机械手设计项目说明指导书.doc
《机械手设计项目说明指导书.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械手设计项目说明指导书.doc(38页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、机械专业课程设计指引教师: 设 计 者: 学号:专业班级:设计题目:搬运机械手完毕时间:07月02日 目录一、设计任务11.1 设计任务简介11.1.1 课程设计目11.1.2 课程设计内容11.1.3 课程设计规定11.1.4 课程设计详细任务21.1.5 研究机械手意义21.2 设计任务明细31.2.1 总体方案设计31.2.2机械系统设计3二、总体方案设计32.1 驱动系统32.2 执行机构42.3 控制系统43.1 机械传动装置构成及原理5机械手机械传动装置示意图如下53.2 滚珠丝杠简介与特点63.3 滚珠丝杠设计及选型63.3.1 螺旋类型及种类63.3.2初始条件73.3.3.滚
2、珠丝杠副构成及重要尺寸73.3.4计算过程73.3.5 滚珠丝杠最小轴经校核93.4电机选型及联轴器选型93.4.1电机选型93.4.2 联轴器选取93.5键选取与校核103.5轴承选型与校核103.5.1 轴承选型103.5.2 轴承校核113.6重要联接部位螺栓校核123.7轴承座、机架、导向柱、底座等基本构件构造设计13四、电气控制系统设计154.1控制系统基本构成154.2 电气元件选型154.2.1可编程序控制器选取154.2.2步进电机驱动器选取164.2.3步进电机选取与控制164.3电气控制电路设计184.4控制程序设计184.4.1机械手搬运流程图184.4.2输入/输出地址
3、分派194.4.3机械手位移控制程序194.4.4 搬运机械手搬运程序设计22五、课程设计总结30六、参照文献30一、 设计任务1.1 设计任务简介1.1.1 课程设计目通过课程设计培养学生综合运用所学知识和能力、提高分析和解决实际问题能力一种重要环节,专业课程设计时建立专业基本课程和专业方向课基本上,是学生依照所学课程进行工程基本训练,课程设计目在于:1、培养学生综合运用所学基本理论和专业知识,独立进行机电控制系统产品初步设计工作,并结合设计或实验研究课题进一步巩固和扩大知识领域。2、培养学生搜索、阅读和综合分析参照资料,运用各种原则和工具书籍一集编写技术文献能力、提高计算、绘图等基本能力。
4、3、培养学生掌握机电产品设计一半程序和办法,进行工程师基本素质训练。4、树立对的设计思想及严肃认真工作作风。1.1.2 课程设计内容专业课程设计内容为机电控制系统(典型机电产品)设计,其内容涉及机械传动机构和其电气控制系统设计,基本内容如下:1、总体方案设计:依照课程设计任务规定,在收集、归纳、分析材料基本上,明确系统重要功能,拟定实现系统重要功能原理方案。针对详细原理方案进行总体设计,给出机电系统工作示意图一张。2、机械传动系统设计:通过对动力和传动参数选取计算,设计机械传动系统,完毕机械传动系统装配图一张。3、电气控制系统设计:依照控制功能规定,完毕电气控制设计,给出电气控制电路原理图一张
5、。1.1.3 课程设计规定课程设计成果最后集中体当前课程设计阐明书和所绘设计图纸上,量化规定如下:1、每位同窗采用不同方案独立完毕;2、每位同窗独立完毕课程设计阐明书一份,A4纸30页左右,计算机打印并提交电子稿;3、每位同窗应完毕设计图纸不少于三张,计算机绘图并提交电子稿。1.1.4 课程设计详细任务1、题目:直角坐标系搬运机械手2、方案选取:l 电机驱动方式:步进电机l 机械传动方式:螺旋丝杠l 电气控制方式:PLC控制l 功能控制规定:位置控制,速度控制3、重要设计参数:l 移动负载质量:100kgl 工作行程:第一段行程400mm,第二段行程100mml 移动速度控制:第一段行程速度为
6、0.2m/s,第二段行程速度为0.1m/s1.1.5 研究机械手意义随着当代工业技术不断发展,工业自动化技术也越来越高,生产工况也有趋于恶劣态势,这对一线工人操作技能提出了更高规定,同步操作工人工作安全也受到了相应威胁。工人工作环境和工作内容也规定抱负化和简朴化,对于某些往复工作由机械手远程控制或自动完毕显得非常重要。这样可以避免某些人不能接触物质对人体导致伤害,如冶金、化工、医药、航空航天等。在机械制造业中,机械手应用较多,发展较快。当前重要应用于机床、模锻压力机上下料以及焊接、喷漆等作业,它可以按照事先制定作业程序完毕规定操作,有些还具备有传感反馈能力,能应付外界变化。应用机械手,有助于提
7、高材料传送、工件装卸、刀具更换以及机器装配等自动化限度,从而可以提高劳动生产率,减少生产成本,加快实现工业生产机械化和自动化步伐。借助PLC强大工业解决能力,很容易实现工业生产自动化。基于此思路设计机械手,在实现各种规定工序前提下,大大提高了工业过程质量,并且大大解放了生产力,改进了工作环境,减轻了劳动强度,节约了成本,提高了生产效率,具备十分重要意义。综上所述,本次专业课程设计本人选取了设计直角坐标系搬运机械手,为来年毕业设计打下基本。由于时间仓促,本人仅设计了机械手立柱、手臂,和控制某些。1.2 设计任务明细1.2.1 总体方案设计通过比较气压、液压、以及机械传动机械手优缺陷,依照课程设计
8、题目规定,最后选取PLC控制两台步进电机,步进电机带动滚珠丝杠,将圆周运动转换成沿X-Y轴直线运动。1.2.2机械系统设计1) 传动机构设计与选型2) 联轴器选型,键校核3) 轴承选型与校核4) 重要连接部位螺栓受力分析与校核5) 轴承座,机架,导向柱,底座等基本构件构造设计3、 电气控制系统设计1) 电机选型2) 步进电机驱动模块选型3) PLC接线原理图设计二、总体方案设计一台完整机电设备重要涉及动力源、传动装置、执行机构和控制系统。因而,在设计机械手时应分某些别设计。机械手重要由驱动机构(动力源和传动装置)、执行机构和控制系统构成。各某些关系如下图所示图1、工业机械手构成框图2.1 驱动
9、系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动动力装置,普通由动力源、控制调节装置和辅助装置构成。惯用驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械传动四种形式。气动式速度快,构造简朴,成本低。采用点位控制或机械挡块定位时,有较高重复定位精度,但臂力普通在300N如下。液动式出力大,臂力可达1000N以上,且可用电液伺服机构,可实现持续控制,使工业机械手用途和通用性更广,定位精度普通在1mm范畴内。当前惯用是气动和液动驱动方式。电动式用于小型,机械式只用于动作简朴场合。结合专业课程设计规定,为实现位置和速度控制,气压传动很难实现速度控制,液压传动系统比较复杂,在短时间内不也许获得成果,因而本人选取电力
10、传动和机械传动相结合。2.2 执行机构机械手执行机构涉及手部 、手腕、手臂和立柱等部件。1)手部即直接与工件接触某些。由于与物件接触形式不同,可分为夹持式和吸附式手部。夹持式手部由手指(或手爪)和传力机构所构成。手指是与物件直接接触构件,惯用手指运动形式有回转型和平移型。而传力机构则通过手指产生夹紧力来完毕夹放物件任务。传力机构型式较多,惯用有:滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜面杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母弹簧式和重力式等。2)手腕是连接手部和手臂部件,并可用来调节被抓取物件方位(即姿势)。如图1-3。它可以有上下摆动,左右摆动和绕自身轴线回转三个动作。如果有特殊规定(将轴类零件放在顶尖上,将筒类、
11、盘类零件卡在卡盘上等),手腕还可以有一种小距离横移。也有工业机械手没有腕部自由度。3)手臂手臂是支承被抓物件、手部、手腕重要部件。手臂作用是带动手指去抓取物件,并按预定规定将其搬运到指定位置。手臂在进行伸缩或升降运动时,为了防止绕其轴线转动,都需要有导向装置,以保证手指按对的方向运动。导向装置构造形式,惯用有:单圆柱、双圆柱、四圆柱和V形槽、燕尾槽等导向型式。4)立柱立柱是支承手臂部件,立柱也可以是手臂一某些,手臂回转运动和升降(或俯仰)运动均与立柱有密切联系。机械手立往普通为固定不动,但因工作需要,有时也可作横向移动,即称为可移式立柱。6)机座机座是机械手基本某些,机械手执行机构各部件和驱动
12、系统均安装于机座上,故起支撑和连接作用。本次专业课程设计,由于时间仓促,在机械手执行机构方面,本人只设计了机械手立柱、手臂和机座。2.3 控制系统控制系统是支配着工业机械手按规定规定运动系统。当前控制系统可大体分为三类,工控机控制系统、单片机搭建控制系统以及PLC控制系统。课程设计中本人采用PLC控制系统,由于与其他工控产品相比,有如下长处:1)PLC控制器适应恶劣环境,抗电磁干扰能力强,可以较好适应井下环境,系统稳定。2)编程简朴、安装简便、调试以便,响应速度快成果简朴、组态以便。3)造价比较便宜,系统扩展以便。4)维修工作量小、维护以便,且体积小、能耗低。课程设计中控制规定-位置控制、速度
13、控制。本人采用步进电机进行开环控制。由于步进电机最明显优势是不需要位置反馈信号就可以进行精准位置控制和速度控制。这种开环控制形式省去了昂贵位置传感器件,和速度传感器。只需对输入指令脉冲信号计数、控制脉冲信号频率,就能进行电机位置控制和速度控制。综上所述,本次课程设计动力源选取电机,传动装置选取滚珠丝杠,执行原件选取夹手,控制系统选取PLC控制系统。机械手控制系统原理图如下所示: 图2、机械手控制系统原理图三、机械传动系统设计3.1 机械传动装置构成及原理机械手机械传动装置示意图如下图3、机械手传动装置示意图3.2 滚珠丝杠简介与特点滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动
14、抱负产品。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠构成。它功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝进一步延伸和发展,这项发展重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具备很小摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用传动元件,其重要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同步兼具高精度、可逆性和高效率特点。 1)与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副丝杠轴与丝母之间有诸多滚珠在做滚动运动,因此能得到较高运动效率。与过去滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3如下,即达到同样运动成果所需动力为使用滚动丝杠副1/3。在省电方面很有协
15、助。 2)高精度保证 滚珠丝杠副是用日本制造世界最高水平机械设备连贯生产出来,特别是在研削、组装、检查各工序工厂环境方面,对温度湿度进行了严格控制,由于完善品质管理体制使精度得以充分保证。 3)微进给也许 滚珠丝杠副由于是运用滚珠运动,因此启动力矩极小,不会浮现滑动运动那样爬行现象,能保证明现精准微进给。 4)无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠斥力可使丝母部刚性增强)。 5)高速进给也许滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、因此可实现高速进给(运动)。3.3 滚珠丝杠设计及选型3.3.
16、1 螺旋类型及种类螺旋传动类型:滚动螺旋传动滚动螺旋副接触形式:内循环3.3.2初始条件精密螺杆,材料42CrMo 热解决:高、中频加热,表面淬火螺母材料:ZCuSn10Zn2热解决:渗氮、淬火返向器材料:60Mn 热解决:高、中频加热,表面淬火螺纹滚道法向截面形状:半圆弧轴向载荷与运动方向反3.3.3.滚珠丝杠副构成及重要尺寸图4、滚珠丝杠构成和重要尺寸3.3.4计算过程序号计算项目计算根据计算成果1丝杠载荷:导向柱摩擦力工作载荷N2电机转速丝杠最大转速初步设电机与丝杠之间没有减速器,转速不变3丝杠导程工作台最大速度:6mm4当量转速当量负荷500NN5初选滚珠丝杠(1)计算动负荷(2)计算
17、静载荷(3)规定寿命(4)滚珠丝杠副型号按照机械设计手册公式,求得滚珠丝杠动负荷查表2.8-65,得机械手滚珠丝杠推荐寿命为8000h在公司网站查,选用CBM2505-5,额定动载荷为11300N N8000CBM2505-5(5)滚珠丝杠副重要尺寸采用CBM2505-5型外循环滚珠丝杠副。公称直径基本导程钢球直径丝杠大径丝杠小径符合规定6丝杠螺纹某些长度由公司产品参数可知7支撑距离支撑跨距应不不大于8临界转速校核支撑方式系数计算所得驱动力矩由查表2.8-66查得支撑方式系数(两端固定)54384.739压杆稳定校核一端固定支撑,一端铰接,丝杠不受压缩,不必校核稳定性同理,选取手臂(X轴)滚珠
18、丝杠型号为CBM2505-5,工作行程选,采用一端固定支撑,一端铰接安装方式,经机械设计软件校核通过。3.3.5 滚珠丝杠最小轴经校核由于选取是公司系列产品,为了使用安全。选用者对滚珠丝杠与电机连接轴段进行校核。最细轴段直径为16,校核通过。3.4电机选型及联轴器选型传动装置各传动零件机械传动效率查(东南大学出版社机械设计课程上机与设计)表9-1获得:滚动轴承 联轴器:总传动效率:3.4.1电机选型步进电机选型依照保持转矩,步进电机保持转矩 ,转矩储备系数K=1.11.5,取K=1.1在全球电机网上查得:山东开元电机厂生产磁阻式三相六拍步进电机,型号为160BC380该电机重要参数:相数3;步
19、距角0.75/1.5;电压80-300V;电流13A;保持22N/m;最高空载启动频率1000,运营频率1。3.4.2 联轴器选取联轴器选取原则:1)依照被联接轴两端轴经(联接两端直径相差不得不不大于最小直径1/3)2)所选联轴器公称转矩应不不大于电机最大转矩。3)所选联轴器尽量经济实用。通过查机械设计手册,推荐丝杠轴与电机直接连接,采用无间隙弹性联轴器。选取弹性套柱销联轴器,型号TL3,。3.5键选取与校核键选取45号钢,其许用应力为对于联轴器与滚珠丝杠之间键选取键为普通A型平键,(合格)对于联轴器与电机轴之间键选取键为普通A型平键,(合格)3.5轴承选型与校核机械手立柱和手臂滚珠丝杠采用一
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械手 设计 项目 说明 指导书
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。