机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计.doc

机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计痔蒈盖和删阱斑围老抢
第一章 自动上下料机构的总体构想楹嫂慢到蝈卣妹镀缎九
该装置是机车轴承座自动生产线上的辅助装置之一，主要完成抓取工件，提升一定高度，旋转，移位，松开工件等几个基本功能。俄溥毕解勋洼艇吴超雠
其主要技术指标如下：淅濂冕钪庾底滠嗨氮鲚
1. 工件重量约为70Kg；否烙灿伐力哀耷扪髯历
2. 工件最大尺寸（长，宽，高）：440×92×290（具体见零件图）；阪擘萱砾郄甥脚鸫实枵
3. 最大操作范围：提升高度为70mm，转动角度为90°，水平移动为400mm；然袜提演拱薤鹋纺踪跋
4. 机械手的自由度数为3(上升,转动,平移)；熳与睫伍迪谠目围阏扛
5．定位精度：属于上下料机构，本身精度要求不高；崔捩伏楠据痉庹斑饲穰
6．装料高度：1050mm；姿询巧芈啷黑戗也流傻
7．性能要求：抓取可靠、灵活，松放平稳，定位可靠。翕圾篓书襻牾埽戮叭腼
在满足上述各项功能的前提下，我们尽量采用结构简单，制造方便的零部件来组成该机车轴承座的自动上下料专用机构即机械手。根据机械手所要实现的基本功能，我们采用圆柱坐标式机械手。其手臂的运动系由两个直线运动和一个回转运动所组成，即沿X轴的平移、沿Z轴的升降和绕Z轴的回转，而手部的夹放动作不能改变工件的位置和方位，故它不计为自由度数，因此该机械手具有三个自由度数即可满足使用要求。韧泌速棵蓼沪訾滩信唐
根据实际需要我们选用液压传动机械手：以油液的压力来驱动执行机构运动。其主要特点是：抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。安排夹紧液压缸，升降液压缸，回转液压缸和移动液压缸来分别实现夹紧松开、升降、转动和平移各项功能。为了实现对机械手的各个动作的顺序控制，我们采用PLC控制各动作的执行元件。破疗任煺镩嗡璧蓖翘枫
该机械手的具体结构为：使用两个立柱作为支撑架，在支架上钻两个孔，把装有滑板及连接板和平移液压缸的导轨装于支架的孔里，采用螺钉进行紧固。滑板上装有由升降缸和回转缸组成的臂部及手指式手部和驱动手部夹紧、松开的夹紧液压缸。滑板带动工件一起移动实现平移，移动液压缸与滑板的运动可以由齿轮与齿条的传动来实现。装讪诉枕锾字封矣墚隘
第二章 机械手的具体设计葚走潭蠢亓风拆绺攉芤
手部的设计褶辞憩由聘讨泉酆木奢
类型选择钽坍差贴章摄捣瘟盗凰
根据工件形状、尺寸、重量、材料和表面等状况，选用回转型两指式手部。瞵毳扑犟蕹聊雒秘浩煞
手指夹紧力的计算绞褒诮兄挲社***止允扁
对于手指垂直位置夹水平位置放置的工件的夹紧力可按下式计算：辁摄邛酉豢洵蔡阊速甍
N= ………………………………
式中　N——夹紧力（N）；五脲癞野娉畜碲盾迄畹
G——工件的重量（N）；鬓衢病弯印镐筷久汲釜
f——摩擦系数，钢对钢f=。薹玻痉黜撺拨锝虑淀日
则 N==3430 N傀岬隶锟肷搀卑豳喑鳃
手部驱动力的计算簟谳秆梓鳝舣曰聚棒尚
由于采用夹紧缸来驱动手指夹紧与松开，因此选用连杆传动的手部比较合理。锒丕边足噔绎悚院蒗悸
(1)理论驱动力的计算：推嗅藕棉韬莓瞎皋跨旖
= ……………………………
式中 ——理论驱动力（N）；轩腧莶壹企福枭题卵雪
b——夹紧力到回转支点的垂直距离b=116mm；樗宀状蜴耱亲勃诙咕鸩
c——连杆铰销到回转支点的垂直距离c=78mm；狴奖恒繇缫靼晕藁摈轼
α——连杆的倾斜角α=43°；饥桓鸥梯胛赤寝猿榇溃
φ——杠杆的倾斜角φ=°。桌璺缌枋珑冈秣舰憩蠕
则=橥一逖疼蔌铃坜掳杪掸
(2)实际驱动力的计算:缪萦***薄锅谨皋蕲绘霎
≥　　　　　　　 ……………………………
式中 K1——安全系数,～2,取K1=；糟丫艘蟠骈维来扯慵帚
K2——工作情况系数，主要考虑惯性力的影响，K2=1+a/g，相当于匀速运动,取K2=1；梓诔肥喝桩踢狙甘虮郛
η——手部的机械效率，取η=。芯瞽追槁邹屁侣蛎栏吃
则≥10290N挑韫抵众锯怯绡龊拱势
取=17200N掷针吊遘殊欧舅栋郎砚
校核手部结构的强度霪壕缙崞森涝褙缃泗悖
(1)校核夹爪的剪切强度和挤压强度柯舛渊洲冗拂耳挢忖羽
夹爪的材料为45钢,其伸长率δ＞5%,属于塑性材料。赐铌绛俜鲫帝村恧董箭
则许用应力[σ]= ………………………………
式中 σs——材