3個自由度機械手設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 R：大臂的伸縮θ：腰軸各軸最大運動速度： Z軸上下：200mm/s θ軸回轉：30176。/s R軸伸縮：200mm/s各軸最大運動范圍： Z軸上下：550mm θ軸回轉：90176。 R軸伸縮：400mm：機械手的工藝流程：機械手原位→機械手前伸→機械手上升→機械手抓取并夾緊→機械手后退→機械手前進（小車）→小車停止→機械手左轉90176。→機械手前伸→機械手松開→機械手后退（小車）→機械手下降→機械手右轉90176。→小車后退→退至原位機構簡圖 系統(tǒng)組成本基械手系統(tǒng)由機體，傳送機構，動力源和控制裝置四部分組成。其中機體由小車及本體等部分組成；傳送機構主要由伸縮臂及抓緊機構所組成；動力源由液壓驅動和機械驅動兩種形式構成控制裝置主要由自動控制和手動控制兩部分組成。 總體技術方案畢業(yè)設計的目的就是要把我們所學的比較分散的知識綜合起來，并進行靈活運用。現(xiàn)在的發(fā)展趨勢是機電一體化，因此，我們的畢業(yè)設計是要我們將“機”、“電”、“液”三者合并起來。“機”即是指機械，機械手的動作過程可以分五部分，即機械手的上升下降、機械手的前伸后縮、機械手的加緊放松、機械手的左轉右轉、小車的前進后退。這五部分中我們靠機械完成機械手的上升下降動作，即本課題所做的機械手采用電動機帶動絲杠螺母機構來實現(xiàn)手臂的上升、下降方面。滾珠螺旋傳動是在絲杠和螺母滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。絲桿傳動是帶動滾珠沿螺紋軌道滾動。滾珠螺旋傳動與滑動螺旋傳動或者其他直線運動副相比，有以下特點：1） 傳動效率高 一般滾珠絲杠副的傳動效率達85%98%，為滑動絲杠副的34倍。2） 運動平穩(wěn) 滾動摩擦系數(shù)接近常數(shù)，啟動與工作摩擦力矩差別很小。啟動時無沖擊，低速時無爬行。3） 能源預緊 預緊后可消除間隙產(chǎn)生過盈，提高接觸剛度和傳動精度。同時增加的摩擦力矩相對不大。4） 工作壽命長 滾珠絲杠螺母副的摩擦表面為高硬度、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲杠副的410倍以上.5） 定位精度和重復定位精度高 由于滾珠絲杠副摩擦小、溫升小、無爬行、無間隙，通過預緊進行預拉伸的補償?shù)呐蛎洠虼耍梢赃_到較高的定位精度和重復定位精度。6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的運動部件。可以得到較好的同步運動。7） 可靠性高 潤滑密封裝置結構簡單，維修方便。8） 不自鎖 用于垂直運動，必須在系統(tǒng)中附加自鎖或制動裝置。9） 經(jīng)濟性差，成本高 由于結構工藝復雜，故制造成本高價格往往以 mm計。經(jīng)過計算，選擇如下：電動機型號： Y8022功率： 絲杠型號： Tr407 動作分析工業(yè)機械手的機械機構是指它的執(zhí)行系統(tǒng)，是機械手抓持工件、進行操作及各種運動的機械部件。機械部件主要包括手部，手臂前后伸縮部分，手臂上下升降部分腰轉部分以及機座和行走機構。 手部手部：包括杠桿手指，單向作用式握緊油缸等。其工作原理：物體進入手指后，拉桿手油缸作用，通過拉桿帶動杠桿手指回轉，實現(xiàn)握緊或松開動作。1) 手臂的前后伸縮部分手臂的前后伸縮部分由直線油缸帶動實現(xiàn)。當直線油缸工作時通過活塞桿行程的變化，完成手臂的伸縮運動。2) 手臂的上下升降部分手臂的上下升降部分是由電動機、絲桿傳動副、立柱等部分組成。當電動機工作時，通過聯(lián)軸器轉動絲桿，由于絲桿螺母周受到立柱的徑向轉動限制，使得螺母及手臂架只能作上下運動。3) 腰轉部分腰轉部分主要由轉盤和回轉油缸組成。當壓力油進入回轉油缸時，回轉油缸的回轉軸回轉，通過活塞桿的伸縮帶動轉盤的轉動，從而實現(xiàn)機械手的左右轉動，4) 行走機構行走機構主要是由電動機、齒輪、帶輪等組成。當電動機工作時，通過齒輪、帶輪的傳動，帶動小車的輪子轉動，從而實現(xiàn)行走。第三章 機械手的液壓部分“機、電、液”中的“液”即指液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)相對于機械傳動來說，是一門新興的技術。人類使用水力機械及液壓技術雖然已有很長的歷史，但是液壓技術在機械領域中得以應用并取得迅速發(fā)展則是本世紀，特別是第二次世界大戰(zhàn)以來的事。由于液壓傳動具有許多突出的優(yōu)點，因而目前已廣泛的應用在工、農(nóng)業(yè)機械、機床、交通運輸、路地行走設備、船舶控制、火炮控制、飛機、導彈等各方面。 液壓系統(tǒng)的工作原理所謂液壓系統(tǒng)就是以液體為介質，依靠運動者的液體的壓力能來傳遞力的。液壓系統(tǒng)工作是，液壓泵把電動機傳來的回轉式機械能轉變成油液的壓力能：油液被輸送到液壓缸（或液壓馬達）后，又由液壓缸（或液壓馬達）把油液的壓力能變?yōu)橹本€式（或回轉式）的機械能輸出。液壓系統(tǒng)中的油液在受調節(jié)、控制的狀態(tài)下進行工作的因此液壓傳動和液壓控制在這個意義上來說難以截然分開。液壓系統(tǒng)必須滿足起執(zhí)行元件在力和速度方面的要求。 液壓傳動的工作特性液壓系統(tǒng)工作是，外界負載越大（在有效承壓面積一定的前提下）所需要的壓力也越大，反之亦然。因此液壓系統(tǒng)的由壓力（簡稱系統(tǒng)的壓力，下同）大小取決于外界負載。負載大，系統(tǒng)壓力大；負載小，系統(tǒng)壓力小；負載為零，系統(tǒng)壓力為零。另外，活塞或工作臺的運動速度（簡稱系統(tǒng)的速度，下同）取決于單位時間通過節(jié)流閥進入液壓缸中油液的體積即流量。流量越大（在有效承壓面積一定的前提下）系統(tǒng)的速度越快，反之亦然。流量為零，系統(tǒng)的速度亦為零。液壓系統(tǒng)的壓力和外在負載，速度和流量的這兩個關系稱作液壓傳動的兩個工作特性。 液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)由以下五個部分組成：1）動力元件 它是將原動機輸入的機械能轉換為液壓能的裝置。液壓泵即為動力元件。2）執(zhí)行元件 它是將液體的壓力能轉換為機械能的裝置，以驅動部件。液壓缸和液壓馬達即為執(zhí)行元件。3）控制調節(jié)元件 控制調節(jié)元件是指各種閥類元件，它們的作用是控制液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預期的工作運動。4） 輔助元件 輔助元件是指油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力表、流量表等。5）工作介質 在液壓系統(tǒng)中使用液壓油（通常為礦物油）。 液壓系統(tǒng)的優(yōu)、缺點液壓系統(tǒng)與機械、電力等傳動相比。有以下特點：1） 能方便的進行無級調速，調速范圍大。2） 體積小，、重量輕、功率大。一方面，在相同輸出功率的前提下，其體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏，這對于液壓自動控制系統(tǒng)有重要的意義。另一方面，在體積或重量相近的情況下，其輸出功率大，能傳遞較大的扭矩或推力（如萬噸水壓力等）。3） 控制和調節(jié)簡單、方便、省力，易實現(xiàn)自動化控制和過載保護。4） 可實現(xiàn)無間隙傳動，運動平穩(wěn)。5） 因為傳動介質為油液，故液體元件有自我潤滑作用，使用壽命長。6） 液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化、便于設計、制造和推廣使用。7）可以采用大推力的液壓缸和大扭矩的液壓馬達直接帶動負載，從而失去了中間的減速裝置，使傳動簡化。液壓傳動的主要缺點：1） 漏 由于作為傳動介質的液體是在一定的壓力下，有時是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運動的表面間不可避免要產(chǎn)生泄漏。同時，由于油液并不是不可以壓縮的，油管等也回產(chǎn)生彈性變形，所以液壓傳動不宜用在傳動比要求較嚴格的場合。2） 震 液壓傳動中的“液壓沖擊和空穴現(xiàn)象”會產(chǎn)生很大的震動和噪聲。3） 熱 在能量轉換和傳遞過程中，由于存在機械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使油液發(fā)熱，總效率降低，故液壓傳動不宜遠距離轉動。4） 液壓傳動性能對溫度比較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動裝置對油液的污染也較敏感，故要求有良好的過濾設施。5） 液壓元件加工要求高一般情況下又要求有獨立的能源（如液壓泵站），這些可能使產(chǎn)品成本提高。6） 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)鼓故障時不宜追查原因，不宜迅速排除。綜上所述，液壓傳動由于其優(yōu)點比較突出，故在工、農(nóng)業(yè)各個部門獲得廣泛的應用。它的某些缺點隨著生產(chǎn)技術的不斷發(fā)展、提高，正在逐步得到克服。由于液壓傳動相對于機械傳動有以上幾個突出的優(yōu)點，所以確定機械手的前伸后退、左轉右轉、夾緊放松著三部分動作用液壓傳動來實現(xiàn)。第四章 回轉裝置的總體組成及結構設計回轉裝置主要由執(zhí)行件、傳遞件、驅動件及控制系統(tǒng)四大部分組成。 執(zhí)行件本設計選用的是回轉臺與傳遞件——鏈輪共用的一個長平鍵的心軸。驅動件驅動傳遞