基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì)
基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì),基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì),基于,汽車發(fā)動(dòng)機(jī),缸體,零件,夾持,機(jī)械手,設(shè)計(jì)
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)生：劉洋學(xué)生：劉洋題目：基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)制1202班學(xué)生姓名：劉洋指導(dǎo)教師：王楠目錄目錄1.緒論緒論2.夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì) 機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)3.裝配圖裝配圖 4.5.致謝致謝第一章緒論第一章緒論（一）概述（一）概述 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的改進(jìn)和創(chuàng)新已成為廣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的改進(jìn)和創(chuàng)新已成為廣大技術(shù)人員和機(jī)械工人在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。本設(shè)大技術(shù)人員和機(jī)械工人在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。本設(shè)計(jì)缸體機(jī)械夾手有良好的工作性能，針對性強(qiáng)，主要用于汽計(jì)缸體機(jī)械夾手有良好的工作性能，針對性強(qiáng)，主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的夾持的操作。車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的夾持的操作。（二）組成及作用（二）組成及作用 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成系統(tǒng)是由氣缸推動(dòng)滑汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成系統(tǒng)是由氣缸推動(dòng)滑塊帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)夾手的開合，塊帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)夾手的開合，具體就是調(diào)節(jié)夾持機(jī)械手指間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾具體就是調(diào)節(jié)夾持機(jī)械手指間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾持工作。以及氣缸推動(dòng)，壓緊吸盤，吸取缸蓋托板。持工作。以及氣缸推動(dòng)，壓緊吸盤，吸取缸蓋托板。第二章 夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)（一）氣缸的設(shè)計(jì)（一）氣缸的設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)：主要設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)：工作行程工作行程800 mm800 mm；運(yùn)動(dòng)負(fù)載質(zhì)量運(yùn)動(dòng)負(fù)載質(zhì)量30 kg30 kg；移動(dòng)速度控制移動(dòng)速度控制3m/min3m/min。氣缸零件圖氣缸零件圖（二）導(dǎo)軌的選擇（二）導(dǎo)軌的選擇（1 1）軌寬）軌寬（2 2）軌長）軌長（3 3）滑塊類型和數(shù)量的確定）滑塊類型和數(shù)量的確定導(dǎo)軌零件圖導(dǎo)軌零件圖（三）齒輪齒條的選擇（三）齒輪齒條的選擇（1 1）齒輪類型精度等級(jí)）齒輪類型精度等級(jí) ，材料，材料，齒數(shù)齒數(shù)（2 2）齒面接觸強(qiáng)度）齒面接觸強(qiáng)度（3 3）齒根彎曲強(qiáng)度）齒根彎曲強(qiáng)度齒輪零件圖齒輪零件圖第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)參數(shù)要求（一）設(shè)計(jì)參數(shù)要求現(xiàn)在設(shè)計(jì)參數(shù)及要求現(xiàn)在設(shè)計(jì)參數(shù)及要求（1 1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊放松；放松；（2 2）工件的材質(zhì)為）工件的材質(zhì)為5kg5kg，材質(zhì)為，材質(zhì)為45#45#鋼；鋼；（3 3）夾持器有足夠的夾持力；）夾持器有足夠的夾持力；（4 4）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。（二）傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)（二）傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)（三）夾緊力計(jì)算（三）夾緊力計(jì)算 手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所計(jì)算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)持可靠的加緊狀態(tài)（四）真空吸盤的選擇（四）真空吸盤的選擇（4 4）真空吸盤與工件表面的貼合程度）真空吸盤與工件表面的貼合程度（3 3）真空吸盤常用的材料）真空吸盤常用的材料（2 2）真空吸盤的結(jié)構(gòu)）真空吸盤的結(jié)構(gòu)（1 1）真空吸盤原理）真空吸盤原理裝配圖裝配圖致謝致謝 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1202班
學(xué)生姓名： 劉 洋
指導(dǎo)教師： 王 楠
論文提交日期： 2016年 5 月 30 日
論文答辯日期： 2016年 6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè)
1202班 學(xué)生：劉洋
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：
（1） 進(jìn)行夾持機(jī)械手的組成分析，制定夾持機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案;
（2） 對夾持手各個(gè)部件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及強(qiáng)度校核，完成夾持機(jī)械手各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì);
（3） 夾持機(jī)械手設(shè)計(jì)，繪制夾持機(jī)械手總裝圖（A1以上）一張和主要的夾持機(jī)械手零件圖（A4以上）;
（4） 編寫符合論文格式規(guī)定的設(shè)計(jì)說明書10000字以上。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：
基于一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件為背景，對夾持機(jī)械手進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)和確定。
起止時(shí)間：2016年3月10日——2016年6月4日
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院全日制普通本科生
畢業(yè)設(shè)計(jì)誠信聲明
鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是自己在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究所取得的結(jié)果，結(jié)果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中曾經(jīng)聲明援用的內(nèi)容外，本論文不含任何其余個(gè)人或團(tuán)體已經(jīng)頒發(fā)或撰寫過的文章結(jié)果。對本文的咨詢做出重要貢獻(xiàn)的小我和團(tuán)體在文中均作了精確的解釋并表達(dá)了感謝。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與指導(dǎo)教師共同擁有。自己一切明白本說明的法令后果由本人擔(dān)當(dāng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：劉洋
2016年 5 月 30 日
目 錄
第一章緒論 1
1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手概述 1
1.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成及作用 2
1.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成 2
1.2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的作用 2
第二章夾持機(jī)械手的對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì) 4
2.1 夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 4
2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 4
2.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)氣缸選擇 5
2.3.1 氣缸活塞的永久潤滑系統(tǒng) 6
2.3.2 氣缸設(shè)計(jì)特點(diǎn) 6
2.3.3 氣缸的設(shè)計(jì) 7
2.4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的導(dǎo)軌選擇 9
2.5 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的齒輪齒條選擇 10
2.5.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù) 10
2.5.2 按照齒面接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸 10
2.5.3 按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸 13
2.5.4 幾何尺寸計(jì)算 14
2.5.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15
2.5.6 齒輪傳動(dòng)的潤滑方式 15
2.5.7 繪制齒輪零件圖 16
第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì) 17
3.1 夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求 17
3.2 夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 17
3.2.1 夾緊機(jī)械手的設(shè)計(jì)原則 17
3.2.2 夾緊力計(jì)算 18
3.2.3 夾緊裝置的組成 19
3.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的真空吸盤選擇 19
第四章基于solidworks夾持機(jī)械手的建模及裝配 22
4.1 solidworks軟件建模與裝配概述 22
4.2 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì) 22
4.3 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件裝配 24
第五章結(jié)論 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
附 錄 30
摘要
本論文是結(jié)合目前實(shí)際生產(chǎn)中，常常發(fā)現(xiàn)僅用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋夾具不能滿足生產(chǎn)工作要求，用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋夾具裝夾工件生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)大，加工質(zhì)量不高，而且往往需要增加劃線工序，而專門設(shè)計(jì)了缸蓋夾手，主要包括夾具的定位方案，夾緊方案、對刀方案，夾具體與定位鍵的設(shè)計(jì)及加工精度等方面的分析。
本機(jī)器人缸蓋夾具的工作原理是：由電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)直線導(dǎo)軌來回移動(dòng)，直線導(dǎo)軌與運(yùn)動(dòng)機(jī)械手指、氣缸、法蘭相連，從而實(shí)現(xiàn)整體機(jī)械手指的整體橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)機(jī)械手指之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾持工作。
本設(shè)計(jì)缸蓋夾手有良好的工作性能，針對性強(qiáng)，主要用于缸蓋的夾持的操作。其具有夾緊力裝置，具備現(xiàn)代夾具所要求的高效化和精密化的特點(diǎn)，可以有效的減少工缸蓋夾持的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)力，從而可以有效地減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和增加勞動(dòng)效率。缸蓋夾手具有提高生產(chǎn)率、擴(kuò)大工藝范圍、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及保證生產(chǎn)安全等特點(diǎn)。因此，對夾具知識(shí)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)以及設(shè)計(jì)新式的適合實(shí)際生產(chǎn)的夾具在今天顯得尤為重要起來。
關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī);缸蓋;夾具;
Abstract
In this paper is combined with the actual production, often found in automobile engine cylinder head fixture can not only meet the production requirements, with the automobile engine cylinder head fixture clamping workpiece production efficiency, low labor quality is not high, and often need to increase the marking process, specially designed for cylinder head hand, mainly including fixture locating scheme, the clamping scheme, the scheme of the knife, clamp locating and specific key aspects such as design and machining precision of analysis.
Cylinder head fixture this robot working principle is: by motor driven gear rack mechanism, driven by the meshing of gear and rack moving back and forth linear guide, linear guide, cylinder, flange and movement mechanical finger is linked together, so as to realize the whole mechanical finger lateral movement of the whole, adjust the distance between the manipulator hand, so as to realize the clamping of the engine cylinder head.
This design cylinder head hand good machining precision, pertinence, mainly used for clamping cylinder head machining.Its clamping force device, the qualifications for the modern fixture efficiency, and the characteristics of motors, can effectively reduce the processing time and auxiliary time, greatly improving the labor productivity, which can effectively reduce the labor intensity of workers and increase the work efficiency.Cylinder head clamp hand has to raise productivity, expanding the scope of the process, reduce labor intensity and ensure safe production, etc.Therefore, understanding of fixture knowledge and learning, and is suitable for the actual production in the design of new jig in today is particularly important.
Key words：Car engines; cylinder head;fixture;
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論
第一章緒論
1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手概述
加工工藝及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手畢業(yè)設(shè)計(jì)是對所學(xué)專業(yè)知識(shí)的加深鞏固，是在畢業(yè)之前對所學(xué)各科目的一次深入綜合的總復(fù)習(xí)，也是理論與實(shí)際結(jié)合的鍛煉。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手已成為機(jī)械加工過程中的重要裝備。它的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝方式之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的改進(jìn)和創(chuàng)新已成為廣大技術(shù)人員和機(jī)械工人在技術(shù)革新中的一項(xiàng)重要任務(wù)。機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于零件的生產(chǎn)類型、結(jié)構(gòu)、材料、尺寸、形狀和技術(shù)要求不同，針對某一零件，往往不是單獨(dú)在一種設(shè)備上，用某種加工方法就能完成的，而是要有一定的工藝過程才能完成對零件的加工。所以，不僅要根據(jù)零件的具體要求，對零件的各組成表面選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?，還需要確切地安排加工次序，一步一步地把零件加工出來。
對于某個(gè)具體零件，可以采用不同的工藝方案進(jìn)行加工。雖然這些方案都可以加工出來合格的零件，但從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益兩方面來看，其中就可能會(huì)有更加合理且切實(shí)可行的方案。所以，必須根據(jù)零件的具體要求和加工條件，來擬訂較為合理的工藝過程。
在整個(gè)加工構(gòu)成中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手不僅僅是為了夾緊、固定被加工零件，設(shè)計(jì)合理的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手，還要求保證加工零件的位置精度、提高加工生產(chǎn)率。各種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的設(shè)計(jì)質(zhì)量，將直接影響被加工零件的精度要求，在機(jī)械加工工藝過程中起到重要的作用。
1.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成及作用
1.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的組成系統(tǒng)是由電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)直線導(dǎo)軌來回移動(dòng)，與此同時(shí)帶動(dòng)氣缸法蘭的的整體橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手之間的距離，具體就是調(diào)節(jié)夾持機(jī)械手指間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾持工作。
按在機(jī)械夾手中的作用，地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組成機(jī)械夾手的元件可以劃分為以下幾類：
（1）定位元件及定位裝置；
（2）夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu))；
（3）機(jī)械夾手；
（4）對刀，引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等)；
（5）動(dòng)力裝置；
（6）分度，對定裝置；
（7）其它的元件及裝置(包括機(jī)械夾手各部分相互連接用的以及機(jī)械夾手與系統(tǒng)相連接用的緊固螺釘，銷釘，鍵和各種手柄等)；
每個(gè)機(jī)械夾手不一定所有的各類元件都具備，例如手動(dòng)夾手就沒有動(dòng)力裝置,一般的機(jī)械夾手不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之，按照加工等方面的要求，有些機(jī)械夾手上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu)，例如在有的自動(dòng)化機(jī)械夾手中必須有上下料裝置。
1.2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的作用
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的作用就是在電機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件的夾持工作。機(jī)械夾手的設(shè)計(jì)主要是對以下幾項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）定位裝置的設(shè)計(jì)；（2）夾緊裝置的設(shè)計(jì)；（3）對刀：引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì)；（4）機(jī)械夾手的設(shè)計(jì)；（5）其他元件及裝置的設(shè)計(jì)。
該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手把以前的手動(dòng)夾持汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件的工作，用現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)備完成了，方便快捷的智能化的作用已經(jīng)顯示出來。工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了更高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對缸蓋機(jī)械夾手提出更高的要求。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的思想融入到機(jī)器人中去。同時(shí)也注意到的機(jī)器人的重要作用，機(jī)器人是現(xiàn)代一種典型的光機(jī)電一體化產(chǎn)品，機(jī)器人學(xué)也是當(dāng)今世界極為活躍的研究領(lǐng)域之一，它涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、控制論與控制工程學(xué)、人工智能、生物學(xué)、人類學(xué)等多個(gè)學(xué)科。在機(jī)器人技術(shù)快速發(fā)展的今天，作為一名現(xiàn)代工程師、理工科大學(xué)學(xué)生都有必要學(xué)習(xí)和掌握一些機(jī)器人學(xué)方面的知識(shí)。 材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的角度看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)
第二章夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)
2.1 夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對發(fā)動(dòng)機(jī)缸體抓取設(shè)計(jì)參數(shù)及要求如下：
（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊—放松；
（2）夾持器有足夠的夾持力；
（3）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。
依據(jù)以上的重要參數(shù)我們可以查閱先關(guān)的資料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
整個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的動(dòng)力系統(tǒng)是由電機(jī)氣缸提供動(dòng)力支撐。
機(jī)器人缸蓋機(jī)械夾手的工作原理是：由電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)直線導(dǎo)軌來回移動(dòng)，在這同時(shí)帶動(dòng)氣缸法蘭的的整體橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)夾手之間的距離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾持工作。
整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案是：由電機(jī)提供動(dòng)力，利用氣缸和直線導(dǎo)軌的傳輸作用以及出齒輪齒條的傳動(dòng)來帶動(dòng)這個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的工作。
2.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)氣缸選擇
圖2-1 氣缸基本結(jié)構(gòu)
缸筒：一般缸筒內(nèi)表面的粗糙度應(yīng)達(dá)Ra0.8μm，對于鋼管缸筒，內(nèi)表面還應(yīng)鍍硬鉻，從而減少摩擦阻力和磨損。其材質(zhì)除了高碳鋼外，還可以使用高強(qiáng)度鋁合金、黃銅和不銹鋼管。
端蓋：端蓋上應(yīng)設(shè)有進(jìn)排氣通口，有的還在端蓋內(nèi)設(shè)有緩沖機(jī)構(gòu)。桿側(cè)端蓋上設(shè)有密封圈和防塵圈，以防止從活塞處向外漏氣和防止外部灰塵進(jìn)入缸內(nèi)。一般端蓋以前常用可段鑄鐵，現(xiàn)在通常使用鋁合金壓鑄，微型缸有使用黃銅材質(zhì)的。
導(dǎo)向套：提高氣缸的導(dǎo)向精度，承受活塞桿上少量的橫向負(fù)載，減小活塞桿伸出時(shí)的下彎量，延長氣缸的使用壽命。一般使用燒結(jié)含油合金、鉛青銅鑄件。
活塞：活塞是受壓力零件，活塞上設(shè)有密封圈、耐磨環(huán)。耐磨環(huán)可提高氣缸的導(dǎo)向性，減少活塞密封圈的磨耗，減少摩擦阻力，通常情況材料使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夾布合成樹脂等材質(zhì)?；钊牟馁|(zhì)通常使用鋁合金和鑄鐵，小型缸有的用黃銅制成。
活塞桿：通常使用高碳鋼、表面經(jīng)鍍硬鉻處理，或者使用不銹鋼，提高密封圈的耐磨性。
2.3.1 氣缸活塞的永久潤滑系統(tǒng)
″A″為環(huán)型腔，在兩層墊圈中間充滿油脂，保證永久潤滑及減小摩擦以達(dá)到最優(yōu)性能。
″B″特福隆的環(huán)型圈防止內(nèi)表面滑傷。
″C″O型墊圈保證密封。
圖2-2 氣缸活塞圖
2.3.2 氣缸設(shè)計(jì)特點(diǎn)
（1） 活塞定向系統(tǒng):
a.儲(chǔ)油器不間斷供油,低摩擦工作壽命長 (永久潤滑)
b.聚四氟乙烯圈給活塞提供機(jī)械定向
c.加厚活塞非常結(jié)實(shí)
d.可“滾轉(zhuǎn)”拆除“O”型圈
（2）降低軸承磨損定向：
a.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸采用減少摩擦的新材料
b.油脂分離器持續(xù)對軸提供潤滑
c.油塞使得加油方便,減少維護(hù)時(shí)間
d.附加的“O”型圈增加密封性
e.止推環(huán)通過削減徑向壓力來定向
f.清結(jié)環(huán)使殘留物離開密封表面
2.3.3 氣缸的設(shè)計(jì)
1.主要設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)：
氣缸工作行程——800 mm；
運(yùn)動(dòng)負(fù)載質(zhì)量——30 kg；
移動(dòng)速度控制——3m/min。
具體步驟如下：
（1）先根據(jù)參考資料，確定適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案。
（2）通過計(jì)算、分析設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的參數(shù)：氣缸的內(nèi)徑、壁厚，活塞桿的直徑，耗氣量的計(jì)算，驗(yàn)算設(shè)計(jì)結(jié)果，導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)元件的選擇，管路設(shè)計(jì)，底座的設(shè)計(jì).
（3）根據(jù)動(dòng)力和總體參數(shù)的選擇和計(jì)算，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，完成機(jī)械系統(tǒng)的主要部件圖。
圖2-3 氣缸設(shè)計(jì)圖
由設(shè)計(jì)任務(wù)可以知道，要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小位100Kg，考慮到氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并且考慮到機(jī)械爪的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率β：
由《液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)》表2.1：
表2.1 氣缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與負(fù)載率
慣性負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度v
<100mm/s
100~500mm/s
>500mm/s
0.65
0.5
0.3
運(yùn)動(dòng)速度V=3m/min=50mm/s，取β=0.60，所以實(shí)際液壓缸的負(fù)載大小為：F=F0/β=1633.3N
D=1.27=1.27 =66.26mm
F—?dú)飧椎妮敵隼?N；
P —?dú)飧椎墓ぷ鲏毫a
按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取D=80 mm
表2.2 氣缸缸徑尺寸系列
8
10
12
16
20
25
32
40
50
63
80
（90）
100
（110）
125
（140）
160
（180）
200
（220）
250
320
400
500
630
活塞桿直徑的確定
由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm
缸筒長度的確定
缸筒長度S=L+B+30
L為活塞行程；B為活塞厚度
活塞厚度B=(0.6~1.0)D= 0.7×80=56mm
由于氣缸的行程L=800mm ,所以S=L+B+30=886 mm
導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A：
一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面長度A，在D<80mm時(shí)，可取A=(0.6~1.0)D；在D>80mm時(shí), 可取A=(0.6~1.0)d。所以A=25mm最小導(dǎo)向長度H：
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為L，缸筒直徑為D，最小導(dǎo)向長度為：H
代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長度H + =80 mm
活塞桿的長度H=L+B+A+80=800+56+25+40=961 mm
2.4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的導(dǎo)軌選擇
（1）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌簡介
中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速性增長，為直線導(dǎo)軌產(chǎn)品提供了巨大的市場，中國市場極大的誘惑力，使得世界都把目光都聚焦在中國市場，在改革開放的這幾十年來，中國直線導(dǎo)軌制造業(yè)所形成的巨大生產(chǎn)能力讓世界刮目相看。隨著中國電力工業(yè)、數(shù)據(jù)通信業(yè)、城市軌道交通業(yè)等行業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對直線導(dǎo)軌的需求也將隨之快速增長，因此未來直線導(dǎo)軌行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。
直線導(dǎo)軌可分為：滾輪直線導(dǎo)軌，圓柱直線導(dǎo)軌，滾珠直線導(dǎo)軌，三種，是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件，按給定的方向做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)。依按摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。
直線導(dǎo)軌材料很多都用鉻軸承鋼，常見的如GCr15也可以考慮滲碳軸承鋼，如G20CrMo。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意淬火工藝要求，否則會(huì)有開裂，變形的現(xiàn)象。
作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上。與平面導(dǎo)軌比較，直線導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀，比平面導(dǎo)軌要復(fù)雜，復(fù)雜的原因是導(dǎo)軌上需要加工溝槽，以此利于滑動(dòng)元件的移動(dòng)，溝槽的形狀和數(shù)量，取決于機(jī)床需要完成的功能。例如：一個(gè)既承受直線作用力，還承受顛覆力矩的導(dǎo)軌系統(tǒng)，與僅承受直線作用力的導(dǎo)軌相比．設(shè)計(jì)上有很大的不同。
（2）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選用
① 軌寬的確定
軌寬指滑軌的寬度。軌寬是決定其負(fù)載大小的關(guān)鍵因素之一，四排滾珠（也有部分兩排珠的）的方軌現(xiàn)貨產(chǎn)品一般有15、20、25（23）、30（28）、35（34）、45、55（53）、65（63），某些品牌最大只生產(chǎn)到45規(guī)格，有些小廠家可能只到30。期貨產(chǎn)品也有85、120等，但大部分廠家都不生產(chǎn)。
②軌長的確定
這個(gè)長度是導(dǎo)軌軌的總長，不是行程。全長=有效行程+滑塊間距+滑塊長度×滑塊數(shù)量+兩端的安全行程，如果增加了防護(hù)罩，需要加上兩端防護(hù)罩的壓縮長度。需要注意的是，事先問清楚該品牌規(guī)格導(dǎo)軌整支的最大長度，超過這個(gè)長度是需要對接使用的。多數(shù)廠家整支長度最大是4000（微軌一般是1000），有的是3000，這與廠家的加工設(shè)備有關(guān)。需要對接并且用戶想事先在機(jī)器上加工安裝孔的情況下最好提供接口圖紙。另一點(diǎn)需要特別注意，導(dǎo)軌上的安裝孔孔間距是一定的，用戶在確定軌長時(shí)要注意位置，例如：15的軌，長600。如果不告訴供應(yīng)商需要的端部尺寸，一般到貨的狀態(tài)是10個(gè)安裝孔，導(dǎo)軌兩端面到各自最近的安裝孔中心的距離是30、30，但也可能是其他尺寸。
③滑塊類型和數(shù)量的確定
常用的滑塊有兩種：法蘭型，方形。前者高度低一點(diǎn)，但是會(huì)寬一點(diǎn)，安裝孔是貫穿螺紋孔，后者高度高一點(diǎn)，但是會(huì)窄一點(diǎn)，安裝孔是螺紋盲孔。兩者均有短型、標(biāo)準(zhǔn)型和加長型之分，主要的區(qū)別是滑塊本體即金屬部分的長度不同，當(dāng)然安裝孔的孔間距也可能不同，多數(shù)短型滑塊只有2個(gè)安裝孔?；瑝K的數(shù)量應(yīng)由用戶通過計(jì)算來確定，在此推薦一條：少到可以承載，多到可以安裝?；瑝K類型和數(shù)量與滑軌寬度構(gòu)成負(fù)載大小的三要素。
2.5 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的齒輪齒條選擇
2.5.1 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)
（1）選用齒輪齒條傳動(dòng)方案。
（2）該機(jī)器人夾持裝置為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）
（3）材料選擇。查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31；
齒條選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為236HBS
齒輪選用45鋼，正火處理，硬度為190HBS
兩者材料的硬度差為46HBS。
大齒輪的齒數(shù)=2.625×24=63
取=97
2.5.2 按照齒面接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即
（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
①試選載荷系數(shù)=1.3
②計(jì)算齒條傳遞的轉(zhuǎn)矩
③選擇齒寬系數(shù)
根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查
查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-5選齒寬系數(shù)
＝1
④選擇彈性影響系數(shù)ZE
查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-5，選
ZE=176.3
⑤確定齒條和齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，表14-1-97按齒面硬度查得齒條的接觸疲勞強(qiáng)度極限
同理可以查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-5確定大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限
⑥計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
設(shè)每年工作300天
⑦確定接觸疲勞壽命系數(shù)
由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-5查得
，
⑧計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為%，安全系數(shù)為S=1，
（2）計(jì)算
①試算齒條的中較小的值。
②計(jì)算圓周速度v
③計(jì)算齒寬b
④計(jì)算齒寬與齒高之比b/h
模數(shù)
齒高 h=2.25mt=2.25x3.273=7.363mm
⑤計(jì)算載荷系數(shù)。
根據(jù)v=1.504（m/s），7級(jí)精度，由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-99查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.06
齒輪
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材P193表10-2查得使用系數(shù)KA=1
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材P196表10-4用插值法查得7級(jí)精度，齒條相對支承非對稱布置時(shí)，
由 ，查《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇圖14-1-53得;故載荷系數(shù)
⑥按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
⑦計(jì)算模數(shù)m
2.5.3 按照齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式
確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值
①由《《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-53查得齒條的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限
②由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇圖14-1-53取彎曲疲勞壽命系數(shù)
，
③計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
④計(jì)算載荷系數(shù)K
⑤查取齒形系數(shù)。
由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-108，
⑥查取應(yīng)力校正系數(shù)。
由《現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇表14-1-108，查得
，
⑦計(jì)算齒輪齒條的并加以比較。
齒輪的數(shù)值大。
⑧設(shè)計(jì)計(jì)算
對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.378并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3 按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=93.396mm，算出小齒輪的齒數(shù)
齒輪的齒數(shù) Z=2.03×31=63 ， 取 Z2=63 。
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
2.5.4 幾何尺寸計(jì)算
（1）計(jì)算分度圓直徑
（2）計(jì)算齒輪寬度
取齒輪的齒輪寬度B2=35mm，齒條的齒輪寬度B1=40mm
2.5.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)閷τ邶X輪，
齒輪齒頂圓直徑
齒全高
h=2.25m=2.25×3=6.75mm
其齒頂圓的直徑大于160mm而又小于500m故齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)
齒輪的關(guān)尺寸計(jì)算如下：
軸孔直徑 d=25
輪轂直徑 =1.6d=1.6×25=40
輪轂長度
輪緣厚度 = (3～4)m = 9～12(mm) 取 =10mm
輪緣內(nèi)徑 =－2h－2=378－2×6.75－2×10=344.5mm 取 =345mm
腹板厚度 c=0.3=0.3×93=27.9mm 取c=28mm
腹板中心孔直徑=0.5(＋)=0.5(80+345)=212.5(mm)
腹板孔直徑=0.25（－）=0.25（345－80）=66.25(mm) 取=66(mm)
齒輪倒角n=0.5m=0.5×3=1.5
2.5.6 齒輪傳動(dòng)的潤滑方式
通用的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤滑方法根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定，齒輪的的圓周速度小于12m/s時(shí)，故常采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤滑的方式。
2.5.7 繪制齒輪零件圖
圖2-4 齒輪零件圖
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)
第三章汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)
3.1 夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)要求
現(xiàn)在設(shè)計(jì)參數(shù)及要求
（1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動(dòng)作為抓緊—放松；
（2）輪胎的重量小于30kg
（3）夾手具備抓取輪胎的直徑范圍在：450~850mm，輪胎的厚度：100~150mm
（4）工件的材質(zhì)為5kg，材質(zhì)為45#鋼；
（5）夾持器有足夠的夾持力；
（6）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。
3.2 夾持機(jī)械手對缸蓋托板抓取傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
3.2.1 夾緊機(jī)械手的設(shè)計(jì)原則
工作不移動(dòng)工作不變形工作不振動(dòng)安全，省力，方便自動(dòng)化，復(fù)雜化足生產(chǎn)綱領(lǐng)，在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響到工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。所以，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：
（1）工件不移動(dòng)原則
夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。
（2）工件不變形原則
夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的形變。
（3）工件不振動(dòng)原則
對剛性較差的工件，或者進(jìn)行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動(dòng)。
（4）機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3-1 機(jī)械手夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖
該缸蓋是機(jī)械手夾緊裝置。機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示.。該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是由齒輪齒條帶動(dòng)的直線導(dǎo)軌相連的兩塊滑板，一邊機(jī)械手指是不動(dòng)的，其中有兩個(gè)手指，另一邊的手指由直線導(dǎo)軌連接，隨著直線導(dǎo)軌的移動(dòng)來完成缸蓋的夾持以及放松。來完成整個(gè)動(dòng)作。
其中兩個(gè)機(jī)械手指間的距離可以調(diào)節(jié)。來完成不同尺寸缸蓋的夾持。
機(jī)械手所夾持的力度：
（1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動(dòng)力；
（2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍；
（3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度；
（4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高；
（5）應(yīng)考慮通用性和特殊要求。
3.2.2 夾緊力計(jì)算
手指加在工件上的夾緊力是設(shè)計(jì)手部的主要依據(jù)，必須對其大小、方向、作用點(diǎn)進(jìn)行分析、計(jì)算。一般來說，加緊力必須克服工件的重力所產(chǎn)生的靜載荷（慣性力或慣性力矩）以使工件保持可靠的加緊狀態(tài)。
手指對工件的夾緊力可按下列公式計(jì)算：
式中：
K1—安全系數(shù)，由機(jī)械手的工藝及設(shè)計(jì)要求確定,通常取1.2——2.0，取1.5；
K2—工件情況系數(shù)，主要考慮慣性力的影響，計(jì)算最大加速度，得出工作情況系數(shù)K2, ，a為機(jī)器人搬運(yùn)工件過程的加速度或減速度的絕對值（m/s）；
K3—方位系數(shù)，根據(jù)手指與工件形狀以及手指與工件位置不同進(jìn)行選定，手指與工件位置：手指水平放置 工件垂直放置；
手指與工件形狀：型指端夾持圓柱型工件，，為摩擦系數(shù)，為型手指半角，此處粗略計(jì)算, —被抓取工件的重量
求得夾緊力 ：
取整為6334N
3.2.3 夾緊裝置的組成
由以下五部分組成。
（1）定位原件及定位裝置.它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸,用于確定工件在夾具中的正確位置,從而保證加工時(shí)工件運(yùn)動(dòng)間的相對正確位置.
（2）夾緊裝置.用于夾緊工件,保持既定的位置
（3）夾具體.用于連接或固定夾具上各元件及裝置,使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件.其他原件及裝置.有些機(jī)械夾手根據(jù)工件的加工要求,要有分度機(jī)構(gòu)。
3.3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體零件夾持機(jī)械手的真空吸盤選擇
1.吸盤的分類
一種利用內(nèi)外大氣壓力的差別，吸附在物體上的掛件，或者說是一種抓取物體的工具。還有一種是磁力吸盤,用于對鐵磁性物質(zhì)的吸附和固定, 大多數(shù)應(yīng)用在機(jī)械加工的領(lǐng)域上。
利用吸力夾持工件的機(jī)床附件。最常見的吸盤是磁力吸盤，一般是矩形或是圓盤形。它的磁力可以將鐵磁性工件吸緊，作用于平面磨床，也可以用于銑床和車床,?數(shù)控機(jī)床,?加工中心等。吸盤按磁力來源可分為電磁吸盤和永磁吸盤兩類。①電磁吸盤：內(nèi)部裝有多組線圈，通入直流電后產(chǎn)生磁場，吸緊工件；切斷電源，磁場消失，工件放開。②永磁吸盤：內(nèi)部裝有排列整齊且被不導(dǎo)磁材料隔開的永久磁鐵，當(dāng)磁鐵和吸盤面板上的導(dǎo)磁體對準(zhǔn)時(shí)，磁力線通過工件組成閉合回路，吸緊工件；轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使磁鐵與導(dǎo)磁體錯(cuò)開時(shí)，磁力線不通過工件,可松開工件。
原來的永磁吸盤吸力會(huì)比電磁吸盤小。但現(xiàn)在隨著磁性材料性能的提高以及生產(chǎn)工藝的提高，永磁吸盤的吸力可以做得比電磁吸盤更大大.，永磁吸盤不因通電而發(fā)熱形變，因此影響不到加工精度。但是卻會(huì)因?yàn)榇胖律炜s而產(chǎn)生微小的變形。另外還有利用真空吸力的真空吸盤和利用工件與臺(tái)面之間的正負(fù)靜電荷相吸的靜電吸盤。這些吸盤吸力較小，只適用于吸緊薄壁工件和非磁性工件等。
吸盤真空吸盤是一種通過真空度維持兩物體附著的技術(shù)。有工業(yè)應(yīng)用和民間應(yīng)用的區(qū)分，在工業(yè)上通過改變吸盤的真空度來實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、遷移過程中的“拿”與“放”，配合實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化機(jī)械。
2.真空吸盤選用
（1）真空吸盤原理
真空吸盤又稱真空吊具，是真空吸附裝置的執(zhí)行元件。真空吸附是一項(xiàng)非常容易掌握的傳送技術(shù)。利用真空技術(shù)調(diào)節(jié)、控制和監(jiān)控，可以有效地提高工件、零部件在自動(dòng)化、半自動(dòng)化生產(chǎn)過程中的效率。并且，真空吸附具有清潔，吸附平穩(wěn)，不損壞所吸附物件表面的優(yōu)點(diǎn)，所以真空吸附技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。
（2）真空吸盤的常見結(jié)構(gòu)
真空吸盤的結(jié)構(gòu)分為普通型和特殊型，常見的普通型真空吸盤有以下三種：
a.扁平吸盤形狀各異，材料品種較多，特別適用于搬運(yùn)表面光滑的工件；
b.短波紋管型吸盤吸附剛性好，接觸工件時(shí)緩沖性能好，吸力強(qiáng)，其波紋管可做小行程移動(dòng)，用來分離細(xì)小工件，但它很少用于垂直升舉；
c.長波紋管型吸盤與短波紋管型吸盤適用場合相同，但其能適用水平方向上更大高度差，并可做較長距離運(yùn)送。
（3）真空吸盤常用的材料
除結(jié)構(gòu)外，吸盤材料也是決定其密封性的關(guān)鍵因素。目前市場上的真空吸盤采用的材料有丁腈橡膠、硅橡膠、聚氨酯、氟橡膠等。由硅橡膠制成的吸盤適用于抓住表面較為粗糙的制品；由氨酯制成的吸盤則很耐用。除此之外，在實(shí)際生產(chǎn)中如果要求吸盤具有耐油性，則可以使用聚氨酯、丁腈橡膠或含乙烯基的聚合物等材料來制造吸盤。具體材料的選擇應(yīng)該根據(jù)工作環(huán)境對吸盤耐油、耐水、耐磨、耐熱等性能要求確定。
（4）真空吸盤與工件表面的貼合程度
吸盤與被吸附工件表面的貼合程度將直接影響到吸盤內(nèi)的真空壓力，若貼合程度不好，吸盤的真空度不容易保持，則達(dá)不到吸附工件的目的。在使用真空吸盤時(shí)，我們總希望工件與吸盤的接觸部分表面是光滑且封閉的，這樣更有利于真空吸盤抓住工件表面。可是這只不過是個(gè)理想狀態(tài)，通常被抓取的工件表面是不具備這樣的理想條件的，一般工件的表面不是有氣孔就是粗糙不平的，這些因素會(huì)直接影響到吸盤和工件表面的貼合程度。當(dāng)吸盤與工件表面貼合狀態(tài)差時(shí)就會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。彌補(bǔ)泄漏系統(tǒng)的措施通常有兩個(gè)：
a.使用高性能的真空發(fā)生裝置，使泄漏的氣體在最短的時(shí)間里補(bǔ)充上來。這種方法的缺點(diǎn)是系統(tǒng)中仍存在著漏氣量，并且耗費(fèi)能源；
b.縮小吸盤的直徑或通徑。這種辦法的缺點(diǎn)是當(dāng)工件質(zhì)量較大時(shí)達(dá)不到所需要的真空水平。
因此針對表面粗糙且質(zhì)量大的工件設(shè)計(jì)出一種新型結(jié)構(gòu)的高適應(yīng)性吸盤就非常有必要了。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 基于SolidWorks進(jìn)行夾持機(jī)械手的建模及裝配
第四章基于solidworks夾持機(jī)械手的建模及裝配
4.1 solidworks軟件建模與裝配概述
由查閱的資料以及老師提供的數(shù)據(jù)參考開始進(jìn)行整體規(guī)劃，先在紙上畫出整個(gè)中藥系統(tǒng)的整個(gè)框架模型，設(shè)計(jì)出整體的尺寸與數(shù)據(jù)，讓后才能進(jìn)行整體的建模。
其中要考慮到整體的尺寸，結(jié)構(gòu)部分，以及設(shè)計(jì)參數(shù)，還有工藝流程等一系列的因素。這些必須在solidworks建模前就要完成設(shè)計(jì)。其中，要查閱大量的資料，等一些相關(guān)于缸蓋夾手系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)。完成這步后才能開始建模。
4.2 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì)
根據(jù)前面的查閱的資料以及自己設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。先進(jìn)性零部件圖的繪畫。
主要用的操作命令有拉伸旋轉(zhuǎn)，由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)曲線較少，所以用到的掃描命令較少。主要幾個(gè)零部件的建模如下：
圖4-1 直線導(dǎo)軌
圖4-2 氣缸
圖4-3 法蘭
圖4-4 齒輪齒條
圖4-5 機(jī)械手
4.3 運(yùn)用SolidWorks軟件進(jìn)行零件裝配
把畫好的零部件進(jìn)行整體的裝配，得到了裝配圖。最后得到的系統(tǒng)的整體裝配圖如圖所示：
圖4-6 裝配圖
圖4-7 裝配圖
圖4-8 齒輪裝配
圖4-9 缸蓋夾手
第五章結(jié)論
本次汽車缸蓋機(jī)械夾手工藝研究主要是設(shè)計(jì)汽車氣缸缸體缸蓋的夾持機(jī)械手工序設(shè)計(jì)。?
汽車缸體零件夾持機(jī)械手的工作原理是：由電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，由齒輪齒條的嚙合裝置帶動(dòng)直線導(dǎo)軌來回移動(dòng)，直線導(dǎo)軌與運(yùn)動(dòng)機(jī)械手指、氣缸、法蘭相連，從而實(shí)現(xiàn)整體機(jī)械手指的整體橫向移動(dòng)，調(diào)節(jié)機(jī)械手指之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的夾持工作。?
總之，本設(shè)計(jì)基本完成了初始目的，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。并且通過本次的設(shè)計(jì)使我所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，在查找資料的過程中也使我了解和掌握了許多的課外知識(shí)，開拓了視野，使自己專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。也將是走向工作崗位的一個(gè)重要的開端。
對汽車缸體零件夾持機(jī)械手的設(shè)計(jì)，可靠地保證工件運(yùn)行效率，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的給以性能。本機(jī)械夾手可以反應(yīng)機(jī)械夾手計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題，如定位精度、夾緊方式、夾具結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。使缸蓋的夾持更加的穩(wěn)定，具有很大的益處，方便了工業(yè)生產(chǎn)。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
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致謝
通過近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分的掌握了一般的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅是對所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鞏固，也從中得到新的啟發(fā)和感受，同時(shí)也提高了自己運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且比較系統(tǒng)的理解了液壓設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。
在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我本著實(shí)事求是的原則，抱著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，主要按照課本的步驟，到圖書館查閱資料，在網(wǎng)上搜索一些相關(guān)的資料和相關(guān)產(chǎn)品信息。這一次設(shè)計(jì)是大學(xué)四年來最系統(tǒng)、最完整的一次設(shè)計(jì)，也是最難的一次。在設(shè)計(jì)的時(shí)候不停的計(jì)算、比較、修改，再比較、再修改，我也付出了一定的心血和汗水，在期間也遇到不少的困難和挫折，幸好有老師的指導(dǎo)和幫助，才能夠在設(shè)計(jì)中少走了一些彎路，順利的完成了設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)研究過程中仍然存在不足之處，有的問題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）與夾具相關(guān)的刀具和量具的了解還不太清楚。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
（4）使用有一定的局限：人工操作多，零部件磨損度在實(shí)際中尚不明確。
附 錄
附錄1：A 0圖紙1張
附錄2：A 3圖紙3張
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