輕型垃圾清理機械手設(shè)計與運動仿真開題報告.doc
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畢業(yè)設(shè)計(論文) 開 題 報 告 1 選題的背景和意義 工廠金工車間的切屑垃圾多,目前用鏟子清理垃圾,操作困難,費力,有時還會劃傷操作者,有一定的安全隱患;在鄉(xiāng)村河道中,污物多為水草、青苔、樹枝、樹葉、木材以及泥沙等;在沿海,污物多為海草、貝殼及海生物等;另外,有醫(yī)療垃圾、建筑垃圾、生活垃圾等;這些垃圾污染環(huán)境,清理困難,為改變這一現(xiàn)狀,設(shè)計了清理垃圾機械手,用以抓垃圾,運垃圾,卸垃圾,實現(xiàn)清理垃圾機械化。該機械手既減輕操作者的勞動負(fù)荷,又提高了生產(chǎn)效率,有較大的應(yīng)用推廣價值[1]。 1.1 選題的背景 機械手是指能模仿人手和臂的某些動作功能,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。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人,也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人,它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化,能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全,因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。隨著我國經(jīng)濟的騰飛,國家在工業(yè)方面也得到了迅猛發(fā)展,機械手作為工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的一種工具,對其技術(shù)的不斷突破也變得日趨重要,目前,機械手的種類大至可按驅(qū)動方式分為液壓式、氣動式、電動式、機械式機械手;按適用范圍可分為專用機械手和通用機械手兩種;按運動軌跡控制方式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制機械手等[3]。 用機械手作為垃圾清理的對象既可以節(jié)約人力,而且對工人的安全也起到了一定的保障作用,而且對于生產(chǎn)效率也有一定程度的提高。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1954年,被稱為“機器人之父”的美國科學(xué)家George Devol取得了附有重放必然結(jié)果。1970年,機器入學(xué)界早期的改革家之一,Victor Schenman在斯坦福大學(xué)演示了一種計算機控制的機械手,這就是非常著名的斯坦福機械手。 70年代以后,機械手和以機械手為核心的自動化設(shè)備在工業(yè)發(fā)達國家,尤其在日本,有了廣泛的應(yīng)用。由機械手與其它設(shè)備組成的生產(chǎn)線極大的提高了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率,提高和穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量,大大縮短了產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期。 80年代,人們?yōu)榱俗寵C器人技術(shù)向各行各業(yè)擴展、應(yīng)用,于是有了用于社會服務(wù)、海洋開發(fā)、宇宙窄間、地下采礦、軍事作戰(zhàn)、救災(zāi)搶險等領(lǐng)域的機器人。 到了上世紀(jì)90年代,隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展和它們之間的相互整合,機械手技術(shù)得到了飛速發(fā)展?,F(xiàn)代控制理論使得機械手控制系統(tǒng)的性能進一步提高[3]。 近年來,隨著人類活動領(lǐng)域的進一步擴大,人們對非制造業(yè)用機械手的研究空前活躍起來。這些行業(yè)與制造業(yè)相比,其主要特點是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性,因而對機械手的要求更高,需要機械手具有對外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等[5]。核工業(yè)用機械手,國外的研究主要集中在機構(gòu)靈巧,動作準(zhǔn)確可靠、反應(yīng)快、重量輕、剛度好、便于裝卸與維修的高性能伺服手。目前,機械手技術(shù)發(fā)達的國家都在競相開發(fā)地下機械手、醫(yī)用機械手、建筑用機械手、軍用機械手、平面機械手[7],并已經(jīng)取得了一些卓有成效的結(jié)果。 2 研究的基本內(nèi)容 (1)輕型垃圾車機械手的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計; ?。?)機械手傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計; (3)機械手運動的設(shè)計; (4)機械手主要部件的運動仿真; 2.1 基本框架 (1)分析運動方式:確定合適的機械手運動方式。 (2)確立原理方案:以機械設(shè)計和機械原理為基礎(chǔ)確立合適的原理方案。 (3)總體結(jié)構(gòu)方案:總體設(shè)計滿足功能要求的運動方式和運動范圍。 (4)設(shè)計計算:包括機械手的連桿等的計算、各部位的受力分析以及輕型垃圾車各部件尺寸的計算。 (5)動態(tài)仿真:用UG畫出整機的三維裝配圖,再對主要運動部件進行運動仿真。 2.2 研究的重點和難點 (1)垃圾車整體的平衡。 (2)合理設(shè)計機械手的傳動方式和運動方式。 (3)機械手抓物體時的受力情況的計算。 2.3 擬解決的關(guān)鍵問題 (1)機械手的設(shè)計應(yīng)該滿足上下運動、旋轉(zhuǎn)運動、前后移動、手爪的張合等運動功能。 (2)設(shè)計中盡量避免機構(gòu)中過多的磨損。 (3)采用合適的材料,對于整體結(jié)構(gòu)控制在一定的長寬高范圍內(nèi),以減輕機械手的自重。 (4)機械手有足夠的力夾起垃圾,對于大型的垃圾有足夠拉力拉起垃圾。 (5)利用運動仿真還原機械手的工作情況。 3 研究的方案及措施 3.1輕型垃圾車機械手的總體方案 該方案結(jié)構(gòu)圖中包括1 萬向輪,2 手拉桿,3 車廂,4 拉桿,5 升降液壓缸,6搖桿,7機械手,8轉(zhuǎn)盤等組成。主體運動靠8 轉(zhuǎn)盤,4 拉桿,6 搖桿在兩個5升降液壓缸的作用下帶動,完成機械手的上下、左右、前后、升降運動。依靠8轉(zhuǎn)盤的各方向自由運動帶動各部件靈活轉(zhuǎn)向與定位,完成左右、前后運動。升降液壓缸5將搖桿6帶動來控制機械手的上下、升降運動。垃圾車的運動主要靠底座下面安裝4個滾輪,前兩個滾輪9為萬向輪。后兩個滾輪l為固定輪,手拉桿2通過滾輪運動可使機械手手部在水平方向上達到不同位置。 1 固定輪 2 手拉桿 3 手動液壓泵組件 4 立柱 5 升降液壓缸 6搖桿 7機械手 8 轉(zhuǎn)盤 9萬向輪 圖1 機械手原理圖 3.2 機械手結(jié)構(gòu) 機械手的由1 手爪,2 搖桿,3 機架,4升降液壓缸等組成。機械手的運動靠4 升降液壓缸的工作來工作,升降液壓缸安裝在3機架上,由其內(nèi)部的活塞帶動手爪的運動。而手部要求能實現(xiàn)兩個運動動作,一是手爪l的張開,二是手爪l的閉合;手爪1的張開和閉合是由手部運動鏈來實現(xiàn)的,手部運動鏈?zhǔn)怯蓛商灼矫媪鶙U機構(gòu)組成的組合機構(gòu)組成,兩套機構(gòu)都固定于3機架上,手爪1既可通過升降液壓缸帶動運動,也可由機械手上的搖桿上下運動實現(xiàn)抓取和松開。其中平面六桿機構(gòu)是由1個活塞桿5、2個搖桿2、2個手爪1和機架3構(gòu)成。當(dāng)活塞桿直線運動時,通過組合機構(gòu),實現(xiàn)四個手爪的張合運動。 1 手爪 2 搖桿 3 機架 4升降液壓缸 5 活塞桿 6 連接板 圖2 機械手結(jié)構(gòu)圖 4 預(yù)期成果 完成輕型垃圾車機械手設(shè)計,包括總體裝配圖、總體圖、零件圖各一套、三維運動仿真圖一套,標(biāo)準(zhǔn)件列表以及設(shè)計說明書一份。 5 研究工作進度計劃 2013.11.15~2012.12.31 完成前期準(zhǔn)備材料 2014.1.1~2014.3.1 完成總體方案設(shè)計 2014.3.2~2014.3.31 完成輕型垃圾車主體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2014.4.1~2014.4.30 完成傳動結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2014.5.1~2014.5.15 完成機械手的設(shè)計 2014.5.16 ~2014.5.30 完成設(shè)計說明書 2012.6.1~2014.6.15 整理各類文件,準(zhǔn)備答辯 參考文獻 [1] 王正剛,朱龍英,葛友華等.清理垃圾機械手的設(shè)計[J]. 機械設(shè)計與制造, 2009, 7: 65-67. [2] 李忠晚.淺析機械手的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].管理觀察,2011 (14):165. [3] 郭洪武.淺析機械手的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].中國西部科技,2012(10):3-12. [4] 一機部情報所.國內(nèi)機械行業(yè)機械手應(yīng)用與技術(shù)發(fā)展概況[J].技術(shù)革新簡報,2013(124):63-64. [5] 薛正卿.基于現(xiàn)場總線的工業(yè)機械手智能控制研究[D].東華大學(xué),2010:1-55.- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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