小型柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 機(jī)械設(shè)計龍門機(jī)械手【10張cad圖紙】【原稿可編輯】
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上海電機(jī)學(xué)院學(xué)生姓名專業(yè)班級學(xué)號畢業(yè)設(shè)計(論文)題目小型柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 龍門機(jī)械手機(jī)械設(shè)計開題日期計劃完成日期設(shè)計(論文)進(jìn)展情況提前完成;按期完成;滯后完成能否按期完成目前按任務(wù)書規(guī)定應(yīng)完成的內(nèi)容1、開題報告約1500字,查閱文獻(xiàn)15篇以上。 2、設(shè)計圖紙A1(折合)4張(AUTOCAD繪圖)。 3、翻譯與課題有關(guān)的外文資料,譯文英文不少于4000單詞。 4、設(shè)計說明書不少于10000字。 目前已完成的內(nèi)容1、開題報告約1500字,查閱文獻(xiàn)15篇以上。 3、翻譯與課題有關(guān)的外文資料,譯文英文不少于4000單詞。設(shè)計計算部分一小部分指導(dǎo)教師意見 簽字: 年 月 日系(專業(yè))領(lǐng)導(dǎo)小組意見 簽字: 年 月 日本科畢業(yè)設(shè)計(論文)中期報告畢業(yè)設(shè)計題目:小型柔性生產(chǎn)系統(tǒng) 龍門機(jī)械手機(jī)械設(shè)計本課題來源于亞龍YL-221型自動化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)項目,該機(jī)械加工自主創(chuàng)新實訓(xùn)系統(tǒng)模擬了實際工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械加工的不同階段設(shè)置了多個工作站:自動存取型高架倉庫、搬運(yùn)機(jī)械手站、直線輸送機(jī)站、90度轉(zhuǎn)彎輸送機(jī)站、綜合機(jī)械加工站、裝配站、工件碼堆站。 本課題將設(shè)計一個龍門機(jī)械手,將用于工作人員出入,使斷開輸送帶上的零件通過機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)輸,需完成對工件的安全抓緊和釋放,并將零件從輸送帶的一端送到指定位置的另一端生產(chǎn)線輸送帶上。通過本課題的研究,學(xué)生不僅可以了解自動生產(chǎn)線的工作過程,還可以深入了解其組成部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。希望學(xué)生通過本課題設(shè)計,能充分運(yùn)用已學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識,設(shè)計出可行、優(yōu)化的裝置,并完成機(jī)械裝配圖,重要零件的加工圖,在畢業(yè)設(shè)計說明書中,選用合理的動力元件,計算設(shè)計零件的合理尺寸,體現(xiàn)合理的設(shè)計思路,綜合應(yīng)用機(jī)械原理和設(shè)計、工程制圖,以及現(xiàn)代制造理念。課題的技術(shù)要求: 工件和托架形狀:工件為5050mm的鋁制圓柱體或5050mm的塑料圓柱體; 托架為200145mm方形有機(jī)玻璃,2公斤。 定位精度:1mm ;運(yùn)動速度:2m/min;工作行程:X:1000mm, Z:200mm;設(shè)計空間:橫梁與地面高度需有1800mm,便于工作人員通過。已知工作臺高度為1000mm,托架離工作臺200mm。工作要求:X軸引動器用于機(jī)械手在水平方向上的精確定位,Z軸引動器則完成對工件托架提起或放下操作,機(jī)械手爪則完成對工件托架安全抓緊或釋放操作。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械手設(shè)計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 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 計算結(jié)果: 懸臂梁一的危險截面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國家的所用交流電之間的差異,因此選用直流電動機(jī)。直流電機(jī),額定電流有12V、24v、42v等。2.32確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速翻轉(zhuǎn)時力矩 3.9 有效功率為 3.10 手腕的翻轉(zhuǎn)速度: 1 、2、分別為軸承、齒輪傳動傳動效率。由機(jī)械設(shè)計手冊表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 從電動機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率 3.11所以電動機(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級減速裝置,這樣會大大加大機(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電動機(jī)安裝尺寸L=25mm減速比 3.14計算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(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)傳動比效率I軸1.180.08613 1.30.95II軸1.120.08110 表3.1軸的運(yùn)動參數(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)時力矩 3.18有效功率為 3.19式中,、分別為軸承、齒輪傳動傳動效率。由機(jī)械設(shè)計手冊成大先版表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 從電動機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率 3.20所以電動機(jī)所需工作功率為 3.212.42確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因手抓的動作要求平緩,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)安裝尺寸計算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(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)傳動比效率I軸1.890.13813 1.30.95II軸1.800.13110 表3.1軸的運(yùn)動參數(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)動的直流無刷屬靜態(tài)電機(jī),空載電流小;輸出效率高;外置驅(qū)動的無刷電機(jī)可以做到體積很小。 內(nèi)置驅(qū)動器的無刷電機(jī),由于散熱問題, 在電機(jī)運(yùn)行一段時間后,就出現(xiàn)發(fā)熱情況。缺點:無霍爾的無刷電機(jī)在起動時有輕微振動,速度正常后就感覺不到振動現(xiàn)象了;空心杯結(jié)構(gòu)的無刷電機(jī)價格高,控制器要求高;外置驅(qū)動器的無刷電機(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)計手冊.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 馬香峰 冶金工業(yè)出版 1996【6】 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計 李允文 機(jī)械工業(yè)出版社 1996【7】 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ) 天津大學(xué)工業(yè)機(jī)械手設(shè)計基礎(chǔ)編寫組 1980【8】 工業(yè)機(jī)械手圖冊 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)計手冊(軟件版)R2.0 數(shù)字化手冊系列(軟件版)編寫委員會 機(jī)械工業(yè)出版社9
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