工业机械手课程设计.doc

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1、工业机械手课程设计 海南大学机械原理课程设计 题 目：工业机械手设计 学 院：机电工程学院 专业班级： 学 号： 姓 名: 指导老师： 日 期：2012年6月18号一 题目要求：一设计任务设计能操作图1所示的机械手动作的机构.图 1 工业机械手二原始数据及设计要求利用我们上课所学的各种机构或机构组合，使两手爪部分能张开灵活并能用于抓取物品。结题要求 1、设计能能满足上述一、二两项要求的机构方案，交绘制机构运动简图一张（1号图纸)； 2、进行传动计算,交设计说明书一份。二 设计方案：预选方案 机械手的手部由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手,在本课题中我们采用夹持式手部结构.夹持式手

2、部由手指(或手爪）和传力机构所构成.手指是与物件直接接触的构件,常用的手指运动形式有回转型和平移型。回转型手指结构简单，制造容易，故应用较广泛。平移型应用较少,其原因是结构比较复杂，但平移型手指夹持圆形零件时,工件直径变化不影响其轴心的位置，因此适宜夹持直径变化范围大的工件.手指结构取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完成夹放物件的任务。传力机构型式较多时常用的有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。根据以上资料可以设计出以下三种不同传力机构的工业机械手，其机构简图如下图a，b，c所示:

3、运动原理：推杆1做往复平移时，通过转动副及杠杆作用原理带动手指的上下平移从而使手指夹紧和松开。运动原理:通过推杆上下移动带动齿轮传动从而使手指夹紧或松开。运动原理：通过推杆上下移动使两手指通过支点的转动实现手指的夹紧或松开。分析a，b，c三种设计方案，分别是连杆杠杆式机械手，齿轮齿条杠杆式机械手，滑槽杠杆式机械手,比较上述方案，滑槽杠杆式在工作过程中绞销与槽壁相对滑动，磨损较大，难以保证运动精度，因此对槽壁的强度、刚度和尺寸要求都较大，此方案也不够理想;对于方案b，由于结构复杂,安装要求较高，且齿轮齿条的造价较高，故从经济上讲不够理想；方案a结构简单，易于更换零部件,承载能力较大，且只有绞接处

4、有磨损，其他地方几乎没有磨损，在满足设计要求的情况下优先选择这种机械手方案。对于手指结构的设计需要取决于被抓取物件的表面形状、被抓部位(是外廓或是内孔)和物件的重量及尺寸.常用的指形有平面的、V形面的和曲面的:手指有外夹式和内撑式；指数有双指式、多指式和双手双指式等。综合考虑,设计为曲率稍大的曲面作为指形，这样既便于夹取方形工件，又便于夹取圆柱形工件。二确定好方案后设定原始数据并作运动分析等1 自由度的计算:图a中已经标出了活动构件和运动副,共有五个活动构件，七个运动副。其自由度F = 3n（2P1 + Ph） = 3527 =12 手指夹持范围的计算:两手指间的距离为夹持范围，因为源动力和传

5、动杆效率等未能设计出来,所以抓重等数据未能设计。如下图代入一系列数据BE=50mm，EF=75mm，DG=100mm,支点D，G平分杆4和杆5。则在上图两种状态下手指夹持范围达到最大值和最小值：最大值为200mm最小值为0。所以手指夹持范围为:0-200mm根据杠杆原理设计不同的臂长以及各杆的长度其夹持范围会变化，实际运用中可以据此设计出需要的值。3 手臂伸长量： 即推杆1往复运动的最大伸长量如图易得伸长量为BC=75mm 所以手臂伸长量：75mm4 杆件运动的分析: 由于杠杆4和5，所以易知手指的运动参数与和该杆与连杆接触处点的参数有关，若支点为中点可得手指的速度,加速度与对应连杆接触点的速

6、度加速度大小相等,方向相反。所以对该机械手的运动分析着重在于对连杆与连杆之间的运动分析,由于机械手的对称性质,所以只对其一部分做运动分析，如下图：设推杆1以速度v加速度a水平移动，Ve1=Ve3=v由运动合成原理可得： V f = V e + V fe 方向： 垂直FG 水平向右 垂直EF 大小: ？ v ？式中只有两个未知量，所以可以用作图法画出矢量三角形如图3可求得V f。对于加速度分析： f = e + fet + fen方向：垂直FG 向右 垂直EF 沿FE向下 2大小： ？ a ? （V f）/EF只有两个未知量也可以画出矢量图求解f 5 受力分析：设抓取的工件质量 m 夹紧力： 使

7、用系数 K: 1.22 取K=1。3动载荷系数K: 安全系数K： K=2夹紧力FN=2。6（mg+ma）再根据几何力学知识求得驱动力P这里由于夹取物件尺寸和机械手参数不详暂不做计算三 心得体会： 机械原理课程设计无疑是今年的作业中最大的挑战，就像直接让新兵拉出来搞实战,我们也是从书本中跳出来搞真实的设计，面临的最大难题就是无从下手。不过凡事总是开头难,从最初的无从下手到有了些思路，再到动手去做，我发现其实课程设计很锻炼人，特别是工科生，那是因为我真的在做一件事-思考。由于是第一次做课程设计，关于课程设计的格式，参考文献等等,都得通过其他途径去了解，越了解所发现的问题越多，看到很多专业的资料中涉及的一堆堆陌生的专业名词，就愈感觉自己知识的浅薄，思路的浑浊。不过凡事开头难，这反而吸引了我对机械这门学问的追随，就愈加沉醉于思考。总之,这次的课程设计对我的启发和帮助都很大，希望自己在今后两年中再接再厉，努力学习。