基于PROE六自由度機(jī)械手參數(shù)化建模及運(yùn)動(dòng)仿真【畢業(yè)論文+三維PROE全套】

買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 目錄  第一章  緒   論  . 1 機(jī)械手的介紹  . 1 械手的發(fā)展概況  . 1 的和現(xiàn)實(shí)意義  . 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀  . 2 展和研究方向  . 3 第二章  件介紹  . 5 品介紹 . 5 述  . 5 特點(diǎn)  . 7 第三章  六自由度機(jī)械手零件的建模  . 9 自由度機(jī)械手手指建模  . 9 自由度機(jī)械手手掌建模  . 12 自由度機(jī)械手手腕建模  . 13 自由度機(jī)械手手臂建模  . 14 自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模  . 15 自由度機(jī)械手垂直軸支撐體建模  . 15 自由度機(jī)械手底座建模  . 16 第四章  六自由度機(jī)械手的裝配  . 17 裝配  . 17 自由度機(jī)械手裝配步驟及方法  . 17 第五章  六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真  . 19 動(dòng)學(xué)仿真 . 19 入機(jī)構(gòu)模塊  . 19 加“伺服電動(dòng)機(jī)”  . 20 義初始條件  . 21 義分析  . 22 動(dòng)仿真視頻制作  . 23 致   謝  . 25 參考文獻(xiàn)  . 26 附錄  外文翻譯  . 27 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 2 基于  六自由度機(jī)械手參數(shù)化建模及運(yùn)動(dòng)仿真  摘   要 ： 通過(guò)  這個(gè)三維軟件工具來(lái)進(jìn)行六自由度機(jī)械手的參數(shù)化建模設(shè)計(jì)，完整體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程，提出一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新思路 ,展示  在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)。首先利用  便捷的建模工具來(lái)對(duì)機(jī)械手的各零件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)；然后利用  按要求對(duì)機(jī)械手零件以各種約束和銷釘?shù)冗B接來(lái)進(jìn)行合理裝配；接著利用  的機(jī)構(gòu)模式 對(duì)機(jī)械手的裝配作添加伺服器等操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真。  方便的實(shí)現(xiàn)了對(duì)六自由度機(jī)械手的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，效果非常直觀。  關(guān)鍵字： ； 機(jī)械手 ； 建模 ；運(yùn)動(dòng) 仿真  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 3 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 4 買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 5 ix of   to of a of  in  to of  as in of as to be  in of as to of  to of of of of is ; 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 1 第一章  緒論  機(jī)械手 的介紹  機(jī)械手是一種 能模仿人手和 臂膀 的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。  機(jī)械手主要由手部和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。手部是 用來(lái)抓持 工件（或工具）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。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自 由度。為了抓取空間中任意位置和方位的物體 ， 需 有 6 個(gè)自由度 。 自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù) ， 自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有 2 3 個(gè)自由度。  機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手 ； 按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種 ； 按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。  機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等，一般沒(méi)有獨(dú)立的控制裝置。有些操作裝置需要由人直接操 縱，如用于原子能部門操持危險(xiǎn)物品的主從式操作手也常稱為機(jī)械手。  機(jī)械手的發(fā)展?fàn)顩r  機(jī)器人的歷史并不算長(zhǎng)， 1959 年美國(guó)英格伯格和德沃爾制造出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的歷史才真正開始。英格伯格在大學(xué)攻讀 伺服理論，這是一種研究運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如何才能更好地跟蹤控制信號(hào)的理論。 德沃爾曾于  1946 年發(fā)明了一種系統(tǒng)，可以“重演”所記錄的機(jī)器的運(yùn)動(dòng)。 1954 年 , 德沃爾又獲得可編程機(jī)械手專利，這種機(jī)械手臂按程序進(jìn)行工作，可以根據(jù)不同的工作需要編制不同的程序，因此具有通用性和靈活性，英格伯格和德沃爾都在研究 機(jī)器人，認(rèn)為汽車工業(yè)最適于用機(jī)器人干活，因?yàn)槭怯弥匦蜋C(jī)器進(jìn)行工作，生產(chǎn)過(guò)程較為固定。 1959 年，英格伯格和德沃爾聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。它成為世界上第一臺(tái)真正的實(shí)用工業(yè)機(jī)器人。 此后英格伯格和德沃爾成立了“尤尼梅遜”公司，興辦了世界上第一家機(jī)器人制造工廠。第一批工業(yè)機(jī)器人被稱為“尤尼梅特”，意思是“萬(wàn)能自動(dòng)”。  他們因此被稱為機(jī)器人之父。  1962 年美國(guó)機(jī)械與鑄造公司也制造出工業(yè)機(jī)器人，稱為“沃爾薩特蘭”，意思是“萬(wàn)能搬動(dòng)”?！庇饶崦诽亍焙汀拔譅査_特蘭”就成為世界上最早的、至今仍在使用的工業(yè)機(jī)器人。近百 年來(lái)發(fā)展起來(lái)的機(jī)器人，大致經(jīng)歷了三個(gè)成長(zhǎng)階段，也即三個(gè)時(shí)代。第一代為簡(jiǎn)單個(gè)體機(jī)器人，  第二代為群體勞動(dòng)機(jī)器人，第三代為類似人類的智能機(jī)器人，它的未來(lái)發(fā)展方向是有知覺、買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 2 有思維、能與人對(duì)話。第一代機(jī)器人屬于示教再現(xiàn)型  , 第二代則具備了感覺能力  , 第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人  , 它不僅具有感覺能力  , 而且還具有獨(dú)立判斷和行動(dòng)的能力。  英格伯格和德沃爾制造的工業(yè)機(jī)器人是第一代機(jī)器人，屬于示教再現(xiàn)型，即人手把著機(jī)械手，把應(yīng)當(dāng)完成的任務(wù)做一遍，或者人用“示教控制盒”發(fā)出指令，讓機(jī)器人的機(jī)械手臂運(yùn)動(dòng)，一步步完成它應(yīng)當(dāng) 完成的各個(gè)動(dòng)作  。  目的和現(xiàn)實(shí)意義  在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)化已成為突出的主 題。各行各業(yè)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機(jī)械手。其目的和現(xiàn)實(shí)意義在于：  一是 提高生產(chǎn)效率， 因?yàn)?在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國(guó)生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有 75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn) 批量 中有四分之三在 50 件以下，零件真正在機(jī)床上加工的時(shí)間僅占零件生產(chǎn)時(shí)間的 5%。從這里可以看出，裝卸、搬運(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動(dòng)化而產(chǎn)生的。  二是 應(yīng)用機(jī)械手可以代替人從事單調(diào)、重復(fù)或繁重的體力勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 。  三是 代替人在有害環(huán)境下的手工操作，改善勞動(dòng)條件，保證人身安全。 20 世紀(jì) 40年代后 期，美國(guó)在原子能實(shí)驗(yàn)中，首先采用機(jī)械手搬運(yùn)放射性材料，人在安全間 操縱機(jī)械手進(jìn)行各種操作和實(shí)驗(yàn)。 50 年代以后，機(jī)械手逐步推廣到工業(yè)生產(chǎn)部門，用于在高溫、污染嚴(yán)重的地方取放工件和裝卸材料，也作為機(jī)床的輔助裝置在自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線和加工中心中應(yīng)用，完成上下料或從刀庫(kù)中取放刀具并按固定程序更換刀具等操作。 目前在我國(guó)機(jī)械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具 中快速抓取制品并將制品傳誦到下一個(gè)生產(chǎn)工序；機(jī)械手加工行業(yè)中用于取料、送料；澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。  國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀  從 94 年美國(guó)開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來(lái)，這種新型裝置已成為國(guó)際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人從 80 年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已 基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人 ;其中有130 多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線 (站 )上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已 應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來(lái)看，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如 :可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品 ， 機(jī)器人應(yīng)用工程買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 3 起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距 。 在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)己安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約 200 臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。以上原因主要 是沒(méi)有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前我國(guó)的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求， 品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長(zhǎng)、成本也不低， 而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程 。 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“ 863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人， 6000m 水下無(wú)纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種 。 在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作，有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配 機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。  發(fā)展和研究方向  在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科 機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是 一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。  工業(yè)機(jī)器人不斷 向著 高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修 等 性能 提高， 而單機(jī)價(jià)格 卻 不斷下降 。  機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化 ： 由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī) ， 國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問(wèn)市。  工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于 的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化 ，器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu) ， 大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。  機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位 置、速度、加速 度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等 傳感器，而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制 ， 多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過(guò)程控制 ， 如使遙控機(jī)買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 4 器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來(lái)操縱機(jī)器人。  當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國(guó)發(fā)射到火星上 的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 第二章  件介紹  品介紹  1985 年， 美國(guó)參數(shù)化技術(shù)公司 司 成立于美國(guó)波士頓，開始參數(shù)化建模軟件的研究。 1988 年，  過(guò) 10 余年的發(fā)展， 經(jīng)成為三維建模軟件的領(lǐng)頭羊。 包括對(duì)大型裝配體的管理、功能 仿真、制造、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等等。  是一套機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)，它是新一代 件，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品零件或組件從概念設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，提供了以參數(shù)化為基礎(chǔ)，基于特征的實(shí)體造型技術(shù)，主要用于汽車及運(yùn)輸機(jī)械，宇航和飛機(jī)制造，電子及計(jì)算機(jī)設(shè)備行業(yè)以及其他行業(yè)。同時(shí) 提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。它采用基于特征的參數(shù)化技術(shù)，具有產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)、分析、仿真、加工和二次開發(fā)等功能，該軟件已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、家電、模具等行業(yè)，是目前國(guó)內(nèi)使用最廣泛的 三維設(shè)計(jì)軟件之一。  述  件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境在支持并行工作，它通過(guò)一系列完全相關(guān)的模塊表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。  能夠讓多個(gè)部門同時(shí)致力于單一的產(chǎn)品模型。包括對(duì)大型項(xiàng)目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。 可謂是個(gè)全方位的 3D 產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、 金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理于一體，其模塊眾多。主要由以下六大主模塊組成：工業(yè) 設(shè)計(jì) (塊、機(jī)械設(shè)計(jì) (塊、功能仿真 (塊、制造 (塊、數(shù)據(jù)管理 (塊和數(shù)據(jù)交換 (塊。  (1)、工業(yè)設(shè)計(jì) (塊   工業(yè)設(shè)計(jì)模塊主要用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行幾何設(shè)計(jì)，以前，在零件未制造出時(shí)，是無(wú)法觀看零件形狀的，只能通過(guò)二維平面圖進(jìn)行想象?，F(xiàn)在，用 3以生成實(shí)體模型，但用 3成的模型在工程實(shí)際中是“中看不中用”。用  生成的實(shí)體建模，不僅中看，而且相當(dāng)管用。事實(shí)上，  后階段的各個(gè)工作數(shù)據(jù)的產(chǎn)生都要依賴于實(shí) 體建模所生成的數(shù)據(jù)。  包括：  D 建模 )、  畫模擬 )、  念設(shè)計(jì) )、 絡(luò)動(dòng)畫合成 )、 片  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 6 轉(zhuǎn)三維模型）、 片渲染 )幾個(gè)子模塊。  (2)、機(jī)械設(shè)計(jì) (塊   機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。在實(shí)際中存在大量形狀不規(guī)則的物體表面，如自由曲面 等 。隨著人們生活水平的提高，對(duì)曲面產(chǎn)品的 需求將會(huì)大大增加。用   生成曲面僅需 2 步 3 步操 作。  生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。由于生成曲面的方法較多，因此  可以迅速建立任何復(fù)雜曲面。   它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用，又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來(lái)使用，它支持  標(biāo)準(zhǔn)。包括： 體裝配）、 路設(shè)計(jì)）、 管鋪設(shè)）、 用數(shù)據(jù)圖形顯示）、理模型數(shù)字化）、 面設(shè)計(jì)）、 接設(shè)計(jì)） 。  (3)、  功能仿真 (塊   功能仿真 (塊主要進(jìn)行有限元分析。我們中國(guó)有句古話：“畫虎畫皮難畫骨，知人知面不知心”。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。機(jī)械零件的內(nèi)部變化情況是難以知曉的。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能“看到”零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。利用該功能，在滿足零件受力要求的基礎(chǔ)上，便可充分優(yōu)化零件的設(shè)計(jì)。著名的可口可樂(lè)公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20，而其功能絲毫不受影響，僅此一項(xiàng)就取得了極 大的經(jīng)濟(jì)效益。   包括： 限元分析）、 定義載荷輸入）、 三方仿真程序連接）、 定環(huán)境下的裝配體運(yùn)動(dòng)分析）、 分析）、輪動(dòng)力仿真）、 動(dòng)分析）、 有限元網(wǎng)格劃分）。  (4)、  制造 (塊   在機(jī)械行業(yè)中用到的  造模塊中的功能是 控加工 )。說(shuō)到數(shù)控功能，就不能不提八 十年代著名的“東芝事件”。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五坐 標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。東芝公司因違反“巴統(tǒng)”協(xié)議，擅自出口高技術(shù)，受到了嚴(yán)厲的制裁。在這一事件中出盡風(fēng)頭的 件就是一種數(shù)控模塊。   S 的數(shù)控模塊包括： 造模具設(shè)計(jì)）、 加工）、料模具設(shè)計(jì)）、 真）、  鈑金 設(shè)計(jì)）。  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 7 (5)、  數(shù)據(jù)管理 (塊    的數(shù)據(jù)管理模塊就像一位保健醫(yī)生，它在計(jì)算機(jī)上對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行測(cè)試仿真，找出造成產(chǎn)品各種故障的原因，幫助你對(duì)癥下藥，排除產(chǎn)品故障，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它就像  家庭的一個(gè)大管家，將觸角伸到每一個(gè)任務(wù)模塊。并自動(dòng)跟蹤你創(chuàng)建的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括你存貯在模型文件或庫(kù)中零件的數(shù)據(jù)。這個(gè)管家通過(guò)一定的機(jī)制，保證了 所有數(shù)據(jù)的安全及存取方便。   它包括： 據(jù)管理）、 型圖紙?jiān)u估）。  (6)、  數(shù)據(jù)交換 (塊   在實(shí)際中還存在一些別的 統(tǒng)，如  ，由于它們門戶有別，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對(duì)方所識(shí)別。但在實(shí)際工作中，往往需要接受別的 據(jù)。這時(shí)幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。    中幾何數(shù)據(jù)交換模塊有好幾個(gè)，如：  和 數(shù)據(jù)交換）、 維工 程圖接口）、  和福特汽車設(shè)計(jì)軟件的接口）、  軟件開發(fā)）、 維數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)輸入）、 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式擴(kuò)充）、 據(jù)和  交換）、 架 /曲面維護(hù)）、 模型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)入）、 據(jù)輸出）  特點(diǎn)   所采用的造型技術(shù)和加工處理技術(shù)與其它同類型軟件相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。它具有基于特性；全參數(shù)；全相關(guān)；單一數(shù)據(jù)庫(kù)；全自動(dòng)數(shù)控編程， 接數(shù)控加工，多軸的聯(lián)動(dòng) 并 且加工精度高；適合復(fù)雜幾何造型，三維模具設(shè)計(jì)； 真、模擬；外接掃描儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可實(shí)現(xiàn)反求工程、數(shù)據(jù)光順，在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)被測(cè)零件的外形等特點(diǎn)。  基于特征的參數(shù)化造型： 用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè) 計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。  裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)。 宏觀世界是基于特征的實(shí)體造型軟件，“基于特征”的意思是零件模型的構(gòu)造是由各個(gè)特征來(lái)生成的零件的設(shè)計(jì)過(guò)程就是特征的累積過(guò)程，而所謂特征是指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，通常特征應(yīng)滿足以下條件：  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 8 （ 1）  特征必須是一個(gè)實(shí)體或零件的具體構(gòu)成之一；  （ 2）  特征能對(duì)應(yīng)某一形 狀；  （ 3）  特征的性質(zhì)是可以預(yù)料的；  全相關(guān)性： 所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。  數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開發(fā)研制，正是專門 用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。  裝配管理： 基本結(jié)構(gòu)能夠使用戶 利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。  易于使用：菜單以直觀的方式 出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。  總之， 承“易學(xué)易用、功能強(qiáng)大、互 連互通”的理念。軟件以使用方便、參數(shù)化造型和系統(tǒng)的全相關(guān)性而著 。買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 9 第三章  六自由度機(jī)械手零件的建模  在  軟件環(huán)境下，機(jī)械三維建模應(yīng)該嚴(yán)格以設(shè)計(jì)構(gòu)思或者前期計(jì)算為依據(jù)，盡量保持三維圖形數(shù)據(jù)的完整和正確性。三維模型的一般建模過(guò)程如圖所示。  圖   零件建模一般過(guò)程  由于在 實(shí)體模型可以有多種不同的構(gòu)造方法，采取何種方法更為合理、高效，需要有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)積累過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，要根據(jù)圖形的形狀選擇合適的構(gòu)造模型的方式。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)體模型之 前，必須要考慮好模型的生成方法和步驟。其中建模的難點(diǎn)在于輔助平面和輔助點(diǎn)的建立，只有建立好輔助平面和輔助點(diǎn)，才能保證零件模型的精確性。  圖 自由度 機(jī)械手  由課題資料提供圖 知，六自由度機(jī)械手的主要建模構(gòu)件為：機(jī)械手指、 機(jī)械手掌、 機(jī)械手腕、機(jī)械手臂、垂直軸旋轉(zhuǎn)體、垂直軸支撐體 、底座 等。  六自由度機(jī)械手 手 指 建模  （ 1）運(yùn)行 ，新建零件 創(chuàng)建和更改基準(zhǔn)平面、基準(zhǔn)軸、基準(zhǔn)坐標(biāo)，詳見 圖 型 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 10 圖                                圖 （ 2）創(chuàng)建機(jī)械手指 的基本輪廓，這一步用草繪曲線的方法，選取 為基準(zhǔn)面，單擊  拉伸工具，然后右鍵單擊（延時(shí)單擊）界面，出現(xiàn)右鍵菜單，選取定義內(nèi)部草繪（如上圖 出現(xiàn)草繪界面， 接著草繪機(jī)械手指外部輪廓，包括 長(zhǎng)，寬，指 尖，斜背，內(nèi)槽，旋轉(zhuǎn)中心軸輪廓等，其草繪結(jié)果如下：  圖 （ 3）拉伸 形成 實(shí)體，確定草繪尺寸、輪廓無(wú)誤后，單擊草繪工具欄下方 按鈕，進(jìn)入拉伸實(shí)體界面。此操作可定義機(jī)械手指 所需的厚度，雙擊界面中尺寸數(shù)字，輸入所需厚度 5，見下圖  圖 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 11 敲 車鍵即完成定義。操作無(wú)誤后，單擊界面下方 按鈕，即完成機(jī)械手指 的實(shí)體拉伸。  （ 4）去除實(shí)體重合部位，由于機(jī)械手指 由兩瓣組成且形成對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，所以兩瓣共一回轉(zhuǎn)中心 ，必然有實(shí)體重合，因此需進(jìn)行實(shí)體重合部位的處理。其操作仍屬于拉伸實(shí)體，與步驟（ 3） 類似，只是拉伸實(shí)體時(shí)須額外步驟?，F(xiàn)仍先選取 （亦機(jī)械手指底面）為基準(zhǔn)面，單擊  拉伸工具，右鍵單擊進(jìn)去草繪界面，草繪須拉伸的實(shí)體，旋轉(zhuǎn)中心外輪廓，如下圖                                    圖 繪完成后，單擊 確定按鈕，進(jìn)去拉伸界面，定義拉伸厚度為 3，如上圖 示。  由于此次拉伸并不是增加實(shí)體，而是去除材料，所以應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)操作，如下圖所示  圖 擊界面下方工具欄中去 除材料按鈕即可，而后 單擊界面下方 按鈕， 即完成了實(shí)體重合部位的去除。  （ 5）打旋轉(zhuǎn)中心孔，  具有方便的打孔工具，選取需要打孔的面，然后單擊零件界面右邊工具欄 孔工具按鈕，而后選取的面上便出現(xiàn)了孔的示意模型，定義孔的位置 在旋轉(zhuǎn)中心上 ，深度 為至下一個(gè)曲面 ， 直徑為 3，見下圖  圖 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 12 而后 單擊界面下方 按鈕，便完成了旋轉(zhuǎn)中心孔。  （ 6）倒圓角 邊 ，逐個(gè)選取所需倒圓角的邊，而后逐個(gè)倒圓角，或者按住 一次全選需 要 倒圓角的邊， 如下圖 后直接右鍵單擊出現(xiàn)圖中倒圓角 邊選項(xiàng)，選  圖 并定義圓角半徑即完成倒圓角邊操作。  六自由度機(jī)械手 手 掌 建模  由于機(jī)械 手 手指需嵌入手掌內(nèi)部 ，使起到固定和支撐的作用。故機(jī)械 手 手掌分為上部、下部?jī)刹糠帧?機(jī)械 手 手掌 上部 建模過(guò)程如下：  （ 1）  利用拉伸工具，拉伸出手掌上部的主體。  （ 2）  利用基準(zhǔn)工具，創(chuàng)建一基準(zhǔn)平面，為后面的拉伸做準(zhǔn)備。  （ 3）  利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械 手 手指嵌入空間。  （ 4）  利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械 手 手腕連接件的嵌入空間。  （ 5）  利用拉伸工具，拉伸出上下機(jī)械 手 手掌連接螺栓的支持柱。  （ 6）  利用孔工具，打出前后 2 個(gè)連接螺栓孔 和旋轉(zhuǎn)中心軸孔。  （ 7）  利用陣列工具，陣列機(jī)械 手 手腕連接件嵌入孔。  （ 8）  最后倒圓角邊。  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 13 圖 六自由度機(jī)械手 手掌 上部  機(jī)械手手掌下部 建模過(guò)程如下：  （ 1）  利用拉伸工具，創(chuàng)建外形尺寸特征。  （ 2）  利用孔工具，打出前后 2 個(gè)連接螺栓孔。  （ 3）  倒圓角邊。  圖 六自由度機(jī)械手 手掌下部  六自由度機(jī)械手手腕建模  機(jī)械手手腕建模過(guò)程：  （ 1）  利用拉伸工具，拉伸機(jī)械手手腕主體。  （ 2）  利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手掌連接件的活動(dòng)槽。  （ 3）  利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂的連接桿。  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 14 （ 4）  利用孔工具， 創(chuàng)建與機(jī)械手手掌連接件相配合的銷釘孔。  （ 5）  利用孔工具，創(chuàng)建連接桿上與機(jī)械手手臂 相配合的銷釘孔 。  圖 六自由度 機(jī)械手手腕  還有與之相關(guān)的連接件如下圖 ：  圖 連接件  六自由度機(jī)械手手臂建模  由于為六自由度機(jī)械手，手臂須分前臂和后臂 ， 才能達(dá)到所需靈活度與自由度 ，前臂與后臂模型一致。  機(jī)械手手臂 建模過(guò)程：  （ 1）  利用拉伸工具，拉伸機(jī)械手手臂主體。  （ 2）  利用拉伸工具，拉伸出機(jī)械手手腕連接件的活動(dòng)槽。  （ 3）  利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂后臂的連接桿。  （ 4）  利用孔工具，創(chuàng)建與機(jī)械手手腕連接件相配合的銷釘孔。  （ 5）  利用孔工具，創(chuàng)建連接桿上與機(jī)械手手臂后臂相配合的銷釘孔。  （ 6）  倒圓角邊。  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 15 圖 六自由度機(jī)械手手臂  六自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模  垂直軸旋轉(zhuǎn)體建模 過(guò)程：  （ 1）  利用拉伸工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體主體。  （ 2）  利用拉伸工具，拉伸出與機(jī)械手手臂連接件的嵌入槽。  （ 3）  利用孔工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔和旋轉(zhuǎn)體頂蓋固定螺釘孔。  （ 4）  利用鏡像工具，鏡像出對(duì)應(yīng)的另外 2 個(gè)螺釘孔。  （ 5）  利用可變剖面掃描工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體 與支撐體間 活動(dòng)滾珠運(yùn)動(dòng)槽。  （ 6）  倒圓角邊。  圖 六自由度機(jī)械手垂直軸旋轉(zhuǎn)體  六自由度機(jī)械手垂直軸支撐體建 模  垂直軸支撐體建模 ：  （ 1）  利用拉伸工具，拉伸出支撐體支撐柱實(shí)體。  （ 2）  利用拉伸工具，拉伸出支撐體支撐面板實(shí)體。  （ 3）  利用孔工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)軸孔。  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 16 （ 4）  利用可變剖面掃描工具，創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體與支撐體間活動(dòng)滾珠運(yùn)動(dòng)槽。  （ 5）  倒圓角邊。  圖 六自由度機(jī)械手垂直軸支撐體  自由度機(jī)械手底座建模  固定機(jī)械手的底座的建模 ：  （ 1）  利用拉伸工具，拉伸出底座底部面板實(shí)體。  （ 2）  利用拉伸工具，拉伸出與垂直軸支撐體相嵌的主體的實(shí)體。  （ 3）  倒圓角邊。  圖 六自由度機(jī)械手底座  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 17 第四章  六自由度機(jī)械手的裝配  裝配   裝配的過(guò)程如圖 示 ：  圖  裝配一般過(guò)程  六自由度機(jī)械手構(gòu)件的裝備關(guān)系比較簡(jiǎn)單，其中各零件、連接件之間多為面匹配和軸對(duì)齊，而各活動(dòng)關(guān)節(jié)間的裝配類型均為“銷釘”連接。  六自由度機(jī)械手 裝配步驟及方法  根據(jù)裝配關(guān)系分 析 ,采用的裝配序列為 : 六自由度機(jī)械手底座 垂直軸支撐體 垂直軸回轉(zhuǎn)體 機(jī)械手手臂 機(jī)械手手腕 機(jī)械手手掌 機(jī)械手手指  具體步驟如下：  （ 1） 運(yùn)行 ，新建組件 確定進(jìn)入裝配模式，單擊工具欄  按鈕，添加元件進(jìn)入 裝配，首先根據(jù)文件目錄找到底座，單擊打開，便將底座引入了裝配環(huán)境。對(duì)于首個(gè)進(jìn)入裝配環(huán)境的元件，應(yīng)使其狀態(tài)達(dá)到完全約束，故應(yīng)如圖  圖  下方狀態(tài)欄如圖 示完全約束時(shí)， 單擊 確定按鈕，完成第一個(gè)元件即底座的裝配。  （ 2） 按照裝配序列，依次添加各元件以及相應(yīng)的連接件，若 元件間面面重合，或者面與面平行，則屬于匹配裝配；若元件間共軸線，則屬于 軸對(duì)齊，如圖 示選取相應(yīng)裝配；而各活動(dòng)關(guān)節(jié)間的裝配類型均為“銷釘”連接 ，則應(yīng)選擇如圖 示的銷買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 18 釘選項(xiàng)。  圖                                   圖  3）全部零件裝配完畢后， 單擊菜單欄“視圖” “環(huán)境和外觀”對(duì)各零件進(jìn)行著色， 六自由度機(jī)械手的裝配效果圖 和分解爆炸效果圖 如下：  圖 六自由度機(jī)械手裝配效果圖  圖 分解爆炸效果圖  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 19 第五 章  六自由度機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)仿真  運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真  運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真是對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配之后，不給其施加力，不考慮零件之間的摩擦，只在機(jī)構(gòu)上施加動(dòng)力，構(gòu)建運(yùn)動(dòng)副，使機(jī)構(gòu)能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，分析其運(yùn)動(dòng)軌跡 。 在 提供零件之間的運(yùn)動(dòng)副有 :凸輪連接運(yùn)動(dòng)副、槽連接運(yùn)動(dòng)副、齒輪連接運(yùn)動(dòng)副等。  進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊  運(yùn)行 ，打開裝配 ，點(diǎn)擊菜 單欄“應(yīng)用程序” “機(jī)構(gòu)”，即進(jìn)入了機(jī)構(gòu)模塊，如圖 示。  圖 機(jī)構(gòu)模塊                               圖  進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊后即可對(duì)各 運(yùn)動(dòng) 軸做參數(shù)設(shè)置，以限制主體之間的相對(duì)位置、運(yùn)動(dòng)范圍、 運(yùn)動(dòng) 軸零位置參照等 。如圖 擇旋轉(zhuǎn)軸，右鍵單擊并選擇菜單中編輯定義選項(xiàng)，進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軸設(shè)置對(duì)話框（圖 ，編輯運(yùn)動(dòng)軸的零位置和限  買文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 20 圖 運(yùn)動(dòng)軸設(shè)置對(duì)話框  制，并可對(duì)編輯數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)覽。使用“拖動(dòng)”功能可檢查為運(yùn)動(dòng)軸指定的限制是否滿足預(yù)期的運(yùn)動(dòng)范圍。  添加“伺服電動(dòng)機(jī)”  在機(jī)構(gòu)模式下，點(diǎn)擊  “伺服電 動(dòng)機(jī)”圖標(biāo)， 定義“伺服電動(dòng)機(jī)” （如圖 ，名稱為“ 類型 欄選擇“運(yùn)動(dòng)軸”，點(diǎn)擊裝配時(shí)生成的銷釘軸；輪廓欄（如圖 “規(guī)范”選擇“速度”，“初始位置”為開始運(yùn)動(dòng)的位置，可定義當(dāng)前位置，也可以定義任意位置為運(yùn)動(dòng)初始位置，并可以預(yù)覽，“?！边x擇 “常數(shù)”，“ A”值為“ 10”。  圖 文檔就送您 紙， Q 號(hào)交流 11970985 或 401339828 21 圖 定義初始條件  點(diǎn)擊 “拖動(dòng)元件”按鈕，點(diǎn)擊“快照”，生成“ 圖 擊“初始條件”按鈕，名稱為“ 選擇“快照”為“ 如圖 擊“確定”完成初