汽車前后橋半軸套管裝焊線搬運機械手手爪的設計開題報告.doc

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畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：汽車前后橋半軸套管裝焊線 搬運機械手手爪的設計 1、畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況） 1.1題目背景、研究意義 對在日常的生產(chǎn)線工作中，裝卸工作主要由人工完成，對于生產(chǎn)企業(yè)來說，這種人工方式消耗的勞動強度較大，而且生產(chǎn)效率比較低，安全隱患大 生產(chǎn)工具是第一生產(chǎn)力，為了能夠提升企業(yè)生產(chǎn)線的工作效率，減少人工方式消耗的勞動成本，將生產(chǎn)線發(fā)展為柔性制造系統(tǒng)，應該從實際的生產(chǎn)工藝出發(fā)，設計并且研究自動化控制裝卸機械手，以機械化代替人工化。 隨著科學技術的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對勞動強度和工作環(huán)境的要求也越來越高，石油化工、港口、食品等行業(yè)對裝卸質量和效率的要求也越來越高，然而效率低下的人工裝卸阻礙了這些行業(yè)產(chǎn)量的提高，已不能滿足企業(yè)的需要，從而促進了企業(yè)向現(xiàn)代化改造。目前國內全自動裝卸設備主要依靠進口，國產(chǎn)設備生產(chǎn)廠家相對較少，裝卸機器人技術不很成熟。我國人工裝卸的低效率與產(chǎn)量的日益提高之間的矛盾日益突出，因此，對裝卸機器人的研究具有重大的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。 1.2國內外相關研究情況 1962年，美國AMF公司制造了世界上第一臺使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。迄今為止，世界上對于工業(yè)機器人的研究、開發(fā)及應用已經(jīng)經(jīng)歷了近50年的歷程，日本、美國、法國、德國的工業(yè)機器人產(chǎn)品已日趨完善和成熟。隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，工業(yè)機器人技術已經(jīng)廣泛地應用于各個生產(chǎn)領域。 我國從20世紀70年代后期開始進行工業(yè)機器人研究，當時主要是局限于理論探討。真正進行工業(yè)機器人的研究、開發(fā)及應用是在“七五”計劃、“八五”計劃、“九五”計劃、“十五”計劃、“十一五”計劃時期，1986年我國開始實施“863高技術發(fā)展計劃”，該計劃將工業(yè)機器人作為一個重要的發(fā)展主題，并且投入了大量的資金進行工業(yè)機器人研發(fā)，從而是我國的工業(yè)機器人研發(fā)得到了迅速的發(fā)展。 雖然近幾年我國的工業(yè)機器人市場發(fā)展迅猛，但是，我國工業(yè)機器人的發(fā)展水平與發(fā)達國家相比，總體上還存在著很大的差距，主要表現(xiàn)在工業(yè)機器人的擁有量遠遠不能滿足社會的需要，長期大量依靠從外國引進。當前，我國的工業(yè)機器人生產(chǎn)和應用都是應用戶的要求，“一個客戶，一次重新設計”品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本高，而且質量、可靠性不穩(wěn)定。特別是加入WTO后，我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)面臨越來越大的競爭和沖擊。因此，我國必須要加倍努力研究、開發(fā)及應用各類工業(yè)機器人[1]。 2、本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內容 ⑴了解工業(yè)機器人的發(fā)展及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應用； ⑵通過調研，掌握常用機械手的基本結構組成； ⑶本課題機械手的抓取對象為：半軸套管直徑為65-85mm,搬運過程：，回轉角度為0-180抓重30kg； ⑷完成該機械手的結構設計，繪制機械手裝配圖和關鍵零部件圖。 2.2研究方案 汽車前后橋半軸套管裝焊線搬運機械手整體結構按照人體仿生學， 汽車前后橋半軸套管裝焊線搬運機械手主要部件分為機械手部，機械腕部以及機械臂部，只有合理的設計這3個關鍵部位，才能夠設計出完善的裝卸機械手。 機械手手部，機械手的手部應該具有適當?shù)膴A緊力和手部驅動力，手部應該具有一定的張開范圍，機械手指應該具有足夠的開閉角度，這樣才能便于抓取工件。 機械手腕部，腕部處于機械手手臂的最前端，它連同手部的靜動載荷均由臂部承擔，所以其內部結構直接影響閏土機械外文翻譯成品某寶dian到機械手臂部的設計結構，因此在腕部設計的要點是結構緊湊，并且其重量適輕。 機械手臂部，臂部是機械手主要的握持部件，它的主要作用是支撐腕部和手部，并帶動它們做空間運動[2]。 (1) 機械手結構設計 按機械手手臂的不同運動形式及其組合情況，其坐標形式可分為直角坐標形式、 圓柱坐標形式、球坐標形式和關節(jié)形式，如圖1所示： 圖1機械手坐標形式圖 由于本機械手在裝卸時手臂具有升降、收縮及回轉運動，且圓柱坐標型位置精度高、運動直觀、控制簡單、占地面積小，所以這里選圓柱坐標型。 （2）機械手的手部設計 為了使機械手的通用性更強，把機械手的手部結構設計成可更換結構，當工件是棒料時，使用夾持式手部；當工件是板料時，使用氣流負壓式吸盤，由于本課題的工件是棒料，所以這里采用夾持式手部。 （3）機械手的手腕設計 考慮到機械手的通用性，同時由于被抓取工件是水平放置，因此手腕必須設有回轉運動才可滿足工作的要求。因此，手腕設計成回轉機構，實現(xiàn)手腕回轉運動的機構是回轉液壓缸。 （4）機械手的手臂設計 按照抓取工件的要求，本機械手的手臂有三個自由度，及手臂的收縮、左右回轉和降運動，手臂的回轉和升降運動是通過立柱來實現(xiàn)的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移，手臂的各種運動由液壓缸來實現(xiàn)。 （5）機械手的機身設計 機身采用回轉與升降結構機身，實現(xiàn)機身回轉采用液壓馬達驅動。 （6）機械手的驅動設計 由于液壓傳動系統(tǒng)的動作迅速，反應靈敏阻力損失和泄漏較小，成本低廉因此本機械手采用液壓傳動方式。 （7）機械手的工件設計 由于本課題所要求的抓取對象半軸套管直徑為65-85mm，如圖2所示： 圖2半軸套管為65-85mm工件圖 2.3研究方法與措施 通過查找資料，對資料的學習，分別對所選定的方案進行理論分析，可行性分析， 然后通過CAD繪制機械手的裝配圖與關鍵零部件圖。從中要發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，讓機械手的結構設計更加的合理。 3、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作 3.1本課題研究的難點與重點 通過合理的分析與設計，繪制和完成機械手的裝配圖與關鍵零部件圖，并滿足要求。 3.2前期已展開工作 通過查找資料，已經(jīng)了解機械手的結構構成，以及機械手手部、腕部、手臂的關系，為下一步的合理設計做好準備。 4、本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫） 第1-3周：查閱資料，了解結構以及特點，完成基礎知識的積累并撰寫開題報告； 第4-6周：完成該裝卸機械手的結構設計方案； 第7-11周：完成機械手結構設計計算； 第12-15周：完成該機械手的裝配圖； 第16-18周：完成論文撰寫，準備答辯。 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日 參考文獻 [1] 肖南峰等編著.工業(yè)機器人[M],北京:機械工業(yè)出版,2011.10-20. [2] 帕爾哈提庫爾班. 搬運機械手研究設計[J]. 中國新技術新產(chǎn)品. 2011,(10):163. [3] 侯沂,劉濤.搬運機械手設計研究[J],機械,2004,（06）:53-58. [4] [俄]IO.M.索羅門采夫.工業(yè)機器人圖冊[M],干東英,安永辰譯,北京:機械工業(yè)出版社,1993.5-10. [5] 張宇,喬楠楠,靳寬平. 數(shù)控車床上料機械手設計[J]. 機械研究與應用.2012,(01):102-103. [6] 趙喜鋒,杜向黨,鞏靜靜等.小型機械手結構設計與研究[J]. 機械與電子. 2012,(01):64-67. [7] 韓夢丹,鄒曉宇. 淺談機械手及其應用與發(fā)展前景[J]. 企業(yè)技術開發(fā). 2012,(02):79-80. [8] 宋旦鋒.模塊化氣動搬運機械手的研究與開發(fā)[D],南京理工大學,2004. [9] 程立艷. 五自由度搬運機械手的抓取設計[D],西華大學,2012. [10] 張慶峰.新型數(shù)控機床裝夾機械手設計與分析[D],江蘇大學,2010. [11] 黃賢新.工業(yè)機器人機械手設計[J],裝備制造技術,2012,（03）:79-80. [12] 劉少麗.淺談工業(yè)機械手設計[J],機電工程技術,2011,（06）:45-48. [13] 豐日美.裝卸機械手的設計優(yōu)化[J],裝備制造技術,2011,（05）:48-49. [14] 管永忠.工業(yè)機械手的設計探析[J],裝備制造技術,2011,（05）:50-68. [15] 國內機械行業(yè)機械手應用與技術發(fā)展概況[J]. 皮革科技動態(tài). 1975,（12）:63-64. [16] YOU Wei,KONG,Min-xiu,SUN,Li-ning,DU Zhi-jiang. Optimal design of dynamic and control performance for planar manipulator[J],Journal of Central South University,2012,（01）:108-112. [17] WU Jun, LI Tiemin, LIU Xinjun, WANG Liping. Optimal Kinematic Design of a 2-DOF Planar Parallel Manipulator[J],Tsinghua Science and Technology,2007,（03）: 270-275. [18] ZHU Xiaorong,SHEN Huiping. Optimal design of the link lengths for a planar parallel manipulator[J],Computer Aided Drafting,Design and Manufacturing,2012,（04）:75-79. 6