機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-雙臂式自動送料機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計【全套圖紙PROE三維】

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1、目錄 第 1 頁 目目 錄錄 第一章 緒論1 1.1 選題的目的意義1 1.2 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢1 1.3 常用自動送料方式2 1.3.1 采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料.2 1.3.2 利用機械手進(jìn)行送料.2 1.3.3 采用伺服電機控制工作臺進(jìn)行送料.2 1.4 本課題主要研究內(nèi)容及設(shè)計任務(wù)2 第二章 對課題的分析4 2.1 現(xiàn)在企業(yè)的要求4 2.2 兩種典型的送料機構(gòu)4 2.2.1 氣動送料機4 2.2.2 利用機械手自動送料5 2.3 本課題采用送料方式及其創(chuàng)新7 第三章 雙臂式自動送料機器人原理分析及計算8 3.1 液壓缸的原理和計算8 3.

2、1.1 主要尺寸的計算8 3.1.2 強度校核9 3.1.3 活塞桿穩(wěn)定性校核9 3.2 電磁吸附手原理及計算10 3.2.1 基本公式和一般概念10 3.2.2 參數(shù)計算過程14 3.3 立柱的尺寸計算16 3.4 驅(qū)動電機的選擇.18 3.4.1 直流電機與步進(jìn)電機比較18 3.4.2 步進(jìn)電機的選擇18 3.5 螺釘?shù)倪x擇19 第四章 實體設(shè)計22 4.1 設(shè)計軟件介紹22 4.2 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計23 4.3 取料手結(jié)構(gòu)的設(shè)計23 4.4 立柱的設(shè)計24 4.5 M6 螺母接收裝置設(shè)計.25 4.6 螺母擺正槽設(shè)計.26 4.7 送料機構(gòu)設(shè)計27 4.8 整體裝配圖.28 第五章 設(shè)計

3、總結(jié)29 致謝31 參考文獻(xiàn)32 附錄33 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 第一章第一章緒論緒論 制造業(yè)是社會可持續(xù)發(fā)展的基石，是創(chuàng)造社會財富的直接源泉，作為制造 業(yè)的一部分，鈑金件在制造業(yè)中非常重要起著的作用。當(dāng)今市場，鈑金零件占 全部金屬制品 90%以上1，鈑金加工業(yè)在國民經(jīng)濟和軍事諸方面占有的位置極 其重要，鈑金類零件的應(yīng)用涉及到汽車、機械、家用電器、電機、儀表、航空 航天、兵器等生活中的各行各業(yè)。鈑金類零件已成為金屬制品的靈魂，沒有鈑 金類零件，制造業(yè)就無法正常的運行。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 鈑金類零件的種類繁多2，按厚度分類，可分為薄板、中

4、板、厚板和特厚 板；按生產(chǎn)方法分類，可分為熱軋鋼板和冷軋鋼板；按表面特征分類，可分為 （熱鍍鋅板、電鍍鋅板） 、鍍錫板、復(fù)合鋼板和彩色涂層鋼板；按用途分類，可 分為橋梁鋼板、鍋爐鋼板、造船鋼板、裝甲鋼板、汽車剛板、屋面鋼板、結(jié)構(gòu) 鋼板、電工鋼板（硅鋼片） 、彈簧鋼板和其他使用的一些鋼板。真可謂種類齊全， 涉及到機械領(lǐng)域的各個行業(yè)。 機械領(lǐng)域總是在不斷的發(fā)展著的，隨著現(xiàn)代工業(yè)化和大眾化生產(chǎn)的不斷需 求，新型的、特種的、專用的板金類零件正在不斷地開發(fā)生產(chǎn)出來，從而使鈑 金件的應(yīng)用更加的廣泛，也使制造業(yè)的機械化生產(chǎn)更加滿足人們的要求。 1.11.1 選題的目的意義選題的目的意義 鉚接技術(shù)作為金屬結(jié)構(gòu)

5、零件相互連接的方法，適用于鉚釘連接、零件翻邊、 永久連接等，在五金工具、飛機制造維修、精密機械、汽車制造等行中應(yīng)用廣 泛。優(yōu)點是：連接強度高，密封性好，節(jié)約能源無污染。隨著鉚接技術(shù)的不斷 發(fā)展，在現(xiàn)代化應(yīng)用中大大提高了勞動效率。但送鉚方式上目前主要是人工送 鉚為主，而手工送鉚常常導(dǎo)致工業(yè)事故發(fā)生，造成悲劇。為了避免事故發(fā)生同 時提高勞動效率，自動送鉚裝置應(yīng)時代發(fā)展而產(chǎn)生?，F(xiàn)在自動送料機構(gòu)中多為 簡單的送料機構(gòu)，生產(chǎn)效率雖然可以滿足部分需要。但是隨著現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的 日益集中化、高效化、國際競爭日益激烈，這些簡單的自動送料機構(gòu)逐漸顯示 了它的弊端。所以設(shè)計一種靈活性高、使用安全的送鉚設(shè)備是非常有現(xiàn)

6、實意義 的。本課題研究雙臂送料機構(gòu)，將克服普通送料機構(gòu)的弊端，大大提高自動送 料機構(gòu)的生產(chǎn)效率，減少勞動成本，提高人身安全，保障生產(chǎn)質(zhì)量。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 1.21.2 本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢 鉚接是一種古老的連接方法，早在千年前就有應(yīng)用，主要是手工操作，工 藝粗糙，效率低。但是在當(dāng)時已經(jīng)是一種較先進(jìn)的連接方法。在鉚接技術(shù)的發(fā) 展中，除了手工鉚接，近代發(fā)展到了沖壓鉚接。其工藝方法為：鉚頭在垂直方 向作上下運動，利用其產(chǎn)生的巨大壓力將被鉚件鉚合在一起。在汽車車身的制 造中需要輕金屬與非金屬聯(lián)結(jié)處應(yīng)用較多。20 世紀(jì) 7O 年代出現(xiàn)了

7、擺碾鉚接技 術(shù)3。與此同時自動化送料由簡單的人工配合機械操作開始轉(zhuǎn)向復(fù)雜的電氣自 動化系統(tǒng)控制及高級全自動智能控制發(fā)展，并廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，帶來了 全自動送鉚機的大規(guī)模革新自動化。20 世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)了 TOX 圓點連接鉚接 技術(shù)4，自動鉚接設(shè)備得到了更多的認(rèn)同及迅速發(fā)展,在自動鉚接技術(shù)的基礎(chǔ)上， 對應(yīng)在我國和國外的生產(chǎn)和研究中，自動送料方式有很多種。其中有一：采用 雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料；二：利用機械手進(jìn) 行送料；三：采用伺服電機控制工作臺進(jìn)行送料。但是在這些產(chǎn)品中，存在著 一些問題。如日本的 RF20SD-OR11 機械手送料裝置與沖床做成一體，從橫向

8、(側(cè) 面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價格昂貴，又不適合于我國沖床 的縱向送料的要求5。 為使自動送料技術(shù)更有利于生產(chǎn)，現(xiàn)階段及將來自動送料設(shè)備主要朝著以下幾 個方向發(fā)展：提高勞動安全性，提高成產(chǎn)效率，消除積累誤差，減少生產(chǎn)成本 等。為了解決這些問題，結(jié)合國內(nèi)外送料機構(gòu)的特點，開發(fā)雙臂自動送料機器 人裝置，設(shè)計具有推廣意義的自動送料機符合生產(chǎn)自動化的要求。 1.31.3 常用自動送料方式常用自動送料方式 1.3.1 采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能的自動送料 氣動送料機由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物

9、料分 離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能6。 為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路中的真空控制 回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路中的所有連接氣管應(yīng)盡可能的短，以減小空氣 流通阻力，提高真空度。 采用氣缸的優(yōu)點：減少了物料的運送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。 缺點：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用。 1.3.2 利用機械手進(jìn)行送料利用機械手進(jìn)行送料 機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運動牽引 小車作前進(jìn)的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復(fù)位運動。 由小車機械手將工件送至沖床下進(jìn)行沖孔

10、，提高了生產(chǎn)效率，保證了質(zhì)量，改 善了勞動強度，確保了人生安全。 采用機械手送料的優(yōu)點：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。 缺點：首先由于整個過程均由機械手實現(xiàn)，所以對機械手的要求度很高，其次， 如果工件大小不一要經(jīng)常更換。 1.3.3 采用伺服電機控制工作臺進(jìn)行送料采用伺服電機控制工作臺進(jìn)行送料 由單片機產(chǎn)生驅(qū)動脈沖信號，步進(jìn)電機的驅(qū)動器收到驅(qū)動脈沖信號后，步 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 進(jìn)電機將會按照設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，將電脈沖轉(zhuǎn)化成交位移。電 機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率來控制決定，再由電機控制工作臺進(jìn)行送料沖壓7。 優(yōu)點： 1）可以連續(xù)生產(chǎn)，并且能實現(xiàn)一人控制幾臺機器 2）可

11、靠性高，由于送料機構(gòu)外部由步進(jìn)電機控制，所以每次的行程都是固 定值。 3）低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應(yīng)的應(yīng)用場合，較低的功耗和工作 電壓是生產(chǎn)便捷化的必要條件。 4）維護方便，經(jīng)濟實用。 1.41.4 本課題主要研究內(nèi)容及設(shè)計任務(wù)本課題主要研究內(nèi)容及設(shè)計任務(wù) 本課題通過了解壓鉚機的工作原理及主要功能，分析目前常用送鉚方式， 提出雙臂自動送鉚機器人的自動送鉚方案。中一臂主要為物料的抓取功能；另 一臂主要完成送料功能。 根據(jù)系統(tǒng)功能，設(shè)計各機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)設(shè)計要求，確定設(shè)計參數(shù)。 并且用三維軟件進(jìn)行三維實體建模，實現(xiàn)了運動仿真。這種雙臂送料機構(gòu)將克 服普通送料機構(gòu)的弊端，大大提高自動送料

12、機構(gòu)的生產(chǎn)效率。主要研究設(shè)計內(nèi) 容： 1）液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d 和缸筒長度 L； 2）電磁吸附手各個參數(shù)計算； 3）立柱尺寸設(shè)計，包括截面形狀選擇、長度設(shè)計、內(nèi)外徑設(shè)計； 4）驅(qū)動電機選擇； 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 第二章第二章 對課題的分析對課題的分析 2.12.1 現(xiàn)在企業(yè)的要求現(xiàn)在企業(yè)的要求 制造業(yè)生產(chǎn)加工的產(chǎn)品總是趨向于批量化和大量化的，生產(chǎn)效率總是加工 能力的標(biāo)志。要提高生產(chǎn)效率，減小加工的輔助時間是最有效的手段。在過去 的生產(chǎn)加工中，勞動者總是生產(chǎn)加工的主角，他們基本上要人工來完成生產(chǎn)加 工的全部任務(wù),存在著很多的安全隱患，浙江的叢化機械廠就是

13、一個很好的例子， 根據(jù)生產(chǎn)計劃，該廠每年都要生產(chǎn)大量的板金類零件，而在加工中仍然使用人 工送料，這就使得操作員經(jīng)常進(jìn)行長時間工作，畢竟人的體力和耐力都有限， 再加上生理和安全的需求，這就使得企業(yè)中加工事故連連發(fā)生，這樣不僅使得 操作人員受到身體傷害，而且使企業(yè)的生產(chǎn)能力得不到提高，也使得經(jīng)濟效益 降低。要改變加工中存在的問題，最直接的方法是改進(jìn)送料方式。 當(dāng)今世界機械領(lǐng)域發(fā)展的趨勢是自動化、高效化和安全化，在這個時代中， 機械化生產(chǎn)進(jìn)一步促進(jìn)了世界經(jīng)濟的發(fā)展，針對板金螺母的加工，壓鉚機的出 現(xiàn)是提高機械化生產(chǎn)的一重大標(biāo)志，它減輕了人的勞動程度和勞動，也大大降 低了輔助時間，從而提高生產(chǎn)效率，有

14、利于機械化的生產(chǎn)。 隨著壓鉚機的發(fā)展，壓鉚機自動送鉚機構(gòu)的出現(xiàn)更進(jìn)一步的促進(jìn)了生產(chǎn)效 率的發(fā)展，它基本上使人得到解放，大大的縮短了加工時間，使得送鉚加工和 壓鉚加工基本全部趨于自動化，與壓鉚機的人工送鉚壓鉚機相比，自動送鉚壓 鉚機首先可以提高送鉚的質(zhì)量，使送入鉚釘?shù)奈恢酶拥木_；其次可以連續(xù) 送鉚多個，從而減少了送鉚次數(shù)和輔助時間，提高了加工的效率；再次，它的 加工基本完全趨于自動化，從而保證了操作員的安全，減輕了勞動量，更趨向 人性化；最后，它能把加工生產(chǎn)與質(zhì)量控制有機的結(jié)合起來，不僅安全，也提 高了經(jīng)濟效益。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 5 頁 2.22.2 兩種典型的送料機構(gòu)兩種典型的送

15、料機構(gòu) 2.2.1 氣動送料機氣動送料機 1）沖床自動送料機的技術(shù)狀態(tài) 本文介紹的沖床自動送料機是一種用于冷 擠壓套圈類零件的送料機器，是沖床進(jìn)行技術(shù)改造的理想附機。該送料機克服 了國內(nèi)外有關(guān)沖床送料機的不足。如日本的 RF20SD0R11 機械手送料裝置與沖 床做成一體，從橫向(側(cè)面)送料，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配、制造、維修困難，價格昂 貴，又不適合于我國沖床縱向送料要求8。RF20SD0R11 結(jié)構(gòu)由沖床上曲軸輸 出軸，通過花鍵軸伸縮，球頭節(jié)部件聯(lián)接機械手齒輪，由傘齒輪、圓柱齒輪、 齒條、凸輪、撥叉、絲桿等一系列傳動件使機械手的夾爪作伸縮、升降、夾緊、 松開等與沖床節(jié)拍相同的動作來完成送料，另設(shè)一

16、套獨立驅(qū)動可移式輸送機， 通過隔料機構(gòu)將工件輸送至預(yù)定位置，這樣一套機構(gòu)的配置僅局限于日本設(shè)備， 不能應(yīng)用于國產(chǎn)沖床9。國內(nèi)有的送料機構(gòu)由沖床工作臺通過連桿彈簧驅(qū)動滑 塊在滑道上水平滑動，將斜道上下來的料，通過隔料機構(gòu)推到模具中心，并聯(lián) 動打板將沖好的料撥掉，往復(fù)運動的一整套機構(gòu)比較簡單，無輸送機構(gòu)，聯(lián)動 可靠，制造容易。但機械手不能將料提升、夾緊，料道傾斜放置靠料自重滑下， 如規(guī)格重量變動，則料道上工件下滑速度不一致，易產(chǎn)生疊料，推料機構(gòu)沒有 將料夾緊，定位不正，廢品率較高，使用也不安全。 結(jié)合國產(chǎn)沖床工作特點，采用機械手與輸送機構(gòu)配合為主要裝置，再配合 采用自動卸料安全保護，設(shè)計了具有較大

17、應(yīng)用價值和推廣意義的自動送料機。 2）氣動送料機的原理 自動送料機主要適用于物料的自動分配和傳送，其 基本功能可以完成準(zhǔn)確的送料時間，達(dá)到精確的送料位置。研制的自動送料機 由兩個基本應(yīng)用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙 作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。物料分離模塊將物 料從料倉中分離出來，通過分離氣缸將位于料倉底部的物料從料倉中推出，料 倉中的物料由于白重下落至料倉底部。定位夾緊氣缸在物料推出后伸出將物料 定位并夾緊。兩氣缸的行程位置通過磁電式接近開關(guān)檢測。傳送模塊由一個旋 轉(zhuǎn)氣缸和真空吸盤組成。它實現(xiàn)了氣動搬運裝置功能，實質(zhì)上是一個個小型的 機械手。

18、真空吸盤將物料吸取，旋轉(zhuǎn)氣缸實現(xiàn)0180。的旋轉(zhuǎn)，將物料傳送至 下一個工位。真空吸盤通過真空壓力開關(guān)檢測物料是否吸住，旋轉(zhuǎn)氣缸通過兩 個微動開關(guān)實現(xiàn)位置檢測。 2.2.2 利用機械手自動送料利用機械手自動送料 1）該送料機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點 機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián) 接起來，由沖床滑塊上升運動牽引小車作前進(jìn)的水平運動完成送料，由通過鋼 繩連接的重物使小車作復(fù)位運動。機械手的提升、下降是靠安裝在小車頂架板 上的提升缸推動滑板作往復(fù)上下運動來完成；機械手的夾緊、放松是靠安裝在 滑板上的夾緊缸帶動連桿鉸鏈機構(gòu)來完成機械手的運動程序如下： 夾緊一提升一前進(jìn)至中心一下降一放松一返回 節(jié)拍是恒

19、定的，且每一循環(huán)均需在3秒鐘內(nèi)完成。 供油裝置主要給夾緊缸、提升缸提供高壓油，由齒輪泵產(chǎn)生高壓油 或者用 氣壓驅(qū)動卸料機構(gòu)是通過安裝在模具邊的鴨嘴管口瞬間高壓氣吹卸，使沖好的 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 6 頁 工件離開模具，通過料道進(jìn)人料斗。安全保護機構(gòu)由兩部分組成： 1 滑塊上安裝一玻璃罩，防止工件飛出，傷害工人。 2安裝兩只行程開關(guān)，一只在小車前，一只裝在滑塊邊，當(dāng)小車沒有及時 退回時，兩只開關(guān)斷開，使滑塊不再下滑，小車免受損壞。 支承腳主要用來調(diào)整整機高度，使輸送帶的水平高度與模具高度相適應(yīng)； 同時也加寬了支承面，提高了穩(wěn)定性。 罩殼主要是防止灰塵侵人，保護安全，防止重物與電機、減速器相

20、碰及美 化外觀而設(shè)計。 液壓原理如圖2.1所示。 圖圖2.12.1 液壓原理圖液壓原理圖 電氣原理如圖2.2所示。圖中XK ，XK2為非自動復(fù)位式行程開關(guān)，安裝在工 字鋼旁邊，由小車運動來撥動。XK3 XK4為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在夾緊缸 夾緊點和松開點E。XK5、XK6為按鈕式行程開關(guān)，分別安裝在提升缸的上頂點和 下底點上。1DT,2D3DT4DT為電磁閥。Dl為輸送電機，D2為液壓泵電機。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 7 頁 圖圖2.22.2 電氣原理圖電氣原理圖 動作程序如下： 閘刀 HK 閉合，三相動力線接通。按 QA 按鈕，接觸器 C 通電閉合，輔助觸 點自鎖，、電機起動運轉(zhuǎn)。用、

21、防止過載，熔斷絲 1 D 2 D 1 RJ 2 RJ 1RD，2RD、3RD 防止大電流通過。 機械手動作控制過程： 當(dāng)小車后退時，接觸、1DT 得電，機械手夾緊，觸到；得電， 1 XK 3 XK 1 J 1DT 失電，夾緊停止；同時 3DT 得電，機械手提升到位觸及，3DT 失電，提 5 XK 升停止，液壓自動鎖緊。此時小車已前進(jìn)到處， 觸，復(fù)位。小車 1 XK 1 XK 1 XK 繼續(xù)前進(jìn)，觸，4DT 得電，機械手下降到位觸及，4DT 失電，下降停 2 XK 6 XK 止，同時 2DT 得電，機械手放松（把工件放在模具中心)觸，2DT 失電，放 4 XK 松停止，小車后退觸 XK2，復(fù)位，

22、小車?yán)^續(xù)后退，再次觸 XK1 如此循環(huán)來 完成送料。 2.32.3 本課題采用送料方式及其創(chuàng)新本課題采用送料方式及其創(chuàng)新 此次設(shè)計在送料方式上不同于上述送料機構(gòu)，本機構(gòu)是用步進(jìn)電機帶動間 歇式花盤機構(gòu)，再通過四桿機構(gòu)來實現(xiàn)自動送料加工的目的。設(shè)計中采用一種 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 間歇式自動送料機構(gòu)，以步進(jìn)電機帶動間歇式花盤，花盤做勻速旋轉(zhuǎn)構(gòu)，鉚釘 在花盤槽中做間歇運動，再通過曲柄滑塊機構(gòu)把鉚釘送到準(zhǔn)確的加工位置。 此次設(shè)計創(chuàng)新出在于采用雙臂式自動送料機構(gòu)。其中一臂主要為物料的抓 取功能；另一臂主要完成送料功能。該機構(gòu)比較簡單，運行可調(diào)好控制，實用 性強，同時提高了工作效率，減少了危

23、險，是一種具有實用價值的自動送料機 構(gòu)。 第三章第三章 雙臂式自動送料機器人原理分析及計算雙臂式自動送料機器人原理分析及計算 3.13.1 液壓缸的原理和計算液壓缸的原理和計算 液壓缸的工作原理幾乎都是相似的，拿一個手動千斤頂圖 3.1 來說，千斤 頂其實也就是個最簡單的油缸了。通過手動增壓稈(液壓手動泵)使液壓油經(jīng)過 一個單項閥進(jìn)入油缸，這時進(jìn)入油缸的液壓油因為單項閥的原因不能再倒退回 來，逼迫缸桿向上，然后在做工繼續(xù)使液壓油不斷進(jìn)入液壓缸，就這樣不斷上 上升，要降的時候就打開液壓閥，使液壓油回到油箱，這個是最簡單的工作原 理10。 圖圖 3.13.1 手動千斤頂手動千斤頂 1杠桿 2泵體

24、3小活塞 4、7單向閥 5吸油管 6、10管道8大活塞 9缸體 11放油閥 12油箱 由于液壓執(zhí)行元件與主機結(jié)構(gòu)有著直接關(guān)系，因此所需要的液壓缸和氣缸 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 在結(jié)構(gòu)上千變?nèi)f化。盡管有一些標(biāo)準(zhǔn)件可供選用，但有時還必須根據(jù)實際需要 自行設(shè)計。選取缸筒材料為鑄鋼，活塞材料為耐磨鑄鐵，缸蓋采用 45 號鋼，活 塞桿材料 45 號鋼。下面介紹液壓缸和氣缸的設(shè)計計算。 3.1.1 主要尺寸的計算主要尺寸的計算 液壓缸的主要尺寸包括缸筒內(nèi)徑 D、活塞桿直徑 d 和缸筒長度 L11。 根據(jù)負(fù)載大小和液壓缸的工作壓力確定活塞的有效工作面積，再根據(jù)液壓缸 的不同結(jié)構(gòu)形式計算出缸筒的內(nèi)徑

25、。活塞桿直徑是按受力情況決定的，可按表 3.1 初步選取。缸筒長度的確定要考慮活塞最大行程、活塞厚度、導(dǎo)向和密封 所需長度等因素。通常情況 L(2030)d。計算結(jié)果要圓整成國家標(biāo)準(zhǔn)中的推 薦值。主要尺寸初步確定后，還要按速度要求進(jìn)行驗證。同時滿足力和速度的 要求后才可以確定下來。 表表 3.13.1 液壓缸工作壓力與活塞桿直徑液壓缸工作壓力與活塞桿直徑 液壓缸工作壓力 p/MPa 7 推薦活塞桿直徑 d(0.50.55)D(0.60.7)D0.7D 3.1.2 強度校核強度校核 強度校核的項目包括缸筒壁厚 、活塞桿直徑 d 和缸蓋固定螺栓的直徑 ds。 在中、低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚由結(jié)構(gòu)工藝決

26、定，一般不做校核。在高壓系統(tǒng) 中需按下列情況進(jìn)行校核12。 （1）當(dāng) D/10 時為薄壁， 按下式校核 （式 3.1） 式中，D-缸筒內(nèi)徑； 缸筒材料的許用應(yīng)力，=b/n，b是材料的抗拉強度，一般取 安全系數(shù) n=5； py試驗壓力，當(dāng)缸的額定壓力 pn16MPa 時，py=1.5pn；pn16MPa 時， py=1.25pn。 （2）當(dāng) D/10 時為厚壁， 按下式校核 （）（）（）（） （式 3.2） 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 式中，F(xiàn)活塞桿上的作用力； （式 3.3） 活塞桿材料的許用應(yīng)力，= b/1.4。 3. 缸蓋固定螺栓直徑 ds （式 3.4） 式中，F(xiàn)活塞桿上的作用力

27、； k螺紋擰緊系數(shù)，k=1.121.5； z固定螺栓個數(shù)； 螺栓材料的許用應(yīng)力，= s/（1.222.5），s為材料的屈服 點。 3.1.3 活塞桿穩(wěn)定性校核活塞桿穩(wěn)定性校核 當(dāng)活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時有壓桿穩(wěn)定性問題，即壓縮力 F 超過某一臨界 Fk值時活塞桿就會失去穩(wěn)定性?；钊麠U穩(wěn)定性按下式進(jìn)行校核 （式 3.5） 式中，nk安全系數(shù)，一般取 nk=24。 （式 3.6） 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比時， 當(dāng)活塞桿的細(xì)長比，且時， （式 3.7） 式中， l安裝長度， rk活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑，； 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 1柔性系數(shù)， 2由液壓缸支承方式?jīng)Q定的末端系數(shù)，； E活塞桿材料的彈

28、性模量，鋼材：； J活塞桿橫截面慣性矩； A活塞桿橫截面積； f由材料強度決定的試驗值， 系數(shù)， 3.23.2 電磁吸附手原理及計算電磁吸附手原理及計算 取料手設(shè)計成電磁吸附手，解決了 M6 螺母體積小難用機械裝置夾持問題。 下面介紹電磁鐵原理及設(shè)計計算。電磁鐵是一種執(zhí)行元件，它輸入的是電能， 輸出的是機械能。電能和機械能的變換是通過具體的電磁鐵結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。合 理的電磁鐵結(jié)構(gòu)是能量變換效率提高的保證。電磁鐵設(shè)計的任務(wù)是合理的確定 電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)。確定電磁鐵的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)是一個相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)， 下面我們探討確定電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)的一般方法。電磁鐵吸合過程是一個動態(tài)過 程,設(shè)計是以靜態(tài)進(jìn)行計算

29、13. 3.2.1 基本公式和一般概念基本公式和一般概念 （1）均勻磁場 B=（T） S （2）磁勢 F=NI,電流和匝數(shù)的乘積（A） （3）磁場強度 H=（A/m） ，建立了電流和磁場的關(guān)系。 L NI 該公式適用于粗細(xì)均勻的磁路 （4）磁導(dǎo)率=建立了磁場強度和磁感應(yīng)強度（磁通密度）的關(guān)系。 H B 0=410-7 享/米 相對磁導(dǎo)率 r= 0 （5）磁通 = M R NI 磁阻 RM= s l 這稱為磁路的歐姆定律，由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率 不是常數(shù)，使用磁阻 計算磁路并不方便，磁阻計算一般只用于定性。 （6）磁感應(yīng)強度的定義式 B=，磁感應(yīng)強度與力的關(guān)系。 qv F （7）真空中無限長螺線管

30、 B=0nI。對于長螺線管，端面處的 B=0nI。 2 1 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 （8）磁效率 電磁鐵工作循環(huán)圖 0 0 4 4 I 2 3 1 圖圖 3.23.2 電磁鐵工作循環(huán)圖電磁鐵工作循環(huán)圖 當(dāng)電磁鐵接上電源，磁力還不足克服反力，按 02 的直線進(jìn)行磁化，達(dá)到 期初始工作點 2。當(dāng)磁力克服反力使氣隙減小直至為零時，工作點由 23。斷 電后工作點由 30。 面積為斷電后剩留的能量，面積為作功前電磁鐵儲存的能量，面積 為電磁鐵作的功。 我們的目的是使 和的面積最小，的面積最大。 面積表示電磁鐵作完功后的剩磁， （1）減小面積可用矯頑力小的電鐵。 （2）提高制造精度，使吸合后氣

31、隙最小，但要防止銜鐵粘住。 面積表示作功前所儲存的能量，在銜鐵位置一定時，取決于漏磁通，漏 磁通大，面積就大。 （9）機械效率 K1= 0A A A：輸出的有效功 A0：電磁鐵可能完成的最大功。 （10）重量經(jīng)濟性系數(shù) K2= 0A G G=電磁鐵重量。 A0：電磁鐵可能完成的最大功。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 K2 不僅取決于磁效率和機械效率，而且還取決于磁性材料的正確利用， 電磁鐵的類型和主要外形尺寸之間保持合理的比例關(guān)系。 （11）結(jié)構(gòu)系數(shù) K 每一類型的電磁鐵，都有一定的吸力和行程。按最優(yōu)設(shè)計方法設(shè)計的電磁 鐵重量最輕。一般來說，長行程的電磁鐵比短行積的電磁鐵長，吸力大的電

32、磁鐵比吸力小的電磁鐵外徑大。 為了按最小材料消耗率比較電磁鐵，引入結(jié)構(gòu)系數(shù) KJ這個判據(jù)。 K= Q Q-初始吸力（kg） -氣隙長度（cm） Q 正比于電磁鐵的橫截面； 正比于電磁鐵的軸向長度。 結(jié)構(gòu)系數(shù)可以從設(shè)計的原始數(shù)據(jù)求得。 （12）電磁鐵工作的過渡過程 B A i C D t 吸合時間 電磁鐵吸合動態(tài)曲線 開始吸合 完成吸合 圖圖 3.33.3 電磁鐵吸合動態(tài)曲線電磁鐵吸合動態(tài)曲線 接通電源后，電磁鐵從網(wǎng)絡(luò)吸收能量，這個能量部分變成線圈的發(fā)熱消耗， 另一部分用來建立磁場，當(dāng)電流達(dá)到穩(wěn)定值后，磁場的能量不再增加，電磁鐵 從電源吸收的能量全部消耗于線圈子的發(fā)熱上，磁場的能量用來產(chǎn)生吸力和

33、作 功。 （13）工作制 1）熱平衡公式 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 均勻體的發(fā)熱曲線 t 圖圖 3.43.4 均勻體發(fā)熱曲線均勻體發(fā)熱曲線 熱平衡公式：Pdt=CGd+sdt 式中：Pdt 供給以熱體的功率和時間 CGd-提高電磁鐵本身溫度的熱量。C-發(fā)熱體比熱 G-發(fā)熱體質(zhì)量 d-在 dt 時間內(nèi)電磁鐵較以前升高的溫度。 sdt-發(fā)散到周圍介質(zhì)中的熱量。-散熱系數(shù)。S-散熱面積。 -電磁 鐵超過周圍介質(zhì)的溫度。 當(dāng)輸入功率=發(fā)散的功率時 Pdt=0+sdt=sdt，即本身溫度為再升高， 電磁鐵本身溫度不再升高。這時就可計算產(chǎn)品的溫升值 w。當(dāng) w小于容許溫 升，產(chǎn)品運行是可靠的。當(dāng)

34、 w大于容許溫升，產(chǎn)品是不可靠的。 2）發(fā)熱時間常數(shù) 發(fā)熱時間常 y=發(fā)熱體從 =0 發(fā)熱到溫升 0.632y時所需時間。4 達(dá) 到穩(wěn)定溫升。 冷卻時間常數(shù)和發(fā)熱時間常數(shù)基本相同。 3）工作制分為：長期工作制、短期工作制和重復(fù)短期工作制。 長期工作制:電器工作時間很長,一般不小于發(fā)熱時間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品 的溫度達(dá)到或接近溫升 y（產(chǎn)品溫度不再升高） 。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降 到周圍介質(zhì)溫度。長期工作制散熱是主要的。 長期工作制電流密度可按 24A/mm2。 短期工作制：電器工作時間很短,一般小于發(fā)熱時間常數(shù),工作期間，產(chǎn)品 的溫度達(dá)不到溫升 y。工作停止后,產(chǎn)品的溫度又降到周圍介質(zhì)溫度

35、。短期工 作制 CGd（產(chǎn)品本身熱容）是主要的方面。 短期工作制電流密度按 1330A/mm2。 重復(fù)短期工作制：產(chǎn)品工作和停止交替進(jìn)行，工作時產(chǎn)品溫度達(dá)不到溫升 y，停止時產(chǎn)品降不到周圍介質(zhì)溫度。 重復(fù)短量工作制電流密度按 512A/mm2 （14）漆包線等的耐溫等級 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 Y：90 A；105 Q E：120 QQ QA QH B：130 QZ 云母 石棉 F：155 QZY H：180 C：180 QY QXY 輔助材料的耐熱等級 B 級 聚酯薄膜 C 級 聚四氟乙烯薄膜 3.2.2 參數(shù)計算過程參數(shù)計算過程 （1）原始數(shù)據(jù) QH=0.003 公斤 H=0.

36、5 厘米 Y=70 =0.1 UH=24V Y=20 （2）初算 有效功： A= QHH=0.0030.5=0.0015kgcm （式 3.8）結(jié)構(gòu)系數(shù)值： K=0.11kg/cm H H Q 5 . 0 003 . 0 （式 3.9） 按所求的值,確定電磁鐵的類型為 45 度錐臺座吸入式。 按所求的值,得：B=10600 高，=5 12RR l 把吸力和銜鐵行程折合為等效值： Q=0.006kg （式 2 cos h Q 45 003 . 0 2 COS 3.10） =Hcos2=0.5cos245=0.25cm （式 3.11） 確定鐵心半徑： R1=1.82cm （式 2 2 5000

37、B QH 10600 5000 14 . 3 006 . 0 3.12） 確定總動勢： F=kct=1.28=2700 安匝 （式 4 . 0 B 14 . 3 4 . 0 25. 010600 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 3.13） 取磁導(dǎo)體中的磁勢降為氣隙磁勢的 18%,非工作氣隙中的磁勢降為氣隙中磁勢的 10%,則式中 KCT=1.28 78 . 0 1 0.78=1-(10%+18%) 確定線圈的長度和高度： LK=5.04cm （式 3 42 2 105 YK Kf F 3 3 26 7043 . 0 1016 . 1 2 27001 . 0104 . 25 3.14） =2

38、.410-2cm2/m 漆包線 90時電阻率 K=1.1610-3W/cm2 散熱系數(shù) Fk=0.43 填充系數(shù) R2=+R1=+1.82=2.83 cm 5 K L 5 04 . 5 H=R2-R1=2.83-1.82=1.01cm 確定外部半徑： R3=3.35(cm) （式 2 2 2 1 RR 22 83. 282. 1 3.15） 確定漆包線的直徑： d=0.696(mm) （式 U FhR)12( 24 270065 . 4 104 . 2 2 3.16） 3.33.3 立柱的尺寸計算立柱的尺寸計算 立柱可以簡化成懸臂梁近似計算尺寸。因為電機旋轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的扭矩小， 可以不用考慮扭轉(zhuǎn)

39、時截面上的剪應(yīng)力。立柱材料為灰鑄鐵 HT250，可以承受較 大壓應(yīng)力，立柱上裝的零部件不是很重，因此壓應(yīng)力也不用考慮。經(jīng)計算畫出 立柱剪力圖彎矩圖。分別見圖 3.5，3.6 所示： 圖圖 3.53.5 剪力圖剪力圖 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 圖圖 3.63.6 彎矩圖彎矩圖 從彎曲時應(yīng)力的計算公式中可以分析出最大應(yīng)力的位置，當(dāng)同一截面上 、都相同時，最大應(yīng)力發(fā)生在 y 最大的地方14。故最大應(yīng)力的計算公 式為： （式 3.17） 上式中，如果令,Wz稱為抗彎截面系數(shù)，則： （式 3.18） 抗彎截面系數(shù)是衡量截面抗彎能力的一個幾何量，越大，越小，梁 的承載能力越強，與力的大小無關(guān)，其

40、單位為 m 或 mm 。一些常用截面的抗彎 截面系數(shù)需要記住，下面給出矩形、圓形和圓環(huán)截面的計算方法和結(jié)果15。而 對工字鋼角鋼槽鋼等的抗彎截面系數(shù)，可以查有關(guān)的手冊。 矩形截面：(寬度 b 平行于中性軸 z 軸,高度 h) （式 3.19） 圓形截面： （式 3.20） 圓環(huán)截面： （式 3. 21） 所選材料為灰鑄鐵 HT250，其力學(xué)性能表16見表 3.2，3.3 所示： 表表 3.23.2 灰鑄鐵鑄件預(yù)計力學(xué)性能灰鑄鐵鑄件預(yù)計力學(xué)性能 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 表表 3.33.3 灰鑄鐵鑄件附鑄試塊力學(xué)性能灰鑄鐵鑄件附鑄試塊力學(xué)性能 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 由以上

41、計算公式及力學(xué)性能表，經(jīng)計算最好將立柱設(shè)計為高 1500mm，外徑 200mm，內(nèi)徑 160mm,等截面圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。 3.4 驅(qū)動電機的選擇驅(qū)動電機的選擇 3.4.1 直流電機與步進(jìn)電機比較直流電機與步進(jìn)電機比較 輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，稱為直流電機，它是能實現(xiàn)直流電能 和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當(dāng)它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為 機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能17。 步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超 載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而 不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)

42、過一個步距角。這 一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使 得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機來控制變的非常的簡單。因此在本次設(shè) 計中采用步進(jìn)電機控制支撐臂的旋轉(zhuǎn)。 3.4.2 步進(jìn)電機的選擇步進(jìn)電機的選擇 步進(jìn)電機有步距角（涉及到相數(shù)） 、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三 大要素確定，步進(jìn)電機的型號便確定下來了18。 （1）步距角的選擇 電機的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到 電機軸上，每個當(dāng)量電機應(yīng)走多少角度（包括減速） 。電機的步距角應(yīng)等于或小 于此角度。 目前市場上步進(jìn)電機的步距角一般有 0.36 度/0.72 度（五相電機）

43、、 0.9 度/1.8 度（二、四相電機） 、1.5 度/3 度（三相電機）等。 （2）靜力矩的選擇 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 步進(jìn)電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。靜力 矩選擇的依據(jù)是電機工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。單 一的慣性負(fù)載 和單一的摩擦負(fù)載是不存在的。直接起動時（一般由低速）時二 種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù) 載。一般情況下，靜力 矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 2-3 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機 的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）. （3）電流的選擇 靜力矩一樣的電機，由于電流參數(shù)不同，其運行特性

44、差別很大，可依據(jù)矩頻 特性曲線圖，判斷電機的電流（參考驅(qū)動電源、及驅(qū)動電壓） 綜上所述選擇電機一般應(yīng)遵循以下步驟： 圖圖 3.73.7 電機選擇步驟電機選擇步驟 （4）力矩與功率換算19 步進(jìn)電機一般在較大范圍內(nèi)調(diào)速使用、其功率是變化的，一般只用力矩來衡 量，力矩與功率換算如下： P= M （式 3. 22） =2n/60 （式 3. 23） P=2nM/60 （式 3. 24） 其 P 為功率單位為瓦， 為每秒角速度，單位為弧度，n 為每分鐘轉(zhuǎn)速，M 為力矩單位為牛頓米 P=2fM/400(半步工作） （式 3. 25） 其中 f 為每秒脈沖數(shù)（簡稱 PPS) 本次設(shè)計選擇電機型號為：110

45、BYG260B-0602。 3.53.5 螺釘?shù)倪x擇螺釘?shù)倪x擇 螺栓聯(lián)接通常以螺栓組形式出現(xiàn)。故在進(jìn)行強度計算之前，先要進(jìn)行螺栓 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 組的受力分析，找出其中受力最大的螺栓及其所受的力，作為進(jìn)行單個螺栓強 度計算的依據(jù)。 對于承受軸向力（包括預(yù)緊力）作用的受拉螺栓和承受橫向力作用的受剪 螺栓（主要是鉸制孔用螺栓） ，根據(jù)其破壞形式，相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則分別是保證螺 栓的拉伸強度和保證聯(lián)接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。 按上述相應(yīng)的強度條件計算螺栓危險截面直徑或校核其強度。螺栓其它部 分和其它螺紋聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)尺寸，均按螺栓螺紋的公稱直徑由標(biāo)準(zhǔn)選定。下面 介紹液壓缸螺釘?shù)倪x擇

46、： 若近似地把螺栓小徑所對應(yīng)的剖面視為危險剖面，則受拉螺栓的約束強度 條件為： （式 3. 26） 或 （式 3. 27） 式中：Fv為螺栓所受的當(dāng)量拉力； s為螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力。 常用材料：Q215、Q235、25 和 45 號鋼，對于重要的或特殊用途的螺紋聯(lián) 接件，可選用 15Cr ，20Cr，40Cr，15MnVB，30CrMrSi 等機械性能較高的合金 鋼。 螺紋聯(lián)接件的許用應(yīng)力與載荷性質(zhì)(靜、變載荷) 、聯(lián)接是否擰緊，預(yù)緊力 是否需要控制以及螺紋聯(lián)接件的材料、結(jié)構(gòu)尺寸等因素有關(guān)。精確選定許用應(yīng) 力必須考慮上述各因素，設(shè)計時可參照表選擇。 表表 3.43.4 螺栓、螺釘、螺柱、螺母的

47、性能等級螺栓、螺釘、螺柱、螺母的性能等級 性 能 級 別 3.64.64.8 5.6 5.8 6.8 8.8 (M16) 8.8 (M 16) 9.810.912.9 公稱 300 400 500 600800800 90010001200 抗拉強度極限 b /MPa min330400420 500 520 600800830 90010401220 公稱 180240320 300 400 480640640 7209001080 屈服強度極限 s /MPa min190240340 300 420 480640660 7209401100 螺栓、 螺釘、 螺柱 布氏硬度 HB min90

48、109113 134 140 181232248 269312365 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 推薦材料 10 Q215 15 Q235 10 Q215 25 35 15 Q235 453535 35 45 40Cr 15MnVB 30CrMnSi 15MnVB 性能級別 4 或 5 4 或 5 4 或 5 556 8 或 9 8 或 9 91012 相配 合螺 母推薦材料 10 Q215 10 Q215 10 Q215 10 Q215 10 Q215 15 Q215 353535 40Cr 15MnVB 30CrMnSi 15MnVB 注：9.8 級僅適用于螺紋公稱直徑16mm 的

49、螺栓、螺釘和螺柱。 表表 3.53.5 緊螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力及安全系數(shù)緊螺栓聯(lián)接的許用應(yīng)力及安全系數(shù) 許用應(yīng)力不控制預(yù)緊力時的安全系數(shù)控制預(yù)緊力時的安全系數(shù) S 直徑材料M6M16M16M30M3060不分直徑 =s /S碳鋼合金鋼43543242.521.32.5 1.21.5 注：松螺栓聯(lián)接時，?。?s/S，S=1.21.7。 由上表和公式，選擇液壓缸螺釘為材料 20Cr，型號為 M8.其他螺栓連接也 可以類似選用。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 第四章第四章 實體設(shè)計實體設(shè)計 根據(jù)第三章的設(shè)計參數(shù)來設(shè)計各個機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，參考按照尺寸繪圖工具繪 制出各個零件的實體圖。 4.14.1 設(shè)

50、計軟件介紹設(shè)計軟件介紹 本次設(shè)計繪圖所用軟件是 ProE，下面介紹一下軟件及其優(yōu)點。ProE 是美國 PTC 公司旗下的產(chǎn)品 Pro/Engineer 軟件的簡稱。ProE 是美國參數(shù)技術(shù)公司 （Parametric Technology Corporation，簡稱 PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集 CAD/CAM/CAE 功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中 占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機械 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè) 界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的 CAD/CAM 軟件之一20。 經(jīng)過 20 多年不斷的創(chuàng)新和完善，ProE 現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)

51、 頭羊之一，它具有如下特點和優(yōu)勢： 參數(shù)化設(shè)計和特征功能 ProE 是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型 化系統(tǒng)，工程設(shè)計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、 殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程 設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 單一數(shù)據(jù)庫 ProE 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全 部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一 個部門的。換言之，在整個設(shè)計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應(yīng)在 整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)

52、上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路 徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應(yīng)在整個三維模型 上。這種獨特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計結(jié)合 起來。這一優(yōu)點，使得設(shè)計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場， 價格也更便宜。 全相關(guān)性：ProE 的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中 某一處進(jìn)行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔， 包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一點進(jìn) 行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一 些功能提前發(fā)揮其作用21。 基于特征的參數(shù)

53、化造型：ProE 使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu) 造要素。這些特征是一些普通的機械對象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行 修改。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉 的，因而易于使用。 裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨特的特征。通過給這些 特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性） ，然后修改參數(shù)很容易 的進(jìn)行多次設(shè)計疊代，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 數(shù)據(jù)管理：加速投放市場，需要在較短的時間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實 現(xiàn)這種效率，必須允許多個學(xué)科的工程師同時對同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理 模塊的開發(fā)研制，正是專門用于管理并

54、行工程中同時進(jìn)行的各項工作，由于使 用了 ProE 獨特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。 裝配管理：ProE 的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合” 、 “插入” 、 “對齊”等很容易的把零件裝配起來，同時保持設(shè)計意圖。高級的功 能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。 易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預(yù)先選取的最 普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容 易學(xué)習(xí)和使用22。 4.24.2 液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計液壓缸結(jié)構(gòu)的設(shè)計 為配合取料手及其手臂實現(xiàn)一定擺角，完成不同位置的螺母取料，同時要 有足夠強度支撐取料

55、手臂重量，此方案選擇液壓支撐長度 200mm，可以最大伸 長約 400mm。實現(xiàn)取料手與手臂間最大角度約 150 度，取料范圍大概為 500mm。其實體圖如圖 4.1 所示： 圖圖 4.14.1 液壓支撐液壓支撐 4.34.3 取料手結(jié)構(gòu)的設(shè)計取料手結(jié)構(gòu)的設(shè)計 取料手臂要從高大約一米的料箱內(nèi)取得 M6 螺母，完成送料。因此將其設(shè)計 成液壓控制可以伸出，縮回以適應(yīng)不同距離的取料。同時，當(dāng)期送料時要回到 初始狀態(tài)，完成轉(zhuǎn)動，將拿到的 M6 螺母送到儲存螺母的裝置。此設(shè)計將取料手 長度設(shè)計為 500mm，初始狀態(tài)成與水平大概 60 度角。其實體圖如圖 4.2 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25

56、頁 圖圖 4.24.2 電磁吸附取料手電磁吸附取料手 4.44.4 立柱的設(shè)計立柱的設(shè)計 立柱是整個機構(gòu)的身體，取料手臂送料裝置都要以安裝在立柱上。因此， 立柱承受的力及力矩最多也最復(fù)雜，要有足夠強度剛度才能滿足要求。為了適 應(yīng)取料和送料工作臺，立柱的高度也要設(shè)計的盡量適合。本設(shè)計將立柱高度設(shè) 計為 1500mm,中空外徑 200mm，同時為使電機散熱以保障最佳工作狀態(tài)。在安裝 電機的周圍還設(shè)計了散熱柵格。其三維實體圖如圖 4.3 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 圖圖 4.3 立柱立柱 4.54.5 M6M6 螺母接收裝置設(shè)計螺母接收裝置設(shè)計 螺母由取料手送至滑道，因為取料手設(shè)計為

57、電磁吸附手，其到達(dá)預(yù)定送料 位置時，放下螺母。根據(jù)螺母尺寸，設(shè)計一螺母接收裝置，類似一個漏洞。斜 面角度 45 度，螺母與斜面摩擦不會影響螺母下滑。其三維實體圖如圖 4.4 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 圖圖 4.44.4 接收裝置接收裝置 4.6 螺母擺正槽設(shè)計螺母擺正槽設(shè)計 螺母經(jīng)過接收裝置后是沒有規(guī)則的向下沿滑道運動的，但是在工作臺上螺 母要水平放置才能是想要的位置。因此要實現(xiàn)螺母水平方式送到工作臺，必須 在未進(jìn)入工作臺時就實現(xiàn)擺正。考慮到螺母水平放置尺寸比豎直放置尺寸大。 滑道設(shè)計一段槽，當(dāng)螺母水平滑下時可以順利通過，但是當(dāng)螺母豎直時由于尺 寸比開的漏槽尺寸小，則會落下，

58、下面有螺母回收裝置。槽長度 100mm,寬度為 5mm。其三維實體圖如圖 4.5 所示： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 圖圖 4.54.5 送料槽送料槽 4.74.7 送料機構(gòu)設(shè)計送料機構(gòu)設(shè)計 此部分采用 07 級同學(xué)設(shè)計的花盤送料機構(gòu)，利用步進(jìn)電機驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動，帶 動花盤?；ūP設(shè)計有六個槽，在轉(zhuǎn)動過程中使螺母以一定時間間隔送出。其實 體裝配圖如圖 4.6 所示： 圖圖 4.64.6 送料機構(gòu)送料機構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 4.8 整體裝配圖整體裝配圖 圖圖 4.74.7 整體裝配圖整體裝配圖 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 第五章第五章 設(shè)計總結(jié)設(shè)計總結(jié) 走的最快的總是

59、時間，來不及感嘆，美好的大學(xué)生活匆匆過去，經(jīng)過幾個 月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多 考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及周圍同學(xué)們的支持， 想要完成這次設(shè)計是非常困難的。 本次畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計題目是雙臂式自動送料機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，隨著現(xiàn)在工 業(yè)生產(chǎn)的日益集中化、高效化、國際競爭日益激烈，簡單的自動送料機構(gòu)逐漸 顯示了它的弊端。所以設(shè)計一種靈活性高、使用安全的送鉚設(shè)備是非常有現(xiàn)實 意義的。本課題研究雙臂送料機構(gòu)，將克服普通送料機構(gòu)的弊端，大大提高自 動送料機構(gòu)的生產(chǎn)效率，減少勞動成本，提高人身安全，保障生產(chǎn)質(zhì)量。起初 對雙臂式自動送料機器人問題和方

60、案比較問題不知道如何下手，經(jīng)過指導(dǎo)老師 的點播，教我們?nèi)绾谓鉀Q問題，如何查閱資料，從哪些方面進(jìn)行比較，這不僅 使我們走出了設(shè)計初期的迷茫，而且對以后的設(shè)計起到了很好的指導(dǎo)作用。 本次設(shè)計改變了以往設(shè)計的作圖模式，全為計算機作圖，這不僅要求我有 熟練的 ProE 技能，而且也是對我的一次考驗。在幾個月的時間內(nèi)，在老師和同 學(xué)的幫助和鼓勵下，我的設(shè)計進(jìn)行的有條不紊，雖然有時也會遇到困難，但總 能及時的解決，在規(guī)定的時間內(nèi)的完成了各項任務(wù)。 此次畢業(yè)設(shè)計可以說在某種程度上是一種嘗試，通過大量查閱有關(guān)自動送 料設(shè)計的相關(guān)資料，不僅對我的設(shè)計起到了十分重要的作用，而且拓展的我的 知識，也為以后的工作打下

61、了很好的基礎(chǔ)。同時，畢業(yè)設(shè)計也是對我大學(xué)四年 學(xué)習(xí)情況的一次檢驗。 在做這個課題中，難免的遇到了困難，但好在有老師的幫忙，以及同學(xué)的 幫助下，終于把畢業(yè)設(shè)計最終敲定。在幾個多月的設(shè)計中，心得體會如下： 首先，不管是學(xué)習(xí)、工作還是做這個畢業(yè)設(shè)計，我們都得用心，學(xué)習(xí)要有 學(xué)習(xí)思路，工作要有條理性，畢業(yè)設(shè)計也得用心去想，去理清自己的思路，該 如何去寫，該如何讓章節(jié)合理順暢，這些都是要用心去想。 其次，要有耐心與細(xì)心。畢業(yè)設(shè)計不是一天兩天就可以完成的，而是耗時 耗力的任務(wù)，如果沒有耐心，那么什么都完成不了，每個細(xì)節(jié)我們都該去注意， 每個圖我們都該去看，這些無不要有足夠的耐心與細(xì)心。 第三，責(zé)任心。不管

62、是做什么事情，必不可少的就是責(zé)任心，一個人沒有 責(zé)任心，那么肯定做不成什么事，在畢業(yè)設(shè)計期間，我也退縮過，我也懶惰過， 但我知道，做好一件事，不僅是對自己負(fù)責(zé)，更是對別人負(fù)責(zé)。 第四，要善于溝通。畢業(yè)設(shè)計遇到的細(xì)節(jié)問題其實我們也可以同學(xué)間的交 流和詢問老師來解決，而這一切，都在于，溝通二字。 經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計，我對步進(jìn)電機，電磁吸附原理及液壓缸有一些了解。最后， 我們還應(yīng)具有開拓進(jìn)取的精神，在設(shè)計中遇到許多不懂的問題是正常的，而這 時候的我們不應(yīng)選擇退卻，而應(yīng)迎難而上，自己查閱書籍，詢問老師，同學(xué)討 論，網(wǎng)上查閱，等等手段都可用來解決，而這些解決的問題就將成為我們的財 富，我們必可受益一生。我們要

63、始終相信“方法總比困難多” ，再多的困難總有 解決的辦法，我們作為即將離開學(xué)校踏上社會的人，一定要具備這樣的精神， 方能在社會中立足，方能展望未來。兩個月的時間說長不長，說短不短，一路 走來，有點辛苦，但通過離校前的最后一件大事，我感覺成長了許多，也許這 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 就是真正的生活。對于即將真正的離校工作，也許我可以從這次的畢業(yè)設(shè)計中 借鑒更多的東西，能讓我更快的適應(yīng)社會，更快的確定自我定位?？傊?，這次 畢業(yè)設(shè)計將是我一輩子的財富，在發(fā)現(xiàn)自己不足的同時，我卻更加自信，因為， 我知道，我又可以進(jìn)步了一點！ 總之，本次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺，提高了查閱資料能力，提高了分析問

64、題的能力，提高的電腦軟件應(yīng)用能力，鞏固了書本知識，是理論結(jié)合實踐最好 的實戰(zhàn)演練。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 致謝致謝 此次畢業(yè)設(shè)計之所以能夠按時按要求順利完成，其中老師和同學(xué)給予了我 莫大的支持和幫助。 這里特別感謝邊老師，是邊老師為我的畢業(yè)設(shè)計提供了大量的技術(shù)幫助， 為我及時安排設(shè)計進(jìn)程，在課余時間為我分析和講解設(shè)計要點、疑難點，使我 對設(shè)計透徹的了解，開闊了我的眼界，增長了我的知識，使我對設(shè)計充滿了興 趣和信心，這種動力推動著我一步步的認(rèn)真完成畢業(yè)設(shè)計。同時我也要感謝幫 助過我的同學(xué)，他們的熱心和支持推動著我設(shè)計的步伐他們總是在我最需要幫 助之時向我伸出了援助之手，當(dāng)我對方案有疑問時，他們甘愿停下手中的工作 和我討論；當(dāng)我被復(fù)雜的計算工作煩惱而不想做時，他們總是用很熱誠的語言 鼓勵我、支持我；當(dāng)我遇到簡單問題而羞于請教時，他們總是百厭其煩地向我 伸出援助之手。有了這些讓我感到畢業(yè)設(shè)計雖苦但感覺很快樂。 經(jīng)過半年的忙碌和工作，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏， 難免有許多考慮不周全的地方，還請老師和同學(xué)們批評和指正。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題