工业机械手的设计毕业设计(编辑修改稿)

工业机械手的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

TF 为工件所受到向上的分力 (N) 只有当 TF 大于等于 F 时，即 TF ≥ F 时，机械手才能把工件夹紧。 所以夹紧力 NF 必需满足： NF ≥ F tan 选用能产生较在夹紧力的连杆杠杆式夹持器，如图 32 所示： 龙门式上下料机械手设计 18 图 32 连杆杠杆式夹持器 当驱动杆 1 上下移动时，由杆 连杆 摆动的钳爪 3 和夹持器体 4 构成四杆机构，迫使钳爪完成夹紧和松开动作。 夹紧力 NF 和驱动力 PF 之间的计算公式为： bcFF PN c os (32)  cosc bFF Np ＝ 30cos200180652 =678N 式中 ： NF 为夹紧力（ N）； PF 为驱动力（ N） ； c＝ 200mm； b＝ 180mm；  = 30 扩力比为： i = cosbcFFNP  (33) =23200180  气缸设计 气缸选用  80mm，管接式地脚结构。 当压缩空气单位压力 p= 时，气缸推力为 1005N。 由于已知铰链杠杆机构的扩力比为 i =， 因为在 实际选用中应根据不同情况对表中数值乘以 ， 再 选取。 所以 故由气缸产生的实际夹紧力为： NF =i 1005 = 1005 =836（ N） (34) 广东水利电力职业技术学院 19 此时 NF 已大于所需的 678N的夹紧力，故本机械手可安全工作。 龙门式上下料机械手设计 20 此表中的数据是理论输出力，在实际选用中应根据不同情况对表中数值乘以 系数后， 再 选取。 广东水利电力职业技术学院 21 龙门式上下料机械手设计 22 第 四 章 悬臂 （ Z 轴） 传动系统设计 传动比的选定 对于步进电机，脉冲当量 P （ mm/脉冲）确定，初步选定滚珠丝杠导程 0L (mm)和电机步距角 b [( 176。 )/脉冲 ]后，则可用下式来计算该轴伺服传动系统的传动比  PbLi 360 0 =   =1 (41) 其中， b 为步进电机的步距角 b ＝  ， 0L 为滚珠丝杠导程 0L ＝ 10mm， p 为系统的脉冲当量 p ＝。 使 i=1，使步进电机直接与丝杠用联轴器联接，有利于简化结构，提高精度。 工作台，机械手的 质 量 ： 工作台的型号及重量 工作台 基础构件采用优质铝合金、铸铁、钢材、及大理石等材料，传动结构可以采用直导轨、直线圆导轨、滚珠丝杠、同步带及气缸等多种组合形式，满足各种行业、不同场合的需要。 具有精度高、寿命长、效率高、磨损小、通用性强结构紧凑美观等特点。 广东水利电力职业技术学院 23 在此选用型号为 RHDZ080的工作台， 工作台采用双滑轨、滚珠丝杆的组合形式。 行程 800mm，总长 1120mm。 质量 为 1M ＝ 75kg。 机械手重量 2M 机械手材料为 45 号钢， 质量 为 45kg。 滚珠丝杆的选定 选取的滚珠丝杠转动系统为 ： 龙门式上下料机械手设计 24 磨制丝杠 (右旋 ) 轴承到螺母间距离 (临界长度 ) nL ＝ 800mm 固定端轴承到螺母间距离 kL ＝ 800mm 设计后丝杠总长 L ＝ 1000mm 最大行程 （有效行程） ＝uL 800mm 工作台最高移动速度 maxV ＝ 10（ m/min） 寿命定为 hL ＝ 24000 工作小时。 丝杆 摩擦系数 μ ＝ 电机最高转速 maxn ＝ 1000 （ r/min） ；加速度  ＝ 2/s 支承方式为 (固定 — 支承 ) W = 75kg+45kg （工作台 托板 质 量 +机械手质 量） g=(重力加速度 ) I=1 (电机至丝杠的传动比 ) 摩擦阻力 Fw=μW g = 120  118(N) 丝杆工作时受到的轴向载荷： 无夹工件时 wa FFF ＋＝ ＝ ( 1M + 2M ) (g+ ) wF＋ ＝ (75+45)  (+)+118＝1332(N) 夹工件时 wa FFF ＋＝ ＝ ( 1M + 2M + jM ) (g+ ) wF＋ ＝ (75+45+30)  (+)+118＝ 1636(N) 运转方式 轴向载荷 Fa=F+Fw （ N） 进给速度 (mm/min) 工作时间比例 无夹工件时上下移动 1aF =1332 V1=10000 q1=50 夹工件时上下移动 2aF =1636 V2=8000 q2=50 运转方式 进给速度 (mm/min) 进给 转速 (r/min) 无夹工件时上下移动 V1=10000 n1=1000 夹工件时上下移动 V2=8000 n2=800 广东水利电力职业技术学院 25 选取的滚珠丝杠 型号和计算 (1)导程的计算 ： 0LinVmaxmax＝ 10000/1000＝ 10mm (2)平均速度的计算： 2211m n1 0 0qn1 0 0qn  ＋＝ 8 0 01 0 0501 0 0 01 0 050  ＋＝ ＝ 900r/min (3)平均 载荷 的计算： 3 2m23 21m13 1 100qnnF100qnnF  ＝mF 3 33 10050900800( 16 3 6 )100509001000( 13 3 2 ) ＝  1483(N) (4)丝杆时间寿命的计算： 60nLR mh ＝ ＝ 2400090060＝ 1296000000 转次 (5)额定动载荷的 计算： 36wm 10RfFC ＝ 36101 29 6 00 0 00 48 3 ＝ 21030(N) 其中 wf 为丝杆在 普通 运动中的摩擦系数 取 得到：额定动载荷 C 21030(N)。 以 C 值从 “ FDG 法兰式双螺母表” 中查出适合的类型： 公称直径： d0=32mm 丝杠底径： d0= 导程： Pho=10mm 循环圈数： 额定动载荷为： Ca＝ 25649N 额定静载荷 ： oaC ＝ 66711 N 螺母总长 sL ＝ 128mm (6)丝杆螺纹长度的计算： eu1 L2LL ＋＝ ＝ 800＋ 240＝ 880mm 其中 uL 最大行程， eL 为余程（由下表查到）。 龙门式上下料机械手设计 26 有效行程 Lu=L1Le 公称导航 Lo 3 4 5 6 8 10 12 16 20 余程 Le 10 12 16 20 24 32 40 45 50 60 丝杠螺纹长度不得小于 800mm 加上螺母总长一半 64mm(从 “ FDG 法兰式双螺母表”查得 螺母总长 128mm)。 得丝杠螺纹长度 ≥ 864m。 在此取丝杠螺纹长度 L1=900mm 则轴承之间的距离 L =900mm (7)丝杆公称直径的 计算： 注： 公称直径由允许工作转速与工作容许轴向载荷来得出。 临界转速及允许工作转速 的关系为 ： Ln  其中 Ln 为临界转速， kn 为 允许 工作转速。 已知 maxn ＝ 1000r/min，在此先假 kn ＝ maxn ； kn ＝ 1000r/min 丝杆底 径722nk2 10Lnd   7 8001000  式中： 2 为安装系数，在“安装方法图”中查找，安装方式为“固定－支承”。 得到丝杆底径 。 结合上边求得的 0L ＝ 10mm 以及 额定动载荷 C 21030(N)查“ FDG 法兰式双螺母 表 ” 得到丝杆的型号为： FDG3210R – 900 (8)预紧载荷的 计算： aoF 的确定 31 6 3 63FF m a xao ＝＝545(N) C和拉伸力 tF 的确定 广东水利电力职业技术学院 27 C＝ 3u0 10Lt － 336  －＝  m 式中： C行程补偿值（ m ）； t  温度变化值 C3C2 00 ～ ； uL 最大行程； 0 膨胀系数 0 ＝ － /度 E4dtF 22t  ＝＝  ＝ 2864(N) 式中： tF 行程内预拉伸力； E弹性模量 E＝  (N/ 2mm )； 2d 为 丝杆底径。 龙门式上下料机械手设计 28 广东水利电力职业技术学院 29 龙门式上下料机械手设计 30 滚珠丝杠 的校核 (1)丝杆刚度及其 弹性变形量 2kw0s )L (165 －R 2)8 0 0 4 . 7 67 0 (1 6 5  － ＝ 211N/ m s1RF  2111332  m 21 定位精度（即 ） 式中： sR 为丝杆刚度， wD 为球径，  为弹性变形量。 (2)允许的轴向载荷 21LIEKP ＝ 2425 9 0   d＝ ＝ 42305(N) 2k FPn＝＝ 163642305 8 最大轴向载荷小于丝杠工作容许轴向载荷 ， 丝杆可以正常工作。 (3)临界转速及允许工作转速 临界转速 ： 72112L 10Ldn ＝ 72 ＝ ＝ 3712r/min 式中： 1d 为丝杆轴底径， 2 为安装系数。 允许工作转速： Lk  ＝  3712＝ 2970r/min 1000max n /min 小于允许工作转速 kn ，故丝杆可以正常工作。 广东水利电力职业技术学院 31 龙门式上下料机械手设计 32 直线导轨副的型号的选择及额定寿命的计算 直线导轨副型号 结构 滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。 当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向装置（返向器）进入返向孔后再进入滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动。 返向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑。