编写技术文件等方面的工作能力。
培养学生进行调查研究,面向实际,面向生产,向工人和技术人员学习的基本工作态度,工作作风和工作方法。

1.2本课题的内容和要求

(一、)原始数据及资料
(1、)原始数据:
生产纲领:100000件(两班制生产)
自由度(四个自由度)
臂转动180º
臂上下运动 500mm
臂伸长(收缩)500mm
手部转动 ±180º
(2、)设计要求:
a、上料机械手结构设计图、装配图、各主要零件图(一套)
b、液压原理图(一张)
c、机械手三维造型
d、动作模拟仿真
e、设计计算说明书(一份)
(3、)技术要求
主要参数的确定:
a、坐标形式:直角坐标系
b、臂的运动行程:伸缩运动500mm,回转运动180º。
c、运动速度:使生产率满足生产纲领的要求即可。
d、控制方式:起止设定位置。
e、定位精度:±0.5mm。
f、手指握力:392N
g、驱动方式:液压驱动。
(二、)料槽形式及分析动作要求
( 1、)料槽形式
由于工件的形状属于小型回转体,此种形状的零件通常采用自重输送的输料槽,如图1.1所示,该装置结构简单,不需要其它动力源和特殊装置,所以本课题采用此种输料槽。

图1.1机械手安装简易图
(2、)动作要求分析如图1.2所示
动作一:送 料
动作二:预夹紧
动作三:手臂上升
动作四:手臂旋转
动作五:小臂伸长
动作六:手腕旋转
预夹紧
手臂上升
手臂旋转
小臂伸长
手腕旋转
手臂转回
图1.2 要求分析
第二章 抓取机构设计

2.1手部设计计算

一、对手部设计的要求
1、有适当的夹紧力
手部在工作时,应具有适当的夹紧力,以保证夹持稳定可靠,变形小,且不损坏工件的已加工表面。对于刚性很差的工件夹紧力大小应该设计得可以调节,对于笨重的工件应考虑采用自锁安全装置。
2、有足够的开闭范围
夹持类手部的手指都有张开和闭合装置。工作时,一个手指开闭位置以最大变化量称为开闭范围。对于回转型手部手指开闭范围,可用开闭角和手指夹紧端长度表示。手指开闭范围的要求与许多因素有关,如工件的形状和尺寸,手指的形状和尺寸,一般来说,如工作环境许可,开闭范围大一些较好,如图2.1所示。

图2.1 机械手开闭示例简图

3、力求结构简单,重量轻,体积小
手部处于腕部的最前端,工作时运动状态多变,其结构,重量和体积直接影响整个机械手的结构,抓重,定位精度,运动速度等性能。因此,在设计手部时,必须力求结构简单,重量轻,体积小。
4、手指应有一定的强度和刚度
5、其它要求
因此送料,夹紧机械手,根据工件的形状,采用最常用的外卡式两指钳爪,夹紧方式用常闭史弹簧夹紧,松开时,用单作用式液压缸。此种结构较为简单,制造方便。
二、拉紧装置原理
如图2.2所示【4】:油缸右腔停止进油时,弹簧力夹紧工件,油缸右腔进油时松开工件。

图2.2 油缸示意图
1、右腔推力为
FP=(π/4)D²P (2.1)
=(π/4)0.5²2510³
=4908.7N
2、根据钳爪夹持的方位,查出当量夹紧力计算公式为:
F1=(2b/a)(cosα′)²N′ (2.2)
其中 N′=498N=392N,带入公式2.2得:
F1=(2b/a)(cosα′)²N′
=(2150/50)(cos30º)²392
=1764N
则实际加紧力为 F1实际=PK1K2/η (2.3)
=17641.51.1/0.85=3424N

经圆整F1=3500N
3、计算手部活塞杆行程长L,即
L=(D/2)tgψ (2.4)
=25×tg30º
=23.1mm
经圆整取l=25mm
4、确定“V”型钳爪的L、β。
取L/Rcp=3 (2.5)
式中: Rcp=P/4=200/4=50 (2.6)
由公式(2.5)(2.6)得:L=3×Rcp=150
取“V”型钳口的夹角2α=120º,则偏转角β按最佳偏转角来确定,
查表得:
β=22º39′
5、机械运动范围(速度)【1】
(1)伸缩运动 Vmax=500mm/s
Vmin=50mm/s
(2)上升运动 Vmax=500mm/s
Vmin=40mm/s
(3)下降Vmax=800mm/s
Vmin=80mm/s
(4)回转Wmax=90º/s
Wmin=30º/s
所以取手部驱动活塞速度V=60mm/s
6、手部右腔流量
Q=sv (2.7)
=60πr²
=60×3.14×25²
=1177.5mm³/s
7、手部工作压强
P= F1/S (2.8)
=3500/1962.5=1.78Mpa
2.2腕部设计计算

腕部是联结手部和臂部的部件,腕部运动主要用来改变被夹物体的方位,它动作灵活,转动惯性小。本课题腕部具有回转这一个自由度,可采用具有一个活动度的回转缸驱动的腕部结构。
要求:回转±90º
角速度W=45º/s
以最大负荷计算:
当工件处于水平位置时,摆动缸的工件扭矩最大,采用估算法,工件重10kg,长度l=650mm。如图2.3所示。
1、计算扭矩M1〖4〗
设重力集中于离手指中心200mm处,即扭矩M1为:
M1=F×S (2.9)
=10×9.8×0.2=19.6(N·M)

F

S
F
图2.3 腕部受力简图
2、油缸(伸缩)及其配件的估算扭矩M2〖4〗
F=5kg S=10cm
带入公式2.9得
M2=F×S=5×9.8×0.1 =4.9(N·M)
3、摆动缸的摩擦力矩M摩〖4〗
F摩=300(N)(估算值)
S=20mm (估算值)
M摩=F摩×S=6(N·M)
4、摆动缸的总摩擦力矩M〖4〗
M=M1+M2+M摩 (2.10)
=30.5(N·M)
5.由公式
T=P×b(ΦA1²-Φmm²)×106/8 (2.11)
其中: b—叶片密度,这里取b=3cm;
ΦA1—摆动缸内径, 这里取ΦA1=10cm;
Φmm—转轴直径, 这里取Φmm=3cm。
所以代入(2.11)公式
P=8T/b(ΦA1²-Φmm²)×106
=8×30.5/0.03×(0.1²-0.03²)×106
=0.89Mpa
又因为
W=8Q/(ΦA1²-Φmm²)b
所以
Q=W(ΦA1²-Φmm²)b/8
=(π/4)(0.1²-0.03²)×0.03/8
=0.27×10-4m³/s
=27ml/s

2.3臂伸缩机构设计

手臂是机械手的主要执行部件。它的作用是支撑腕部和手部,并带动它们在空间运动。
臂部运动的目的,一般是把手部送达空间运动范围内的任意点上,从臂部的受力情况看,它在工作中即直接承受着腕部、手部和工件的动、静载荷,而且自身运动又较多,故受力较复杂。
机械手的精度最终集中在反映在手部的位置精度上。所以在选择合适的导向装置和定位方式就显得尤其重要了。
手臂的伸缩速度为200m/s
行程L=500mm
1、手臂右腔流量,公式(2.7)得:【4】
Q=sv
=200×π×40²
=1004800mm³/s
=0.1/10²m³/s
=1000ml/s
2、手臂右腔工作压力,公式(2.8) 得:〖4〗
P=F/S (2.12)
式中:F——取工件重和手臂活动部件总重,估算 F=10+20=30kg, F摩=1000N。
所以代入公式(2.12)得:
P=(F+ F摩)/S
=(30×9.8+1000)/π×40²
=0.26Mpa
3、绘制机构工作参数表如图2.4所示:

图2.4机构工作参数表
4、由初步计算选液压泵〖4〗
所需液压最高压力
P=1.78Mpa
所需液压最大流量
Q=1000ml/s
选取CB-D型液压泵(齿轮泵)
此泵工作压力为10Mpa,转速为1800r/min,工作流量Q在32—70ml/r之间,可以满足需要。
5、验算腕部摆动缸:
T=PD(ΦA1²-Φmm²)ηm×106/8 (2.13)
W=8θηv/(ΦA1²-Φmm²)b (2.14)
式中:Ηm—机械效率取: 0.85~0.9
Ηv—容积效率取: 0.7~0.95
所以代入公式(2.13)得:
T=0.89×0.03×(0.1²-0.03²)×0.85×106/8
=25.8(N·M)
T<M=30.5(N·M)
代入公式(2.14)得:
W=(8×27×10-6)×0.85/(0.1²-0.03²)×0.03
=0.673rad/s
W<π/4≈0.785rad/s
因此,取腕部回转油缸工作压力 P=1Mpa
流量 Q=35ml/s
圆整其他缸的数值:
手部抓取缸工作压力PⅠ=2Mpa
流量QⅠ=120ml/s
小臂伸缩缸工作压力PⅠ=0.25Mpa
流量QⅠ=1000ml/s

第三章 液压系统原理设计及草图

3.1手部抓取缸

图 3.1手部抓取缸液压原理图〖7〗

1、手部抓取缸液压原理图如图3.1所示
2、泵的供油压力P取10Mpa,流量Q取系统所需最大流量即Q=1300ml/s。
因此,需装图3.1中所示的调速阀,流量定为7.2L/min,工作压力P=2Mpa。
采用:
YF-B10B溢流阀
2FRM5-20/102调速阀
23E1-10B二位三通阀

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