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发表于 2008-8-16 10:09:05
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来自： 中国江苏无锡
自由度关节式热镦挤送料机械手，由电动机驱动，夹送圆柱形镦料，往40吨镦头机送料。以方案A为例，它的动作顺序是：手指夹料，手臂上摆15º，手臂水平回转120º，手臂下摆15º，手指张开放料。手臂再上摆，水平反转，下摆，同时手指张开，准备夹料。主要要求完成手臂上下摆动以及水平回转的机械运动设计。图3.1为机械手的外观图。技术参数见表3.1。
6 u- I( u" V; I, s9 S
# I9 X5 v" }3 a, z2 a0 a' C' w: X3.2 功能分解[5] 1 R5 `* n; q2 K' @1 r
+ [, ^$ N# n/ V( o; @
夹料机构：靠平面连杆机构做间歇的直线往复运动
6 n* V* q z+ V8 b0 H& h1 v: e1 K# Z% ] S6 N9 _- a' l( m/ g
送料机构：送料机构由2种动作的组合，一是间歇的回转运动，二是做上下摆动。 * X* b# H* p& X
, m @* }6 F& d4 z" U3 b( G夹料机构：通过凸轮对手臂上平面连杆机构的控制来调整手指间的间隙从而达到对物料的夹紧和松开。 ) v. h4 I" U+ W' r
I9 D# t5 d- i% @- C% ] M3 g送料机构：当料被抓紧后，通过凸轮对连杆一端的位置的改变进行对杆的摆角进行调整，从而实现对物料的拿起和放下的动作。手臂的回转通过回转机构进行实现。 . Z& x. |+ o- {$ ~. M
/ T' Y, a. ]6 C
3.3 选用机构 * l5 t- q- V) N7 H! E6 M3 G% B
* g6 u6 U e* s0 H, s' ^
夹料机构与摆动机构：根据动作要求，由表2.1设计实例库A3、A1={a31,a41,a42,a11，a51}，由于机构要具有停歇功能，且要进行运动变换，故选择直动从动件盘形凸轮。
" W2 C* \5 F# s6 |6 R
3 f+ A8 O/ ?0 b; x8 z v- b# L送料机构2：由表2.1设计实例库A2={a14,a24,a34,a44,a54},由工艺动作可得，该机构选用齿轮机构a14。 ; A% l" _+ j) ^- ~1 o0 L0 [2 a" x
. b7 z+ m! c) G ^7 {, {3.4 机构组合 ! h) Q3 |7 L5 b5 e+ J' q0 @
/ \$ t$ o" ?1 l为使机构能够顺利工作，采用串联和并联结合的结构组合，其中A1为夹料机构，A2为摆动机构，A3为回转机构。如图3.2所示： . N* D8 ?2 Y+ n; f% ]0 f8 t. u
: e j0 O, X6 ~ [ Q2 ]( I
* A& l) @; [/ P) c' I
0 R) c$ }. V! F9 F j5 i' {
; V5 Y9 ?; T8 S- y% nA3
7 W; z' }3 a5 h- B$ Z% \: {. X7 [: p$ R# ]* E0 B. X* R
% q- L/ j _6 u% x1 n$ c& H% p2 {$ e" T( w$ C) h X. M
% T8 w. p4 }1 n1 W! }( _& D
+ i- X) ]1 g8 {A1 / R. Q2 B. T0 b J7 J. p8 r
8 m9 L. x! t; j: J9 K# P: m8 a7 W; m9 e
. ~% H! @$ B1 N K
A2 ) G" p6 b: V2 B7 i( a( E
1 ]6 \2 t( [. p8 Q! A8 @9 L+ F- q+ V7 ?) p* J$ I
' ?! @/ r* J8 o) T" W/ S/ N
1 |$ W, H/ H# U图3.2 机构组合图 ' N+ O8 ~7 H7 G' G- H
7 H8 y1 N! H& m8 s; L( |6 S N' w4 J$ L- N
$ k9 j) x% q' T) C7 R
3.4.1 机构运动简图
$ f3 r: h/ Z: ?
0 J* x4 v- o, @" ~方案一：
- s9 L9 q: V C
3 R# k" B9 b# b' c4 U/ w5 e/ a图3.3 传动方案一
6 Y- v8 J' }; s* P; {$ P
5 M: e4 o2 L( W2 ]5 J' D方案二： " R' L3 z5 o9 D9 u% g
, K# o/ I* f, r$ O s' w8 Y; \
图3.4 传动方案二
; G5 V' D2 c" y% d, k- a' a
. P3 A7 y0 j% W; |" [+ D$ K& Q _6 h4 b9 T4 }- o
* ?! S. a: \8 [3.4.2 方案评价
: u# S* K/ |& A
4 `2 S; w0 {" @/ h Z+ |方案一：该机器依靠两盘状凸轮及连杆机构实现手指的张合与手臂的上下摆动。而圆柱凸轮的旋转带动链轮回转从而实现手臂的回转。这种虽然方案简单易行，但结构较大，链传动是挠性的拉拽，难于定位；而且链条及链轮布置在水平面内，链条不宜过长。定位精度不能保证，故不宜采用此方案。 6 |3 [2 ~, G2 }7 y. I' u
2 y( ^/ E0 F: |, H, o+ N
方案二：该方案在手指的动作和手臂的仰俯方面与方案一采取同种设计，在手臂的回转上采用了不同机构，它通过轴上的圆柱形凸轮12来带动齿条13的运动，通过齿条来实现齿轮6和7的运动从而完成手臂的回转。此方案结构简单，各运动部件之间的运动都易于实现，不会出现干涉现象。由于传动链较短，累积误差也不会太大，从而可以满足 4 g+ J9 v) H% S1 g' n6 ~
9 G% E7 ]5 x r: N0 s
3.5 传动设计 * y7 V& Y- c+ E Q7 C5 p6 G
/ v$ B1 X0 g% Y
3.5.1 传动比计算
9 \/ e# N) O6 k+ P% c, d; i* b( b! n4 ~. {0 |9 L/ g2 v8 p) y) O
已知电动机的转速为1440r/min，送料频率为15次/min即i总=1440/15=96
" l+ w/ [8 c0 f2 @4 y
: Y/ H& {: ?# q4 T; x3.5.2 运动循环设计
4 D6 B0 M% B9 j
: B+ ~% P: O8 h机械手的动作顺序：
8 C+ U' e+ ]! Q. z! S; G; }& i$ e! E+ J* K$ Q
手指夹料——手臂上摆15°——手臂回转120°——手臂下摆15°——手指松开——手臂上摆15°——手臂反转120°——手臂下摆15° 1 h; E" L# J0 k; b3 b1 }
# x- [% |; ?8 H4 f3 |9 u机械手工作的频率为15次/min，T=4s。轴转一次要完成一个循环，转角分配如表3.3所示:
% Z$ Z/ D! ?& I8 d) @1 b- X$ B- |- G( o) ]" b& h+ h
表3.3 转角分配表 6 U! M* M, y+ N2 {4 }, N
9 |6 i( i! A1 M0 {
2.5.3凸轮设计[6][7]
) f: A! _% R8 {+ c, X3 h) ?
/ } q! V' b+ B& {( X8 c* d) _1) 手指凸轮设计：由连杆机构（如图3.5所示）可计算出凸轮尺寸。杆AC=200mm，AB=90mm，ED=215mm。此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基圆半径r=35mm，摆杆为70mm。
: o3 J+ T5 {2 B3 D' r' s# V6 e8 a) O% u }: z9 b$ Y9 n
图3.5 手指连杆机构
% v" ~) D2 `1 ?1 h) ^. v! S" V7 L% t
9 ^$ Q; q4 H( J
& [( t5 @9 o9 p( t$ ] `& ]6 ]" X2 ^取基圆半径r=35，由作图法得到凸轮如图3.6所示:
0 f) C. @5 z6 ]9 q1 k# s2 |1 }0 u! n* Q9 z3 {1 o
图3.6 手指凸轮
/ K7 ]/ y& Y. O
2 S. T% @9 _$ Z: t7 L( Z
+ y- ?# h5 a" k/ V# Y) r m/ X
+ w) L" C; i# @# ~6 C) p2) 手臂凸轮设计：由连杆机构（如图3.7所示）可计算出凸轮尺寸。杆AC=684mm，AB=580mm，ED=150mm。此凸轮为摆动从动件盘状凸轮。基圆半径r=65mm，摆杆为50mm。
# [/ m0 x$ h4 _% |: Y4 N" a' {- ^" D) B7 `; ]/ c+ S
图3.7 手臂连杆机构
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2 A; }: s5 Q: x$ N6 y- f5 F( ?; Q6 X L7 M' g4 m: v N( y
1 u! A! m' h5 M6 r/ O. r
取基圆半径r=65mm，由作图法得到手臂凸轮如图3.8所示:
; E$ l# @% A; U1 B, J+ B
! N: I" T6 e" k: g; w- \图3.8 手臂凸轮 + `7 F6 J: V0 k& w
* y9 b9 B* R9 `' V( S3）圆柱形凸轮设计：
0 T: o0 E6 n7 w+ p* O( }, l* ^2 x) @' f
XD=2*3.14*30=188.4mm； $ Q4 `6 ^' ^8 g! s1 F
, Q4 E3 Q% D6 W; N+ ?) V升程h=56.72mm； 2 U8 ?" K( B* y7 [8 ^
9 {8 u$ |& D7 t( Q2 Q9 C4 ~, e* S圆柱半径rP=30mm；
- i4 b; K. Y2 ^# C% R6 G0 n8 r! o }- k! E" F X1 \
由作图法得到圆柱凸轮如图3.9所示：
1 e/ ~* i3 Y! a
z! S2 l. O. y/ f. h7 Z3 o* C图3.9 圆柱凸轮
- J+ N0 ]0 j8 p2 F. h6 r& l; D& }6 s$ G% V) |: D
参考： http://xiajuxiong2008.blog.163.c ... 7080070092081087074 |
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