運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計說明書.doc

運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計-1-目錄中文摘要1Abstract1第1章緒論21.1工業(yè)機(jī)器人簡介21.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展2第2章工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計32.1工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述32.2工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計分析32.2.1設(shè)計要求32.2.2總體方案擬定32.2.3工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù)4第3章工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計53.1工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動系統(tǒng)分析53.1.1機(jī)器人的運(yùn)動概述53.1.2機(jī)器人的運(yùn)動過程分析63.2工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計73.2.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計73.2.1.1設(shè)計時要注意的問題：73.2.1.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計73.2.1.3液壓油缸的選擇和夾緊力的校驗83.2.1.4彈性爪的強(qiáng)度校驗103.2.2手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計103.2.2.1手臂的設(shè)計要求103.2.2.2伸縮液壓油缸的選擇113.2.2.3活塞桿的強(qiáng)度校核113.2.3腰部和基座設(shè)計133.2.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計133.2.3.2步進(jìn)電機(jī)的選取133.2.3.3軸承的選取163.2.3.4齒輪的選取17第4章工業(yè)機(jī)器人的計算機(jī)控制系統(tǒng)概述184.1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點及對控制功能的基本要求184.2計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計方案184.3硬件電路的組成19運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計-2-4.4電路接口說明19第5章工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時應(yīng)采取的安全措施215.1安全要求215.2實施方法21總結(jié)22鳴謝23參考文獻(xiàn)24中文摘要在工業(yè)上，自動控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動化機(jī)床控制，計算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人是相對較新的電子設(shè)備，它正開始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。實際的機(jī)器人由帶有腕(或稱為手臂)的主機(jī)身和機(jī)身端部的工具(通常是某些類型的夾持器)組成,同時也包括一個輔助動力系統(tǒng)。本文是對整個設(shè)計工作較全面的介紹和總結(jié)。關(guān)鍵詞：手臂；夾持器；工業(yè)機(jī)器人AbstractIndustrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Aphysicalrobotisnormallycomposedofamainframe(orarm)withawristandsometooling(usuallysometypeofgripper)attheendoftheframe.Anauxiliarypowersystemmayalsobeincludewiththerobot.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork.Keywords：arm；gripper；Industrialrobot運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計-3-運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計第一章緒論1.1工業(yè)機(jī)器人簡介機(jī)器人工程是近二十多年來迅速發(fā)展起來的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計算機(jī)工程、自動控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國科技界跟蹤國際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個國家科技水平和經(jīng)濟(jì)實力的象征，正受到許多國家的廣泛重視。目前，工業(yè)機(jī)器人的定義，世界各國尚未統(tǒng)一，分類也不盡相同。最近聯(lián)合國國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機(jī)器人協(xié)會給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過改變動作程序，來完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國外的定義，結(jié)合我國的習(xí)慣用語，對工業(yè)機(jī)器人作如下定義：工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨立，動作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動化程度高的自動操作機(jī)械。主要用于加工自動線和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來的信號，自動進(jìn)行各種操作。工業(yè)機(jī)器人是在計算機(jī)控制下可編程的自動機(jī)器。采用工業(yè)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，改善勞動條件，減輕勞動強(qiáng)度的一種有效手段。機(jī)器人的誕生和發(fā)展雖只有30多年的歷史，但它已應(yīng)用到國民經(jīng)濟(jì)，民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，顯示出強(qiáng)大的生命力。根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需求，工業(yè)機(jī)器人具有至少一項或多項擬人功能，如抓取功能或移動功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能（如視覺，力覺，觸覺等）。以及語音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進(jìn)行作業(yè)。在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能實現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的伺服控制驅(qū)動。本次設(shè)計就是在這一思維下展開的。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用錐齒輪傳動實現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)，利用液壓缸實現(xiàn)其移動以及對零件的抓取。在步進(jìn)電機(jī)的控制下，機(jī)器達(dá)到精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。1.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡單到復(fù)雜，由初級到高級逐步完善，它的發(fā)展過程可分為三代：第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存貯信息，工作時讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人。它具有尋力覺、觸覺、視覺等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980年開始進(jìn)入了實用階段，不久即將普及應(yīng)用。第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺、視覺等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識自身和周圍的環(huán)境，識別對象的有無及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識別自動選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計-4-還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。第2章工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計2.1工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述它主要由機(jī)械系統(tǒng)(執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng))、控制檢測系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。A、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件，實現(xiàn)各種運(yùn)動所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身等。（1）手部：機(jī)器人為了進(jìn)行作業(yè)而配置的操作機(jī)構(gòu)，又稱手爪或抓取機(jī)構(gòu)，它直接抓取工件或夾具。（2）腕部：又稱手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變手部的工作方位。（3）臂部：聯(lián)接機(jī)座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿足機(jī)器人的作業(yè)空間，將各種載荷傳遞到機(jī)座。（4）機(jī)身：機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動臂部自轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動。B、驅(qū)動系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動力，并驅(qū)動其動力的裝置。常用的有機(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動和電傳動。C、控制系統(tǒng)：通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯誤或故障時發(fā)出報警信號。D、檢測系統(tǒng)：作用是通過各種檢測裝置、傳感裝置檢測執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動符合要求。2.2工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計分析2.2.1設(shè)計要求通過設(shè)計機(jī)械手，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論、基本知識和基本方法分析能力和解決問題的能力。有關(guān)數(shù)據(jù)：設(shè)計一機(jī)械手、將鋁活塞鑄造毛坯從模具中取出，并運(yùn)送到離模具2米遠(yuǎn)處的鋁活塞毛坯箱里。(鋁活塞的基本尺寸等技術(shù)要求參見顧崇衍編機(jī)械制造工藝學(xué)P91P100。)零件尺寸：外孔101.6，高106。零件材料：鋁。2.2.2總體方案擬定在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動是最主要的功能。這兩項功能