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哈爾濱理工大學機械動力工程學院畢業(yè)設計(論文)開 題 報 告學生姓名 學 號 專 業(yè) 機械電子工程 班 級 機電09-2班 指導教師 2013 年3 月 11 日課題題目及來源畢業(yè)設計題目:燈殼沖壓上下料機械手的液壓系統(tǒng)設計題目來源: 指導教師自擬課題研究的意義和國內外研究現狀: 機械工業(yè)是國民的裝備部,是為國民經濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產業(yè)。機械工業(yè)的規(guī)模和技術水平是衡量國家經濟實力和科學技術水平的重要標志。因此,世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經濟的戰(zhàn)略重點之一。生產水平及科學技術的不斷進步與發(fā)展帶動了整個機械工業(yè)的快速發(fā)展?,F代工業(yè)中,生產過程的機械化,自動化已成為突出的主題。然而在機械工業(yè)中,加工、裝配等生產是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產工序銜接起來,不僅費時而且效率不高。同時人的勞動強度非常大,有時還會出現失誤及傷害。顯然,這嚴重影響制約了整個生產過程的效率和自動化程度。機械手的應用很好的解決了這一情況,它不存在重復的偶然失誤,也能有效的避免了人身事故。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動,而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的機械裝置,既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力,又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,從某種意義上說它也是機器的進化過程產物,它是工業(yè)以及非產業(yè)界的重要生產和服務性設備,也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。近年來,隨著電子技術特別是電子計算機的廣泛應用,機器人的研制和生產已成為高技術領域內迅速發(fā)展起來的一門新興技術,它更加促進了機械手的發(fā)展,使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手通常用作機床或其他機器的附加裝置,制成能夠獨立按程序控制實現重復操作,使用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”簡稱通用機械手。由于通用機械手能夠很快地改變工作程序,適用性強,所以它在不斷變換生產品種的中小批量生產中獲得廣泛的應用。液動機械手已經廣泛應用在生產自動化的各個行業(yè). 近20年來,液壓技術的應用領域迅速拓寬,尤其是在各種自動化生產線上得到廣泛應用。電氣可編程控制技術與液壓技術相結合,使整個系統(tǒng)自動化程度更高,控制方式更靈活,性能更加可靠;液動機械手、柔性自動生產線的迅速發(fā)展,對液壓技術提出了更多更高的要求;微電子技術的引入,促進了電氣比例伺服技術的發(fā)展,現代控制理論的發(fā)展,使液壓技術從開關控制進入閉環(huán)比例伺服控制,控制精度不斷提高;由于液壓脈寬調制技術具有結構簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點,國內外都在大力開發(fā)研究。我國液壓技術開始于20世紀50年代,最初用于機床和鍛造設備,后來用與拖拉機和工程機械。1964年從國外引進一些液壓元件生產技術,同時自行設計液壓產品,經過20多年的艱苦探索和發(fā)展,特別是20世紀80年代引進美國,日本和德國的先進技術和設備,使我國的液壓技術水平有了很好的提高。到目前為止,我國的液壓行業(yè)已經形成一個門類比較齊全,有一定生產能力和技術水平的工業(yè)體系。據統(tǒng)計,2004年液壓行業(yè)的總產值達約103億,首次突破100億元,創(chuàng)造歷史最高水平。目前的國內機械于主要用于機床加工、鑄造、熱處理等方面,數量、品種、性能方面都不能滿足工業(yè)生產發(fā)展的需要。所以,在國內主要是逐步擴大應用范圍,重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手,以減輕勞動強度,改善作業(yè)條件,在應用專用機械手的同時,相應的發(fā)展通用機械手,有條件的還要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型,記憶再現型,以及具有觸覺、視覺等性能的機械手,并考慮與計算機連用,逐步成為整個機械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。由于液壓傳動系統(tǒng)使用安全、可靠,因此,有利于縮短機器設備的設計制造周期并降低成本。而液壓機械手作為機械手的一種,它具有結構簡單、重量輕、動作迅速、平穩(wěn)、可靠、容易實現無級調速、易實現過載保護、易實現復雜的動作等優(yōu)點。所以,液壓機械手被廣泛應用于汽車制造業(yè)、半導體及家電行業(yè)、化肥和化工,食品和藥品的包裝、精密儀器和軍事工業(yè)等。液壓技術經歷了一個漫長的發(fā)展過程,隨著液動伺服技術走出實驗室,液壓技術及液動機械手迎來了嶄新的春天。目前在世界上形成了以日本、美國和歐盟液壓技術、液動機械手三足鼎立的局面。我國對液壓技術和液動機械手的研究與應用都比較晚,但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大,我國自主研制的許多液動機械手已經在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進步發(fā)揮著重要作用。隨著微電子技術的迅速發(fā)展和機械加工工藝水平的提高及現代控制理論的應用,為研究高性能的液動機械手奠定了堅實的物質技術基礎。由于液動機械手有結構簡單、易實現無級調速、易實現過載保護、易實現復雜的動作等諸多獨特的優(yōu)點,可以預見,隨著機械手的小型化和微型化,其應用領域將會突破傳統(tǒng)的機械領域,而向著電子信息、生物技術、生命科學及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。液動機械手工作性能的優(yōu)劣,決定著它能否正常地應用于生產中。機械手工作性能中的重復定位精度和工作速度兩個指標,是決定機械手能否保質保量地完成操作任務的關鍵因素。因此要解決好機械手的工作平穩(wěn)性和快速性的要求,除了從解決緩沖定位措施入手外,還應發(fā)展?jié)M足機械手性能要求廉價的電液伺服閥,將伺服控制系統(tǒng)應用于機械手上。液壓傳動的優(yōu)點: (1)體積小、重量輕,因此慣性力較小,當突然過載或停車時,不會發(fā)生大的沖擊; (2)能在給定范圍內平穩(wěn)的自動調節(jié)牽引速度,并可實現無極調速; (3)換向容易,在不改變電機旋轉方向的情況下,可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換; (4)液壓泵和液壓馬達之間用油管連接,在空間布置上彼此不受嚴格限制; (5)由于采用油液為工作介質,元件相對運動表面間能自行潤滑,磨損小,使用壽命長; (6)操縱控制簡便,自動化程度高; (7)容易實現過載保護。課題研究的主要內容和方法,研究過程中的主要問題和解決辦法: 機械手總體布局設計及動作分析,重點進行液壓系統(tǒng)的設計計算。具體任務如下:(1) 熟悉題目、收集資料、寫開題報告、方案論證; (2) 機械手總體布局圖(1A0); (3) 液壓系統(tǒng)設計與計算,液壓系統(tǒng)原理圖(1A1); (4) 泵站裝備圖(1A0),集成塊零件圖(1A1); (5) 設計計算說明書、外文資料翻譯和中英文摘要各一份。 在機械手設計過程中,我們需要解決的問題有如下幾點:(1) 分析工藝過程對設計機器的要求,確定主要技術規(guī)格和動作線圖。(2) 總體設計方案的確定。(3) 主要零部件強度和剛度計算。(4) 液壓系統(tǒng)設計。(5) 集成塊設計。(6) 整體校驗,確定方案可行性。解決步驟大致如下:(1) 明確工作要求,對工作件有明確認識,進行工況分析。(2) 查閱相關資料,在網上了解相關新聞。(3) 請教導師,并及時報告進程。(4) 在相關工廠進行參觀實習以研究實例。課題研究所需的參考文獻: (1) 劉延俊,關浩,周德繁.液壓與氣壓傳動.高等教育出版社,2007.(2) 雷天覺.液壓工程手冊.機械工業(yè)出版社,1990:5060.(3) 張世偉,朱福元.液壓系統(tǒng)的設計與結構計算.寧夏人民出版社,1987.(4) 天津大學編寫組,工業(yè)機械手設計基礎.天津科學技術出版社,1981。(5) 鄂中凱,方昆凡,李紹榮.機械零件設計手冊續(xù)篇液壓傳動與氣壓傳動.冶金工業(yè)出版社,1979:1497.(6) 張利平.液壓傳動系統(tǒng)及設計.化學工業(yè)出版社,2005.(7) Frank Yeaple.Fluid Power Design Han

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