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    毕业设计

    捕鱼达人2免费版:机械手夹持器设计

    时间:2018-12-19 22:46:03   作者:   来源:   阅读:5   评论:0

    捕鱼达人单机版2.0 www.lewqa.tw     夹持器设计的基本要求

    (1)应具有适当的夹紧力和驱动力;

    (2)手指应具有一定的开闭范围;

    (3)应保证工件在手指内的夹持精度;

    (4)要求结构紧凑,重量轻,效率高;

    (5)应考虑通用性和特殊要求。

        设计参数及要求

    (1)采用手指式夹持器,执行动作为抓紧—放松;

    (2)所要抓紧的工件直径为80mm 放松时的两抓的最大距离为110-120mm/s , 1s抓紧,夹持速度20mm/s;

    (3)工件的材质为5kg,材质为45#钢;

    (4)夹持器有足够的夹持力;

    (5)夹持器靠法兰联接在手臂上。由液压缸提供动力。

    1.1 夹持器结构设计

    1.1.1 夹紧装置设计.

    1.1.2 夹紧力计算

        手指加在工件上的夹紧力是设计手部的主要依据,必须对其大小、方向、作用点进行分析、计算。一般来说,加紧力必须克服工件的重力所产生的静载荷(惯性力或惯性力矩)以使工件保持可靠的加紧状态。

        手指对工件的夹紧力可按下列公式计算:

    机械手夹持器设计 2-1

    式中:

    机械手夹持器设计—安全系数,由机械手的工艺及设计要求确定,通常取1.2——2.0,取1.5;

    机械手夹持器设计—工件情况系数,主要考虑惯性力的影响, 计算最大加速度,得出工作情况系数机械手夹持器设计机械手夹持器设计,a为机器人搬运工件过程的加速度或减速度的绝对值(m/s);

    机械手夹持器设计—方位系数,根据手指与工件形状以及手指与工件位置不同进行选定,

    手指与工件位置:手指水平放置 工件垂直放置;

    手指与工件形状:机械手夹持器设计型指端夹持圆柱型工件,

    机械手夹持器设计,机械手夹持器设计为摩擦系数,机械手夹持器设计机械手夹持器设计型手指半角,此处粗略计算机械手夹持器设计,如图2.1

    机械手夹持器设计                    

    图2.1

    机械手夹持器设计—被抓取工件的重量

    求得夹紧力机械手夹持器设计 ,机械手夹持器设计,取整为177N。

        驱动力力计算

        根据驱动力和夹紧力之间的关系式:

    机械手夹持器设计

    式中:

    c—滚子至销轴之间的距离;

    b—爪至销轴之间的距离;

    机械手夹持器设计—楔块的倾斜角

    可得机械手夹持器设计,得出机械手夹持器设计为理论计算值,实际采取的液压缸驱动力机械手夹持器设计要大于理论计算值,考虑手爪的机械效率机械手夹持器设计,一般取0.8~0.9,此处取0.88,则:

                 机械手夹持器设计 ,取机械手夹持器设计

        液压缸驱动力计算

        设计方案中压缩弹簧使爪牙张开,故为??郊薪糇爸?,液压缸为单作用缸,提供推力:

    机械手夹持器设计

    式中  机械手夹持器设计——活塞直径

          机械手夹持器设计——活塞杆直径

          机械手夹持器设计——驱动压力,

    机械手夹持器设计,已知液压缸驱动力机械手夹持器设计,且机械手夹持器设计

    由于机械手夹持器设计,故选工作压力P=1MPa

    据公式计算可得液压缸内径:

    机械手夹持器设计

    根据液压设计手册,见表2.1,圆整后取D=32mm。

    表2.1 液压缸的内径系列(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

    活塞杆直径 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.

    缸筒长度 L≤(20~30)D 取L为123mm

    活塞行程,当抓取80mm工件时,即手爪从张开120mm减小到80mm,楔快向前移动大约40mm。取液压缸行程S=40mm。

    液压缸流量计算:

    放松时流量

    机械手夹持器设计

              机械手夹持器设计

    夹紧时流量

    机械手夹持器设计

        选用夹持器液压缸:

        温州中冶液压气动有限公司所生产的轻型拉杆液压缸

        型号为:MOB-B-32-83-FB,结构简图,外形尺寸及技术参数如下:

        表2.2夹持器液压缸技术参数

    工作压力

    使用温度范围

    允许最大速度

    效率

    传动介质

    缸径

    受压面积(机械手夹持器设计)

    速度比

    无杆腔

    有杆腔

    1MPa

    机械手夹持器设计~+机械手夹持器设计

    300 m/s

    90%

    常规矿物液压油

    32

    mm

    12.5

    8.6

    1.45

    机械手夹持器设计图1.2 结构简图

    机械手夹持器设计图1.3 外形尺寸

    1.3.2手爪的夹持误差及分析

       机械手能否准确夹持工件,把工件送到指定位置,不仅取决与机械手定位精度(由臂部和腕部等运动部件确定),而且也与手指的夹持误差大小有关。特别是在多品种的中、小批量生产中,为了适应工件尺寸在一定范围内变化,避免产生手指夹持的定位误差,需要注意选用合理的手部结构参数,见图2-4,从而使夹持误差控制在较小的范围内。在机械加工中,通常情况使手爪的夹持误差不超过机械手夹持器设计,手部的最终误差取决与手部装置加工精度和控制系统补偿能力。

    机械手夹持器设计

    图 2.4

        工件直径为80mm,尺寸偏差机械手夹持器设计,则机械手夹持器设计,机械手夹持器设计,机械手夹持器设计。

        本设计为楔块杠杆式回转型夹持器,属于两支点回转型手指夹持,如图2.5。

    机械手夹持器设计

    图2.5

    若把工件轴心位置C到手爪两支点连线的垂直距离CD以X表示,根据几何关系有:

    机械手夹持器设计

    简化为:          机械手夹持器设计

    该方程为双曲线方程,如图2.6:

    机械手夹持器设计

    图2.6 工件半径与夹持误差机械手夹持器设计关系曲线

    由上图得,当工件半径为机械手夹持器设计时,X取最小值机械手夹持器设计,又从上式可以求出:

    机械手夹持器设计,通常取机械手夹持器设计

    机械手夹持器设计

    若工件的半径机械手夹持器设计变化到机械手夹持器设计时,X值的最大变化量,即为夹持误差,用机械手夹持器设计表示。

    在设计中,希望按给定的机械手夹持器设计机械手夹持器设计来确定手爪各部分尺寸,为了减少夹持误差,一方面可加长手指长度,但手指过长,使其结构增大;另一方面可选取合适的偏转角机械手夹持器设计,使夹持误差最小,这时的偏转角称为最佳偏转角。只有当工件的平均半径机械手夹持器设计取为机械手夹持器设计时,夹持误差最小。此时最佳偏转角的选择对于两支点回转型手爪(尤其当a值较大时),偏转角机械手夹持器设计的大小不易按夹持误差最小的条件确定,主要考虑这样极易出现在抓取半径较小时,两手爪的机械手夹持器设计机械手夹持器设计边平行,抓不着工件。为避免上述情况,通常按手爪抓取工件的平均半径机械手夹持器设计,以机械手夹持器设计为条件确定两支点回转型手爪的偏转角机械手夹持器设计,即下式:

    机械手夹持器设计

    其中机械手夹持器设计,机械手夹持器设计,机械手夹持器设计型钳的夹角机械手夹持器设计

    代入得出:      机械手夹持器设计

    则  机械手夹持器设计

    机械手夹持器设计,此时定位误差为机械手夹持器设计机械手夹持器设计中的最大值。

    机械手夹持器设计

    机械手夹持器设计

    分别代入得:

    机械手夹持器设计,机械手夹持器设计

    所以,机械手夹持器设计,夹持误差满足设计要求。

    由以上各值可得:

    机械手夹持器设计

    取值为机械手夹持器设计。

    2.2.3楔块等尺寸的确定

    楔块进入杠杆手指时的力分析如下:

    机械手夹持器设计

    图 2.7

    上图2.7中

    机械手夹持器设计—斜楔角,机械手夹持器设计机械手夹持器设计时有增力作用;

    机械手夹持器设计—滚子与斜楔面间当量摩擦角,机械手夹持器设计,机械手夹持器设计为滚子与转轴间的摩擦角,机械手夹持器设计为转轴直径,机械手夹持器设计为滚子外径,机械手夹持器设计,机械手夹持器设计为滚子与转轴间摩擦系数;

    机械手夹持器设计—支点机械手夹持器设计至斜面垂线与杠杆的夹角;

    机械手夹持器设计—杠杆驱动端杆长;

    机械手夹持器设计—杠杆夹紧端杆长;

    机械手夹持器设计—杠杆传动机械效率

    2.2.3.1斜楔的传动效率

     斜楔的传动效率机械手夹持器设计可由下式表示:

    机械手夹持器设计机械手夹持器设计       机械手夹持器设计

    杠杆传动机械效率机械手夹持器设计取0.834,机械手夹持器设计取0.1,机械手夹持器设计取0.5,则可得机械手夹持器设计=机械手夹持器设计机械手夹持器设计,取整得机械手夹持器设计=机械手夹持器设计。机械手夹持器设计

    2.2.3.2动作范围分析

    阴影部分杠杆手指的动作范围,即机械手夹持器设计,见图 2.8

    机械手夹持器设计



    图 2.8


    如果机械手夹持器设计,则楔面对杠杆作用力沿杆身方向,夹紧力为零,且为不稳定状态,所以机械手夹持器设计必须大于机械手夹持器设计。此外,当机械手夹持器设计时,杠杆与斜面平行,呈直线接触,且与回转支点在结构上干涉,即为手指动作的理论极限位置。

    2.2.3.3斜楔驱动行程与手指开闭范围

    当斜楔从松开位置向下移动至夹紧位置时,沿两斜面对称中心线方向的驱动行程为L,此时对应的杠杆手指由机械手夹持器设计位置转到机械手夹持器设计位置,其驱动行程可用下式表示:

    机械手夹持器设计

    杠杆手指夹紧端沿夹紧力方向的位移为:

                         机械手夹持器设计

    通常状态下,机械手夹持器设计机械手夹持器设计左右范围内,机械手夹持器设计则由手指需要的开闭范围来确定。由给定条件可知最大机械手夹持器设计为55-60mm,最小设定为30mm.即机械手夹持器设计。已知机械手夹持器设计,可得机械手夹持器设计,有图关系:

    机械手夹持器设计



    图2.9


    可知:楔块下边为60mm,支点O距中心线30mm,且有机械手夹持器设计,解得:机械手夹持器设计

    2.2.3.4机械手夹持器设计机械手夹持器设计的确定

    斜楔传动比机械手夹持器设计可由下式表示:

    机械手夹持器设计

    可知机械手夹持器设计一定时,机械手夹持器设计愈大,机械手夹持器设计愈大,且杠杆手指的转角机械手夹持器设计机械手夹持器设计范围内增大时,传动比减小,即斜楔等速前进,杠杆手指转速逐渐减小,则由机械手夹持器设计分配距离为:机械手夹持器设计,机械手夹持器设计。

    2.2.3.5机械手夹持器设计确定

    由前式得:

    机械手夹持器设计

    机械手夹持器设计,机械手夹持器设计,取机械手夹持器设计。

    2.2.3.6机械手夹持器设计确定

    机械手夹持器设计为沿斜面对称中心线方向的驱动行程,有下图中关系

    机械手夹持器设计                          

    图2.10

    机械手夹持器设计,取机械手夹持器设计,则楔块上边长为18.686,取19mm.

    1.2.4材料及连接件选择

    V型指与夹持器连接选用圆柱销机械手夹持器设计,d=8mm, 需使用2个

    杠杆手指中间与外壳连接选用圆柱销机械手夹持器设计,d=8mm, 需使用2个

    滚子与手指连接选用圆柱销机械手夹持器设计,d=6mm, 需使用2个

    以上材料均为钢,无淬火和表面处理

    楔块与活塞杆采用螺纹连接,基本尺寸为公称直径12mm,螺距p=1,旋合长度为10mm。

    。。。。。。。

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