連桿式裝箱機械手的設計開題報告.doc

西安文理學院機械電子工程系本科畢業(yè)設計（論文）題目連桿式裝箱機械手的設計專業(yè)班級08級機電（2）班學號08102080215學生姓名陳凡指導教師姚慧設計所在單位西安工業(yè)大學2012年3月西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目連桿式裝箱機械手的設計學生姓名陳凡學號08102080215專業(yè)名稱機械設計制造及其自動化指導教師姚慧開題時間2012-03-1班級08機械2班一、選題目的和意義裝箱機械手控制系統(tǒng)的研究是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術,并巳成為現(xiàn)代機械制造生產系統(tǒng)中的一個重要組成部分,機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認同，當下我國許多行業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型，機械手的使用卻已經越來越普及。我國在機械手方面的研究工作卻剛剛起步，進行這個裝箱機械手的結構設計，不僅可以鞏固我們已學的專業(yè)知識，擴展我們的知識面和專業(yè)面，可以加強對自己的思維訓練和能力培養(yǎng)，還可以填補空白，提高生產效率，很大的現(xiàn)實意義。二、主要研究內容1.了解機械手的基本結構，工作原理，應用場所。機械手主要有手部、運動機構、和控制機構三大部分組成。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)要求而有多種結構形式。運動機構，使手部完成各種轉動、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式稱為機械手的自由度。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現(xiàn)生產的機械化和自動化，能再有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕功和原子能等部門。2.了解及掌握，工業(yè)機械手的基本結構（執(zhí)行機構、驅動機構、控制裝置）手部既直接與工件接觸的部分，一般是回轉型或平動型（多為回轉型，因其結構簡單），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抓式兩種；也可以用負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抓式手部；傳力機構為連桿杠桿式工作任務：機械手抓取對象，提高200mm，順時針轉90，前進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傳力機構較多，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，并可用來調節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設有回轉運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械手，為了簡化結構，可以不設腕部，而直接用臂部運動驅動手部搬運工件。目前，應用最為廣泛的手腕回轉運動機構為回轉液壓（氣）缸，它的結構緊湊，靈巧但回轉角度小。并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結構。臂部手臂部件是機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動。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(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、升降（或俯仰）運動。手臂的各種運動通常用驅動機構（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構來實現(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，而且自身運動較為多，受力復雜。因此，它的結構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。行走機構有的工業(yè)機械手帶有行走機構，我國的正處于仿真階段，本課題的機械手不具有行走功驅動機構驅動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分。按照動力源分為液壓、氣壓、電動驅動三大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復合式的驅動系統(tǒng)。液壓驅動油壓高，可獲得較大的輸出功率，直接驅動使用于重型、低速驅動。壓力、流量以控制，反應靈敏，可無級調速，能實現(xiàn)速度、位置的精絕控制，傳動平穩(wěn)。但管路結構較復雜，成本高。氣壓驅動氣壓較低，輸出功率小，當輸出功率增大時，結構尺寸將增大，只適用中小型、低速驅動。氣源方便，結構簡單，成本低。但是，效率低。電動驅動交直流普通電動機適用于抓起重量較大而速度低的中重型驅動。輸出力大，成本低。步進、伺服電動機，步進電動機輸出力較小，伺服電動機的可大一些，適用于運動控制，要求嚴格的中小型驅動。但成本高。3.制定機械手的設計方案（1）了解被加持對象的基本結構和機械手的工作行程。定位、抓起、提升、旋轉、伸長、下降、放松、升高、縮短、旋轉、下降（2）設計手抓，手腕，手臂等的