PAGEPAGE6上海電機(jī)學(xué)院學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)開題日期計(jì)劃完成日期設(shè)計(jì)（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(bào)告約1500字，查閱文獻(xiàn)15篇以上。2、設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書不少于10000字。目前已完成的內(nèi)容1、開題報(bào)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(jì)計(jì)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(jì)（論文）中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：小型柔性生產(chǎn)系統(tǒng)龍門機(jī)械手機(jī)械設(shè)計(jì)本課題來(lái)源于亞龍YL-221型自動(dòng)化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)項(xiàng)目，該機(jī)械加工自主創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)模擬了實(shí)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(gè)工作站：自動(dòng)存取型高架倉(cāng)庫(kù)、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(jì)一個(gè)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(guò)機(jī)械手進(jìn)行運(yùn)輸，需完成對(duì)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(guò)本課題的研究，學(xué)生不僅可以了解自動(dòng)生產(chǎn)線的工作過(guò)程，還可以深入了解其組成部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。希望學(xué)生通過(guò)本課題設(shè)計(jì)，能充分運(yùn)用已學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書中，選用合理的動(dòng)力元件，計(jì)算設(shè)計(jì)零件的合理尺寸，體現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)思路，綜合應(yīng)用機(jī)械原理和設(shè)計(jì)、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φ50×50mm的鋁制圓柱體或φ50×50mm的塑料圓柱體;托架為200×145mm方形有機(jī)玻璃，2公斤。定位精度：±1mm；運(yùn)動(dòng)速度：>2m/min；工作行程：X:1000mm,Z:200mm；設(shè)計(jì)空間：橫梁與地面高度需有1800mm，便于工作人員通過(guò)。已知工作臺(tái)高度為1000mm，托架離工作臺(tái)200mm。工作要求：X軸引動(dòng)器用于機(jī)械手在水平方向上的精確定位，Z軸引動(dòng)器則完成對(duì)工件托架提起或放下操作，機(jī)械手爪則完成對(duì)工件托架安全抓緊或釋放操作。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械手設(shè)計(jì)要求為整體重量不超過(guò)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(gè)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F3.1重力已知條件：手指總長(zhǎng)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=60 N剪切面積許用剪切應(yīng)力[τ]=33MPa材料彈性模量E=5GPa波松比μ=1 計(jì)算結(jié)果：懸臂梁一的危險(xiǎn)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τ=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=1.23.3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20mm3.43.5選定氣壓1mpa氣缸內(nèi)徑25mm3.63.7選取氣壓1mpa氣缸內(nèi)徑35mm3.81256>1212因此選用氣缸CM2YG40-25質(zhì)量0.176kg工作環(huán)境-10—60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(dòng)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(gè)國(guó)家的所用交流電之間的差異，因此選用直流電動(dòng)機(jī)。直流電機(jī)，額定電流有12V、24v、42v等。2.3．2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速翻轉(zhuǎn)時(shí)力矩3.9有效功率為3.10手腕的翻轉(zhuǎn)速度：η1、η2、分別為軸承、齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表9.1取η1=0.98，η2=0.97，則滾珠軸承的的摩擦系數(shù)為u=0.0010—0.0015直齒輪齒輪的機(jī)械效率軸承的機(jī)械效率從電動(dòng)機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率3.11所以電動(dòng)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0.1N·m，質(zhì)量0.23kg。3.13電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因手抓的動(dòng)作要求平緩，且轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，考慮齒輪減速比i<4因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)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(jí)減速裝置，這樣會(huì)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(jì)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2N·m。圖3.3電動(dòng)機(jī)安裝尺寸L=25mm減速比3.14計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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3.163.17軸名功率P/w轉(zhuǎn)矩T/(N·m)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率I軸1.180.086131.30.95II軸1.120.08110表3.1軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)電機(jī)選擇GMP-2855TD720無(wú)刷直流電機(jī)，額定電流24v。質(zhì)量0.12kg工作環(huán)境-10—70攝氏度2.4.1選擇電動(dòng)機(jī)容的量按工作要求和工作條件選用無(wú)刷直流伺服電機(jī)，額定電流24v。翻轉(zhuǎn)時(shí)力矩3.18有效功率為3.19式中，、分別為軸承、齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》成大先版表9.1取，，則滾珠軸承的的摩擦系數(shù)為u=0.0010—0.0015軸承的機(jī)械效率直齒輪齒輪的機(jī)械效率從電動(dòng)機(jī)到翻轉(zhuǎn)軸輸送總效率3.20所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為3.212.4．2確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇因手抓的動(dòng)作要求平緩，且轉(zhuǎn)速不能過(guò)高，考慮齒輪減速比i<4因此電機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)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(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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3.233.24軸名功率P/w轉(zhuǎn)矩T/(N·m)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率I軸1.890.138131.30.95II軸1.800.13110表3.1軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)電機(jī)選擇GMP-2855TD720無(wú)刷直流電機(jī)，額定電流24v。質(zhì)量0.12kg工作環(huán)境-10—70攝氏度直流無(wú)刷電機(jī)是用電子換向來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無(wú)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(dòng)的直流無(wú)刷屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流??；輸出效率高；外置驅(qū)動(dòng)的無(wú)刷電機(jī)可以做到體積很小。內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器的無(wú)刷電機(jī)，由于散熱問(wèn)題，在電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，就出現(xiàn)發(fā)熱情況。缺點(diǎn)：無(wú)霍爾的無(wú)刷電機(jī)在起動(dòng)時(shí)有輕微振動(dòng)，速度正常后就感覺(jué)不到振動(dòng)現(xiàn)象了；空心杯結(jié)構(gòu)的無(wú)刷電機(jī)價(jià)格高，控制器要求高；外置驅(qū)動(dòng)器的無(wú)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(jì)手冊(cè).第1版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20021-5卷工業(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