汽車輪胎夾持機械手設計,汽車輪胎夾持機械手設計,汽車輪胎,夾持,機械手,設計 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述 基于汽車輪胎夾持機械手文獻綜述 姓名：徐啟城 班級：機制1204 指導教師：王楠 我國機械手的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 機械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設備，它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。本文參閱了大量的國內(nèi)外期刊雜志，論述了機械手的組成和分類，同時對國內(nèi)外機械手的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了一定的了解。對應用機械手的工業(yè)機器人市場四大家族競爭分析。另外，本文還對機械手的常見驅(qū)動方式做了一番分析，并預測了機械手的發(fā)展趨勢。 1. 機械手的研究現(xiàn)狀 1.1. 概述及現(xiàn)狀 機械手是一種模擬人手操作的自動機械?？勺ト∥锛瓿刹僮?。機械手可以代替人從事體力勞動，實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，在有害環(huán)境下操作，保證安全，廣泛應用于機械制造等部門。美國原子能實驗中，用機械手搬運放射性材料，人在安全間操縱機械手進行各種操作。機械手推廣到工業(yè)部門，高溫的地方取放工件，作為機床的輔助裝置在自動機床。機械手主要由手部和運動機構(gòu)組成。手部是用來抓持工件的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。 1.2 機械手技術(shù)發(fā)展現(xiàn)象概述 1.2.1機械手技術(shù)的發(fā)展 機械手是在機械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。它是機器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業(yè)任務，在構(gòu)造和性能上兼有人和機器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應性(王希敏，1992)。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應用。(王承義，1995)機械手首先是從美國開始研制的。1.2.2 機械手的組成分類及驅(qū)動 1） .機械手的組成一般來說，機械手主要有以下幾部分組成: 1. 手部 2. 傳送機構(gòu) 3. 驅(qū)動部分 4. 控制部分 5. 其它部分 (侯沂,劉濤.2004) 1.2.3 機械手的分類 機械手從使用范圍、運動坐標形式、驅(qū)動方式以及臂力大小四個方面的分類分別為： 1） .按使用范圍分類: 1專用機械手一般只有固定的程序，而無單獨的控制系統(tǒng)。它從屬于某種機器或生產(chǎn)線用以自動傳送物件或操作某一工具，例如“毛坯上下料機械手”、“曲拐自動車床機械手”、“油泵凸輪軸自動線機械手”等等。這種機械手結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低，適用于動作比較簡單的大批量生產(chǎn)的場合。 2 通用機械手指具有可變程序和單獨驅(qū)動的控制系統(tǒng)，不從屬于某種機器，而且能自動完成傳送物件或操作某些工其的機械裝置。通用機械手按其定位和控制方式的不同，可分為簡易型和伺服型兩種。簡易型只是點位控制，故屬于程序控制類型，伺服型可以是點位控制，也可以是連續(xù)軌跡控制，一般屬于數(shù)字控制類型(李允文，1994)。 2） .按運動坐標型式分類: 1. 直角坐標式機械手臂部可以沿直角坐標軸X、Y、Z三個方向移動，亦即臂部可以前后伸縮(定為沿X方向的移動)、左右移動(定為沿Y方向的移動)和上下升降(定為沿Z方向的移動)(張軍，馮志輝，2004); 2. 圓柱坐標式機械手手臂可以沿直角坐標軸的X和Z方向移動，又可繞Z軸轉(zhuǎn)動(定為繞Z軸轉(zhuǎn)動)，亦即臂部可以前后伸縮、上下升降和左右轉(zhuǎn)動; 3. 球坐標式機械手臂部可以沿直角坐標軸X方向移動，還可以繞Y軸和Z軸轉(zhuǎn)動，亦即手臂可以前后伸縮(沿X方向移動)、上下擺動(定為繞Y軸擺動)和左右轉(zhuǎn)動(仍定為繞Z軸轉(zhuǎn)動); 4. 多關(guān)節(jié)式機械手這種機械手的臂部可分為小臂和大臂。其小臂和大臂的連接(肘部)以及大臂和機體的連接(肩部)均為關(guān)節(jié)(鉸鏈)式連接，亦即小臂對大臂可繞肘部上下擺動，大臂可繞肩部擺動多角，手臂還可以左右轉(zhuǎn)動。(孫桓等，2006) 3） 按驅(qū)動方式分類: 1. 液壓驅(qū)動機械手以壓力油進行驅(qū)動; 2. 氣壓驅(qū)動機械手以壓縮空氣進行驅(qū)動; 3. 電力驅(qū)動機械手直接用電動機進行驅(qū)動; 4. 機械驅(qū)動機械手是將主機的動力通過凸輪、連桿、齒輪、間歇機構(gòu)等傳遞給機械手的一種驅(qū)動方式。 4） 按機械手的臂力大小分類: 1. 微型機械手臂力小于1㎏; 2. 小型機械手臂力為1-10㎏; 3. 中型機械手臂力為10-30㎏; 4. 大型機械手臂力大于30㎏。 2. 機械手的應用—機械人市場分析 日本和歐洲是全球工業(yè)機器人市場的兩大主角，并且實現(xiàn)了傳感器、控制器、精密減速機等核心零部件完全自主化。 　　通過滿足具有國際性競爭力的汽車、電子/電機產(chǎn)業(yè)等企業(yè)使用者之嚴苛的要求，以及銷售實績與專門技能的累積，日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球的領導者。而在經(jīng)過了日本國內(nèi)市場激烈的價格競爭后，也獲得了國際性的價格競爭力。目前家用機器人也處于優(yōu)勢地位。 　　歐州工業(yè)機器人和醫(yī)療機器人領域已居于領先地位。美國積極致力于以軍事、航天產(chǎn)業(yè)等為背景的開發(fā)或創(chuàng)投企業(yè)，體現(xiàn)在系統(tǒng)集成領域，醫(yī)療機器人和國防軍工機器人具有主要優(yōu)勢。 　　在機器人系統(tǒng)集成方面，除了機器人本體企業(yè)的集成業(yè)務，知名獨立系統(tǒng)集成商還包括杜爾、徠斯和柯馬等。2013年德國杜爾和意大利柯瑪?shù)南到y(tǒng)集成業(yè)務收入均約為7億美元，折人民幣100億元。 　機器人減速機70%以上市場份額由日本納博特斯克（Nabtesco）和哈默（Harmonicdrive）壟斷。2013年納博的減速器業(yè)務收入約為5億美元。 中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)全景調(diào)研及投資方向研究報告》指出：2013年ABB、發(fā)那科、庫卡、安川電機收入分別為418、60、24、38億美元；凈利潤分別為28、15、0.8、0.8億美元；工業(yè)機器人收入均為10-14億美元左右，但收入占比差別較大，分別為3%、23%、42%、34%；2013年末市值分別為610、300、16、24億美元。 　　注：工業(yè)機器人收入除ABB為2009年數(shù)據(jù)，其他為2013年末數(shù)據(jù) 　　四大家族除了發(fā)那科綜合毛利率接近50%，其余毛利率水平基本在25-30%左右。四家凈利潤水平相差較大，發(fā)那科凈利率達25%，ABB為7%，庫卡和安川電機僅為2-3%。從歷史數(shù)據(jù)看，過去十年四大家族PE水平保持在20-30倍左右。 3. 結(jié)束語 中國作為制造業(yè)大國，要實現(xiàn)制造業(yè)自動化必然缺不了機械手的應用，誰將會肩負重任完成這一偉大的使命呢？外國品牌機械手在技術(shù)上和做工上達到先進的水平，但我們不能一味依賴外國品牌，我們要始終堅持自主創(chuàng)新，做強做大我們的民主品牌。作為國產(chǎn)自主創(chuàng)新品牌的廣東拓斯達機械手目前在國內(nèi)制造業(yè)市場中份額每年逐漸攀升，廣東拓斯達機械手榮獲廣東省名牌產(chǎn)品，并且擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，以及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、先進制造業(yè)產(chǎn)品。拓斯達自動化主張“讓工業(yè)文明回歸自然之美”品牌價值，打造中國制造業(yè)自動化第一品牌，實現(xiàn)無人化車間，積極推動機器換人時代，而努力奮斗前行， 　　機械手市場前景開闊為工業(yè)的制造生產(chǎn)帶來變化的不僅僅是機械手使用的現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)，而且隨之而來的現(xiàn)代化管理模式也大大改變了企業(yè)的生機和活力和市場競爭力。機械手的應用對于企業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，升級轉(zhuǎn)型，是一個良好的契機。 　 6 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： 汽車輪胎夾持機械手設計 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 班 級： 機制1204 學生姓名： 徐啟城 指導教師： 王楠 論文提交日期： 2016 年 5 月 30 日 論文答辯日期： 2016 年 6 月 6 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械制造及其自動化專業(yè) 機制1204班 學生：徐啟城 畢業(yè)設計（論文）題目： 汽車輪胎夾持機械手設計 畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容： 零件成型工藝性分析，機械手結(jié)構(gòu)類型、方案確定，有關(guān)零件設計、計算，成型零件的制造工藝設計，零件相關(guān)圖紙的繪制。 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 零件成型工藝分析，選擇成型的零件，機械手結(jié)構(gòu)方案的確定，主要零部件的設計計算，有關(guān)參數(shù)的校核。 起止時間：2015.12.1——2016.6.1 指導教師： 簽字 2016年6月6日 沈陽化工大學科亞學院全日制普通本科生 畢業(yè)設計誠信聲明 鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是自己在導師的指導下，進行研究所取得的結(jié)果，結(jié)果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中曾經(jīng)聲明援用的內(nèi)容外，本論文不含任何其余個人或團體已經(jīng)頒發(fā)或撰寫過的文章結(jié)果。對本文的咨詢做出重要貢獻的小我和團體在文中均作了精確的解釋并表達了感謝。同時，本論文的著作權(quán)由本人于指導教師共同擁有。自己一切明白本說明的法令后果由本人擔當。 畢業(yè)設計作者簽名： 2016年5月30日 摘要 本設計是關(guān)于車床的機械手設計，在日常工作生產(chǎn)中機械手的運用是非常廣泛的可以說是一種必不可少的科技產(chǎn)品,機械手是一種模仿人手的結(jié)構(gòu)而設計的一種零件,在日常工作中它可以根據(jù)人們發(fā)送的指令來完成一系列的工作，所以它的靈活度十分的高運用很廣泛。與此同時，也說明了工業(yè)機械手可以完成人們完成不了或者很危險的工作，比如，工業(yè)機械手可以代替人們做一下復雜精密的工作，這不僅可以減少 失誤,還可以大大提高了工作的效率,有利于社會更快的發(fā)展，與此同時，比如一些很危險的工作，比如在車床上切鋼板，如果讓人工來操作，那么就會顯的很危險，所以這時候讓機械手來代替人工那么危險系數(shù)會大大的降低，所以機械手的運用必不可少。工業(yè)生產(chǎn)的大型工件的運用和操作，此時人工來操作的話會很困難，但是如果編寫程序讓機械手來操作那么工人只要按一下按鈕就可以輕松的操作機械手來完成一系列復雜的工作了。與此同時，對于一些十分嚴酷的環(huán)境，如果人工操作的話會顯十分的。更現(xiàn)實的優(yōu)勢,具有廣闊的應用前景。流水線車床生產(chǎn)是未來生產(chǎn)行業(yè)的一個必然的趨勢，如果把機械手運用到這個領域中那么就會大大降低工作時間，大大提高工作效率，所以在目前的這個領域里，對于機械手的開放利用，是一個重大的商機，更是一個大的趨勢，因為在目前的生產(chǎn)環(huán)境，該產(chǎn)品是必不可少的設備。所以就這點來說，我國要大力發(fā)展機械電子方面，這個領域在未來有著不可替代的作用，如果大力發(fā)展了這個專業(yè)那么我國未來的機械電子行業(yè)，各種高科技行業(yè)都會有著更有力的發(fā)展。另一方面人才是這個領域的核心，所以 要大力培養(yǎng)相關(guān)方面的人才才有可能讓我國在這個領域里越來越強大。并且通過發(fā)展自己的國家研究和開發(fā)，使其可成為機械行業(yè)的良好發(fā)展動力。 對于這個設計來說，手的設計是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，人類的手可以完成大量超凡復雜的工作，所以我們所制作的機械手也要這個方面的能力，有著超高的靈活度，那么機械手就可以完成一系列大量的工作，而且還進一步的開發(fā)了電子機器人可以執(zhí)行許多操作。只有本發(fā)明，誰是從繁重的勞動中逐漸的工對于人類來說無法完成或者危險的工作，那么機械手是一個很好的代替。讓更多的人解放出來了，加入了許多機械電子零件的部分，不僅減少了人力，還大大縮小了工作的時間，對于一個企業(yè)來說這個方面的創(chuàng)新不僅可以節(jié)約成本還可以提高效率，真是兩全其美。我相信大部分的工廠都愿意做這件事情。因為這時不僅節(jié)省了時間，同時也降低了企成本。 這個主題的汽車計算機輔助設計技術(shù)的應用,機械和液壓原理設計的總體方案設計,已經(jīng)清楚的坐標機械手和自由形式和機械手的技術(shù)參數(shù)。和設計夾緊機械手手結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)手腕、手臂結(jié)構(gòu)。所以它可以執(zhí)行實際生產(chǎn)自動上料運動,根據(jù)滿足生產(chǎn)力的需求是機械手的運動速度。 關(guān)鍵詞：機械手；手部設計；結(jié)構(gòu)設計；CAD Abstract This design is about lathe manipulator design, the application of manipulator in the daily work of production is a very broad is a kind of indispensable technology products, manipulator is a kind of imitating the structure and design of a part of a man's hand, it may, according to people in daily working to send instructions to complete a series of work, so it's very high use of very broad flexibility. At the same time, also explains the industrial robots can do people not be completed or dangerous work, such as industrial robots can replace people to do the sophisticated work, this can not only reduce Error, can also greatly improve the work efficiency, promotes the development of society and faster, at the same time, such as some very dangerous work, such as on the lathe cutting steel plate, if let artificial operation, then will show is very dangerous, so this time let manipulator to replace the manual so will greatly reduce the risk coefficient, so the use of manipulator is indispensable. Industrial production of the use and operation of large workpieces, the artificial to operation will be very difficult, but if the program let manipulator operation workers just press the button can easily manipulator to complete a series of complex work. At the same time, for some very harsh environment, will show very if manual operation. The advantage of more realistic, has broad application prospects. Production line lathe is an inevitable trend of manufacturing industry future, if the manipulator used in this field would greatly reduce the working time, greatly improve the work efficiency, so in this area so far, for open using manipulator, is one of the major business opportunities, it is a big trend, because in the current production environment, the product is indispensable equipment. So, as such, our country should vigorously develop machinery and electronics, this area has an irreplaceable role in the future, if the developing the professional machinery and electronics industry in our country in the future, the development of various high-tech industry will have a more powerful. On the other hand talent is the core of the field, so Should vigorously develop relevant talents is likely to make in this field in our country is getting stronger and stronger. And through the development state of their own research and development, make its can be a good development momentum of machinery industry. For the design, the design of the hand is the key of the key, the human hand can do a lot of unusual complex work, so we made the manipulator also wants the ability, has high flexibility, then manipulator can complete a series of a lot of work, but also further development of the electronic robots can perform many operations. Only the present invention, who is gradually the heavy labor work for human could not be complete or dangerous work, the manipulator is a very good instead. Let more people to liberate, joined the many mechanical parts, electronic components not only reduce the manpower, also greatly reduces the work time, the innovation for an enterprise can not only save costs but also can improve the efficiency, is the best of both worlds. I believe that most of the factories are willing to do it. Because at this moment not only saves time, but also reduce the enterprise cost. The theme of car the application of the computer-aided design technology, overall design of mechanical and hydraulic principle design and has clear the coordinates of the manipulator and free form and technical parameters of the manipulator. And design the clamping manipulator hand structure, structure of the wrist, arm structure. So it can perform the actual production of automatic feeding movement, according to meet the needs of productivity is the rate of movement of the manipulator. KeyWords: manipulator; handing structure ; structure design; CAD 目 錄 第一章 前言 1 1.1工業(yè)機械手的分類 1 1.2輪胎夾持機械手的設計背景 2 1.3輪胎夾持機械手的組成及作用 2 1.3.1組成 2 1.3.2作用 5 1.4畢業(yè)設計章節(jié)內(nèi)容 6 第二章 輪胎夾持機械手的傳動系統(tǒng)設計 7 2.1輪胎夾持機械手的設計關(guān)鍵技術(shù)參數(shù) 7 2.2傳動方案設計 7 2.2.1原理設計 7 2.2電機的選擇 8 2.2.1 電機的功率選擇 8 2.2.2電機的品牌及型號確定 11 第三章 輪胎夾持機械手的主體部分結(jié)構(gòu)設計 13 3.1機器人連接部分基座的結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu) 13 3.2輪胎夾持機械手手指部分的結(jié)構(gòu)設計 15 3.2.1手指的結(jié)構(gòu) 15 3.2.2手指內(nèi)部壓力傳感器的設計 17 第四章 基于solidworks軟件進行輪胎夾持機械手的建模及裝配 20 4.1 solidworks軟件建模與裝配概述 20 4.2 運用SolidWorks軟件進行零件設計（以伺服滑臺的零件中的一個為例） 20 4.3運用SolidWorks軟件進行零件裝配 23 畢業(yè)設計感想 28 致謝 29 參考文獻 30 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 前言 第一章 前言 1.1工業(yè)機械手的分類 1.按用途分類 工業(yè)機械手按照用途可以分為專用機械手和通用機械手。 2.按控制型式分類 工業(yè)機械手按控制型式可以分為點位控制型機械手和連續(xù)控制型機械手。 3.工業(yè)機械手的基本型式及其運動形式 機械手型式較多，從手臂坐標的型來說，基本有四種基本的型式，分別是:直角坐標式，圓柱坐標式，球坐標式和關(guān)節(jié)式等。 ⑴直角坐標式機械手 這種型式的機械手結(jié)構(gòu)簡單、運動直觀、便于實現(xiàn)高精度。占據(jù)空間位置大，工作范圍較小是缺點。 ⑵圓柱坐標式機械手 圓柱坐標式機械手又稱為回轉(zhuǎn)型機械手，是應用最多的一種型式，它適用于搬運和測量工件。 ⑶球坐標式機械手 一個旋轉(zhuǎn)運動、兩個旋轉(zhuǎn)運動以及兩個旋轉(zhuǎn)運動加一個直線運動，與回轉(zhuǎn)型機械手相比，在占有同樣空間位置的情況下，其工作范圍擴大了。 ⑷關(guān)節(jié)式機械手 關(guān)節(jié)式機械手又稱屈伸型機械手，是一種適用于靠近機體操作的機械手。它象人手一樣有肘，可實現(xiàn)多個自由度，動作比較靈活，適于在夾窄空間工作。關(guān)節(jié)式機械手的特點有:大臂和小臂的擺動，以及肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)的運動;它具有上肢結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)近似于人手操作的技能。 1.2輪胎夾持機械手的設計背景 目前很多企業(yè)采取人工搬運，在一些簡單重復尤其是比較笨重的操作中，用機械手替代人進行工作，可以避免因為疲勞操作或失誤而導致的人身事故。 知名輪胎企業(yè)米其林現(xiàn)在仍然有人工搬運輪胎，固特異也是如此，并不能完全采用自動化流程來降低人工消耗。 人工缺點： ⑴生產(chǎn)效率低下，不能及時的搬運成品輪胎，導致輪胎推積。 ⑵大型車輪胎重量基本在50kg左右，需要工人有良好的體力，長時間搬運導致工人體力不足，容易造成人身事故。 ⑶橡膠輪胎生產(chǎn)過程中，必定產(chǎn)生有毒有害氣體，對工人的身體健康造成不可逆的影響。 基于上述缺點，機械自動化流程是必要的，輪胎夾持機械手的應用也會隨著發(fā)展而普及。 1.3輪胎夾持機械手的組成及作用 1.3.1組成 輪胎夾持機械手系統(tǒng)包括關(guān)節(jié)機器人、前端夾持器、控制系統(tǒng)，本設計組要根據(jù)前端夾持器進行設計。 輪胎前端夾持器的組成動力裝置、檢測裝置、傳動裝置、執(zhí)行裝置 1.動力裝置 機械手按驅(qū)動方式分為液壓式，氣動式，電動式，機械式機械手；按適用范圍可以分為專用機械手和通用機械手兩種；按運動軌跡可以分為點為控制和連續(xù)軌跡控制機械手等。 （1）電動驅(qū)動 ①精確度高 ②節(jié)省能源 ③精密控制 ④改善環(huán)保水平 ⑤降低噪音 ⑥節(jié)約成本 （2）氣壓驅(qū)動 優(yōu)點 ①空氣作為介質(zhì)。 ②空氣的粘度很小，損失也很小。 ③過載保護。 缺點 ①由于空氣具有可壓縮性。 ②因為工作壓力低（一般為0.31.0MPa），總輸出力不宜大于10～40KN。 ③噪聲較大，在高速排氣時要加消聲器。 ④氣動裝置中的氣信號傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢。 （3）液壓驅(qū)動 優(yōu)點 ①有很大的力矩慣量比，體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活。 速度、扭矩、功率均可無極調(diào)節(jié)。 ②元件的自潤滑性好。 缺點 ①液壓傳動不能得到嚴格的傳動比 ②不適宜遠距離傳動。 ③在高溫和低溫條件下，采用液壓傳動有一定的困難。 ④液壓元件制造精度要求高，給使用與維護保養(yǎng)帶來一定困難。 ⑤發(fā)生故障不易檢查。 根據(jù)工件要求，被加持物體體積較大，重量較重，選擇電機驅(qū)動機構(gòu)提供加持力。而液壓和氣壓雖然可以提供較大的動力源，但是沒有電機驅(qū)動簡單、方便。而且電機拆裝方便，價格低廉。因此綜上所述，動力源選擇電機驅(qū)動。 2.檢測裝置 控制系統(tǒng)是通過機械手每個自由度的電機控制，來完成特定動作。同時接受傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制。 傳感器分為內(nèi)部狀態(tài)傳感器和外部狀態(tài)傳感器 （1） 內(nèi)部狀態(tài)傳感器分為位置傳感器和角度傳感器 （2）外部傳感器： ①物體識別傳感器主要是通過視覺和觸覺來感知 ②物體探測傳感器主要應用在光電開關(guān)和超聲波 ③距離傳感器應用在攝像機等領域 ④力傳感器是本設計主要用到的傳感器，能感知工作中力的大小，避免力量過大將工件破壞。 3.傳動的類型 （1）鏈傳動工作特點 鏈傳動是由兩個具有特殊齒形的鏈輪和一條撓性的閉合鏈條所組成的。 （2）齒輪傳動 齒輪傳動是一種嚙合傳動 （3）蝸桿傳動原理 蝸桿傳動主要由兩根蝸桿組成 蝸桿傳動主要特點： ①速比大 ②傳動平穩(wěn) ③有自鎖作用 ④效率低 本設計采用蝸桿傳動，由兩個蝸桿帶動夾手的移動。 4.執(zhí)行裝置 手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉(zhuǎn)型或平動型，手部多為兩指。根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤和電磁吸盤。 本設計采用平動型，外抓式。 1.3.2作用 1.以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳動、工件的裝夾、從而可以提高勞動生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。 2.以改善勞動條件 在高溫、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，應用機械手就可以完成部分或者代替人安全的完成工作，從而改善勞動條件。 3.可以減輕人力 應用機械手代替人進行工作，是減少人力的另一個優(yōu)勢。 1.4畢業(yè)設計章節(jié)內(nèi)容 第一章 前言 第二章輪胎夾持機械手的傳動系統(tǒng)設計 第三章 輪胎夾持機械手的主體部分結(jié)構(gòu)設計 第四章 基于solidworks軟件進行輪胎夾持機械手的建模及裝配 22 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 輪胎夾持機械手的傳動系統(tǒng)設計 第二章 輪胎夾持機械手的傳動系統(tǒng)設計 2.1輪胎夾持機械手的設計關(guān)鍵技術(shù)參數(shù) 本機械手的夾持工件 1、輪胎的重量30kg到50kg 2、夾手具備抓取輪胎的直徑范圍在：255-510mm，輪胎的厚度：100- 150mm 3、機械手的夾持速度0.5m/s 2.2傳動方案設計 2.2.1原理設計 本設計方案采用如下的原理圖見圖2.1 圖2.1 原理圖 1.電機2.減速器3.齒輪4.軸5.左旋絲杠6.夾手7.絲杠螺母8.聯(lián)軸器9.右旋絲杠 工作原理說明：在電機1的驅(qū)動下，扭矩經(jīng)過減速器2以及齒輪的減速后，將扭矩傳給軸4，軸4是由兩個旋向相反的絲杠組成，絲杠5、9上分別安裝螺母，當軸2沿不同方向轉(zhuǎn)動時，可以實現(xiàn)螺母的同時分離和靠攏，因為螺母上安裝著手指，所以能夠?qū)崿F(xiàn)對工件的加緊和松開。 2.2電機的選擇 2.2.1 電機的功率選擇 根據(jù)參數(shù)要求，輪胎重量為30kg-50kg，則最低標準為50kg，輪胎的 在工件被加緊時，應取需要夾緊力最大的情況，為標準情況。 ——夾緊力 ——摩擦系數(shù) ——安全系數(shù) 工件因為夾手在夾取的過程中，沒有沖擊力，所以工作平穩(wěn)，此時查機械手冊可知，工作安全系數(shù)， 因為抓取時是輪胎與工件的接觸，所以查詢機械設計手冊可知摩 擦系數(shù) 帶入數(shù)據(jù)， 可得出夾緊力 由于本次設計采用絲杠螺母結(jié)構(gòu)，兩手指上的夾緊力分別為 查機械設計手冊得出 軸=0.99 聯(lián)軸器=0.99 絲杠=0.94 齒輪=0.97 減速器=0.97 ==3984 總=減速器軸齒輪軸=0.92 直徑32mm絲杠參數(shù)見表2.1 表2.1 絲杠參數(shù)表 絲杠型號 d I Da D A B L H Z DFU02510-4 32 10 4.762 40 65 12 145 51 6.6 DFU03204-4 4 2.381 50 80 12 80 65 9 DFU03205-4 5 3.175 50 80 12 102 65 9 DFU03206-4 6 3.969 50 80 12 105 65 9 DFU03208-4 8 4.762 50 80 12 122 65 9 DFU03210-4 10 6.350 50 80 12 162 65 9 根據(jù)參數(shù)表確定導程。 可求T 帶入數(shù)據(jù)得 KW = =125 N為絲杠轉(zhuǎn)速 V=N I 速度0.5 電機功率P/總效率 電機功率=543W 所以本次設計采用750W電機，選擇三洋電機，擬定R2AA08075FXH00 2.2.2電機的品牌及型號確定 電機的品牌：三洋電機 型號確定：R2AA08075FXH00 電機好處： （1）直流無刷變頻電機擁有節(jié)能、降噪的明顯優(yōu)勢。 （2）就技能方面而言，因其采用直流變頻，從而降低了電耗。 （3）降噪方面的優(yōu)勢，直流無刷變頻電機因其采用無刷技術(shù)，相比傳統(tǒng)的有刷電機，在降噪方面解決了有刷電機在換向時產(chǎn)生火花和碳刷產(chǎn)生的噪音。 三洋直流無刷變頻電機因其超前的性能優(yōu)勢，現(xiàn)已廣泛用于三洋系列產(chǎn)品上，在節(jié)能、環(huán)保方面也走在了同行業(yè)的前列，所以說一個成功的技術(shù)研發(fā)會給一個行業(yè)帶來新鮮的血液，讓這個企業(yè)永遠保持著生命力，毫無疑問，三洋無刷變頻電機做到了這一點。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 輪胎夾持機械手的主體部分結(jié)構(gòu)設計 第三章 輪胎夾持機械手的主體部分結(jié)構(gòu)設計 3.1機器人連接部分基座的結(jié)構(gòu)設計結(jié)構(gòu) 采用沈陽新松通用型工業(yè)機器人210KG機器人SR210B見圖3.1 工業(yè)機器人 圖3.1 工業(yè)機器人 機器人鏈接法蘭見圖3.2 圖3.2 法蘭參數(shù)圖 機器人參數(shù)見圖3.3 圖3.3 機器人參數(shù)圖 3.2輪胎夾持機械手手指部分的結(jié)構(gòu)設計 3.2.1手指的結(jié)構(gòu) 機械加持手采用V型結(jié)構(gòu)如圖3.4所示，可以確保工件在被加緊時有最大的夾緊力，保證工件不會在被加緊時脫落，避免損壞工件。 圖 3.4 手指結(jié)構(gòu) 手指采用此種設計方案，兩個手指分別鏈接在左旋右旋絲杠上，可實現(xiàn)同時加緊和松開。 3.2.2手指內(nèi)部壓力傳感器的設計 本文所采用的采用歐姆龍E32-T11N螺紋透過型光釬傳感器。傳感器的外觀及傳感器的參數(shù)如圖3.7所示。 在機械夾手工作過程中，必須要確保工件不會被夾手的夾緊力所損壞，此時就必須要在機械夾手上添加傳感器，以保證工件不會被機械夾手所損壞，這是設計機械夾手所必備的元件。 圖3.7 傳感器圖 優(yōu)點： 標準的螺紋形狀。在支架上開孔，使用螺母安裝。 直角型的電纜可沿壁面接線，因此擁有不易鉤掛的優(yōu)點。 傳感器參數(shù)圖見圖3.8 圖3.8 傳感器參數(shù)圖 該傳感器的作用： 抓取過程中，當夾手夾緊力輪胎時，傳感器向總控發(fā)出夾緊信號，當總控系統(tǒng)接到該信號時候，會向機器人發(fā)出控制信號，機器人可以將輪胎移開。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 基于solidworks軟件進行輪胎夾持機械手的建模及裝配 第四章 基于solidworks軟件輪胎夾持機械手的建模及裝配 4.1 solidworks軟件建模與裝配概述 SolidWorks為達索系統(tǒng)（Dassault Systemes S.A）下的子公司，專門負責研發(fā)與銷售視窗產(chǎn)品。 4.2 運用SolidWorks軟件進行零件設計 運用SolidWorks建模以機械夾手的手臂板為例進行建模，建模過程如圖4.1、4.2、4.3所示。 圖4.1 手臂板 圖4.2 手臂板 圖4.3 手臂板 本文運用SolidWorks軟件將模型中的其他零部件按照此步驟逐一設計，可得到所有零部件的部件的SolidWorks模型，為后續(xù)的夾手的裝配做足準備。 4.3運用SolidWorks軟件進行零件裝配 將上述的SolidWorks軟件建模完成的零件進行裝配，本文以導軌為例，運送SolidWorks軟件進行裝配具體的過程如下。 ①首先，新建裝配體。點擊【新建】后出如圖4.4所示對話框，選擇對話框中的【裝配體】按鈕，并且點擊對話框中的【確定】按鈕，完成模型的建立。 圖4.4 新建對話框 ②插入首個裝配體零件。在點擊確定后，進入SolidWorks裝配界面中，在裝配界面出現(xiàn)裝配操作對話框如圖4.5所示，點擊下方瀏覽插入的零件/裝配體按鈕，將對應的零件模型插入到SolidWorks操作界面中。 圖4.5 瀏覽對話框 ③插入其他的模型，重復的操作上述的插入過程，可以完成零件的插入到SolidWorks界面。本次操作插入滑塊的零件，如圖4.6所示。 圖4.6 滑塊導軌 ④設置零件的配合。在軟件左上方配合按鈕是幫助裝配的，在點擊配合后，分別選定兩零件的接觸面。本文使用的配合包含到【寬度】及【對齊】配合等，具體選擇的表面圖4.7、圖4.8所示。 圖4.7 導軌接觸面 圖4.8 滑塊接觸面 按照上述的配合的關(guān)系完成表面的裝配完成兩個零件的裝配。裝配的形式如圖4.9所示。 圖4.9 滑塊導軌配合 將SolidWorks所建立的零件圖，逐一在軟件中進行裝配，得到最終的輪胎夾持機械手模型。裝配體的最終的形式如圖4.10所示。 圖4.10 機械夾手 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章 畢業(yè)設計感想 畢業(yè)設計感想 將近一個季度的畢業(yè)設計轉(zhuǎn)眼間已經(jīng)到了掃尾階段，在這小半年的的設計學習過程中，我取得了前所未有的長足進步，這都要歸功于這一階段幫助過我的老師和同學。 我所選的畢業(yè)設計，也就是機械手的設計這個課題，是我以前從來沒有涉及過的。我覺得他完全是一個陌生者，但如今經(jīng)過指導老師的全力幫助以及對參考資料的翻閱和了解，我覺得已經(jīng)對機械手有了一定層次的了解。 作為工業(yè)發(fā)展的一個方向，機械自動化它有著廣袤的市場前景，他需要廣大工程師著力研究。 機械手可以模仿人體上肢所能做出的一些動作，因此要有一定的靈敏度。固對設計的要求比較高。我通過這次畢業(yè)設計，大大的加強了我分析和解決問題的能力，擴寬和深化了學習過的知識面，更加熟練掌握了設計的一般程序規(guī)范和方法，也培養(yǎng)了我們正確使用國家標準、機身材料、圖冊等工具書的能力。 畢業(yè)設計就是在模擬未來的工作。我通過這次設計，對于即將到來的未來，以及將要從事的工作都充滿了信心！ 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致謝 此論文文章由我尊敬的王楠老師的悉心指導，經(jīng)歷過長時間刪改完成的。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和精益求精的工作作風使我收益頗豐。在此課題的研究以及開發(fā)的時段，我得到了王老師的全力支持和大力幫助，同時為我提供了許多支持佐證還有專業(yè)的資料，我也是非常感謝他們對于我的幫助。四年的學習生活即將告于段落，我很感謝父母的資助與培養(yǎng)，也感謝老師和同學的鼓勵與幫助。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1]黃清遠,機械設計學[M]——機械工業(yè)出版社.二零零零年二月 [2]朱龍根黃雨華，機械系統(tǒng)的設計 [M],——機械工業(yè)出版社.一九九六年五月 [3]成大先主編,機械設計手冊之液壓氣動[M],——化學業(yè)出版社.二零零四年一月 [4]成大先主編,機械設計手冊第五版[M]——化學工業(yè)出版社.二零零八年四月 [5]《工業(yè)機械手圖冊》編寫組,工業(yè)機械手圖冊[M]——機械工業(yè)出版社.一九七八年九月 [6]沈陽機床工業(yè)公司七·二一大學，工業(yè)機械手[M]——遼寧人民出版社.一九七九年二月 [7]田綠竹王新主編,機械制圖[M]——冶金工業(yè)出版社,二零零七年八月 專業(yè)相關(guān)的資料 在設計過程中，設計出了三張CAD裝配圖，保存在壓縮包中。（附件）