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畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 崔宇峰 系部 汽車工程系 專業(yè) 班級(jí) 車輛工程 B05 18 班 指導(dǎo)教師姓名 王慧文 職稱 教授 從事專業(yè) 車輛工程 是否外聘 是 否 題目名稱 曲軸加工搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計(jì) 圓柱坐標(biāo) 一 課題研究現(xiàn)狀 選題的目的 依據(jù)和意義 1 目的和意義 機(jī)械手具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 保證產(chǎn)品質(zhì)量 實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的作用在自動(dòng)化領(lǐng)域特別是在 高溫 有毒 放射 易燃易爆等惡劣環(huán)境內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用 其中氣動(dòng)機(jī)械手因具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 造價(jià)低廉 易于控制 柔性化程度高 維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn) 成為生產(chǎn)線的首選 對(duì)汽 車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工也起到了重要作用 所以我們應(yīng)了解國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)械手的研究 設(shè)計(jì)和應(yīng)用狀況 掌握機(jī)械手的未來發(fā)展趨勢(shì) 熟 悉工業(yè)機(jī)械手的機(jī)構(gòu) 工作原理 保養(yǎng)和維護(hù)方法等 鍛煉學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí) 獨(dú)立完成分析 和設(shè)計(jì)的能力 研究 開發(fā)和設(shè)計(jì)機(jī)械手是從二十世紀(jì)中葉開始的 隨著機(jī)電一體化技術(shù)和計(jì)算控制技術(shù)的應(yīng) 用 其研究和開發(fā)水平獲得了迅猛的發(fā)展 并涉及到人類社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域 特別是工業(yè) 機(jī)械手在生產(chǎn) 加工中的廣泛應(yīng)用 本設(shè)計(jì)是在綜合多種工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)思想 根據(jù) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工的特點(diǎn)提出的 具有一定的理論 設(shè)計(jì)水平和應(yīng)用價(jià)值 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)械手用來實(shí)現(xiàn)一些如抓取 操作等動(dòng)作 通過平臺(tái)的移動(dòng)來擴(kuò)大機(jī)械手的工作空間 使機(jī)械 手能以更適合的姿態(tài)執(zhí)行任務(wù) 隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的高漲 移動(dòng)機(jī)械手逐漸應(yīng)用于 易爆 易燃物品的裝配 搬運(yùn)或挖掘拆卸 以及消防滅火 防爆 反恐等高度危險(xiǎn)環(huán)境 用于代替 人類或輔助人類完成人所不能 不適或力所不及的工作 所以 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工上的應(yīng)用也 是必不可少的 目前 機(jī)械手受到了世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視 許多國(guó)家都將其列入本國(guó)的高技術(shù) 研究發(fā)展計(jì)劃或國(guó)家的關(guān)鍵技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃 在我國(guó) 機(jī)械手的應(yīng)用還不如汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家 從目前情況看 其主要原因是 機(jī)械手不僅 需要載體平臺(tái)的穩(wěn)定移動(dòng) 而且要求機(jī)械手穩(wěn)定的執(zhí)行操作 亦即在保證協(xié)調(diào)控制時(shí)必須保證系統(tǒng) 的穩(wěn)定性 人在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)能力和環(huán)境適應(yīng)能力決定了機(jī)械手的作業(yè)性能 目前 工業(yè)機(jī)器人有很大一部分應(yīng)用于制造業(yè)的物流搬運(yùn)中 極大的促進(jìn)物流自動(dòng)化 隨 著生產(chǎn)的發(fā)展 搬運(yùn)機(jī)器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高 氣動(dòng)機(jī)械手大量的應(yīng) 用到物流搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域 在手爪的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面根據(jù)所應(yīng)用場(chǎng)合的不同以及對(duì)工件夾持的特殊要求 采取了多種形 式的機(jī)械結(jié)構(gòu)來完成對(duì)工件的夾緊和防止工件脫落的鎖緊措施 在針對(duì)同樣的目標(biāo)任務(wù) 采取 多種運(yùn)動(dòng)方式相結(jié)合的方式來達(dá)到預(yù)定的目的 驅(qū)動(dòng)方面采用了一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動(dòng)方式的情況 有液壓驅(qū)動(dòng) 氣壓驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等等 愈來愈多的搬運(yùn)機(jī)器人是采用混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 這樣能夠更好的發(fā) 揮各驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn) 避免缺點(diǎn) 并且在它的控制精度方面和搬運(yùn)效率方面有了很大的提高 在搬運(yùn)機(jī)械手的控制方面 出現(xiàn)了多種控制方式 如 由原始的電控的機(jī)械手 較先進(jìn)的 基于工控機(jī)控制的 基于 PC 控制的 進(jìn)一步的嵌入式 PC 控制技術(shù) 還有采用 PLC 可編程控制 SY 025 BY 3 的 在物料搬運(yùn)方面近年來呈現(xiàn)出的趨勢(shì)就是系統(tǒng)化 無論是我國(guó)還是國(guó)外 物料搬運(yùn)的發(fā)展 都是由單一設(shè)備走向成套設(shè)備 由單機(jī)走向系統(tǒng) 在制造業(yè)方面 隨著 JIT FMS CIMS 等現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展 對(duì)物料搬運(yùn)系統(tǒng)也提出了新的要求 其特點(diǎn)是力求減少庫存 壓縮等 待和輔助時(shí)間 使多品種 少批量的物料準(zhǔn)時(shí)到達(dá)要求的地點(diǎn) 這一趨勢(shì)在機(jī)械工業(yè)方面得到 了很大的應(yīng)用 其中采用了機(jī)器人等先進(jìn)的物料搬運(yùn)技術(shù) 促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn) 水平提高 當(dāng)代工業(yè)機(jī)器手技術(shù)發(fā)展一方面表現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大和機(jī)器人種類的增多 另一方面表現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)性能的提高和控制系統(tǒng)的智能化 前者是指應(yīng)用領(lǐng)域的橫向拓 寬 后者是在性能及水平上的縱向提高 機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的拓寬和性能水平的提高二者相輔相 承 相互促進(jìn) 應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大對(duì)機(jī)器人不斷提出斷的要求 推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)水平的提高 反過 來 機(jī)器人性能與智能水乎的提高 又使擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域成為可能 20 世紀(jì) 80 年代以來 工業(yè)機(jī)器手技術(shù)逐漸成熟 并很快得到推廣 目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的 許多領(lǐng)域得到應(yīng)用 在工業(yè)機(jī)器人逐漸得到推廣和普及的過程中 下面三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)步起 著非常重要的作用 1 驅(qū)動(dòng)方式的改變 20 世紀(jì) 70 年代后期 日本安川電動(dòng)機(jī)公司研制開發(fā)出了第一臺(tái)全電動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人 而此 前的工業(yè)機(jī)器人基本上采用液壓驅(qū)動(dòng)方式 與采用液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人相比 采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)的機(jī)器人在響應(yīng)速度 精度 靈活性等方面都有很大提高 因此 也逐步代替了采用液壓驅(qū) 動(dòng)的機(jī)器人 成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的主流 在此過程中 諧波減速器 R V 減速器等高性能 減速機(jī)構(gòu)的發(fā)展也功不可沒 近年來 交流伺服驅(qū)動(dòng)已經(jīng)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動(dòng)方式 直線電動(dòng)機(jī)等新型驅(qū)動(dòng)方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長(zhǎng)足發(fā)展 2 信息處理速度的提高 機(jī)器人的動(dòng)作通常是通過機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的 為了使機(jī)器人完 成各種復(fù)雜動(dòng)作 機(jī)器人控制器需要進(jìn)行大量計(jì)算 并在此基礎(chǔ)上向機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)發(fā)出必要的控制指令 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展 C P U 的計(jì)算能力有了很大提高 機(jī)器 人控制器的性能也有了很大提高 高性能機(jī)器人控制器甚至可以同時(shí)控制 20 多個(gè)關(guān)節(jié) 機(jī)器人 控制器性能的提高也進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人本身性能的提高 并擴(kuò)大了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范 圍 近年來 隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 已經(jīng)出現(xiàn)了多臺(tái)機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)共享信息 并 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢(shì) 3 傳感器技術(shù)的發(fā)展 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展初期 工業(yè)機(jī)器人只具備檢測(cè)自身位置 角度和速度的內(nèi)部傳感器 近年 來 隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展 觸覺 力覺 視覺等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè) 機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用 各種新型傳感器的使用不但提高了工業(yè)機(jī)器人的智能程度 也進(jìn)一步 拓寬了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍 二 設(shè)計(jì) 論文 的基本內(nèi)容 擬解決的主要問題 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械手采用液壓為動(dòng)力 PC 程序控制 機(jī)身為液壓油缸 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且剛性好 機(jī)身回轉(zhuǎn)采 用葉片回轉(zhuǎn)油缸 手臂的伸縮和手腕回轉(zhuǎn)仍然采用直線油缸和回轉(zhuǎn)葉片缸 油缸是手臂 手腕及 機(jī)座的主體 各油缸即有自身的運(yùn)動(dòng) 又有空間中的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 既作為傳遞運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 又作為支承機(jī)構(gòu) 機(jī)械手和液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及油箱安裝在一個(gè)底板上 便于在生產(chǎn)線上定位安裝 2 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 按照生產(chǎn)線工藝 可知裝卸機(jī)械手主要有 機(jī)身伸降和回轉(zhuǎn) 手臂伸縮 手腕回轉(zhuǎn) 手指夾緊等 動(dòng)作 設(shè)計(jì)相應(yīng)的幾個(gè)液壓控制回路來實(shí)現(xiàn) 液壓系統(tǒng)采用 O 型電磁換向閥換向 單向調(diào)速閥調(diào) 速及采用限位器來協(xié)調(diào)機(jī)械部分和控制部分的工作 采用雙聯(lián)油泵供油 既能實(shí)現(xiàn)分步運(yùn)動(dòng)又能 滿足需要大流量時(shí)的合流 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械手各部分動(dòng)作均由液壓驅(qū)動(dòng) 機(jī)身上升和下降 手臂伸出和縮回 回轉(zhuǎn)均由雙線圈雙位電 磁閥控制 即 當(dāng)伸出時(shí) 伸出方向的電磁閥通電 機(jī)械手伸出 若斷電時(shí) 機(jī)械手停止伸出 只有當(dāng)回縮電磁閥通電時(shí) 機(jī)械手才回縮 而手指夾緊和定位都是使用的單線圈雙位電磁閥來 控制 當(dāng)線圈通電時(shí) 手指夾緊 斷電時(shí)則松開 機(jī)械手的下降 上升 旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作的轉(zhuǎn)換 由相應(yīng)的限位開關(guān)來控制 而夾緊 放松兩個(gè)動(dòng)作的轉(zhuǎn)換是由時(shí)間延遲來控制 4 擬解決的主要問題 1 整體方案的設(shè)計(jì) 2 手部 腕部 臂部和機(jī)身等結(jié)構(gòu)的方案選擇和設(shè)計(jì) 3 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)分析 4 各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 裝配圖設(shè)計(jì) 三 技術(shù)路線 研究方法 1 圓柱坐標(biāo)式機(jī)械手結(jié)構(gòu)分析 2 手部的選擇和設(shè)計(jì) 3 腕部的選擇和設(shè)計(jì) 4 臂部的選擇和設(shè)計(jì) 5 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)分析 6 機(jī)身的選擇和設(shè)計(jì) 7 繪制裝配裝配圖 8 零件圖設(shè)計(jì) 9 撰寫設(shè)計(jì)說明書 四 進(jìn)度安排 1 調(diào)研 查閱相關(guān)文獻(xiàn) 寫開題報(bào)告 第 1 2 周 3 月 2 日 3 月 15 日 2 擬定整體方案 第 3 周 3 月 16 日 3 月 22 日 3 根據(jù)給定的自由度 參數(shù)選擇合適的手部 第 4 周 3 月 23 日 3 月 29 日 4 根據(jù)給定的自由度 參數(shù)選擇合適的腕部 第 5 周 3 月 30 日 4 月 5 日 5 根據(jù)給定的自由度 參數(shù)選擇合適的臂部 第 6 周 4 月 6 日 4 月 12 日 6 根據(jù)給定的自由度 參數(shù)選擇合適的機(jī)身結(jié)構(gòu) 第 7 周 4 月 13 日 4 月 16 日 7 完成機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)分析 第 8 周 4 月 17 日 4 月 23 日 8 完成零件圖的繪制 第9 10周 4月24日 5月5日 9 總裝配圖的繪制 第 11 12 周 5 月 6 日 5 月 18 日 10 審核修改 準(zhǔn)備答辯 第 13 14 周 5 月 19 日 5 月 31 日 小四號(hào)宋體 加粗 五 參考文獻(xiàn) 1 張慧慧 費(fèi)仁元 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析 M 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