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摘要
本次设计的课题是自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型，确定了机械手的座标型式和自由度，确定了机械手的技术参数。
机械手能代替人工操作，起到减轻工人劳动强度，节约加工时间，提高生产效率，降低生产成本的特点。在实用基础上，对自动上下料机械手直臂与夹持部件进行三维设计，其中分为三个部分：手爪、手腕、直臂。整体机械手为直角坐标型，驱动均为电机驱动，结构简单可靠，精度高。设计了手爪为平移型夹持式手爪，传动结构为滑动丝杆；手腕为回转型，转动角度为0-180°，传动结构为蜗轮蜗杆；设计了机械手的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩；画出机械手的运动简图；对工作机构和传动系统进行设计计算，包括主要部件的设计计算、强度校核和运动分析；设计绘制起升装置的总图和主要零件工作图；利用三维CAD软件对主要零件进行实体设计和造型。
关键词：直臂与夹持部件；机械手；CAD二维设计；Pro/e三维设计
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Abstract
The topic of this design is the main component of the automatic up-down material manipulator design and 3 d modelling, determine the coordinates of the manipulator type and degree of freedom, determine the technical parameters of the manipulator.
Robots can replace manual operation, reduce labor intensity, save processing time, improve the production efficiency, reduce the production cost. On the basis of practical, automatic manipulator arm straight up and down and clamping parts for 3 d design, which is divided into three parts: hand, wrist, arm straight. Integral type manipulator for rectangular coordinates, drive for motor drive, structure simple, reliable and high precision. Design hand claw clamping type gripper for translation, the transmission structure for sliding screw; Wrist for transformation, rotation Angle of 0-180 °, for the worm gear and worm drive structure; Manipulator wrist structure was designed, calculated the wrist when the driving moment; Draw the manipulator kinematic sketch; The working mechanism and transmission system design and calculation, including design calculation, intensity and the movement of the main parts of analysis; Design drawing general layout and main parts of lifting device working drawing; Using three-dimensional CAD software for the main parts for physical design and modelling.
Key word: Straight arm and clamping parts; Manipulator;
2 d CAD design;Pro/e 3 d design
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目 录
摘要...............................................................................................................................................................I Abstract........................................................................................................................................................II Abstract ........................................................................................................................................................ I 1绪论 .......................................................................................................................................................... 1
1.1前言和意义 .................................................................................................................................. 1 1.2 工业机械手的简史 ..................................................................................................................... 1 1.3 国内外研究现状和趋势 ............................................................................................................. 3 2机械手直臂部分的总体设计 .................................................................................................................. 5
2.1 执行机构的选择 ......................................................................................................................... 5 2.2 驱动机构的选择 ......................................................................................................................... 6 2.3传动结构的选择 .......................................................................................................................... 6 2.4 机械手的基本形式选择 ............................................................................................................. 8 2.5 机械手直臂部分的主要部件及运动 ......................................................................................... 8 2.6 机械手的技术参数 ..................................................................................................................... 9 3机械手手爪的三维设计 ........................................................................................................................ 11
3.1 手部设计基本要求 ................................................................................................................... 11 3.2 典型的手部结构 ....................................................................................................................... 11 3.3 机械手手爪的设计计算 ........................................................................................................... 11
3.3.1选择手爪的类型和夹紧装置 .......................................................................................... 11 3.3.2 手爪夹持范围计算 ......................................................................................................... 12 3.3.3 滑动丝杠设计 ................................................................................................................. 13 3.3.4 直齿轮设计 ..................................................................................................................... 15 3.3.5电机选型 .......................................................................................................................... 16 3.4 机械手手爪的三维出图及其主要零部件出图 ....................................................................... 17 4机械手手腕部分的三维设计 ................................................................................................................ 20
4.1腕部设计的基本要求 ................................................................................................................ 20 4.2 腕部的结构以及选择 ............................................................................................................... 20
4.2.1 典型的腕部结构 ............................................................................................................. 20 4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 ......................................................................................... 20 4.3 腕部的设计计算 ....................................................................................................................... 21
4.3.1 蜗轮轴的设计计算 ......................................................................................................... 21 4.3.2 蜗轮齿轮设计 ................................................................................................................. 22 4.3.3 步进电机选型 ................................................................................................................. 23 4.4 手腕部分出图及主要零部件出图 ........................................................................................... 24
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5 直臂部分的三维设计 ........................................................................................................................... 31
5.1 手臂的结构的选择及其驱动机构 ......................................................................................... 31 5.2 滚珠丝杠设计 ........................................................................................................................... 31 5.3 锥齿轮设计 ............................................................................................................................. 33 5.4 电机选型 ................................................................................................................................... 35 5.5 机械手直臂部分三维出图及主要零部件出图 ....................................................................... 36 6. 总结 ..................................................................................................................................................... 40 7.致谢 ....................................................................................................................................................... 42
参考文献 ........................................................................................................................................... 43
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1绪论
1.1前言和意义
作为本次毕业设计研究的课题，此项研究是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。是对大学几年所学的专业知识的一次整体的回顾，它将所学的机械设计、机械原理、机械加工工艺、机械制造装配设计等有关的机械设计制造及其自动化专业主要课程紧密的联系在一起；真正利用所学的专业知识来解决实际的生产问题，很好的将理论设计与实际应用结合起来，考虑多方面的问题，诸如成本，可行性，设备的安全性，使用寿命，工作效率等的；在研究的过程当中，通过不断的遇到问题并设法解决之，可以培养我们的个人独立思考的能力和创新的意识；提高个人分析问题、解决实际问题的能力；此外，该通过对机械设计制造及其自动化专业大学本科四年的所学知识进行整合，完成一个特定功能、特殊要求的上下料机械手的设计，能够比较好地体现机械设计制造及其自动化专业毕业生的理论研究水平，实践动手能力以及专业精神和态度，具有较强的针对性和明确的实施目标，能够实现理论和实践的有机结合。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。这对我们将来所从事的行业有莫大的帮助。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。
大学生撰写毕业论文的目的，主要有两个方面；一是对学生的知识相能力进行一次全面考核。二是训练学生对进行科学研究的基本功，培养学生综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力，为以后撰写专业学术论文打下良好的基础。自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行设计之后的下一个教学环节。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
1.2 工业机械手的简史
现代工业机械手起源于20世纪50年代初，具有多自由度动作功能的柔性自动化
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自动上下料机械手的主要零部件设计及三维造型
