機(jī)械自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)-可重構(gòu)液壓機(jī)械手設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 故需要在機(jī)構(gòu)（ Mechanism）模塊中用到伺服電動(dòng)機(jī)定義（ Servo Motor Definition），如圖 圖 伺 服電機(jī)定義 （ 1）伺服電機(jī) 伺服電機(jī)是機(jī)構(gòu)仿真中的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力原件。一般定義在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副上如機(jī)械手的舵機(jī)的位置。通過(guò)設(shè)置其屬性可以定位其轉(zhuǎn)動(dòng)的速度或者加速度。如安裝所用的各舵機(jī)的速度設(shè)置為 60176。 /s。 （ 2）分析設(shè)置和運(yùn)行可以設(shè)置測(cè)量結(jié)果 例如當(dāng)我們需要得到手爪末端的的位置和速度曲線時(shí)，可以分別在測(cè)量定義中添加位置和速度并選好對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)和坐標(biāo)系。然后通過(guò)運(yùn)行可以得到測(cè)量結(jié)果和回放動(dòng)畫(huà)。 軌跡規(guī)劃方案 對(duì)機(jī)械手從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的移動(dòng)軌跡做出了嚴(yán)格的控制。而在此之前運(yùn)用 Pro/E 中插入跡曲線選定需要控 制的端點(diǎn)如機(jī)械手爪的末梢點(diǎn)和定義伺服電機(jī)就可以繪制出其三維的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 圖 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡 動(dòng)態(tài)模擬 圖 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)前 圖 機(jī)械手抓持時(shí) 干涉檢查 干涉檢查的目的是分析機(jī)械手工作裝置個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)干涉及“死點(diǎn)”位置，這是保證工作裝置能正常工作的必要條件。 Pro/engineer 動(dòng)態(tài)模擬自動(dòng)檢測(cè)各桿件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的干涉問(wèn)題，效率高，準(zhǔn)確度好，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難題，使桿件干涉問(wèn)題在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了有效的解決。在 Pro/engineer 環(huán)境中干涉檢查的步驟是：1）選擇“ Mechanism”中的“回放”命令。 系統(tǒng)彈出“回放”對(duì)話框，在結(jié)果集中選擇運(yùn)動(dòng)名稱(chēng)，選擇干涉模式的“全局干涉”和“包括面組”選項(xiàng)。 2）單擊“播放當(dāng)前結(jié)果集”，進(jìn)行全局干涉檢查分析。如果各桿件在運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)干涉， Pro/engineer 就會(huì)提示，并將干涉區(qū)加亮顯示， 以便設(shè)計(jì)者檢查修改。通過(guò) Pro/engineer 環(huán)境中的全局干涉檢查判斷機(jī)械手工作時(shí)不存在干涉問(wèn)題。 8 機(jī)械手抓的靜態(tài)分析 Pro/ENGINEER 是集 CAD/CAM/CAE 于一體的大型設(shè)計(jì)軟件， Pro/MECHANICA (Pro/M)是其中的一個(gè)常用模塊， Pro/MECHANICA Structure 是集靜態(tài)、動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析于一體的有限元模塊，主要運(yùn)用于結(jié)構(gòu)分析，能夠模擬真實(shí)環(huán)境為模型施加約束及載荷，測(cè)算模型的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)靜力、模態(tài)、疲勞等分析。 機(jī)械手抓的受力分析 機(jī)械手抓在工作的過(guò)程中，主要有螺桿傳遞轉(zhuǎn)矩，給左右手抓各一個(gè)軸向力，左右兩手手抓所受的軸向力大小相等，方向相反。在螺旋傳動(dòng)時(shí)，計(jì)算出機(jī)械手抓的軸向力F=。 當(dāng)機(jī)械手夾持住物體時(shí)，機(jī)械手下端與螺桿相對(duì) 靜止，且相互擠壓，上端受到物體的彈力，因此可以機(jī)械手抓的受力簡(jiǎn)化成懸臂梁。 三維建模靜力分析 機(jī)械手抓的材料選取為 45 鋼，選取機(jī)械手抓的內(nèi)螺紋面為約束面，機(jī)械手抓的載荷 F=,如圖 圖 機(jī)械手抓 通過(guò) 創(chuàng)建網(wǎng)格，運(yùn)行設(shè)計(jì)研究 ，可得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件在載荷等外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、位移等的分布 。 應(yīng)力分布如圖 ，由圖可知最大應(yīng)力 ? ? M P aM P a 2 0 7 6m a x ??? ?? 故，材料的滿(mǎn)足應(yīng)力要求。 圖 應(yīng)力分布 位移分布如圖 ，應(yīng)變分布如圖 ，由圖可知最 大應(yīng)力 mms ? ，最大應(yīng)變 ???? ，在彈性?xún)?nèi)的形變，且對(duì)工況影響不大。 故，材料滿(mǎn)足形變要求。 圖 位移分布 如圖 應(yīng)變分布 通 過(guò)靜力分析， 增加機(jī)械手抓螺紋底部厚度，增大機(jī)械手抓夾持處平面的過(guò)渡，可大大提高機(jī)械手的承載性能， 為結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性?xún)?yōu)化服務(wù)。 結(jié)束語(yǔ) 可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)具有便捷的可重構(gòu)性和廣泛的適應(yīng)性，其模塊化不僅面向制造者，也面向用戶(hù)，用戶(hù)可按照需求進(jìn)行構(gòu)型設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)對(duì)以液壓轉(zhuǎn)角伺服閥做動(dòng)力的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，對(duì)機(jī)械手的抓取力和可重構(gòu)性進(jìn)行了叫全面的設(shè)計(jì)改進(jìn)。設(shè)計(jì)主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)： 1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，適用性廣； 2. 標(biāo)準(zhǔn)接口，很適合作為可重構(gòu)液壓機(jī)器人的關(guān)節(jié)以實(shí)現(xiàn)快速重構(gòu)的目的； 3. 用內(nèi)油道代替液壓軟管 ,避免與工件纏繞，或與周?chē)矬w相碰而造成事故，并使得結(jié)構(gòu)緊湊；； 4. 油道設(shè)計(jì)巧妙可以在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中傳遞液壓油； 5. 構(gòu)型方案可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行靈活選取； 6. 采用舵機(jī)提供角度輸入，體積小力矩大，且本身就具有角度內(nèi)反饋控制，控制起來(lái)十分方便 與此同時(shí)也存在一些不足： 1. 由于使用單葉片，空間受到限制； 2. 由于考慮工藝性，設(shè)計(jì)時(shí)正開(kāi)口死區(qū)存在 177。2176。 ； 3. 油道的工藝性有待提高； 4. 手爪運(yùn)動(dòng)時(shí)為帶旋轉(zhuǎn)的平動(dòng)，對(duì)抓取穩(wěn)定性有一定的影響。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專(zhuān)業(yè)知識(shí)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)機(jī)械個(gè)元件設(shè)計(jì)不熟練，對(duì)元件的性能特性不夠了解等等。 在今后的學(xué)習(xí)工作中，我一定會(huì)以這次設(shè)計(jì)過(guò)程做借鑒，努力提高自己的專(zhuān)業(yè)水平，改正自己的不足，為做一個(gè)合格的機(jī)械從業(yè)人員而努力。 參考文獻(xiàn) [1] 潘存云，溫熙森 .漸開(kāi)線環(huán)形齒球齒輪傳動(dòng)原理與運(yùn)動(dòng)分析 ,機(jī)械工程學(xué)報(bào)2022,41(5):1～ 9. [2] Measson Y, David O, Louveau F, et al. Technology and control for hydraulic manipulators [J]. Fusion Engineering and Design, 2022, 9: 29～ 134. [3] 朱興龍 ,周驥平 ,顏景平 .一種新型的三自由度垂直相交運(yùn)動(dòng)解耦液壓伺服關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì) ,中國(guó)機(jī)械工程 ,13(21):1824～ 1826. [4] 梁錫昌 ,王光建 ,鄭小光 .基于螺旋機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)作動(dòng)器研究 ,航空 學(xué)報(bào) ,2022， 4(3).82 ～ 285. [5] 蔣林，陳新元，趙慧等 .基于液壓轉(zhuǎn)角伺服的液壓關(guān)節(jié)研究，機(jī)電 工程 程 ,2022,28(3): 265268. [6] 朱興龍，周驥平 .運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)理分析與解耦關(guān)節(jié)設(shè)計(jì) , 中國(guó)機(jī)械工程 ,2022,16(8)， 67 4～ 677 [7] 楊振中 ,周驥平 ,朱興龍 .解耦型液壓伺服肩關(guān)節(jié)的虛擬設(shè)計(jì)與分析，機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2022,23(6),74～ 77. [8] 裘建新，葉樺，姜少杰． ADAMs 對(duì)長(zhǎng)幅外擺線行星傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)仿真 [J]．機(jī)械設(shè)計(jì)， 2022， 21(12)： 48～ 49． [9] 李軍，刑俊文，覃文潔． ADAMs實(shí)例教程 [M]．北京：北京理工大學(xué)出版社， 2022． 11～12. [10] 李增剛． ADAMS 入門(mén)詳解與實(shí)例 [M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 2022. [11] 成大先主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 2 卷 [M].(第五版 ).化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. 雷天覺(jué)主編 .液壓工程手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1988. [12] 陳奎生主編 .液壓與氣壓傳動(dòng) [M].武漢理工大學(xué)出版社 .2022. [13] 盧菊仙，李樹(shù)立，焦宗夏 . 一種有限角度旋轉(zhuǎn)式電液伺服閥 , 液 壓氣動(dòng)與密封 ,2022,4:40～ 42. [14] 成大先主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第 4 卷 [M].(第四版 ). 化學(xué)工業(yè)出版社 . ～ 760 [15] 楊培元等 . 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022 [16] 芮延年 . 機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用 . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022 [17] DUBUSA G,DAVIDA O,NOZAISA F,et of a water hydraulis joint for remote handling operatings in the divertor region[J].Fusion Engineering and Design,2022(8 3),1845～ 1849 [18] NIEMINENA P,ESQUEA S,MUHAMMAD A,et hydraulic manipulator for fail safe and fault tolerant remote handling operations at ITER[J]. Fusion Engineering and Design,2022(84),1420～ 1424 [19] MEASSON Y ,DAVID O,LOUVEAU F,et and control for hydraulic manipulateors[J].Fusion Engineering and Design,2022(69),129～ 134 [20] 濮良貴，紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 北京：高等教育出版社， 2022. [21] 王黎欽 ， 陳鐵鳴 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 哈爾濱 ： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 出版社， 2022. 致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的 指導(dǎo)老 師蔣林 老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。蔣林老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺、終身難忘；同時(shí)也為我的學(xué)習(xí)提供了許多幫助，使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，我向蔣林老師表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。 另外，我衷心地感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友們，感謝你們?cè)谖耶厴I(yè)設(shè)計(jì)期間給予的幫助和啟示。 本文所開(kāi)展的研究工作得到了湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于液壓轉(zhuǎn)角伺服的可重構(gòu)液壓機(jī)器人技術(shù)研究 (2022CDB03405)” 以及國(guó)家自然科學(xué)基金：易控轉(zhuǎn)角自伺服的內(nèi)置小型化可重構(gòu)液壓關(guān)節(jié)技術(shù)研究 (61105086)的資助，在此表示感謝 通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我把學(xué)過(guò)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)集中起來(lái)，并且進(jìn)一步的將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用，使理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，增長(zhǎng)了我的見(jiàn)識(shí)，豐富了我的所學(xué)。另外還提高了我繪制工程圖及應(yīng)用分析軟件和 Word 軟件的能力。 祝愿所有給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)身體健康，萬(wàn)事如意 !