真空吸盘自动上料机械臂设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕 业 设 计 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 真空吸盘自动上料机械臂设计 指导教师： 评阅教师： 2017 年 6 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕 业 设 计 中 文 摘 要 在 当下 生产过程 中正在向 机械化， 与 自动化 方向发展 。在机械工业中 装卸 、装配等环节中 利用 的机械手 会 越来越 广泛 。它可 最大限度减少 工人的劳动强度， 改善产品的 生产质量。 真空式上料机械臂 采用 了 两个 旋转 关节和一个 运动 关节； 两个回转关节 完成 x， 而移动关节则 完成 动 。 工业机械手是一种 模仿 人手 的一 部分 抓举形式 ，按照 事先 设定 好 的程序， 完成抓取、搬运工件 等一系列运动 。它在二十世纪五十年代就 已经在工厂里工作了 ，是在 搬 运机械手 的基础上 成长 起来的一种 机器 ，开始主要 实在 上下料和搬运工件 等工作形势中 ，随着 运用领域 的不段 发展 ， 当下主要用来 夹持工具和完成 大部分 的作业。在当代生产中， 它可以代替人 大部分的工作量 ，改善 工人的活动情况 ，提高 生产效益 。 关键词 机械手 真空式 搬运工件 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕 业 设 计 外 文 摘 要 In is to In of of be It of of a of x, y of z a of of in a of It in of in is on of to up a to up of is to of In it of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 空吸盘上料机械手的定义 . 1 . 1 2 方案设计 . 3 要技术参数见表 2. 3 构特点如下图 2，图 3： . 3 3 手指真空吸盘设计 . 5 计时要注意的问题 . 5 零件的计算 . 6 盘吸附力的计算 . 6 4 液压缸的设计 . 7 液压缸主要尺寸的确定 . 7 度的校核 . 7 5 小臂结构设计 . 8 计时注意的问题 . 8 6 大臂结构设计 . 10 臂结构的设计 . 10 轮 设计校核 . 11 的设计及校核 . 14 的设计及校核 . 22 7 轴承的选取及校核 . 30 上轴承的选取和校核 . 30 上轴承的选取和校核 . 31 8 键的选取及校核 . 32 上键的选取和校核 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 上键的选取和校核 . 32 9 电机的选取 . 33 10 机身设计 . 33 计时注意的问题 . 33 由度的选择 . 33 结 束 语 . 34 致 谢 . 35 参 考 文 献 . 36 全套 图纸 加 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 空吸盘上料机械手的定义 真空吸盘上料 机械手是选择性的上下料机械臂。在 x,使用在规格零件的上线料，如车间型材的上下料，以及零件的搬运。 生产商越来越追求工厂的自动化程度。随着生产技术的不断的更新，生产厂商对上下料机械手的需求量越来越大，上下料机械手要逐步完善产品生产的自动化的水平。 快企业铺设自动化生产线的进程 此设备装备到生产线中，可以大大加快企业自动化的进程，为企业在此行业中的发展起到了关键的作用。 少工 人的劳动强度，提高工作效率 此设备可以减少工厂里面工人的数量，工厂逐渐走上无人化工厂，个人所创造的价值，大幅提高。 少工伤率，整体提高企业竞争力。 每年，因工伤致残的人都有，而车底消除此类隐患，就是实现企业的无人化，这样也能够提升企业在行业中的竞争力。 国 机械手 发展现状 国内在工业 机械手 研发方面，沈阳新松 机械手 自动化股份有限公司在自动导引车 ( 等方面取得重要市场突破哈尔滨博实自动化股份有限公司重点在石化等行业的自动包装与码垛 机 械手 方面进行产品开发与产业化推广应用， 广 州数控设备有限公司研发了自主知识产权的工业 机械手 产品，用于机床上下料等研发与应用，上海沃迪科技公司联合上海交通大学研制成功了码垛 机械手 并进行市场化推广，天津大学在并联 机械手 上取得了重要进展，相关技术获得美国专利 1。 在我国 机械臂 产业 发展的道路上还不够成熟 ， 与一些发达国家还存在着巨大差距，其中 高 精度变速 器 的研究最为明显，严重阻碍了 我国工业规模化 的发展。扶持机械手 产业 的 发展 以及 推 进 智能制造技术 的发展 ， 攻破机械手 新材料、 3D 技术 、灵巧操作等前沿技术力发展 。提高发展 国家 科技 产品的品牌影响力 ， 加强买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 对 机械手诸类产品 的 研发力度与支持 ， 将机械手 产品研发 水平提高作为重中之重 ，通过不 懈 的技术创新 与独特知识研发来 实现 上下料机械臂 技术与产业 有效结合的可持续性 发展； 重点 发展 和鼓励扶持现 有市场竞争力的 知名 企业 的影响力 ，逐渐走向 良性循环 发展 的完整产业 模式 ； 充分 保护 此类企业发展与矿大的市场空间。 现如今，我 国 上下料机械臂 逐步走向 标准化的形式 ，良好的时代发展 能力和基础的前提 ， 完美有效结合 技术创新与 成熟技术 ， 依旧 是 机械手改革 发展 的 关键所在 ，抓住 时代发展的洪流 ，理性 应对 ；应遵循 时代进程的发展规则 ， 推动 着 我国工业 机械手 技术与 工业相结合 的 迅速 发展。 我国制造业正处于 产业 发展 局面 中具有自动智能化、 功能 化、 专业化等 的 重要 趋势的 现状 ，随着市场的 惨烈的相互斗争 、劳动力成本的 节节攀升 ，以及 客户对 专用 化的需求越来越 大 ， 我国的发展形式正处在一个深化改革的阶段 ，我国制造业 对 技术和设备 的迅速改变与提升的需求越来越迫切 ，以 稳固在竞争中的影响力和地位 ，因此 ， 我国 上下料机械手 产业的发展空间 非常的大 。在未来几年中 的上下料机械臂 产业将 迅速发展 ， 期待着 一个新时代 来临 。我国对 上下料机械手组合自动化生产线 的需求是 特别强烈的 ， 上下料机械手 发展 一定能为 我国制造业的发展的起到中流砥柱的作用 。 随着 上下料机械臂 的 迅速 发展，其在 木材加工 、搬运码垛、 装卸上下料 、喷涂 喷绘 等 工作 作业中得到 非常大的重用 。 综合 在 机械手等相关 领域的 发展 ， 研究国内外 机械手在各领域的 发展现状 与目标 ， 总结出 我国 上下料机械手行业前景和分析 的若干 想法 和建议， 争取实现 能够在 尊重和运用 国内外 机械手前段 技术发展经验和数据 的同时，为发展我国 上下料机械手 技术与产业 有效的结合发展提供重要的依据 。 在木工加工行业中，物料的上下料还是依靠人力。如图（ 1）： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 1 木材行业上料现状 随着 人类对生 活 要求 不断更新 ，现代化生产规模 已不能满足人类的需求，必须提高 生产效率 、生产质量，降低生产成本 。在 自动化 生产线上 已经不需要人搬运上下料了， 并且 各个企业正在裁减工厂工人的人数，以实现企业无人化的目标。各生产厂商为了 降低生产所需要的资源 ，实现 产品生产的的快速 化，对上下料机械手的 需求以及专用化 程度也不断 改变和苛刻 。 各个工厂面临着数控加工中心的普及，工厂对于自动化要求更加迫切。木工加工机床 上下料机械手主要是应用在那些单 简单 的操作中用以代替 工人的 的劳动 来 进行工作， 减少人员 ，把机械手安排在流水生产线上，专门负责毛坯料的装 卸工作，可以实现平移、翻转等动作，把坯料准确放入待加工位置；等加工完毕后，可以准确取出零件，并放置在规定位置上。 2 方案设计 要技术参数见表 2械臂主要参数 构特点如下图 2，图 3： 机械手类型 真空吸盘上料机械臂 抓取重量 50由度 3个（ 2个回转 1个移动） 大臂 长 1480转运动，回转角 240o，步进电机驱动 单片机控制 小臂 长 1313转运动，回转角 240o，步进电机驱动 单片机控制 移动关节 液压缸驱动 行程开关控制 吸盘 真空泵驱动 行程开关控制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 2 结构简图 图 3 工作空间图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 手指真空吸盘设计 真空吸盘是常见的真空设备所有的元件 ,吸盘材料多采用 橡胶 制成 ,具有质量轻，价格低，以及较大的吸附力 ,所以被更多的使用在各种真空吸持机械设备上 ,用于在吸持与搬送木材等非金属类的物品。其结构如图 4所示。 图 4 吸盘 二维图 上下料机械手的手部是用来吸附工件并实现搬运。手部吸附工件的精确和可靠程度都将直接影响到上下楼机械手的工作时的各种指标，它是上下料机械手的关重要部件。 计时要注意的问题 ： (1) 吸盘应有足够的吸附力，以及慎重选取工件在传送过程中的动载荷以及吸附的安全系数。 (2) 确保工件在吸盘准确定位到重心点。 (3) 内部构造尽可能的紧凑重量轻。 (4) 吸盘考虑通用性以及耐用性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 5 机构简图 零件的计算 由于此机械手为专用机械手，所以所搬运的零件也是固定的，基本上在 50 所以 G=500N 盘吸附力 的计算 于为水平起吊，所以为 4）。此处选用的直径为 80作在 p=以理论吸吊力为 377N. 9 4 . 2 5 论吸吊力 . 2 55 0 0 以 N=6 需要 6个吸盘。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 液压缸的设计 (1)液压缸的特点： (2)液体压 力高，可以获得较大的输出力 (3)油液压缩性小，压力流量均容易控制，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制 (4)在输出力相同的条件下体积小 (5)中小型专用通用机械手都有，特别时重型机械手多用 液压缸内型选择，由于行程较长，重量较大。选双作用单活塞液压缸。 液压缸主要尺寸的确定 缸筒内径 D 如果液压缸的驱动负载为主要目的，则液压缸的缸筒内径 最大的负载力 果强调速度，则缸筒内径 v 和已知流量 计算公式为： 4 所以 84m 活塞杆直径 d 活塞杆的直径 d 可按设计压力和设备类型选取。因为铣活塞杆受拉，所以 所以 d= 缸筒长度 L 缸筒长度 所以： L=1m 度的校核 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 缸筒的壁厚 中低压力系统中的液压缸，其缸筒壁厚 可根据结构工艺性要求来计算确认的，其强度通常不必校核，但在高的压力系统中必须考虑强度并对其校核，强度校核有薄壁和厚壁两种情况。因为 =10n 10/ D 时，可按厚壁筒公式进行验算 42 式中， 缸的额定压力 16，取 当 6，取 为缸筒材料的许用应力， = n/b ， 般取 N=52。 活塞杆直径 d 活塞杆主要承受拉、压作用力，校核公式为 式中， 为活塞杆材料的许用应力， = n/b ， b 为活塞杆材料的抗拉强度， 般取 n 5 小臂结构设计 计时注意的问题 (1) 刚度要好，选用工字钢和槽钢左支撑板。 (2) 偏重力矩必须小。 (3) 惯量小，重量轻。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 臂结构的设计 把小臂的截面设计成工字钢形式。重量轻，抗弯系数大。 选 10号工字钢。理论重 00, 1 . 2 6 1 k g / m 3 ,小臂长为 1270 较核： 4 3 . 0 2101 . 2 72 6 取 145N 其受力如下图 : 图 力分析 F=145+200=345（ N） ).(346 . 8. 6401451. 272002小臂1 M P 03 5 . 7)10( 4 6 . 8 32 按材料力学公式 其中 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 所以 M P 00 . 4 6 . 8 33 所以选 10号工字钢合适。 6 大臂结构设计 臂结构的设计 大臂的截面设计成“工”字钢形式，这样抗弯系数大，使截面面积小，从而减轻小臂重量，经济效应高以及应用范围广。 选 10 号工字钢。理论重 y 40, 6 . 8 9 0 k g / m 3 ,大臂长为 1480 较核： 2 4 9 . 9 7101 . 4 88 9 （ N） 取 250N 其受力如图 : 图 受力分析 F=145+200+250=595（ N） ).(1 0 4 1 . 721 . 4 8250)1 . 4 821 . 2 7(145)1 . 4 81 . 2 7(2002)2()( 2大臂21小臂210M P 0(2 按材料力学公式 ：其中 所以 M P 020 33 所以选 10号工字钢合适。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮 设计校核 度等级、材料及齿数 由条件可知，本机械适合采用斜齿圆柱齿轮，取常规压力角为 = 20 。机械臂为比较特殊工作机器，参考表 10械设计 谢江主编），参照经验可选用7 级精度。两齿轮是等速运动，由表 10轮材料均为 45 钢（调质），齿面硬度 240m=i=3。由前面的计算 初选 3=32， 大齿轮齿数 4=6 确定公式中的参数值 试选载荷系数 小齿轮传递的转矩 节点区域系数 查图 10械设计 谢江主编）得 齿宽系数 d 由于功率过小取 d = 材料的弹性影响系数 查表 10 械设计 谢江主编）得 1 计算接触疲劳强度的重合度系数 Z ， Z 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 计算接触 疲劳许用应力 H 由图 10得大小齿轮的接触疲劳强度极限 1= 2=550 计算应力循环次数 8111 查图 10械设计 谢江主编）查得接触疲劳寿命： 1 2失效概率 1%、安全系数 1S ，则 由前边的公式得： u 1 4 1 23 计算结果可知 所以满足设计要求。 算 试计算消除论分度圆直径 计算公式得： 224991. 620. 15 0. 912. 5210 41 . 71. 321 2232211 计算载荷系数。 由表 10械设计 谢江主编） 查的使用系数为： ； 表 10械设计 谢江主编） ，按照齿面未硬化，斜齿轮， 7级精度，查的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 表 10械设计 谢江主编） 用内插法查的 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得 由 h， 图 10K=载荷系数 按十级的载荷系数校正所算的的分度圆直径，由式（ 10（机械设计 谢江主编） 323 确定公式中的参数值 试选载荷系数 由式（ 10算弯曲疲劳强度用重合度系数 Y 由图（ 10得齿形系数 机 械设计 谢江主编） 由图（ 10得修正系数 机械设计 谢江主编） 所以 2323 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 由计算结果可知 （ 1）计算中心距 a n 96)14448(23)(2 21 （ 2）计算分度圆直径 1d ， 2d 481 1442 （ 1） 计算齿轮宽度 齿宽系数 d 由于功率过小取 = 9 . 6 db d 取 2b 。 主要设计结论 齿数 30， 9042 模数 m=力角 20 ，中心距 a=96宽 21b b = b。两齿轮均使用 45 钢（调质）。齿轮按 7 级精度设计。 的设计及校核 此轴传递的功率传递的功率最大，承受弯矩相对较大。 确定主轴上的功率 0转数 0n 和转矩 0T 有前面的计算可知 （ 1） 传递的转矩 0n=30r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0T=955000550 00N 5000N （ 1） 间隔齿轮上的力 由前面知齿轮传递的转矩为 T=3581N 齿轮的分度圆直径为 d=90mm 9058132 N= 20 = 2） 齿轮上的力 由前面知齿轮传递的转矩为 T=544N 锥齿轮的大端分度圆直径为10 而2 045442 N= = = 3） 主轴最左端齿轮受力 由前面可知齿轮传递的转矩为 T=8334N 该齿轮分度圆直径为的 =90mm 9083342 =185N 18520 =67N 轴的材料选用 45钢，调质处理。查表 15械设计 谢江主编）取 0A =112。 8 . 3 000m i 轴截面上有 1 个键槽，并且轴径小于 100此，轴径应增大 %7%5 ，即增大为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 初步估算出轴的 最小直径 0 （ 1）装配方案如图所示 图 的装配方案图 （ 2） 根据轴上的零件，确定轴的各段直径和长度 轴的右端装间隔齿轮组，间隔齿轮的右端用螺母定位。又由于间隔齿轮组受力不受轴向力，因此只用单螺母定位。去螺纹直径为 D=12此 段中的直径为 2 ，该段长度为L 23 段轴安放齿轮组，目的就是齿轮的安 装方便，且由于加工精度的不同，该段直径必须比 段 轴的直径大那么的一点点，由于并非定位轴肩，因此，只需取 3 ，该段轴的长度根据安装个齿轮定位此轴段为L69 段安装轴承，初步确定为角接触球轴承，齿轮组左边采用轴肩定位，为了轴间高度的满足，选取轴承内径为内径 17此该段直径7 ，考虑到轴承外圈支座肋板的宽度，该段轴的长度定为 5 。 -段轴安装圆锥齿轮，链轮，以及凸轮，有前面计算可知小锥齿轮所受轴向力非常小，凸轮、链轮基本上是不受轴向力的，而且为了使得安装时这些轮零件方便在轴上做位置调整，这些轮零件的轴向定位采用紧定螺钉定位。又由于买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴承的上端采用的是轴肩定位，查得轴承定位锁规定的轴肩高度为 此该段轴的直径定为 0- ，该段轴的长度由整体空间分布位置决定，为17- 。 -段轴上安装偏心链轮， 需在轴上制出螺纹孔，因此需要加大轴径，该段轴径定位 2- ，长度定为 3- 。 -段安装轴承，为使与右端轴承安装，选用大小相同，因此该段轴径为7- ，轴长定为 2- 。 -安装齿轮，该齿轮在轴上并不做周向固定，用滑动轴承连接在轴上，由于该段轴与 -段轴的加工精度不同，因此需要做出阶梯，但又非做成定位轴肩，因此该段轴径定位 9- 。齿轮左边需要用套筒定位，长度根据齿轮的宽度和套筒的长度定为 8- 。 -段轴上主要安装离合器，又由于齿轮的线段采用轴肩定位，轴肩高度取为 2此该段轴径定为 3- ，根据离合器的运动空间，该段轴的长度定为 0- 。 综上，输出轴的尺寸： L=23，L 695 ， 17- ， 3- 0- ， 8- ， 2- 。 2 ， 3 ， 7 ， 2- ， 2- ，3- ， 9- ， 7- 。 总长度0L= L +L+ L + -L + -L + -L + -L + -L =437 计算支反力。 292 做出轴的受力图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 算 图 轴的载荷分布图