小型柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 龍門機(jī)械手機(jī)械設(shè)計(jì)【10張cad圖紙】【W(wǎng)G系列】

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托架為200145mm方形有機(jī)玻璃，2公斤。 定位精度：1mm ；運(yùn)動(dòng)速度：2m/min；工作行程：X:1000mm, Z:200mm；設(shè)計(jì)空間：橫梁與地面高度需有1800mm，便于工作人員通過。已知工作臺(tái)高度為1000mm，托架離工作臺(tái)200mm。工作要求：X軸引動(dòng)器用于機(jī)械手在水平方向上的精確定位，Z軸引動(dòng)器則完成對(duì)工件托架提起或放下操作，機(jī)械手爪則完成對(duì)工件托架安全抓緊或釋放操作。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手設(shè)計(jì)要求為整體重量不超過2kg，考慮其工作狀態(tài)，加速度為一倍重力加速度，因此在手指的選材上選擇非金屬材料，而且要求具有穩(wěn)定的工作特性和防腐防老化的性能，綜合各個(gè)方面要求選擇聚丙烯材料，其密度低，工作特性穩(wěn)定，且具有較高強(qiáng)度。手指所承受的徑向力F 3.1重力已知條件： 手指總長(zhǎng) l = 0.08m 集中載荷 P = 60N 彈性模量 E = 5GPa截面的軸慣性矩 縱向作用力 Q = 60N剪切面積 許用剪切應(yīng)力 = 33MPa材料彈性模量 E = 5GPa 波松比 = 1 計(jì)算結(jié)果： 懸臂梁一的危險(xiǎn)截面B處的: 支座反力 反力矩 最大剪力 最大撓度最大轉(zhuǎn)角 剪應(yīng)力 = 0.75MPa 剪應(yīng)變 2.2氣缸的選擇。由氣缸所提供的力為 3.2安全系數(shù)K=1.2 3.3氣缸選擇根據(jù)機(jī)械手質(zhì)量的要求，盡量選擇尺寸較小的氣缸。初定氣壓0.8mpa氣缸內(nèi)徑20mm 3.4 3.5選定氣壓1mpa氣缸內(nèi)徑25mm 3.6 3.7選取氣壓1mpa氣缸內(nèi)徑35mm 3.812561212因此選用氣缸CM2YG40-25質(zhì)量0.176kg工作環(huán)境-1060攝氏度氣體壓力1mp,用節(jié)流閥控制氣缸前進(jìn)速度，使手指達(dá)到每秒張開不大于。2.3.1選擇電動(dòng)機(jī)容的量電機(jī)分為直流電機(jī)與交流電機(jī)，根究的工作要求于各個(gè)國(guó)家的所用交流電之間的差異，因此選用直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)，額定電流有12V、24v、42v等。2.32確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速翻轉(zhuǎn)時(shí)力矩 3.9 有效功率為 3.10 手腕的翻轉(zhuǎn)速度： 1 、2、分別為軸承、齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表9.1取1 =0.98，2=0.97，則滾珠軸承的的摩擦系數(shù)為u=0.00100.0015直齒輪齒輪的機(jī)械效率 軸承的機(jī)械效率 從電動(dòng)機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率 3.11所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 3.12初選電機(jī)SM40-00130LFB，轉(zhuǎn)速3000r/min,轉(zhuǎn)矩0.1Nm，質(zhì)量0.23kg。 3.13電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因手抓的動(dòng)作要求平緩，且轉(zhuǎn)速不能過高，考慮齒輪減速比i4因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過大因此手腕的轉(zhuǎn)速控制在60度每秒左右，因此選用電機(jī)SM40-00130LFB需要做5級(jí)減速裝置，這樣會(huì)大大加大機(jī)械手的重量與機(jī)械復(fù)雜程度，因此此電機(jī)不符合設(shè)計(jì)要求。2.4手腕旋轉(zhuǎn)電機(jī)選擇選擇電機(jī)GMP-2855TD720為轉(zhuǎn)速13r/min，額定功率44w，轉(zhuǎn)矩2Nm。 圖3.3電動(dòng)機(jī)安裝尺寸L=25mm減速比 3.14計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)I軸 II軸各軸的輸入功率I軸II軸 3.15各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 3.16 3.17軸名功率P/w轉(zhuǎn)矩T/(Nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率I軸1.180.08613 1.30.95II軸1.120.08110 表3.1軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)電機(jī)選擇GMP-2855TD720無刷直流電機(jī)，額定電流24v。質(zhì)量0.12kg工作環(huán)境-1070攝氏度2.4.1選擇電動(dòng)機(jī)容的量按工作要求和工作條件選用無刷直流伺服電機(jī)，額定電流24v。翻轉(zhuǎn)時(shí)力矩 3.18有效功率為 3.19式中，、分別為軸承、齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)成大先版表9.1取，則滾珠軸承的的摩擦系數(shù)為u=0.00100.0015軸承的機(jī)械效率 直齒輪齒輪的機(jī)械效率 從電動(dòng)機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率 3.20所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 3.212.42確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因手抓的動(dòng)作要求平緩，且轉(zhuǎn)速不能過高，考慮齒輪減速比i4因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過大因此手腕的轉(zhuǎn)速控制在60度每秒左右，選用電機(jī)為轉(zhuǎn)速13r/min，減速比i=1.3。圖3.4電機(jī)安裝尺寸計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)I軸 II軸各軸的輸入功率I軸II軸 3.22各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 3.23 3.24軸名功率P/w轉(zhuǎn)矩T/(Nm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率I軸1.890.13813 1.30.95II軸1.800.13110 表3.1軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)電機(jī)選擇GMP-2855TD720無刷直流電機(jī)，額定電流24v。質(zhì)量0.12kg工作環(huán)境-1070攝氏度 直流無刷電機(jī)是用電子換向來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無磨損、故障率低，壽命比有刷電機(jī)提高了10-30倍。 外置驅(qū)動(dòng)的直流無刷屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流?。惠敵鲂矢?；外置驅(qū)動(dòng)的無刷電機(jī)可以做到體積很小。 內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器的無刷電機(jī)，由于散熱問題， 在電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，就出現(xiàn)發(fā)熱情況。缺點(diǎn)：無霍爾的無刷電機(jī)在起動(dòng)時(shí)有輕微振動(dòng)，速度正常后就感覺不到振動(dòng)現(xiàn)象了；空心杯結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)價(jià)格高，控制器要求高；外置驅(qū)動(dòng)器的無刷電機(jī)，使用不方便，需要外配控制器，在尺寸、成本方面不易控制三參考文獻(xiàn)【1】 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 1-5卷【3】 工業(yè)機(jī)器人技術(shù) 郭洪紅主編：西安電子科技大學(xué)出版社 【3】機(jī)械原理 高中庸主編 華中科技大學(xué)出版社【4】 材料力學(xué) 章梓茂主編 高等教育出版社【5】 工業(yè)機(jī)器人的操作設(shè)計(jì) 馬香峰 冶金工業(yè)出版 1996【6】 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì) 李允文 機(jī)械工業(yè)出版社 1996【7】 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 天津大學(xué)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)編寫組 1980【8】 工業(yè)機(jī)械手圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1978【9】 機(jī)械手 作者（蘇聯(lián)）A.N.別洛夫 原子能出版社【10】 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（軟件版）R2.0 數(shù)字化手冊(cè)系列（軟件版）編寫委員會(huì) 機(jī)械工業(yè)出版社9