驾驶室焊接自动转序机械手系统项目设计方案

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1、驾驶室焊接自动转序机械手系统项目设计方案第1章绪论1.1课题背景及意义机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机械手是工业机器人的一个重要分支[1]。可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。它在减轻工人的劳动强度的同时,大大提高了劳动生产率。机械手作业的准确性和在各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景[2]。据资料显示，目前机械手在我国制造业领域的应用率已达到35%，而在欧美等发达国家更是达到了60%-70%。在汽车制造业中，各类型的机械手的应用更为广泛，对于汽车制造从传统

2、的离散型生产到高度流水线式的转变起到了很大的作用[3]。本课题的内容是设计某卡车驾驶室外壳的自动转序机械手。此机械手的作用是作为驾驶室外壳转序的夹持和动力装置。负责夹持驾驶室外壳，提升并旋转。并转到下一个焊接加工工位以实现连续作业。1.2课题国内外研究现状经过在某大型汽车制造厂的认识实习及参考相关国内外资料，对于此类辅助转序机械手。悬吊、起升及搬运过程多采用机械夹持装置，动力常采用电动、液压或气动。且对此类要求精度不高的机械手没有太严格的技术要求。由于对动力的要求不大且动作频繁的机械手，常采用气动作为动力源[5]。51近20年来，气动技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自

3、动化生产线上得到广泛应用5。电气可编程控制技术与气动技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；气动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对气动技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使气动技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于气动脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究[16]。  1.3课题研究的趋势由于气压传动系统使用安全、可靠，可以在高温、震动、易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射等恶劣环境下工作[16]。而气动机械手作为机械手的一种，它具

4、有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、节能和不污染环境、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，气动机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等[16]。第2章机械手装置的介绍2.1机械手装置的基本结构和工作原理此机械手的动作要求为夹持、旋转、升降和横向行走四个动作。此四个动作没有相对密切的联系。所以基本思路是分别设计四个动作对应的机构，机构设计完成后再将四个部分有机地结合。2.1.1夹持部分夹持部分的作用是主要作用是垂直悬吊驾驶室，夹持部分由两组联动手爪负责，每组手爪有两只勾手。手爪的开合

5、动作由齿轮齿条通过连杆机构驱动，动力由气缸通过齿轮齿条机构提供，在此机构中仅有手爪开合的起停影响，惯性力不大，由气缸本身的缓冲部分负责。整体机构简图如图2-1.51图2-1夹持部分机构简图2.1.2旋转部分旋转机构的作用是待夹持机构夹持并提升驾驶室后将夹持机构连同驾驶室整体旋转90度，旋转的时间要求为3秒，动作迅速。夹持机构通过连接杆与齿轮相连，连接杆通过调心推力滚子轴承固定在支板上。旋转过程中的阻力为整体夹持机构旋转的惯性力和推力球轴承滚珠的滚动摩擦力，整体阻力不大。故也采用气缸通过齿条驱动齿轮，齿轮通过键连接驱动夹紧机构和驾驶室旋转。由于旋转完成后惯性力矩较大，在旋转

6、轴上部由电磁制动器制动。旋转时支板需要通过卡紧装置固定。整体机构简图如图2-251图2-2旋转部分机构简图2.1.3升降和横向行走部分升降机构是待夹持机构夹持完毕后，负责起吊以及下放驾驶室。横向行走机构负责整个机械手装置的水平移动。升降机构由安装在横向行走机构上的一对电动葫芦实现，安全可靠。横向行走装置的设计参照了起重机的行走小车结构的设计。横向行走机构由电机、减速器、车轮和工字钢等主要部件组成。整个机构的所有承重通过一对主动车轮和一对被动车轮卧在工字钢横梁上平衡。电机通过减速器驱动主动车轮，通过车轮与工字钢之间的踏面摩擦力带动整个机构平行走动。行走完毕后的惯性力制动由电

7、机（锥形制动电动机）的制动部分完成。整个升降机构和横向行走机构如下图2-3所示。51图2-3升降机构和横向行走机构简图2.2主要零部件（1）SMC气缸×2两个气缸，分别为手爪开合和机械手旋转提供动力。（2）TJ2A交流电磁制动器×1电磁制动器为旋转机构提供制动力矩。（3）齿轮齿条；齿轮×2；齿条×4齿轮齿条机构为手爪开合和机械手旋转传递动力（4）KITO电动葫芦×2电动葫芦为升降机构提供动力，安全可靠。（5）热轧工字钢×1工字钢作为横向行走机构的支承和踏面（6）CM电动葫芦用钢轮（主动）×251与工字钢踏面产生摩擦，作为支承，