3940 自動(dòng)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì)
3940 自動(dòng)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì),自動(dòng),機(jī)械手,設(shè)計(jì)
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè)1 緒論1.1 機(jī)器人目前,工業(yè)機(jī)器人的定義,世界各國(guó)尚未統(tǒng)一,分類(lèi)也不盡相同。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義:工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置,可以通過(guò)改變動(dòng)作程序,來(lái)完成各種工作,主要用于搬運(yùn)材料,傳遞工件。參考國(guó)外的定義,結(jié)合我國(guó)的習(xí)慣用語(yǔ),對(duì)工業(yè)機(jī)器人作如下定義:工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立,動(dòng)作自由度較多,程序可靈活變更,能任意定位,自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具 [1]。工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體,與人相比,可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度,可以搬運(yùn)更重的東西,而且定位精度相當(dāng)高,它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào),自動(dòng)進(jìn)行各種操作。工業(yè)機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)控制下可編程的自動(dòng)機(jī)器。采用工業(yè)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,改善勞動(dòng)條件,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一種有效手段。機(jī)器人的誕生和發(fā)展雖只有 30 多年的歷史,但它已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì),民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景,顯示出強(qiáng)大的生命力 [2]。根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需求,工業(yè)機(jī)器人具有至少一項(xiàng)或多項(xiàng)擬人功能,如抓取功能或移動(dòng)功能,或兩者兼有之,另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能(如視覺(jué),力覺(jué),觸覺(jué)等) 。以及語(yǔ)音功能及至邏輯思維,判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進(jìn)行作業(yè)。在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中,抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人,利用錐齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn),利用液壓缸實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)以及對(duì)零件的抓取。在步進(jìn)電機(jī)的控制下,機(jī)器達(dá)到精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由初級(jí)到高級(jí)逐步完善,它的發(fā)展過(guò)程可分為三代: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè)第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人,它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡(jiǎn)單,應(yīng)用在線編程,即通過(guò)示教存貯信息,工作時(shí)讀出這些信息,向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令,執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。它具有尋力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多,這種機(jī)器人從 1980 年開(kāi)始進(jìn)入了實(shí)用階段,不久即將普及應(yīng)用。第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺(jué)、視覺(jué)等功能外,還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周?chē)沫h(huán)境,識(shí)別對(duì)象的有無(wú)及其狀態(tài),再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作,完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化,具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人還處于研制階段,尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用 [2-4]。1.2 機(jī)械手機(jī)械手,顧名思義,是指能模仿人手的部分動(dòng)作,用以完成某些抓放,搬運(yùn)物件或操縱工具等工作的自動(dòng)化機(jī)械裝置。機(jī)械手通常用附屬于它所服務(wù)的設(shè)備,動(dòng)作程序固定,多數(shù)沒(méi)有獨(dú)立的控制系統(tǒng),其控制裝置包括在主機(jī)的控制系統(tǒng)(不包括工業(yè)機(jī)器人) 。 機(jī)械手(以及工業(yè)機(jī)器人)在機(jī)械加工自動(dòng)化方面的應(yīng)用主要有:自動(dòng)上、下料和自動(dòng)換刀 [3]。1.2.1 機(jī)械手的組成執(zhí)行系統(tǒng)一般包括手部、腕部、臂部、機(jī)身機(jī)座等,其中最主要是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械手主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成。手部是夾緊(或吸附、托持)與松開(kāi)工件或工具 的部件,由手指(或吸盤(pán)) ,驅(qū)動(dòng)元件和傳動(dòng)元件等組成。腕部、臂部、機(jī)身是將手部抓取的工件或工具進(jìn)行搬運(yùn)或操作的部件。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)臂部、腕部、手部和機(jī)械手整體運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的動(dòng)力裝置,常用的驅(qū)動(dòng)方式有液壓、氣動(dòng)、機(jī)械、電氣或其他的組合??刂葡到y(tǒng)是支配機(jī)械手按規(guī)定程序和要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的裝置,他們主要用來(lái)控制: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè)位置(點(diǎn)位控制或連續(xù)軌跡控制)時(shí)間、速度和加速度等參數(shù)機(jī)械手與主機(jī)及其它有關(guān)裝置之間的聯(lián)系 [3]。1.2.2 機(jī)械手的應(yīng)用按機(jī)械手布局形式分可分為:架空式機(jī)械手、附機(jī)式機(jī)械手、落地式機(jī)械手三種。此外,還有安裝在自動(dòng)線料道上或料道旁,實(shí)現(xiàn)工件上、下料,傳遞轉(zhuǎn)位、轉(zhuǎn)向,粉料等用途的機(jī)械手,他們具有運(yùn)動(dòng)單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,位置靈活及精度一般要求較低的特點(diǎn)。 機(jī) 械 手 通 常 用 作 機(jī) 床 或 其 他 機(jī) 器 的 附 加 裝 置 , 如 在 自 動(dòng) 機(jī) 床 或 自 動(dòng) 生 產(chǎn) 線 上裝 卸 和 傳 遞 工 件 , 在 加 工 中 心 中 更 換 刀 具 等 , 一 般 沒(méi) 有 獨(dú) 立 的 控 制 裝 置 [3]。1.2.3 機(jī)械手的分類(lèi)(1)根據(jù)所承擔(dān)的作業(yè)的特點(diǎn),工業(yè)機(jī)械手可分為以下三類(lèi):(a)承擔(dān)搬運(yùn)工作的機(jī)械手:這種機(jī)械手在主要工藝設(shè)備運(yùn)行時(shí),用來(lái)完成輔助作業(yè),如裝卸毛坯、工件和工夾具。(b)生產(chǎn)工業(yè)用機(jī)械手:可用于完成工藝過(guò)程中的主要作業(yè),如裝配、焊接、涂漆、彎曲、切斷等。(c)通用工業(yè)機(jī)械手:其用途廣泛,可以完成各種工藝作業(yè) [9]。(2)按功能分類(lèi):(a)專用機(jī)械手:它是附屬于主機(jī)的具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少,工作對(duì)象單一,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,實(shí)用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn),適用于大批大量的自動(dòng)化生產(chǎn),如自動(dòng)機(jī)床,自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和“加工中心”附屬的自動(dòng)換刀機(jī)械手。(b)通用機(jī)械手:又稱工業(yè)機(jī)器人。它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。具有程序可變、工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn),適用于不斷變換品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。(c)示教再現(xiàn)機(jī)械手:采用示教法編程的通用機(jī)械手。所謂示教,即由人通過(guò)手動(dòng)控制, “拎著”機(jī)械手做一遍操作示范,完成全部動(dòng)作后,其儲(chǔ)存裝置即能記憶下 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè)來(lái)。機(jī)械手手可按示范操作的程序行程進(jìn)行重復(fù)的再現(xiàn)工作。(3)按驅(qū)動(dòng)方式分:(a)氣力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人:氣源壓力一般只有 60Mpa 左右,適宜抓舉力較小的場(chǎng)合。(b)液力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人:結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)平穩(wěn)且動(dòng)作靈敏,但對(duì)密封的要求較高,且不宜在高溫或低溫的場(chǎng)合工作,要求的制造精度較高,成本較高。(c)電力驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人:無(wú)環(huán)境污染,易于控制,運(yùn)動(dòng)精度高,成本低,驅(qū)動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn),其運(yùn)用最為廣泛。(d)新型驅(qū)動(dòng)式的機(jī)器人:例如靜電驅(qū)動(dòng)器,壓電驅(qū)動(dòng)器,形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器,人工肌肉及光驅(qū)動(dòng)器等(4)按控制方式分:(a)固定程序機(jī)械手:控制系統(tǒng)是一個(gè)固定程序的控制器。程序簡(jiǎn)單,程序數(shù)少,而且是固定的,行程可調(diào)但不能任意點(diǎn)定位。(b)可編程序機(jī)械手:控制系統(tǒng)是一個(gè)可變程序控制器。其程序可按需要編排,行程能很方便改變 [9]。1.3 課題研究?jī)?nèi)容及解決手段(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及原始數(shù)據(jù),進(jìn)行機(jī)械手抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);(2)進(jìn)行液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì),并畫(huà)草圖;(3)進(jìn)行機(jī)座機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);(4)研究機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性;(5)研究機(jī)械手的控制方式。1.4 課題研究意義(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力,拓寬和深化學(xué)生的知識(shí)。 (2)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維,掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。(3)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書(shū)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,數(shù)據(jù)處理,編寫(xiě)技術(shù)文件等方面的工作能力。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè)(4)培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究,面向?qū)嶋H,面向生產(chǎn),向工人和技術(shù)人員學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度,工作作風(fēng)和工作方法。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè)2 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方案和驅(qū)動(dòng)方案選型2.1 原始數(shù)據(jù)及資料(1)原始數(shù)據(jù):(a)生產(chǎn)綱領(lǐng):100000 件(兩班制生產(chǎn))(b)自由度(四個(gè)自由度)臂轉(zhuǎn)動(dòng) 180o臂上下運(yùn)動(dòng) 500mm臂伸長(zhǎng)(收縮)500mm手部轉(zhuǎn)動(dòng) ±180o(2)技術(shù)要求主要參數(shù)的確定:(a)坐標(biāo)形式:圓柱坐標(biāo)系(b)臂的運(yùn)動(dòng)行程:伸縮運(yùn)動(dòng) 500mm,回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 180o。(c)運(yùn)動(dòng)速度:使生產(chǎn)率滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求即可。(d)控制方式:起止設(shè)定位置。(e)定位精度:±0.5mm。(f)手指握力:392N(g)驅(qū)動(dòng)方式:液壓驅(qū)動(dòng)。2.2 料槽形式及分析動(dòng)作要求(1)料槽形式由于工件的形狀屬于小型回轉(zhuǎn)體,此種形狀的零件通常采用自重輸送的輸料槽,如圖 2.1 所示,該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要其它動(dòng)力源和特殊裝置,所以本課題采用此種輸料槽。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè)圖 2.1 機(jī)械手安裝簡(jiǎn)易圖(2)動(dòng)作要求分析如圖 2.2 所示動(dòng)作一:送 料動(dòng)作二:預(yù)夾緊動(dòng)作三:手臂上升動(dòng)作四:手臂旋轉(zhuǎn)動(dòng)作五:小臂伸長(zhǎng)動(dòng)作六:手腕旋轉(zhuǎn)預(yù)夾緊手臂上升手臂旋轉(zhuǎn)小臂伸長(zhǎng) 手腕旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)回圖 2.2 機(jī)械手動(dòng)作簡(jiǎn)易圖2.3 機(jī)械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選型本課題所設(shè)計(jì)的機(jī)械手為通用型的機(jī)械手,其中坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。由于本課題的工件是圓柱狀棒料,所以采用夾持式手部設(shè)計(jì)方案。手部部分由手指和 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè)傳力機(jī)構(gòu)所構(gòu)成,手指與工件接觸而傳力機(jī)構(gòu)則通過(guò)手指夾緊力來(lái)完成夾放工件的任務(wù)。其他部分則按照一般工業(yè)生產(chǎn)所采用的通用形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng),電機(jī)驅(qū)動(dòng)用于機(jī)座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動(dòng),液壓驅(qū)動(dòng)用于手臂的伸縮和機(jī)械手的夾取和翻轉(zhuǎn) [3]。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 9 頁(yè) 共 35 頁(yè)3 系統(tǒng)各主要組成部分設(shè)計(jì)3.1 抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 手部設(shè)計(jì)計(jì)算(1)對(duì)手部設(shè)計(jì)的要求(a)有適當(dāng)?shù)膴A緊力手部在工作時(shí),應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力,以保證夾持穩(wěn)定可靠,變形小,且不損壞工件的已加工表面。對(duì)于剛性很差的工件夾緊力大小應(yīng)該設(shè)計(jì)得可以調(diào)節(jié),對(duì)于笨重的工件應(yīng)考慮采用自鎖安全裝置。(b)有足夠的開(kāi)閉范圍夾持類(lèi)手部的手指都有張開(kāi)和閉合裝置。工作時(shí),一個(gè)手指開(kāi)閉位置以最大變化量稱為開(kāi)閉范圍。對(duì)于回轉(zhuǎn)型手部手指開(kāi)閉范圍,可用開(kāi)閉角和手指夾緊端長(zhǎng)度表示。手指開(kāi)閉范圍的要求與許多因素有關(guān),如工件的形狀和尺寸,手指的形狀和尺寸,一般來(lái)說(shuō),如工作環(huán)境許可,開(kāi)閉范圍大一些較好,如圖 3.1 所示。圖 3.1 機(jī)械手開(kāi)閉示例簡(jiǎn)圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 10 頁(yè) 共 35 頁(yè)(c) 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,體積小手部處于腕部的最前端,工作時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)多變,其結(jié)構(gòu),重量和體積直接影響整個(gè)機(jī)械手的結(jié)構(gòu),抓重,定位精度,運(yùn)動(dòng)速度等性能。因此,在設(shè)計(jì)手部時(shí),必須力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,體積小。(d) 手指應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度(e)其它要求:因此送料,夾緊機(jī)械手,根據(jù)工件的形狀,采用最常用的外卡式兩指鉗爪,夾緊方式用常閉史彈簧夾緊,松開(kāi)時(shí),用單作用式液壓缸。此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,制造方便。(2)拉緊裝置 [4]如圖 3.2 所示:油缸右腔停止進(jìn)油時(shí),彈簧力夾緊工件,油缸右腔進(jìn)油時(shí)松開(kāi)工件。圖 3.2 油缸示意圖(a)右腔推力為(3.1)??PDFp24/??= 3105.?=4908.7N(b)根據(jù)鉗爪夾持的方位,查出當(dāng)量夾緊力計(jì)算公式為:P 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 11 頁(yè) 共 35 頁(yè)(3.3)??NabF???21cos/2?其中 N′ =4 98N=392N,帶入公式 2.2 得:??21s/=(2 150/50) (cos30o)2 392??=1764N則實(shí)際加緊力為 F1實(shí)際= PK1K2/η (3.3)=1764 1.5 1.1/0.85=3424N?經(jīng)圓整 F1=3500N由公式 得:??pbaN????cos/2a=50.5 mmb=72 mm(c)計(jì)算手部活塞桿行程長(zhǎng) L,即???tgDL2/?(3.4)=25×tg30o=23.1mm經(jīng)圓整取 l=25mm(d)確定“V”型鉗爪的 L、 β [3]。取 L/Rcp=3 (3.5)式中: Rcp=P/4=200/4=50 (3.6)由公式(3.5) (3.6)得: L=3×Rcp=150取“V”型鉗口的夾角 2α =120o,則偏轉(zhuǎn)角 β 按最佳偏轉(zhuǎn)角來(lái)確定,查表得:β =22o39′(5)機(jī)械運(yùn)動(dòng)范圍(速度) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 12 頁(yè) 共 35 頁(yè)(a)伸縮運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=50mm/s(b)上升運(yùn)動(dòng) Vmax=500mm/sVmin=40mm/s(c)下降 Vmax=800mm/sVmin=80mm/s(d)回轉(zhuǎn) =90o/smaxW=30o/sin所以取手部驅(qū)動(dòng)活塞速度 V=60mm/s (6)手部右腔流量SVQ?(3.7)=60 2r?=60×3.14×252=1177.5mm3/s(7)手部工作壓強(qiáng)(3.8SFP/1?)=3500/1962.5=1.78Mpa機(jī)械手手部的尺寸如圖 3.3 所示: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 13 頁(yè) 共 35 頁(yè)圖 3.3 尺寸示意圖3.1.2 腕部設(shè)計(jì)計(jì)算腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件,腕部運(yùn)動(dòng)主要用來(lái)改變被夾物體的方位,它動(dòng)作靈活,轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個(gè)自由度,可采用具有一個(gè)活動(dòng)度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動(dòng)的腕部結(jié)構(gòu)。要求:回轉(zhuǎn)±90o角速度 =45o/s?以最大負(fù)荷計(jì)算:當(dāng)工件處于水平位置時(shí),擺動(dòng)缸的工件扭矩最大,采用估算法,工件重 10kg,長(zhǎng)度 l =650mm。如圖 3.4 所示。(1)計(jì)算扭矩 [4]1?設(shè)重力集中于離手指中心 200mm 處,即扭矩 為:1?(3.9SF??1)=10×9.8×0.2=19.6(N·M)工件 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 14 頁(yè) 共 35 頁(yè)FSF圖 3.4 腕部受力簡(jiǎn)圖(2)油缸(伸縮)及其配件的估算扭矩 [4]2?F =5kg S =10cm帶入公式 2.9 得=5×9.8×0.1 =4.9(N·M) ??2(3)擺動(dòng)缸的摩擦力矩 [4]摩=300(N ) (估算值)摩FS=20mm (估算值)= ×S =6(N·M)摩?摩(4)擺動(dòng)缸的總摩擦力矩 [4]= + + (3.1012摩)=30.5(N·M) (5)由公式(3.11??8/10621????mAbPT?)其中: b—葉片密度,這里取 b=3cm;—擺動(dòng)缸內(nèi)徑, 這里取 =10cm;1A?1A—轉(zhuǎn)軸直徑, 這里取 =3cm。mm? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 15 頁(yè) 共 35 頁(yè)所以代入(3.11)公式 ??62108????mAbTP?=8×30.5/0.03×(0.12-0.032)×10 6=0.89Mpa又因?yàn)???bAQWm21/8???所以 8/21m=( π /4) (0.12-0.032)×0.03/8=0.27×10-4m3/s=27ml/s3.1.3 臂伸縮機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)手臂是機(jī)械手的主要執(zhí)行部件。它的作用是支撐腕部和手部,并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。臂部運(yùn)動(dòng)的目的,一般是把手部送達(dá)空間運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的任意點(diǎn)上,從臂部的受力情況看,它在工作中即直接承受著腕部、手部和工件的動(dòng)、靜載荷,而且自身運(yùn)動(dòng)又較多,故受力較復(fù)雜。機(jī)械手的精度最終集中在反映在手部的位置精度上。所以在選擇合適的導(dǎo)向裝置和定位方式就顯得尤其重要了 [5]。手臂的伸縮速度為 200m/s行程 L=500mm(1)手臂右腔流量,公式(3.7)得: SVQ?=200×π ×402=1004800mm3/s=0.1/102m3/s=1000ml/s(2)手臂右腔工作壓力,公式(3.8) 得: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 16 頁(yè) 共 35 頁(yè)(2.12SFP/?)式中: F ——取工件重和手臂活動(dòng)部件總重,估算 F =10+20=30kg, =1000N。摩所以代入公式(3.12)得: ??SFP/摩??=(30×9.8+1000)/ π ×402=0.26Mpa(3)繪制機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表如表 3.1 所示:表 3.1 機(jī)構(gòu)工作參數(shù)表機(jī)構(gòu)名稱 工作速度 行程 工作壓力 流量手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂伸縮60mm/s45°/s200mm/s25mm±90°500mm1.78 Mpa0.89 Mpa0.26Mpa117.8m/s27m/s1000ml/s(4)由初步計(jì)算選液壓泵所需液壓最高壓力 P =1.78Mpa所需液壓最大流量 Q =1000ml/s選取 CB-D 型液壓泵(齒輪泵)此泵工作壓力為 10Mpa,轉(zhuǎn)速為 1800r/min,工作流量 Q 在 32—70ml/r 之間,可以滿足需要。(5)驗(yàn)算腕部擺動(dòng)缸:(3.13??8/10621???mAPDT??)(3.14bWm21/8?) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 17 頁(yè) 共 35 頁(yè)式中: —機(jī)械效率?。? 0.85~0.9mH—容積效率?。? 0.7~0.95v所以代入公式(3.13)得:T =0.89×0.03×(0.12-0.032)×0.85×10 6/8=25.8(N·M)T < M=30.5(N·M)代入公式(3.14)得:W =(8×27×10 -6)×0.85/(0.12-0.032)×0.03=0.673rad/sW <π /4≈0.785rad/s因此,取腕部回轉(zhuǎn)油缸工作壓力 P =1Mpa流量 Q =35ml/s圓整其他缸的數(shù)值:手部抓取缸工作壓力 =2Mpa 1流量 =120ml/s小臂伸縮缸工作壓力 =0.25Mpa 2P流量 =1000ml/sQ3.2 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)液壓控制室機(jī)械手的一種主要的控制形式。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和操作室根據(jù)油的流量與壓力來(lái)確定,因而只要控制油的流量和壓力,就可以控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和操作力,油壓壓力一般在 5—140 公斤/厘米范圍內(nèi),最大臂力可達(dá) 160 公斤以上。主要優(yōu)點(diǎn):(1)液壓執(zhí)行元件(馬達(dá)和油缸)結(jié)構(gòu)緊湊,重量輕,功率小。(2)可通過(guò)液壓油帶走大量熱能,保證機(jī)械的正常運(yùn)行,并由于液壓油的潤(rùn)滑作用,可延長(zhǎng)元件的使用壽命。(3)液壓元件有直線位移式和旋轉(zhuǎn)式二種,適用范圍較廣,其控制速度的區(qū)間也 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 18 頁(yè) 共 35 頁(yè)比較寬。只要通過(guò)閥和泵的調(diào)節(jié)就能實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)的控制系統(tǒng)。(4)響應(yīng)速度比較快,能高速啟動(dòng),制動(dòng)和反向,無(wú)后滯現(xiàn)象。其力矩一慣量比也較大,因而其加速度能力較強(qiáng)。(5)液壓元件于其他驅(qū)動(dòng)元件相比,剛度較大,位置誤差小,定位精度高,而且耐振動(dòng)等。缺點(diǎn):(1)液壓控制需要一套液壓系統(tǒng),不像電力容易獲得,而且價(jià)格較貴。(2)油溫有上限,并難以保持不漏,比較臟,易于使閥和執(zhí)行元件堵塞。(3)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,處理功率訊號(hào)的數(shù)學(xué)運(yùn)算誤差,檢測(cè),放大,測(cè)試和補(bǔ)償功能不如電子,機(jī)電裝置靈活簡(jiǎn)便 [4-6]。3.2.1 手部抓取缸圖 3.5 手部抓取缸液壓原理圖(1)手部抓取缸液壓原理圖如圖 3.5 所示(2)泵的供油壓力 P 取 10Mpa,流量 Q 取系統(tǒng)所需最大流量即 Q =1300ml/s。因此,需裝圖 3.1 中所示的調(diào)速閥,流量定為 7.2L/min,工作壓力 P=2Mpa。選取采用: YF-B10B 溢流閥2FRM5-20/102 調(diào)速閥 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 19 頁(yè) 共 35 頁(yè)23E1-10B 二位三通閥3.2.2 腕部擺動(dòng)液壓回路4圖 3.6 腕部擺動(dòng)液壓回路(1)腕部擺動(dòng)缸液壓原理圖如圖 3.6 所示(2)工作壓力: P=1Mpa流量: Q=35ml/s選取采用:2FRM5-20/102 調(diào)速閥34E1-10B 換向閥YF-B10B 溢流閥3.2.3 小臂伸縮缸液壓回路 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 20 頁(yè) 共 35 頁(yè)臂部伸縮缸 52圖 3.7 小臂伸縮缸液壓回路(1)小臂伸縮缸液壓原理圖如圖 3.7 所示(2)工作壓力: P =0.25Mpa流量: Q =1000ml/s選取采用: YF-B10B 溢流閥2FRM5-20/102 調(diào)速閥23E1-10B 二位三通閥3.2.4 總體系統(tǒng)圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 21 頁(yè) 共 35 頁(yè)圖 3.8 總體系統(tǒng)圖(1)總體系統(tǒng)圖如圖 3.8 所示,(2)工作過(guò)程:小臂伸長(zhǎng)→手部抓緊→腕部回轉(zhuǎn)→小臂回轉(zhuǎn)→小臂收縮→手部放松(3)電磁鐵動(dòng)作順序表:表 3.2 總體系統(tǒng)圖元件動(dòng)作1DT 2DT 3DT 4DT 5DT小臂伸長(zhǎng)手部抓緊腕部回轉(zhuǎn)小臂收縮手部放松卸荷-----++++--±+---+±--+--±-----±(4)確電機(jī)規(guī)格:液壓泵選取 CB-D 型液壓泵,額定壓力 P =10Mpa,工作流量在 32~70ml/r 之間。選取 80L/min 為額定流量的泵,因此:傳動(dòng)功率 (3.15?/QPN?? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 22 頁(yè) 共 35 頁(yè))式中: η =0.8 (經(jīng)驗(yàn)值)所以代入公式(3.15)得:N =10×80×103×106/60×0.8=16.7KN選取電動(dòng)機(jī) JQZ-61-2 型電動(dòng)機(jī),額定功率 17KW,轉(zhuǎn)速為 2940r/min。3.3 機(jī)身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)機(jī)身是直接支承和傳動(dòng)手臂的部件。一般實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上,或者就直接構(gòu)成機(jī)身的軀干與底座相連。因此,臂部的運(yùn)動(dòng)愈多,機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力情況就愈復(fù)雜,機(jī)身既可以是固定式的,也可以 是行走式的,如圖 3.9 所示。圖 3.9 機(jī)身機(jī)座結(jié)構(gòu)圖臂部和機(jī)身的配置形式基本上反映了機(jī)械手的總體布局。本課題機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計(jì)成機(jī)座式,這樣機(jī)械手可以是獨(dú)立的,自成系統(tǒng)的完整裝置,便于隨意安放和 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 23 頁(yè) 共 35 頁(yè)搬動(dòng),也可具有行走機(jī)構(gòu)。臂部配置于機(jī)座立柱中間,多見(jiàn)于回轉(zhuǎn)型機(jī)械手。臂部可沿機(jī)座立柱作升降運(yùn)動(dòng),獲得較大的升降行程。升降過(guò)程由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運(yùn)動(dòng)。手臂的回轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)了機(jī)身的旋轉(zhuǎn),從而達(dá)到了自由度的要求 [7-9]。3.3.1 電機(jī)的選擇機(jī)身部使用了兩個(gè)電機(jī),其一是帶動(dòng)臂部的升降運(yùn)動(dòng);其二是帶動(dòng)機(jī)身的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)臂部升降運(yùn)動(dòng)的電機(jī)安裝在肋板上,帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī)安裝在混凝土地基上。帶動(dòng)臂部升降的電機(jī):初選上升速度 V =100mm/sP =6KW所以 n =(100/6)×60=1000 轉(zhuǎn)/分選擇 Y90S-4 型電機(jī),屬于籠型異步電動(dòng)機(jī)。采用 B 級(jí)絕緣,外殼防護(hù)等級(jí)為IP44,冷卻方式為 I(014)即全封閉自扇冷卻,額定電壓為 380V,額定功率為50HZ。如表 3.3 Y90S-4 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示:表 3.3 Y90S-4 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩型號(hào) 額定功率 KW 電流 A 轉(zhuǎn)速r/min效率% 功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y90S-4 1.1 2.7 1400 79 0.78 6.5 2.2 2.23.3.2 減速器的選擇 [10]減速器的原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置。用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增轉(zhuǎn)矩,以滿足工作需要。初選 WD80 型圓柱蝸桿減速器。WD 為蝸桿下置式一級(jí)傳動(dòng)的阿基米德圓柱蝸桿減速器。蝸桿的材料為 38siMnMo 調(diào)質(zhì) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 24 頁(yè) 共 35 頁(yè)蝸輪的材料為 ZQA19-4中心矩 a=80Ms×q=4.0×11 (3.16)傳動(dòng)比 I =30傳動(dòng)慣量 0.265×10ˉ3kg·m23.3.3 螺柱的設(shè)計(jì)與校核 [11]螺桿是機(jī)械手的主支承件,并傳動(dòng)使手臂上下運(yùn)動(dòng)。螺桿的材料選擇:從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距 P =6mm 梯形螺紋螺紋的工作高度 h =0.5P (3.17)=3mm螺紋牙底寬度 b =0.65P=0.65×6=3.9mm (3.18)螺桿強(qiáng)度 〖11〗 = σs/3~5 (3.19???)=150/3~5=30~50Mpa螺紋牙剪切 =40???彎曲 =45~55b?(1)當(dāng)量應(yīng)力(3.20)????????????????????23121.04dTdF式中 T——傳遞轉(zhuǎn)矩 N·mm[σ]——螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式(3.20)得: 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 25 頁(yè) 共 35 頁(yè)= ? 23121 ).0/68.90(3)/8.9204( dd????= 1 5~.6(5?=(2495/ d 12)2+3(61.2/ d 13)2≤900~2500×10 12=6225025/d14+11236/d16≤900~2500×10 126225025d12+11236≤900d 16×10126225025×0.0292+11236≤900×0.029 6×1012即 16471pa<535340pa合格(2)剪切強(qiáng)度=160/6 (旋合圈數(shù)) (3.21)PHZ/?bzdF1??(3.22)=200×9.8/π×0.029×3.9×(160/6)×10 -3=206.8×103pa=0.206Mpa<[τ]=40Mpa(3)彎曲強(qiáng)度 zbdFhb21/3???=3×200×9.8×3/π×2.9×3.9 2×(160/6)=0.48Mpa<[σ]=45Mpa合格3.3.4 機(jī)座的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖帶動(dòng)機(jī)身回轉(zhuǎn)的電機(jī):初選轉(zhuǎn)速 W =60o/sN =1/6 轉(zhuǎn)/秒=10 轉(zhuǎn)/分由于齒輪 I =3減速器 I =30 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 26 頁(yè) 共 35 頁(yè)所以 n =10×3×30=900 轉(zhuǎn)/分選擇 Y90L-6 型籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)采用 B 級(jí)絕緣。外殼防護(hù)等級(jí)為 IP44,冷卻方式為 I(014)即全封閉自扇冷卻,額定電壓為 380V,額定功率為 50HZ。如表 3.4 Y90S-6 電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)所示:表 3.4 Y90L-6 電動(dòng)機(jī)技術(shù)滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩型號(hào) 額定功率 KW電流A轉(zhuǎn)速r/min效率%功率因素額定電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y9OL-6 1.1 3.2 910 73.5 0.72 6.0 2.0 2.0機(jī)座的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖 3.10 所示:圖 3.10 機(jī)座結(jié)構(gòu)圖3.4 機(jī)械手的定位及平穩(wěn)性確定3.4.1 常用的定位方式機(jī)械擋塊定位是在行程終點(diǎn)設(shè)置機(jī)械擋塊。當(dāng)機(jī)械手經(jīng)減速運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí),緊靠擋塊而定位。若定位前已減速,定位時(shí)驅(qū)動(dòng)壓力未撤除,在這種情況下,機(jī)械擋塊定位能達(dá) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 27 頁(yè) 共 35 頁(yè)到較高的重復(fù)精度。一般可高于±0.5mm,若定位時(shí)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)油路而去掉工作壓力,這時(shí)機(jī)械手可能被擋塊碰回一個(gè)微小距離,因而定位精度變低 [12]。3.4.2 影響平穩(wěn)性和定位精度的因素機(jī)械手能否準(zhǔn)確地工作,實(shí)際上是一個(gè)三維空間的定位問(wèn)題,是若干線量和角量定位的組合。在許多較簡(jiǎn)單情況下,單個(gè)量值可能是主要的。影響單個(gè)線量或角量定位誤差的因素如下:(1)定位方式不同的定位方式影響因素不同。如機(jī)械擋塊定位時(shí),定位精度與擋塊的剛度和碰接擋塊時(shí)的速度等因素有關(guān)。(2)定位速度定位速度對(duì)定位精度影響很大。這是因?yàn)槎ㄎ凰俣炔煌瑫r(shí),必須耗散的運(yùn)動(dòng)部件的能量不同。通常,為減小定位誤差應(yīng)合理控制定位速度,如提高緩沖裝置的緩沖性能和緩沖效率,控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使運(yùn)動(dòng)部件適時(shí)減速。(3)精度機(jī)械手的制造精度和安裝調(diào)速精度對(duì)定位精度有直接影響。(4)剛度機(jī)械手本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度低時(shí),因易產(chǎn)生振動(dòng),定位精度一般較低。(5)運(yùn)動(dòng)件的重量運(yùn)動(dòng)件的重量包括機(jī)械手本身的重量和被抓物的重量。運(yùn)動(dòng)件重量的變化對(duì)定位精度影響較大。通常,運(yùn)動(dòng)件重量增加時(shí),定位精度降低。因此,設(shè)計(jì)時(shí)不僅要減小運(yùn)動(dòng)部件本身的重量,而且要考慮工作時(shí)抓重變化的影響。(6)驅(qū)動(dòng)源液壓、氣壓的壓力波動(dòng)及電壓、油溫、氣溫的波動(dòng)都會(huì)影響機(jī)械手的重復(fù)定位精度。因此,采用必要的穩(wěn)壓及調(diào)節(jié)油溫措施。如用蓄能器穩(wěn)定油壓,用加熱器或冷卻器控制油溫,低速時(shí),用溫度、壓力補(bǔ)償流量控制閥控制。(7)控制系統(tǒng)開(kāi)關(guān)控制、電液比例控制和伺服控制的位置控制精度是個(gè)不相同的。這不僅是因?yàn)楦鞣N控制元件的精度和靈敏度不同,而且也與位置反饋裝置的有無(wú)有關(guān) [13]。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 28 頁(yè) 共 35 頁(yè)本課題所采用的定位精度為機(jī)械擋塊定位。3.4.3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)的緩沖裝置緩沖裝置分為內(nèi)緩沖和外緩沖兩種形式。內(nèi)緩沖形式有油缸端部緩沖裝置和緩沖回路等。外緩沖形式有彈性機(jī)械元件和液壓緩沖器。內(nèi)緩沖的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊。但有時(shí)安置位置有限;外緩沖的優(yōu)點(diǎn)是安置位置靈活,簡(jiǎn)便,緩沖性能好調(diào)等,但結(jié)構(gòu)較龐大。本課題所采用的緩沖裝置為油缸端部緩沖裝置。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到距油缸端蓋某一距離時(shí)能在活塞與端蓋之間形成一個(gè)緩沖室。利用節(jié)流的原理使緩沖室產(chǎn)生臨時(shí)背壓阻力,以使運(yùn)動(dòng)減速直至停止,而避免硬性沖擊的裝置,稱為油缸端部緩沖裝置 [12-15]。在緩沖行程中,節(jié)流口恒定的,稱為恒節(jié)流式油缸端部緩沖裝置。設(shè)計(jì)油缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時(shí), (最大加速度) 、 (緩沖腔最大沖擊maxmaxp壓力)和 (殘余速度)三個(gè)參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定rV其中一個(gè)參數(shù),然后校驗(yàn)其余兩個(gè)參數(shù)。步驟如下:(1)選擇最大加速度通常,amax 值按機(jī)械手類(lèi)型和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選取,同時(shí)要考慮速度與載荷大小。對(duì)于重載低速機(jī)械手,- 取 5m/s2 以下,對(duì)于輕載高速機(jī)械手,- 取 5~10 max maxm/s2(2)計(jì)算沿運(yùn)動(dòng)方向作用在活塞上的外力 F水平運(yùn)動(dòng)時(shí):(3.23isAPF??)=0.25×103×π×3.6 2-7=138N(3)計(jì)算殘余速度 Vr(3.24FaVr/1/mx0??) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 29 頁(yè) 共 35 頁(yè)=0.1/0.64=0.15m/s 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 30 頁(yè) 共 35 頁(yè)4 傳動(dòng)系統(tǒng)三維造型設(shè)計(jì)4.1 三維造型軟件的概述4.1.l PRO/E 概述1985 年,PTC 公司成立于美國(guó)波士頓,開(kāi)始參數(shù)化建模軟件的研究。1988 年,V1.0 的 Pro/ENGINEER 誕生了。經(jīng)過(guò) 10 余年的發(fā)展,Pro/ENGINEER 已經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。目前已經(jīng)發(fā)布了 Pro/ENGINEER2000i2。PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能,還包括對(duì)大型裝配體的管理、功能仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。Pro/ENGINEER 還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。下面就 Pro/ENGINEER 的特點(diǎn)及主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。 全相關(guān)性:Pro/ENGINEER 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改,能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中,同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔,包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙,以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改,卻沒(méi)有任何損失,并使并行工程成為可能,所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。 基于特征的參數(shù)化造型:Pro/ENGINEER 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象,并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如:設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等,它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的,因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)(不但包括幾何尺寸,還包括非幾何屬性) ,然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。 數(shù)據(jù)管理:加速投放市場(chǎng),需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率,必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制,正是專門(mén)用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作,由于使用了Pro/ENGINEER 獨(dú)特的全相關(guān)性功能,因而使之成為可能。 裝配管理:Pro/ENGINEER 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令,例如“嚙合” 、 “插入” 、 “對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái),同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理,這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用:菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn),提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 31 頁(yè) 共 35 頁(yè)選項(xiàng),同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助,這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。4.1.2 模塊工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)模塊 工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì),以前,在零件未制造出時(shí),是無(wú)法觀看零件形狀的,只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象?,F(xiàn)在,用 3DS 可以生成實(shí)體模型,但用 3DS 生成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用” 。用 PRO/E 生成的實(shí)體建模,不僅中看,而且相當(dāng)管用。事實(shí)上,PRO/E 后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí)體建模所生成的數(shù)據(jù)。 包括: PRO/3DPAINT(3D 建模)、 PRO/ANIMATE(動(dòng)畫(huà)模擬)、 PRO/DESIGNER(概念設(shè)計(jì))、PRO/NETWORKANIMATOR(網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫(huà)合成)、PRO/PERSPECTA-SKETCH(圖片轉(zhuǎn)三維模型) 、PRO/PHOTORENDER(圖片渲染)幾個(gè)子模塊。 機(jī)械設(shè)計(jì)(CAD)模塊 機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具,它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面,如圖 1 中的摩托車(chē)輪轱,這些稱為自由曲面。隨著人們生活水平的提高,對(duì)曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。用 PRO/E 生成曲面僅需 2 步~3 步*作。PRO/E 生成曲面的方法有:拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多,因此 PRO/E 可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。 它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用,又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用,它支持 GB、ANSI、ISO 和 JIS 等標(biāo)準(zhǔn)。包括:PRO/ASSEMBLY(實(shí)體裝配) 、PRO/CABLING(電路設(shè)計(jì)) 、PRO/PIPING(彎管鋪設(shè)) 、PRO/REPORT(應(yīng)用數(shù)據(jù)圖形顯示) 、PRO/SCAN-TOOLS(物理模型數(shù)字化) 、PRO/SURFACE(曲面設(shè)計(jì)) 、PRO/WELDING(焊接設(shè)計(jì)) 功能仿真(CAE)模塊 功能仿真(CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國(guó)有句古話:“畫(huà)虎畫(huà)皮難畫(huà)骨,知人知面不知心” 。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼,能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能,在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上,便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂(lè)公司,利用有限元仿真,分析其飲料瓶,結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20%,而 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 32 頁(yè) 共 35 頁(yè)其功能絲毫不受影響,僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益。4.2 送料機(jī)械手三維造型圖運(yùn)用 Pro/ENGINEER 軟件借用設(shè)計(jì)完成的各個(gè)部分 CAD 的零件圖畫(huà)出三維造型圖,通過(guò)運(yùn)用草繪,鏡像,拉伸等基礎(chǔ)特征的創(chuàng)建,把整體的送料機(jī)械手的整體給畫(huà)出來(lái)。如圖 4.1 。圖 4.1 送料機(jī)械手三維造型圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 33 頁(yè) 共 35 頁(yè)結(jié)論語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼間就到了掃尾階段,在這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程中,我取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我有很多收獲,首先把我?guī)啄陙?lái)所學(xué)的知識(shí)做了一次系統(tǒng)的復(fù)習(xí),更深一步了解了所學(xué)的知識(shí),培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,也使我學(xué)會(huì)怎樣更好的利用圖書(shū)館,網(wǎng)絡(luò)查找資料和運(yùn)用資料,還使我學(xué)會(huì)如何與同學(xué)共同討論問(wèn)題。這對(duì)我以后的工作有很大的幫助,今后我會(huì)在工作中不斷的學(xué)習(xí),努力的提高自己的水平。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì),我切實(shí)體會(huì)到作為一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員的艱難性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我經(jīng)常遇到各種各樣的問(wèn)題,有的是知識(shí)方面的不足導(dǎo)致的,有的是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面不足導(dǎo)致的。這些問(wèn)題有時(shí)使得我束手無(wú)措,不過(guò)在指導(dǎo)老師幫助和自己的努力下,終于使得我順利完成了設(shè)計(jì)。雖然我的設(shè)計(jì)存在很多不足的地方,總的來(lái)說(shuō),我希望通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力,為將來(lái)工作打下良好的基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)未來(lái)工作的一種模擬??偨Y(jié)與展望主要是寫(xiě)你論文都做了什么東西,還有什么地方需要進(jìn)一步完善的。比如你做了那些部分的設(shè)計(jì),遇到了哪些問(wèn)題,但是這些問(wèn)題要相對(duì)具體些,然后解決了什么問(wèn)題,哪些問(wèn)題還沒(méi)有解決,等等,根據(jù)我說(shuō)的,和你上面所寫(xiě)的內(nèi)容,自己再修改一下。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 34 頁(yè) 共 35 頁(yè)致 謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是機(jī)械手的設(shè)計(jì),這是一個(gè)我以前所沒(méi)有接觸的。我對(duì)它來(lái)說(shuō)完全是一個(gè)陌生者,經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的幫助和對(duì)參考資料的拜讀,我已經(jīng)對(duì)機(jī)械手有了一定的了解。感謝曹老師對(duì)我的指導(dǎo),使我畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成。真誠(chéng)感謝龔教授,和倪老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo),以及感謝學(xué)院為我們提供的便利條件,使我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)如期完成。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ( 論 文 ) 第 35 頁(yè) 共 35 頁(yè)參 考 文 獻(xiàn)[1] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[2] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[3] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 5[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[4] 張建民.工業(yè)機(jī)器人[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,1994.[5] 《工業(yè)機(jī)械手》編寫(xiě)組.工業(yè)機(jī)械手-機(jī)械結(jié)構(gòu)上[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2005.[6] 《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 3[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版,1999.[7] 丁樹(shù)模.液壓傳動(dòng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[8] 顏永年.機(jī)械制圖[M].大連:大連理工大學(xué)工程畫(huà)教教研室,1998.[9] 李恒權(quán),朱明臣,王德云.畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M].山東:青島海洋出版社,1990.[10] 王棟梁.機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械基礎(chǔ),1995.[11] 隆生.Solid Works 設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.[12] 黃鶴汀.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.[13] 吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社,2006[14] 李允文.《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,北京,1996.[15] 丁樹(shù)模.《液壓傳動(dòng)》[M].機(jī)械工業(yè)出版社,北京,1992. [16] 陸祥生、楊秀蓮.《機(jī)械手》[M].中國(guó)鐵道出版社,北京,1985.
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編號(hào):164998
類(lèi)型:共享資源
大小:1.02MB
格式:RAR
上傳時(shí)間:2017-10-27
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-
自動(dòng)
機(jī)械手
設(shè)計(jì)
- 資源描述:
-
3940 自動(dòng)送料機(jī)械手的設(shè)計(jì),自動(dòng),機(jī)械手,設(shè)計(jì)
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