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西安文理學(xué)院機(jī)械電子工程系
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題 目 連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì)
專業(yè)班級 08級機(jī)電(2)班
學(xué) 號 08102080215
學(xué)生姓名 陳凡
指導(dǎo)教師 姚慧
設(shè)計(jì)所在單位 西安工業(yè)大學(xué)
2012年 3月
西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
題 目
連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
陳凡
學(xué) 號
08102080215
專業(yè)班級
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
08機(jī)電(2)班
指導(dǎo)教師
姚慧
職 稱
講師
教 研 室
機(jī)械設(shè)計(jì)系
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)與要求
任務(wù)與要求
機(jī)械手是近幾十年來自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型,高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。在生產(chǎn)過程中,機(jī)械手被廣泛用于自動化生產(chǎn)線中,它是一種類似人體上肢的部分動能,能按照要求傳送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動化技術(shù)設(shè)備,對工業(yè)生產(chǎn)的自動化,推動工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步發(fā)展有重要作用。在生產(chǎn)線上裝卸工件一般有工人完成,勞動強(qiáng)度大,生產(chǎn)率低。為了提高生產(chǎn)線的工作效率,降低成本,使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng),適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn)的需要,利用機(jī)器人技術(shù),對生產(chǎn)線上裝卸機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計(jì)研究,以提高自動化作業(yè)程度。具體要求如下:
了解 工業(yè)機(jī)器人和機(jī)械手的發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用;完成機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);建立該機(jī)械手模型;應(yīng)用軟件繪制所設(shè)計(jì)機(jī)械手的裝配圖;撰寫論文;
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作進(jìn)程
起止時間
工作內(nèi)容
第1~2周
2012.1.10~2012.3.14
第3~4周
2012.3.15~2012.3.28
第5~6周
2012.3.29~2012.4.11
第7周
2012.4.12~2012.4.18
第8~9周
2012.4.19~2012.5.2
第10周
2012.5.3~2012.5.9
第11周
2012.5.10~2012.5.16
第12周
2012.5.17~2012.5.23
查(借)閱資料,學(xué)習(xí)連桿式裝箱機(jī)械手結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論和知識,了解所設(shè)計(jì)的機(jī)械手的結(jié)構(gòu),撰寫開題報(bào)告。
對機(jī)械手各部分零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
用AutoCAD及相關(guān)繪圖軟件繪制機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖以及重要零件圖。
撰寫畢業(yè)論文。
論文定稿
整理資料準(zhǔn)備答辯。
答辯。
開始日期 2012-1-10 完成日期 2012-5-12
教研室主任(簽字) 系主任(簽字)
西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目
連桿式裝箱機(jī)械手的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
陳凡
學(xué) 號
08102080215
專業(yè)名稱
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
指導(dǎo)教師
姚慧
開題時間
2012-03-1
班 級
08機(jī)械2班
一、 選題目的和意義
裝箱機(jī)械手控制系統(tǒng)的研究是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù),并巳成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分,機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)同,當(dāng)下我國許多行業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型,機(jī)械手的使用卻已經(jīng)越來越普及。我國在機(jī)械手方面的研究工作卻剛剛起步,進(jìn)行這個裝箱機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅可以鞏固我們已學(xué)的專業(yè)知識,擴(kuò)展我們的知識面和專業(yè)面,可以加強(qiáng)對自己的思維訓(xùn)練和能力培養(yǎng),還可以填補(bǔ)空白,提高生產(chǎn)效率,很大的現(xiàn)實(shí)意義。
二、 主要研究內(nèi)容
1. 了解機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu),工作原理,應(yīng)用場所。
機(jī)械手主要有手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)、和控制機(jī)構(gòu)三大部分組成。手部是用來抓吃工件的部件,根據(jù)被抓吃工件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式。運(yùn)動機(jī)構(gòu),使手部完成各種轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作,改變被抓物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式稱為機(jī)械手的自由度。能模仿人手和臂的一些動作用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化,能再有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕功和原子能等部門。
2. 了解及掌握,工業(yè)機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)(執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、控制裝置)
手部 既直接與工件接觸的部分,一般是回轉(zhuǎn)型或平動型(多為回轉(zhuǎn)型,因其結(jié)構(gòu)簡單),夾持對象是10kg的小型家電整箱。根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種;也可以用負(fù)壓式或真空式的空氣吸盤(主要用于吸冷的,光滑表面的零件或薄板零件)和電磁吸本課題選用內(nèi)抓式手部;傳力機(jī)構(gòu)為連桿杠桿式
工作任務(wù):機(jī)械手抓取對象,提高200 mm,順時針轉(zhuǎn)90°,前進(jìn)600mm放下工件,回到原位置。
抓取對象外形:工件為立方體,工件體積為0.5m3
抓取對象重量:10kg
傳力機(jī)構(gòu)較多,常用的是;滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式、重力式。
腕部 是連接手部和臂部的部件,并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位,以擴(kuò)大機(jī)械手的動作范圍,并使機(jī)械手變的更靈巧,適應(yīng)性更強(qiáng)。手腕有獨(dú)立的自由度。有回轉(zhuǎn)運(yùn)動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求,有些動作較為簡單的專用機(jī)械手,為了簡化結(jié)構(gòu),可以不設(shè)腕部,而直接用臂部運(yùn)動驅(qū)動手部搬運(yùn)工件。
目前,應(yīng)用最為廣泛的手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)為回轉(zhuǎn)液壓(氣)缸,它的結(jié)構(gòu)緊湊,靈巧但回轉(zhuǎn)角度小。并且要求嚴(yán)格密封,否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉(zhuǎn)角的情況下,采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結(jié)構(gòu)。
臂部? 手臂部件是機(jī)械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部(包括工作或夾具),并帶動他們做空間運(yùn)動。
臂部運(yùn)動的目的:把手部送到空間運(yùn)動范圍內(nèi)任意一點(diǎn)。如果改變手部的姿態(tài)(方位),則用腕部的自由度加以實(shí)現(xiàn)。因此,一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求,即手臂的伸縮、左右旋轉(zhuǎn)、升降(或俯仰)運(yùn)動。
手臂的各種運(yùn)動通常用驅(qū)動機(jī)構(gòu)(如液壓缸或者氣缸)和各種傳動機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn),從臂部的受力情況分析,它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷,而且自身運(yùn)動較為多,受力復(fù)雜。因此,它的結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機(jī)械手的工作性能。
行走機(jī)構(gòu)
有的工業(yè)機(jī)械手帶有行走機(jī)構(gòu),我國的正處于仿真階段,本課題的機(jī)械手不具有行走功驅(qū)動機(jī)構(gòu)
驅(qū)動機(jī)構(gòu)是工業(yè)機(jī)械手的重要組成部分。按照動力源分為液壓、氣壓、電動驅(qū)動三大類,根據(jù)需要,也可以將這三種基本類型組合成復(fù)合式的驅(qū)動系統(tǒng)。
液壓驅(qū)動 油壓高,可獲得較大的輸出功率,直接驅(qū)動使用于重型、低速驅(qū)動。壓力、流量以控制,反應(yīng)靈敏,可無級調(diào)速,能實(shí)現(xiàn)速度、位置的精絕控制,傳動平穩(wěn)。但管路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,成本高。
氣壓驅(qū)動 氣壓較低,輸出功率小,當(dāng)輸出功率增大時,結(jié)構(gòu)尺寸將增大,只適用中小型、低速驅(qū)動。氣源方便,結(jié)構(gòu)簡單,成本低。但是,效率低。
電動驅(qū)動 交直流普通電動機(jī)適用于抓起重量較大而速度低的中重型驅(qū)動。輸出力大,成本低。步進(jìn)、伺服電動機(jī),步進(jìn)電動機(jī)輸出力較小,伺服電動機(jī)的可大一些,適用于運(yùn)動控制,要求嚴(yán)格的中小型驅(qū)動。但成本高。
3. 制定機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案
(1)了解被加持對象的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)械手的工作行程。
定位、抓起、提升、旋轉(zhuǎn)、伸長、下降、放松、升高、縮短、旋轉(zhuǎn)、下降
(2)設(shè)計(jì)手抓,手腕,手臂等的基本結(jié)構(gòu)
4. 方案實(shí)施
設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核等等
5 繪制機(jī)械手的裝配圖
6. 撰寫論文
指導(dǎo)教師意見及建議:
簽字:
年 月 日
教研室審核意見:
簽字:
年 月 日
注:此表前三項(xiàng)由學(xué)生填寫后,交指導(dǎo)教師簽署意見,經(jīng)教研室審批后,才能開題。