气动搬运机械手的机械结构设计,该文是搬运机械手论文范例和机械手和机械结构设计和搬运相关本科论文范文.
搬运机械手论文参考文献：
摘 要：气动搬运机械手在生产工作中的运用,提高了生产自动化程度和机械化水平,解放了劳动力,保证了人身安全.基于大量的文献资料以进一步优化机械结构为目的,提出气动搬运机械手机械结构总体设计方案,具体探讨手部结构、手腕结构、气压系统等细部设计,为今后的设计工作提供借鉴.
关键词：机械结构；机械手；驱动力；工作原理；手腕
1气动搬运机械手机械结构设计总体方案
按照机械手臂运行形式及其组合的不同,气动搬运机械手形式可分为圆柱座标式、直角座标式、关节式、球座标式等几种形式.在此,以圆柱座标式的气动搬运机械手为研究对象,其机械结构总体设计如图1.从图1可以看出,本气动搬运机械手主要包括手部、手腕、手腕回转气缸、手臂、手臂伸缩气缸、底座、立柱、立柱升降气缸、立柱回转气缸、基体等部分,有手臂升降、手腕回转、手臂伸缩等多个自由度运动.
2气动搬运机械手结构的细部设计
2.1 手部结构设计
(1)机械部分.本气动搬运机械手采用夹持式结构的手部结构,手部结构采用齿轮齿条式的传力机构,工件基本设计成圆柱形,手指设计成V型.
(2)工作原理.手部机械工作原理是通过齿轮齿条的相互配合运动实现手爪的张开、闭合等功能.其中,齿轮安装在手爪上,齿条安装在活塞杆上.当活塞杆向下移动时,带动齿条一同向下运动,用于控制手部动作,右齿轮逆时针旋转,左齿轮顺时针旋转,此时手指张开；反之,当活塞杆向上移动时,手指闭合.
(3)相关计算.手部机械动作实现以夹紧力(N)和驱动力(F)为支持,要想顺利实现手部动作,对夹紧力和驱动力进行设计是必要的.确定相关参数后,将具体数值代入公式中,得到具体的计算结果：
夹紧力的计算公式：N≥KIK2K3G驱动力的计算公式：F等于2bN/R
本机械手手部工件重量是5gk,手爪角度是120°,b取值120mm,R取值24mm,K,安全系数取值1.5.如果工件加速度最大值取0.3kg/s2,重力加速度g取值9.8kg/S2,可知工况系数K2为1.03.如果手爪水平夹取工件,夹紧力的方向系数K3取值0.5.将以上相关数值代入夹紧力的计算公式中,可知夹紧力为37.9；将相关数值代入驱动力的计算公式中,可知驱动力为379.需要注意的是,计算驱动力时,若η取值0.94,实际驱动力计算机公式是F实际等于F/TI,则计算结果是403.从以上情况可以看出,本气动搬运机械手手部夹持工件所需要的气缸驱动力实际上是403.
除了计算夹持力、驱动力外,还要对液压缸直径进行计算.计算公式是.活塞干直径d取值为0.5D,压力油工作压力P取值0.9MPa.将以上相关参数代入液压缸直径计算公式中,可知液压缸直径为0.087m.
2.2手腕结构设计
(1)机械部分.手腕是手部与手臂间的连接部分,可以调整、改变方位.出于对机械手应用的通用性考虑,本机械手手腕采用回转结构.从图2可以看出,本机械手手腕结构主要包括回转轴、动片、动片封圈、定片、缸体等几部分.其中,缸体与定片之间、回转轴与动片之间都用螺钉固定连接,动片封圈将气腔分成两部分.
(2)工作原理手腕机械工作基本原理：当压缩空气进入回转气缸的两腔后,驱动动片带动气缸缸体一同运动,进而实现手腕回转动作.
(3)相关计算.在手腕机械运动中,除了涉及驱动力等技术参数外,还用到了气缸驱动力矩M这一技术参数.气缸驱动力矩的计算公式是M等于0.5pb (R2-r2).p表示回转气缸液压油的工作压力,取值0.4MPa;b表示气缸动片宽度,取值l00mm;R表示气缸内半径,取值48mm;r表示气缸输出轴半径,取值13mm.将以上数值代入气缸驱动力矩的计算公式中,得知气缸驱动力矩为32.6.
2.3气压系统设计
根据本气动搬运机械的动作要求进行气压系统设计.本系统有两个气缸,一个是大气缸,另一个是小气缸.大气缸主要作用是操控机械手的提升、下降两个动作,小气缸主要作用是操控手爪抓取动.在机械手动作过程中,大小气缸一同伸出,大气缸被提起,小气缸中的活塞杆向储气罐输入压缩空气,当储气罐空气充满后,大气缸随即下降,埋入水中.此时,工作人员对储气罐气密封情况进行认真观察,判断其质量是否达到合格要求.若要求不符,重新调整；若符合要求,可顺利实现机械手各类操作动作.
3应用效果
为了验证以上设计的可行性和实效性,按照以上设计加工制作气动搬运机械手经过实践检验得到以下结果：(1)本机械手模拟人的手部动作,不仅动作速度快、精度高,稳定性也很好,不受外部环境干扰的；(2)工作中伴有泄露状况,但是这类问题现象不明显,对周围环境的影响也较小,具备良好的环保效果；(3)本机械手结构设计简单,制作成本相对偏低；(4)在PLC技术条件下,机械手动作控制精准,灵活性高,具备较高的动作精度；(5)本机械手采用回转结构形式的手腕,通用性较好.
4结语
主要对气动搬运机械手结构总体设计方案及手部、手腕、气压系统等部分设计进行分析,并将具体设计付诸实践,表明本机械手应用效果良好,值得在大范围推广应用.
参考文献：
[1]刘牧歌,五自由度搬运机械手关键技术研究[D]．辽宁工业大学,2016．
[2]刘士川,邓甲昊,占银玉,等．基于STM32的小型机械手的设计与控制方法[J],探测与控制学报,2017( 02)：1-5.
总而言之，这是关于搬运机械手方面的大学硕士和本科毕业论文以及机械手和机械结构设计和搬运相关搬运机械手论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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