文档介绍：机车轴承座自动上下料机构及其控制系统设计
第一章自动上下料机构的总体构想
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。
其主要技术指标如下:
1. 工件重量约为 70Kg;
2. 工件最大尺寸(长,宽,高):440×92×290(具体见零件图);
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;
4. 机械手的自由度数为 3(上升,转动,平移);
:属于上下料机构,本身精度要求不高;
:1050mm;
:抓取可靠、灵活,松放平稳,定位可靠。
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。
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。
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。
1
第二章机械手的具体设计
手部的设计
类型选择
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。
手指夹紧力的计算
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:
0 . 5 G 
N=  ………………………………
f 
式中 N——夹紧力(N);
G——工件的重量(N);
f——摩擦系数,钢对钢 f=。
0.  5 × 70 × 9.  8 
则 N=  =3430 N
0.  1 
手部驱动力的计算
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。
(1)理论驱动力的计算:
2b  sin α sin φ
P理   =  N  ……………………………
c sin( α+ ϕ) 
式中 P 理 ——理论驱动力(N);
b——夹紧力到回转支点的垂直距离 b=116mm;
c——连杆铰销到回转支点的垂直距离 c=78mm;
α——连杆的倾斜角α=43°;
φ——杠杆的倾斜角φ=°。
2 × 116 ⋅ sin 43 ° sin 85 .5   °
则 P 理  =  × 3430 ≈ 10290 N 
78 ⋅ sin( 43 ° + 85 .5   °)  
(2)实际驱动力的计算:
K  K 
P  ≥ P 1  2  ……………………………
实  理  η 
2
式中 K1——安全系数,一般取 ~2,取 K1=;
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;
η——手部的机械效率,取η=。
1 × 1.  5 
则 P  ≥10290  ≈ 17150 N
实  0.  9 
取 P 实 =17200N
校核手部结构的强度
(1)校核夹爪的剪切强度和挤压强度
夹爪的材料为 45 钢,其伸长率δ>5%,属于塑性材料。
σ
则许用应力[σ]=  s ………………………………
n 
式中σs——材料的屈服点,45 钢的屈服点σs=360 MPa  ;
n——安全系数,对于塑性材料 n=~,取 n=。
则 45 钢的许用应力为[σ]=360/=270 MPa  
其许用剪切应力为[τ]=(~)[σ]=162~216 MPa  ,取[τ]=200 MPa  。
许用挤压应力为[ σ j