直動型弧面凸輪機械手的設計
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- 直動型弧面凸輪機械手的設計1.1 課題的背景及意義
當前機械產品正沿著兩個方向發展,一是大型化、自動化、成型化;二是小型化、多功能、結構簡單、使用可靠。在此發展過程中,各種各樣的自動機械占有令人注目的地位。
近年來,隨著社會的發展,機械與自動控制技術結合已成為現代機械制造生產系統中一個重要組成部分。它的發展很快融和了當今先進的自控技術、信息處理技術、先進制造技術等新興技術,逐漸形成了一門新的科學。通過前些天參觀中國西部國際裝配制造業博覽會,對此也感受頗深。盡管此自動機械手發展很快,但仍不能取代純機械的機械手,因為后者在可靠性尤其是價格方面都具有十分突出的優越性。弧面凸輪機械手作為一種新型機械手,具有結構緊湊、可靠性好、成本低、精度高的特點,在現代場合仍具有十分重要的地位。
弧面凸輪機械手可以代替工人機械而繁重的勞動,是一種高效的自動化生產設備。在國外,特別是美國、日本已有其定型產品。我國關于這方面的研究還處于初期階段,基于國內此類產品缺乏,使用者大多依靠進口,相應的使生產成本增加。因此,研制生產迫在眉睫。本課題就是在這樣的情況提出的。
1.2 凸輪機構的發展概況
凸輪機構是一種由凸輪、從動件和機架組成的傳動機構,通常以凸輪作為機構的原動件。其運動方式主要為連續回轉和往復擺動。工程中,大多根據從動件的運動狀態(包括位移、速度、加速度等)來設計凸輪的輪廓數據。早期的工程技術人員大多采用繪制法繪制凸輪輪廓。這種方法不但效率低且精度差,很難精確地得到壓力角和曲率半徑,大多也僅限于平面凸輪的設計中。
隨著計算機的廣泛應用,以矢量法、非線性規劃法為代表的各種新算法相繼出現,把凸輪輪廓參數的計算推進到了一個嶄新的階段。
近年來,凸輪的計算機輔助設計/制造(CAD/CAM)研究也獲得了初步成果,設計者利用計算機終端,只要給定原始的數據即可設計出總體上最優的凸輪。可直接通過數控機床,并對刀具磨損、加工時的熱變形等不定因素進行自適應控制就可加工出高精度的凸輪。且隨著新工藝、新材料的不斷涌現,凸輪的設計與制造已變得比較方便,可以預計,凸輪機構在自動機械中的應用范圍將越來越廣泛,其工作性能將獲得明顯的改善,從而將更好的促進自動機械的發展。
1.3 凸輪機構的種類與特點
凸輪機構形式繁多,是一種小型、簡易、精密的機械,且因為它兼有傳動、導向及控制個機構的各種功能,而得到了廣泛地應用。可產生復雜的運動軌跡,實現非等速運動等。其工作特點和設計方法隨機構形式而異,一般按凸輪的幾何形狀分類。
詳細可見下面圖2-1。
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