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畢業設計

機械手夾持器設計

時間:2018-12-19 22:46:03   作者:   來源:   閱讀:5   評論:0

    夾持器設計的基本要求

(1)應具有適當的夾緊力和驅動力;

(2)手指應具有一定的開閉范圍;

(3)應保證工件在手指內的夾持精度;

(4)要求結構緊湊,重量輕,效率高;

(5)應考慮通用性和特殊要求。

    設計參數及要求

(1)采用手指式夾持器,執行動作為抓緊—放松;

(2)所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110-120mm/s , 1s抓緊,夾持速度20mm/s;

(3)工件的材質為5kg,材質為45#鋼;

(4)夾持器有足夠的夾持力;

(5)夾持器靠法蘭聯接在手臂上。由液壓缸提供動力。

1.1 夾持器結構設計

1.1.1 夾緊裝置設計.

1.1.2 夾緊力計算

    手指加在工件上的夾緊力是設計手部的主要依據,必須對其大小、方向、作用點進行分析、計算。一般來說,加緊力必須克服工件的重力所產生的靜載荷(慣性力或慣性力矩)以使工件保持可靠的加緊狀態。

    手指對工件的夾緊力可按下列公式計算:

機械手夾持器設計 2-1

式中:

機械手夾持器設計—安全系數,由機械手的工藝及設計要求確定,通常取1.2——2.0,取1.5;

機械手夾持器設計—工件情況系數,主要考慮慣性力的影響, 計算最大加速度,得出工作情況系數機械手夾持器設計機械手夾持器設計,a為機器人搬運工件過程的加速度或減速度的絕對值(m/s);

機械手夾持器設計—方位系數,根據手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進行選定,

手指與工件位置:手指水平放置 工件垂直放置;

手指與工件形狀:機械手夾持器設計型指端夾持圓柱型工件,

機械手夾持器設計機械手夾持器設計為摩擦系數,機械手夾持器設計機械手夾持器設計型手指半角,此處粗略計算機械手夾持器設計,如圖2.1

機械手夾持器設計                    

圖2.1

機械手夾持器設計—被抓取工件的重量

求得夾緊力機械手夾持器設計 ,機械手夾持器設計,取整為177N。

    驅動力力計算

    根據驅動力和夾緊力之間的關系式:

機械手夾持器設計

式中:

c—滾子至銷軸之間的距離;

b—爪至銷軸之間的距離;

機械手夾持器設計—楔塊的傾斜角

可得機械手夾持器設計,得出機械手夾持器設計為理論計算值,實際采取的液壓缸驅動力機械手夾持器設計要大于理論計算值,考慮手爪的機械效率機械手夾持器設計,一般取0.8~0.9,此處取0.88,則:

             機械手夾持器設計 ,取機械手夾持器設計

    液壓缸驅動力計算

    設計方案中壓縮彈簧使爪牙張開,故為常開式夾緊裝置,液壓缸為單作用缸,提供推力:

機械手夾持器設計

式中  機械手夾持器設計——活塞直徑

      機械手夾持器設計——活塞桿直徑

      機械手夾持器設計——驅動壓力,

機械手夾持器設計,已知液壓缸驅動力機械手夾持器設計,且機械手夾持器設計

由于機械手夾持器設計,故選工作壓力P=1MPa

據公式計算可得液壓缸內徑:

機械手夾持器設計

根據液壓設計手冊,見表2.1,圓整后取D=32mm。

表2.1 液壓缸的內徑系列(JB826-66)(mm)

20

25

32

40

50

55

63

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

125

130

140

160

180

200

250

活塞桿直徑 d=0.5D=0.5×40mm=16mm

活塞厚 B=(0.6~1.0)D  取B=0.8d=0.7×32mm=22.4mm,取23mm.

缸筒長度 L≤(20~30)D 取L為123mm

活塞行程,當抓取80mm工件時,即手爪從張開120mm減小到80mm,楔快向前移動大約40mm。取液壓缸行程S=40mm。

液壓缸流量計算:

放松時流量

機械手夾持器設計

          機械手夾持器設計

夾緊時流量

機械手夾持器設計

    選用夾持器液壓缸:

    溫州中冶液壓氣動有限公司所生產的輕型拉桿液壓缸

    型號為:MOB-B-32-83-FB,結構簡圖,外形尺寸及技術參數如下:

    表2.2夾持器液壓缸技術參數

工作壓力

使用溫度范圍

允許最大速度

效率

傳動介質

缸徑

受壓面積(機械手夾持器設計)

速度比

無桿腔

有桿腔

1MPa

機械手夾持器設計~+機械手夾持器設計

300 m/s

90%

常規礦物液壓油

32

mm

12.5

8.6

1.45

機械手夾持器設計圖1.2 結構簡圖

機械手夾持器設計圖1.3 外形尺寸

1.3.2手爪的夾持誤差及分析

   機械手能否準確夾持工件,把工件送到指定位置,不僅取決與機械手定位精度(由臂部和腕部等運動部件確定),而且也與手指的夾持誤差大小有關。特別是在多品種的中、小批量生產中,為了適應工件尺寸在一定范圍內變化,避免產生手指夾持的定位誤差,需要注意選用合理的手部結構參數,見圖2-4,從而使夾持誤差控制在較小的范圍內。在機械加工中,通常情況使手爪的夾持誤差不超過機械手夾持器設計,手部的最終誤差取決與手部裝置加工精度和控制系統補償能力。

機械手夾持器設計

圖 2.4

    工件直徑為80mm,尺寸偏差機械手夾持器設計,則機械手夾持器設計機械手夾持器設計機械手夾持器設計

    本設計為楔塊杠桿式回轉型夾持器,屬于兩支點回轉型手指夾持,如圖2.5。

機械手夾持器設計

圖2.5

若把工件軸心位置C到手爪兩支點連線的垂直距離CD以X表示,根據幾何關系有:

機械手夾持器設計

簡化為:          機械手夾持器設計

該方程為雙曲線方程,如圖2.6:

機械手夾持器設計

圖2.6 工件半徑與夾持誤差機械手夾持器設計關系曲線

由上圖得,當工件半徑為機械手夾持器設計時,X取最小值機械手夾持器設計,又從上式可以求出:

機械手夾持器設計,通常取機械手夾持器設計

機械手夾持器設計

若工件的半徑機械手夾持器設計變化到機械手夾持器設計時,X值的最大變化量,即為夾持誤差,用機械手夾持器設計表示。

在設計中,希望按給定的機械手夾持器設計機械手夾持器設計來確定手爪各部分尺寸,為了減少夾持誤差,一方面可加長手指長度,但手指過長,使其結構增大;另一方面可選取合適的偏轉角機械手夾持器設計,使夾持誤差最小,這時的偏轉角稱為最佳偏轉角。只有當工件的平均半徑機械手夾持器設計取為機械手夾持器設計時,夾持誤差最小。此時最佳偏轉角的選擇對于兩支點回轉型手爪(尤其當a值較大時),偏轉角機械手夾持器設計的大小不易按夾持誤差最小的條件確定,主要考慮這樣極易出現在抓取半徑較小時,兩手爪的機械手夾持器設計機械手夾持器設計邊平行,抓不著工件。為避免上述情況,通常按手爪抓取工件的平均半徑機械手夾持器設計,以機械手夾持器設計為條件確定兩支點回轉型手爪的偏轉角機械手夾持器設計,即下式:

機械手夾持器設計

其中機械手夾持器設計,機械手夾持器設計,機械手夾持器設計型鉗的夾角機械手夾持器設計

代入得出:      機械手夾持器設計

則  機械手夾持器設計

機械手夾持器設計,此時定位誤差為機械手夾持器設計機械手夾持器設計中的最大值。

機械手夾持器設計

機械手夾持器設計

分別代入得:

機械手夾持器設計機械手夾持器設計

所以,機械手夾持器設計,夾持誤差滿足設計要求。

由以上各值可得:

機械手夾持器設計

取值為機械手夾持器設計

2.2.3楔塊等尺寸的確定

楔塊進入杠桿手指時的力分析如下:

機械手夾持器設計

圖 2.7

上圖2.7中

機械手夾持器設計—斜楔角,機械手夾持器設計機械手夾持器設計時有增力作用;

機械手夾持器設計—滾子與斜楔面間當量摩擦角,機械手夾持器設計機械手夾持器設計為滾子與轉軸間的摩擦角,機械手夾持器設計為轉軸直徑,機械手夾持器設計為滾子外徑,機械手夾持器設計機械手夾持器設計為滾子與轉軸間摩擦系數;

機械手夾持器設計—支點機械手夾持器設計至斜面垂線與杠桿的夾角;

機械手夾持器設計—杠桿驅動端桿長;

機械手夾持器設計—杠桿夾緊端桿長;

機械手夾持器設計—杠桿傳動機械效率

2.2.3.1斜楔的傳動效率

 斜楔的傳動效率機械手夾持器設計可由下式表示:

機械手夾持器設計機械手夾持器設計       機械手夾持器設計

杠桿傳動機械效率機械手夾持器設計取0.834,機械手夾持器設計取0.1,機械手夾持器設計取0.5,則可得機械手夾持器設計=機械手夾持器設計機械手夾持器設計,取整得機械手夾持器設計=機械手夾持器設計機械手夾持器設計

2.2.3.2動作范圍分析

陰影部分杠桿手指的動作范圍,即機械手夾持器設計,見圖 2.8

機械手夾持器設計



圖 2.8


如果機械手夾持器設計,則楔面對杠桿作用力沿桿身方向,夾緊力為零,且為不穩定狀態,所以機械手夾持器設計必須大于機械手夾持器設計。此外,當機械手夾持器設計時,杠桿與斜面平行,呈直線接觸,且與回轉支點在結構上干涉,即為手指動作的理論極限位置。

2.2.3.3斜楔驅動行程與手指開閉范圍

當斜楔從松開位置向下移動至夾緊位置時,沿兩斜面對稱中心線方向的驅動行程為L,此時對應的杠桿手指由機械手夾持器設計位置轉到機械手夾持器設計位置,其驅動行程可用下式表示:

機械手夾持器設計

杠桿手指夾緊端沿夾緊力方向的位移為:

                     機械手夾持器設計

通常狀態下,機械手夾持器設計機械手夾持器設計左右范圍內,機械手夾持器設計則由手指需要的開閉范圍來確定。由給定條件可知最大機械手夾持器設計為55-60mm,最小設定為30mm.即機械手夾持器設計。已知機械手夾持器設計,可得機械手夾持器設計,有圖關系:

機械手夾持器設計



圖2.9


可知:楔塊下邊為60mm,支點O距中心線30mm,且有機械手夾持器設計,解得:機械手夾持器設計

2.2.3.4機械手夾持器設計機械手夾持器設計的確定

斜楔傳動比機械手夾持器設計可由下式表示:

機械手夾持器設計

可知機械手夾持器設計一定時,機械手夾持器設計愈大,機械手夾持器設計愈大,且杠桿手指的轉角機械手夾持器設計機械手夾持器設計范圍內增大時,傳動比減小,即斜楔等速前進,杠桿手指轉速逐漸減小,則由機械手夾持器設計分配距離為:機械手夾持器設計機械手夾持器設計

2.2.3.5機械手夾持器設計確定

由前式得:

機械手夾持器設計

機械手夾持器設計機械手夾持器設計,取機械手夾持器設計

2.2.3.6機械手夾持器設計確定

機械手夾持器設計為沿斜面對稱中心線方向的驅動行程,有下圖中關系

機械手夾持器設計                          

圖2.10

機械手夾持器設計,取機械手夾持器設計,則楔塊上邊長為18.686,取19mm.

1.2.4材料及連接件選擇

V型指與夾持器連接選用圓柱銷機械手夾持器設計,d=8mm, 需使用2個

杠桿手指中間與外殼連接選用圓柱銷機械手夾持器設計,d=8mm, 需使用2個

滾子與手指連接選用圓柱銷機械手夾持器設計,d=6mm, 需使用2個

以上材料均為鋼,無淬火和表面處理

楔塊與活塞桿采用螺紋連接,基本尺寸為公稱直徑12mm,螺距p=1,旋合長度為10mm。

。。。。。。。

標簽:機械手夾持器設計 
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