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新型钢管打捆机械手的研究与设计

马鲁豪  
【摘要】:钢管广泛应用在国民经济建设中的各个领域,钢管的打捆包装是钢管生产的最后一道工序。新型钢管打捆机械手是利用废旧钢带对钢管进行打捆包装的设备,其本质上是一个平面三自由度关节式串联机械臂结构。本文将外径21.3~114mm系列的六角钢管包作为研究对象,对新型钢管打捆机械手进行了综合性的研究与设计。本文所涉及的研究内容主要如下:(1)新型钢管打捆机械手的整体设计以六角钢管包为研究对象,提出新型钢管打捆机械手的打捆方式,设计出整体结构;通过对六角钢管包相关参数的分析,确定机械手的相关关键参数。(2)新型钢管打捆机械手的运动学分析对新型钢管打捆机械手进行运动学分析,建立运动学方程,求解出机械手的各关节变量θ_1、θ_2、θ_3和各关节转角φ_1、φ_2、φ_3;对新型钢管打捆机械手的运动轨迹进行规划,确定末端执行器的运动轨迹规划图。(3)新型钢管打捆机械手的动力学分析对新型钢管打捆机械手进行了速度分析、动力学分析及其钢带弯曲变形的力学分析,求解出机械手的动力学方程,确定出末端抓手的负载值。(4)各轴伺服电动机和减速器的选型计算对新型钢管打捆机械手进行静力学分析,并通过机械手的负载值完成对各关节轴电动机和减速器进行选型计算。(5)新型钢管打捆机械手的三维建模及其仿真分析对新型钢管打捆机械手进行三维建模,并在ADAMS软件中对其进行运动学和动力学仿真分析,进而对运动学与动力学的相关理论进行验证。(6)新型钢管打捆机械手末端执行器的研究与设计设计出末端夹紧机构的基本结构,对其进行力学研究,确定机构的增力比,进而完成对气缸的选型;通过对夹紧机构工作流程的分析,设计出夹紧机构的控制系统,控制程序需简单且可靠性高。


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