物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【4四自由度碼垛機(jī)器人優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)+含SW三維3D建模及22張CAD圖紙+帶任務(wù)書+開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯+25頁(yè)加正文1.03萬字】-jxsj12

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物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

4四自由度碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)

摘  要

碼垛機(jī)是根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體的工作環(huán)境要求對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的，它可代替人們繁重勞動(dòng)，從而提高了生產(chǎn)的效率。本論文主要是根據(jù)碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器工作的任務(wù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一款碼垛機(jī)器人，并且給出該機(jī)器人的三維模型，并計(jì)算出該機(jī)器人的自由度和傳動(dòng)比，根據(jù)碼垛機(jī)器人的相關(guān)數(shù)據(jù)選用合適的電機(jī)、齒輪和軸。并對(duì)相應(yīng)承擔(dān)扭矩的齒輪和軸進(jìn)行了校核?，F(xiàn)在的碼垛機(jī)器人可用于代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化。大部分的碼垛機(jī)器人都運(yùn)用了堆疊法，堆疊法是一種強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過基于交叉驗(yàn)證的元模型智能地結(jié)合其他方法的預(yù)測(cè)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)  軸的扭矩?校核

Abstract

The palletizing machine is designed according to its structural characteristics and specific working environment requirements, which can replace people's heavy labor, thus improving the efficiency of production. In this paper, we mainly analyze the task of the end effector of the palletizing robot, design a palletizing robot, and give the three-dimensional model of the robot to calculate the freedom and transmission ratio of the robot. According to the stacking robot Use the appropriate motor, gear and shaft for the relevant data. And the corresponding commitment to the torque of the gear and shaft were checked. Stacking robots can replace people's heavy labor to achieve the mechanization and automation of production, but also the use of the stack method, stacking method is a powerful machine learning technology, based on cross-validation of the meta-model intelligently combined with other methods of prediction results.

Keywords: palletizing machine  shaft torque  checking

目    錄

摘要 I

AbstractII

第1章  緒論 1

1.1碼垛機(jī)的研究背景 1

1.2 碼垛機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1

1.3 碼垛機(jī)器人的主要發(fā)展趨勢(shì) 3

1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 4

第2章  碼垛機(jī)器人的概要設(shè)計(jì) 5

2.1總體設(shè)計(jì)參數(shù) 5

2.2 設(shè)計(jì)原理 5

2.3 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5

2.3.1 底座傳動(dòng) 5

2.3.2腰關(guān)節(jié)的傳動(dòng) 6

2.3.3上臂的傳動(dòng) 6

2.3.4 夾持裝置的傳動(dòng) 6

2.4總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7

第3章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 8

3.1液壓缸的選擇 8

3.2確定所使用的電動(dòng)機(jī) 10

3.3 關(guān)鍵軸的計(jì)算 11

3.3.1 計(jì)算關(guān)鍵軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸入功率 11

3.3.2 確定關(guān)鍵軸的具體尺寸 12

3.4 齒輪參數(shù)的確定 15

3.4.1 壓力角的選擇 16

3.4.2 模數(shù)和齒數(shù)的選擇 16

3.4.3 齒寬系數(shù)的計(jì)算 16

3.4.4 確定齒輪傳動(dòng)的精度 16

3.4.5 齒輪的校核 17

第4章 總    結(jié) 20

致    謝 21

參考文獻(xiàn) 22

任務(wù)書（理工類） 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 完成時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 物料包 裝 線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 題目來源 教師科研課 題 縱向課題（） 題目類型 理論研究（ ） 注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“ √” 橫向課題（ ） 應(yīng)用研究（ ） 教師自擬課題（√） 應(yīng)用設(shè)計(jì)（√） 學(xué)生自擬課題（ ） 其 他（ ） 總體設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要點(diǎn)： 根據(jù)碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器工作的任務(wù)，設(shè)計(jì)一款碼垛機(jī)器人，并且給出該機(jī)器人的三維模型，計(jì)算出該機(jī)器人的自由度，熟悉三維設(shè)計(jì)軟件能能更好的設(shè)計(jì)出來機(jī)器人。 1、分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種碼垛機(jī)器人； 2、選擇碼垛機(jī)器人中的各構(gòu)件的組成材料，選擇電機(jī)以及齒輪等參數(shù)； 3、繪制 碼 垛機(jī)器人的裝配圖； 工作環(huán)境及技術(shù)條件： 聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)一臺(tái)， 件 ，有關(guān)的技術(shù)手冊(cè)。 工作內(nèi)容及最終成果： 1、 分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種碼垛機(jī)器人； 2、選擇碼垛機(jī)器人中的各構(gòu)件的組成材料，選擇電機(jī)以及齒輪等參數(shù)； 3、繪制碼碼垛機(jī)器人的裝配圖； 預(yù)期成果： 提供一篇設(shè)計(jì)論文和給出該機(jī)器人的三維模型。 時(shí)間進(jìn)度安排： 第 1查閱資料和閱讀參考文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r，了解碼垛機(jī)器人的組成原理。同時(shí)完成開題報(bào)告。 第 3總體方案確定，確定研究碼垛機(jī)器人的組成機(jī)構(gòu)，對(duì)模型進(jìn)行總體方案確定。 第 5得到碼垛機(jī)器人的三維圖。 第 13寫畢業(yè)論文。 第 15 周準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 外 文 翻 譯 原 文 標(biāo) 題 of on s 譯 文 標(biāo) 題 施工質(zhì)量分布對(duì)步行機(jī)器人步態(tài)穩(wěn)定性的影響 作 者所在系別 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí) 者 姓 名 劉田 作 者 學(xué) 號(hào) 20134011304 指導(dǎo)教師姓名 韓書葵 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 - 1 - 譯文標(biāo)題 施工質(zhì)量分布對(duì)步行機(jī)器人步態(tài)穩(wěn)定性的影響 原文標(biāo)題 of on s 作 者 名 哈維穆勒 國(guó) 籍 美國(guó) 原文出處 981,文： 摘要： 本研究的目的是找出步行機(jī)的施工參數(shù)與其穩(wěn)定性之間的聯(lián)系。此外，本文展示了重要的質(zhì)量分布對(duì)于正確設(shè)計(jì)的步態(tài)生成算法。這項(xiàng)研究是基于在發(fā)的六邊形雙壓電機(jī)器人的仿真模型。分析了機(jī)器人的腿和軀干之間的可變百分比質(zhì)量分布。 基于結(jié)果，我們可以得出結(jié)論，行走機(jī)器人的腿和軀 干的重量之間的比例對(duì)大多數(shù)步行參數(shù)，如步幅長(zhǎng)度和速度，穩(wěn)定姿勢(shì)的機(jī)器，控制方法和移動(dòng)性有很大影響。 它對(duì)質(zhì)心位置也有巨大的影響，這是行走機(jī)器人的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題。 因此，在整個(gè)設(shè)計(jì)和編程過程中應(yīng)考慮步行機(jī)器人的質(zhì)量分布。 關(guān)鍵詞： 六邊形雙壓機(jī)器人 ; 昆蟲 ; 質(zhì)量分布 ; 質(zhì)心 ; 步態(tài)穩(wěn)定性 1. 介紹 由身體的重量分布百分比限定的質(zhì)心位置影響所設(shè)計(jì)的機(jī)器的多個(gè)參數(shù)。 首先，它負(fù)責(zé)確保其在工作期間和靜止時(shí)的穩(wěn)定性。 它還對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)具有主要影響，尤其包括運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性效應(yīng)。 這使得重量分布分析成 為設(shè)計(jì)過程的重要部分，特別是在設(shè)計(jì)機(jī)器人，操縱器和處理設(shè)備時(shí)。 關(guān)于機(jī)器人的質(zhì)心位置的研究起源于人和動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)的生物力學(xué)分析。 這樣的生物模型可以成功地用于機(jī)器工程。 當(dāng)代機(jī)器人的主要部分基于上述生物模型。 其中最重要的群體是步行機(jī)器人，其移動(dòng)類似于大多數(shù)動(dòng)物使用步態(tài)循環(huán)組成的步驟 [1]。 在當(dāng)前對(duì)質(zhì)心 （ 位置的研究中，重點(diǎn)在于確保機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn)定性。 當(dāng) 投影落在支撐多邊形內(nèi)。 支撐多邊形由所有接觸點(diǎn)定義，在多支腿機(jī)器人的情況下是支撐階段中機(jī)器人腿的尖端 [1 在雙腿（雙足）機(jī)器人的情況下，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性是分析的因素，并且當(dāng)作用在質(zhì)心上的力矩在運(yùn)動(dòng)期間平衡時(shí)，機(jī)器人被認(rèn)為是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的。 在大多數(shù)研究中，作者考慮 相對(duì)于機(jī)器人姿勢(shì)的位置 [4]。 在大多數(shù)情況下忽略由機(jī)器人設(shè)計(jì)限定的結(jié)構(gòu)特性的影響。 它主要被認(rèn)為是關(guān)于雙足機(jī)器人的研究，其重量分布是身體平衡的關(guān)鍵問題 [5]。 本研究的重點(diǎn)是重量分布對(duì)步行機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性的影響，基于六邊形雙晶機(jī)器人。 第 2 節(jié)提供了分析設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)要描述，包括原型的重量百分比分布。 第 3 節(jié)描述了本研究中使用的研究方法， - 2 - 第 4 節(jié)給出了他們獲得的結(jié)果 2. 六邊形雙壓機(jī)器人 六邊形雙晶機(jī)器人可以從六到四腿構(gòu)型（或相反方向）變換，而不需要改變。 由此，機(jī)器人可以在崎嶇的地形中以相對(duì)高的速度移動(dòng)，同時(shí)在站立和行走期間保持其操縱功能。 機(jī)器人主體（圖 1）由三個(gè)主干段組成：前段 間段 T。 每個(gè)段配備有一對(duì)三連桿腿，命名為 運(yùn)動(dòng)）和 動(dòng)和操縱能力）。 作為一個(gè)特殊的特點(diǎn)，機(jī)器人配備了一個(gè)可擴(kuò)展的重量，可以控制 運(yùn)動(dòng)期間的位置 [6]。 圖 機(jī)器人示意圖，顯示了原型的重量分布百分比 12 - 右（左）前肢與操縱和運(yùn)動(dòng)功能， - 右（左）肢具有運(yùn)動(dòng)功能， - 右（左）后肢具有運(yùn)動(dòng)功能。 分析的行走機(jī)器人的原型組件的重量在表 1 中給出?？梢栽诖嘶A(chǔ)上計(jì)算總體重的百分比。 腿 - 軀干重量比為 軀干部分以及連接到它們的肢體的重量以總體重的百分比表示為 ％ / 表 3. 研究方法 本文報(bào)告的研究是使用在軟件程序 開發(fā)的仿真模型進(jìn)行的。 仿真模型是在六元四元雙機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上開發(fā)的，是先前研究的派生分析。 選擇來量化機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn)定性的參數(shù)是縱向穩(wěn)定裕度（ 它被定義為距離 最小距離。 投影和支撐多邊形邊緣平行于機(jī)器的 度矢量測(cè)量 [7]。 在該研究下進(jìn)行了兩個(gè)分析。 第一個(gè)是調(diào)查肢體的重量相對(duì)于機(jī)器人的總重量和機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn) 定性之間的關(guān)系。 針對(duì)所分析的六邊形雙壓電機(jī)器人的三個(gè)選定姿勢(shì)檢查五個(gè)肢體重量比。 比率從 30％到 70％相差 10％。 為了執(zhí)行分析的目的，必須假定身體段之間具有恒定的比率。 選擇最接近實(shí)際結(jié)構(gòu)的比率，前部分占總重量的 20％，剩余重量在中間和后部分之間平均分配（每個(gè) 40％）。 注意，在這些分析中，段的重量不包括附接到它們的肢體的重量。 第二項(xiàng)研究的目的是檢查機(jī)器人部分中幾個(gè)重量分布對(duì)其靜態(tài)穩(wěn)定性的影 - 3 - 響。 選擇五個(gè)重量分布模式，質(zhì)心位于軀干前段（ 40％ / 30％ / 30％），雙軸關(guān)節(jié)（ 40％ / 40％ / 20％ ），軀干中段 （ 20％ / 40％ / 40％）和軀干后段（ 20％ / 30％/ 50％）上的平均值（ 30％ / 40％ / 30％）。 以與研究 同的方式進(jìn)行分析，即通過讀取用于相同的三個(gè)機(jī)器人姿勢(shì)和每個(gè)預(yù)定義的重量分布配置的模擬模型中的質(zhì)心位置，隨后確定 在站立階段的縱向穩(wěn)定裕度。 在這些分析中，假定所有模擬 200 克單腿重量包括肢體重量。 假定的體重為 3000g。 考慮三種特征姿勢(shì)，如圖 1 所示。 姿勢(shì) 2a）表示機(jī)器人在三腳架步態(tài)中行走，其中三個(gè)腿（ 于向前擺動(dòng)（轉(zhuǎn)移）階 段，而其余的腿（ 相。 在姿勢(shì) 2b）中，失去靜態(tài)穩(wěn)定性的最大風(fēng)險(xiǎn)。 在該姿勢(shì)中，右腿的后腿和中腿處于站立期，而其他腿處于搖擺階段。 在兩種姿勢(shì)中，六邊形雙態(tài)機(jī)器人處于六足（即主要）配置。 姿勢(shì) 示其中機(jī)器人支撐在腿 的替代配置（四路）。 在四通道結(jié)構(gòu)中，軀干的前段向上傾斜 90 度的角度。 圖 a）六足機(jī)配置中的三角架步態(tài)， b）六足機(jī)構(gòu)配置中的最低穩(wěn)定性情況， c）四足配置。 4. 研究結(jié)果 在站 立階段期間肢體的重量相對(duì)于機(jī)器人的總重量和機(jī)器人的穩(wěn)定性之間的關(guān)系在圖 1 的圖表中呈現(xiàn)。從曲線可以看出，對(duì)于三腳架步態(tài)，肢體的重量相對(duì)于機(jī)器人的總重量的變化對(duì) 幾乎沒有影響。軀干和四肢之間的平均重量分布提供了最大的穩(wěn)定性。對(duì)于姿勢(shì) 2 和姿勢(shì) 3， 隨著肢體相對(duì)于軀干重量的增加的重量而減小。它是一個(gè)或多或少的線性關(guān)系。姿勢(shì) 2 中的肢體的低重量將姿勢(shì)穩(wěn)定性的損失改變?yōu)闃O限穩(wěn)定性條件。因此，對(duì)于小肢體權(quán)重，廣義坐標(biāo)配置對(duì) 變化幾乎沒有影響。位置。在姿勢(shì)編號(hào) 3 中提升軀干產(chǎn)生較高的 65％的值 被認(rèn)為是肢體的極限重量，在該極限重量下機(jī)器人不能再在替代置中操作。 圖 。 圖 1 中的條形圖。 下面的圖 4 表示六邊形雙晶機(jī)器人的段之間的重量分布對(duì)其靜態(tài)穩(wěn)定性的影響。 虛線表示穩(wěn)定性極限。 從圖中可以看出，在這種情況下，三腳架步態(tài)特征總是具有大的穩(wěn)定性余量。 對(duì)于剩余的姿勢(shì)，只有當(dāng) 位于單軸接頭或行李箱的后部。 對(duì)于完好的功能性，步行機(jī)器人應(yīng)當(dāng)能夠以四腿構(gòu)型操作，其要求主干段 間的設(shè)計(jì)比接近 20％ / 40％ / 40％或 20％ / 30％ / 50 ％。 - 4 - 圖 的重量。 所分析的六邊形雙壓電機(jī)器人的靜態(tài)穩(wěn)定姿勢(shì)在圖 6 的圖中示出。 圖 5 和圖6。 點(diǎn)表示與地面接觸的腿的尖端的位置，并且圓圈表示轉(zhuǎn)移階段中的腿。 點(diǎn)坐標(biāo)是根據(jù)手足動(dòng)物的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算的。 質(zhì)心位置用十字標(biāo)記，并且其坐標(biāo)從仿真模型中計(jì)算出來。 這種表示方法使得能夠及時(shí)驗(yàn)證靜態(tài)穩(wěn)定性。 圖 勢(shì) 三腳架步態(tài)中行走的機(jī)器人的支撐多邊形示出的質(zhì)心位置，軀 干部分的重量比為 20％ / 40％ / 40％。 圖。 勢(shì) 3），軀干部分的 20％ / 30％ / 50％重量比。 5. 結(jié)論 該論文已經(jīng)證明重量分布配置對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性以及因此速度，步幅長(zhǎng)度，機(jī)器 - 5 - 人的控制方法和移動(dòng)性的顯著影響?？梢酝ㄟ^使用模擬模型對(duì)已經(jīng)在工程階段的步行機(jī)器人執(zhí)行這樣的分析。注意，盡管在常規(guī)六足機(jī)的情況下可以忽略重量的分布，但在六邊形雙壓電機(jī)器人的情況下它是最重要的。由于組件的重量設(shè)計(jì)不正確，機(jī)器人可能無法使用替代姿勢(shì)。在分析的六邊形雙晶機(jī)器人的 原型的情況下，表示為相對(duì)于機(jī)器人的總重量的分量權(quán)重的權(quán)重分布接近于使用四極配置的關(guān)鍵值。通過驗(yàn)證所選擇的配置，這是本研究的主題，我們只能定義可以找到有效重量分布的范圍。為了找到這個(gè)參數(shù)，將需要在預(yù)定范圍內(nèi)執(zhí)行更復(fù)雜的分析。因此，這種分析可以包括在滿足初步計(jì)算的作用的工程過程中，在下一步設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特征被定義之后，需要進(jìn)行檢查檢查。 - 6 - 原文： he of is to of is on of a of on we of of a on of of of It a on is of of of be of he by of a of of it is at It a on in an of on of of be in A of on to of 1]. In on is on of A is is by in of of in 1–3]. In of is is on of In in to s 4]. of by is in It is in of is 5]. of is of on of on of a a of of in 2. - 7 - to or to a in 1) is of P, M T. is a of P1 As a is an of 6]. 1. of s P – 1P – 2P – – – – of of . of be on of to as a of (M/ . of of . he in in on of of to of It is as to c.o.m of 7]. - 8 - of to of to of s of 0% 0% 0%. of it is to a to 0% of 40% in of do of to of to of a on of on of 40%/30%/30%), on 40%/40%/20%), on of 30%/40%/30%), on 20%/40%/40%) on of 20%/30%/50%). in as in o. 1, by in of by of In 00 g of a 000 g. as 2. o. 1 (2a) in a in in o. 2 (2b) is of In on in in In is in o. 3 in is on In of is up by an 0 2. of a) in b) in c) 4. of he of to of s is in 3. it be a in of to of on SM of o. 2 - 9 - o. 3 SM of in to It is a or of o. 2 of to on of o. 3 SM 5% is of at no in 3. of to of 4 of of on As it be in a be is on or on of be to in P/T to be 0%/40%/40% 0%/30%/50%. 4. of to of of in 5 6. of of in in - 10 - on of is a of of 5. of a in in o. 1),20%/40%/40% of 6. of a in o. 3), 20%/30%/50% of 5. he a of on in of of be at by of be in of it is of in of of it be to In of of as to of is to By of of we in be In to to be in be in of of to be by in of - 11 - 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語(yǔ) 外文翻 譯成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 注： 1. 指導(dǎo)教師對(duì)譯文進(jìn)行評(píng)閱時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： ① 翻譯的外文文獻(xiàn)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主題是否高度相關(guān)，并作為外文參考文獻(xiàn)列入畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的參考文獻(xiàn)； ② 翻譯的外文文獻(xiàn)字?jǐn)?shù)是否達(dá)到規(guī)定數(shù)量（ 3 000 字以上）； ③ 譯文語(yǔ)言是否準(zhǔn)確、通順、具有參考價(jià)值。 2. 外文原文應(yīng)以附件的方式置于譯文之后。 理工科類 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 論文 (設(shè)計(jì) )題目 物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì) 作者所在系 別 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí) 者 姓 名 劉田 作 者 學(xué) 號(hào) 20134011304 指導(dǎo)教師姓名 韓書葵 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 說 明 1． 根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》。開題報(bào)告作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 開題報(bào)告 應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)教研室論證審查后生效。 開題報(bào)告不合格者需重做。 3．畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，逐條認(rèn)真填寫。其中的文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語(yǔ)言通順，外來語(yǔ)要同時(shí)用原 文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．開題報(bào)告中除最后一頁(yè)外均由學(xué)生填寫，填寫各欄目時(shí)可根據(jù)內(nèi)容另加附頁(yè)。 5． 閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。 6．參考文獻(xiàn)的書寫應(yīng)遵循畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范要求。 7．開題報(bào)告應(yīng)與文獻(xiàn)綜述、一篇外文譯文和外文原文復(fù)印件同時(shí)提交，文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在 2000 字左右。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué)生姓名 劉田 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 導(dǎo)教師姓名 韓書葵 職 稱 副教授 工作單位 北華航天工業(yè)學(xué)院 課題來源 教師自命題 課題性質(zhì) 設(shè)計(jì)類 課題名稱 物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外研究概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)等） 一、 科學(xué)意義和應(yīng)用 碼垛機(jī)是一款高智能的包裝機(jī)械 ， 主要用在生產(chǎn)線上使用，主要功能就是將產(chǎn)品進(jìn)行打包和碼垛，不僅減少了勞動(dòng)人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，保證我們的生產(chǎn)過程順利的完成。并且隨著碼垛機(jī)的機(jī)械化程度的提高，能夠大大的提高 生產(chǎn)效率。 二、 國(guó)內(nèi)外研究概況 碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀從 60 年代開始，在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國(guó)、意大利、日本等國(guó)家，已相繼研制出半自動(dòng)、全自動(dòng)碼垛機(jī)，后來在結(jié)構(gòu)和機(jī)型方面，還不斷作了改進(jìn)和完善。國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)從 80 年代開始研制開發(fā)到現(xiàn)在，通過近 20 年左右的摸索、研制、和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已具備設(shè)計(jì)和研制出符合國(guó)情和先進(jìn)水平的碼垛機(jī)所必需的條件。 三、 目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)一些科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位，已擁用一批專門從事科研、設(shè)計(jì)和制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍， 并且 國(guó)內(nèi)已有 4生產(chǎn)碼垛機(jī)的主要專業(yè)制造公司，其 中主要生產(chǎn)廠家有河南樂仆工業(yè)自動(dòng)化有限公司、合肥雄鷹自動(dòng)化工程科技有限公司等。其技術(shù)和裝備己具有制造一流水平碼垛機(jī)的能力和條件。加上有關(guān)控制元器件配套廠的共同努力，在最近3～ 5 年內(nèi)，我國(guó)將能夠生產(chǎn)出接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的碼垛機(jī)。 甚至國(guó)內(nèi)幾個(gè)廠生產(chǎn)的碼垛機(jī)，無論從機(jī)型、規(guī)格及各項(xiàng)主要技術(shù)性能來看，已初步形成系列產(chǎn)品，可基本滿足國(guó)內(nèi)大、中型企業(yè)生產(chǎn)的要求，有些機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還比較簡(jiǎn)單實(shí)用、制造質(zhì)量也較高，從機(jī)械性能等到方面看，也能保證安全、正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求 ;但在聚丙烯自動(dòng)碼垛 機(jī)方 面，自動(dòng)碼垛機(jī) 大多從國(guó)外引進(jìn)，對(duì)國(guó)外產(chǎn)品有一定依賴性。這與我國(guó)化工行業(yè)自動(dòng)化水平有關(guān)，相信通過我們進(jìn)一步努力，根據(jù)生產(chǎn)的需要，進(jìn)行控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造和完善，可逐步接近國(guó)外的自動(dòng)碼垛機(jī)生產(chǎn)水平。 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果 和 提 供 的 形式） 1、 根據(jù)碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體的環(huán)境要求 ,對(duì)其碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到碼垛機(jī)的傳動(dòng)比。 2、 設(shè)計(jì)出碼垛機(jī)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括：轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、排袋機(jī)構(gòu)、 抓袋碼垛、機(jī)構(gòu) 托盤庫(kù)等部件。 3、 對(duì)于碼垛機(jī)的關(guān)鍵部件進(jìn)行計(jì)算； 4、 利用軟件繪制出碼垛機(jī)的工程圖，設(shè)計(jì)出來的碼垛 機(jī)的裝配圖和零件圖一共達(dá)到 2 張 計(jì) 論文 一份。 擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持 （設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn)方法和步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 1﹑ 需要電腦一臺(tái)進(jìn)行相關(guān)軟件學(xué)習(xí)，并進(jìn)行圖紙的繪制。 2﹑相關(guān)的各種機(jī)構(gòu)類書籍、資料可從學(xué)校圖書館借閱。 3﹑可以充分利用學(xué)校的數(shù)字圖書資源，查閱中、英文文獻(xiàn)。 實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件 （ 包 括 過 去 學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境 及 協(xié) 作 條 件等） 1、分析常用的碼垛機(jī)的具體結(jié)構(gòu)。 2、選擇碼垛機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合。 3、計(jì)算碼垛機(jī)各中關(guān)鍵的參數(shù)。 4、進(jìn)行碼垛機(jī)的工程圖紙繪制。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 第 1：搜集資料，學(xué)習(xí)一些相關(guān)知識(shí)。寫出開題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述，英文翻譯。 第 5：選擇組成碼垛機(jī)的主要關(guān)節(jié)。 第 7：對(duì)組成碼垛機(jī)各種結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。 第 9：對(duì)碼垛機(jī)進(jìn)行繪制圖紙。 第 14：總結(jié)，論文編寫，準(zhǔn)備答辯 開 題 報(bào) 告 審 定 紀(jì) 要 時(shí) 間 地點(diǎn) 主持人 參 會(huì) 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )文獻(xiàn)綜述 設(shè)計(jì) (論文 )題目 物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī) 構(gòu)的設(shè)計(jì) 作者所在系別 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí) 者 姓 名 劉田 作 者 學(xué) 號(hào) 20134011304 指導(dǎo)教師姓名 韓書葵 指導(dǎo)教師職稱 副教授 完 成 時(shí) 間 2017 年 3 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 說 明 1． 根據(jù)學(xué)?！懂厴I(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作暫行規(guī)定》，學(xué)生必須撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 )文獻(xiàn)綜述。文獻(xiàn)綜述作為畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。 2． 文獻(xiàn)綜述 應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )工作前期內(nèi)完成，由指導(dǎo)教師簽署意見并經(jīng)所在專業(yè)教研室審查。 3．文獻(xiàn)綜述各項(xiàng)內(nèi)容要實(shí)事求是，文字表達(dá)要明確、嚴(yán)謹(jǐn)，語(yǔ)言通順，外來語(yǔ)要同時(shí)用原文和中文表達(dá)。第一次出現(xiàn)縮寫詞，須注出全稱。 4．學(xué)生撰寫文獻(xiàn)綜述， 閱讀的主要參考文獻(xiàn)應(yīng)在 10 篇以上（ 土建類專業(yè)文獻(xiàn)篇數(shù)可酌減） ，其中外文資料應(yīng)占一定比例。本學(xué)科的基礎(chǔ)和專業(yè)課教材一般不應(yīng)列為參考資料。 5．文獻(xiàn)綜述的撰寫格式按畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )撰寫規(guī)范的要求，字?jǐn)?shù)在 2000 字左右。文獻(xiàn)綜述應(yīng)與開題報(bào)告同時(shí)提交。 - 1 - 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）文 獻(xiàn) 綜 述 物料包裝線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 摘 要： 碼垛機(jī)是根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體的工作環(huán)境要求 對(duì)其 進(jìn)行 設(shè)計(jì)的 ，它可代替人 們 繁重勞動(dòng) ，從而提高了生產(chǎn)的效率。本論文主要 是 根據(jù)碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器工作的任務(wù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一款碼垛機(jī)器人，并且給出該機(jī)器人的三維模型，并 計(jì)算出該機(jī)器人的自由度和傳動(dòng)比，根據(jù)碼垛機(jī)器人的相關(guān)數(shù)據(jù)選用合適的電機(jī)、齒輪和軸。并對(duì)相應(yīng)承擔(dān)扭矩的齒輪和軸進(jìn)行了校核。 現(xiàn)在的 碼垛機(jī)器人可 用于 代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 。大部分的碼垛機(jī)器人都 運(yùn)用了堆疊法，堆疊法是一種強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過基于交叉驗(yàn)證的元模型智能地結(jié)合其他方法的預(yù)測(cè)結(jié)果。 關(guān)鍵詞： 碼垛機(jī) 軸的 扭矩 校核 - 2 - of is to s of In we of of a of to of to se to of s to of of is a on of of 3 - 一、 前言 目前，我國(guó)部分企業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)和加工時(shí)仍然用人力進(jìn)行工件的移動(dòng)和定位，一定程度上出現(xiàn)了工作強(qiáng)度大、安全性差、操作靈活性差、定位精度低等問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化生產(chǎn)線在企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，碼垛機(jī)作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的重要組成部分也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步。尤其是隨著機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，氣動(dòng)、液壓技術(shù)的成熟，控制元件的發(fā)展和控制方式的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，機(jī)械手的動(dòng)作精確性、控制靈活性和工作可靠性得到了明顯的改善。碼垛機(jī)的出現(xiàn)在減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和難度、提高工作效率和質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本上做出了突出貢獻(xiàn)，機(jī)械手的發(fā)展在 企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)收上起到了舉足輕重的作用。 二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 碼垛機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀從 60 年代開始，在工業(yè)發(fā)達(dá)的德國(guó)、意大利、日本等國(guó)家，已相繼研制出半自動(dòng)、全自動(dòng)碼垛機(jī)，后來在結(jié)構(gòu)和機(jī)型方面，還不斷作了改進(jìn)和完善。國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)從 80 年代開始研制開發(fā)到現(xiàn)在，已經(jīng)歷了 20 年左右的時(shí)間。到目前為止，我國(guó)生產(chǎn)的碼垛機(jī)，機(jī)型，品種規(guī)格、設(shè)備性能和產(chǎn)品質(zhì)量等各方面，有很大的發(fā)展和提高，并在很多方面已逐步接近或達(dá)到國(guó)外同類型碼垛機(jī)的技術(shù)性能及各項(xiàng)參數(shù)，已基本上能滿足大中型企業(yè)產(chǎn)品包裝碼垛的需要。目前國(guó)內(nèi)碼垛機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀可以總 結(jié)為一下 6 點(diǎn)： 目前國(guó)內(nèi)一些科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位，已擁用一批專門從事科研、設(shè)計(jì)和制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍，他們通過近 20 年左右的摸索、研制、和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已具備設(shè)計(jì)和研制出符合國(guó)情和先進(jìn)水平的碼垛機(jī)所必需的條件。 目前國(guó)內(nèi)已有 4生產(chǎn)碼垛機(jī)的主要專業(yè)制造公司，其中主要生產(chǎn)廠家有河南樂仆工業(yè)自動(dòng)化有限公司、合肥雄鷹自動(dòng)化工程科技有限公司等。其技術(shù)和裝備己具有制造一流水平碼垛機(jī)的能力和條件。加上有關(guān)控制元器件配套廠的共同努力，在最近 3～ 5 年內(nèi)，我國(guó)將能夠生產(chǎn)出接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的碼垛機(jī)。 目前國(guó)內(nèi)幾個(gè)廠生產(chǎn)的碼垛機(jī)，無論從機(jī)型、規(guī)格及各項(xiàng)主要技術(shù)性能來看，已初步形成系列產(chǎn)品，可基本滿足國(guó)內(nèi)大、中型企業(yè)生產(chǎn)的要求，有些機(jī)型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還比較簡(jiǎn)單實(shí)用、制造質(zhì)量也較高，從機(jī)械性能等到方面看，也能 保證安全、正常穩(wěn)- 4 - 定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求 ;但在聚丙烯自動(dòng)碼垛機(jī)方面，自動(dòng)碼垛機(jī)大多從國(guó)外引進(jìn)，對(duì)國(guó)外產(chǎn)品有一定依賴性。這與我國(guó)化工行業(yè)自動(dòng)化水平有關(guān)，相信通過我們進(jìn)一步努力，根據(jù)生產(chǎn)的需要，進(jìn)行控制系統(tǒng)的自動(dòng)化改造和完善，可逐步接近國(guó)外的自動(dòng)碼垛機(jī)生產(chǎn)水平。 從八十年代開始，國(guó)內(nèi)一些儀表廠已生產(chǎn)出為碼垛機(jī)配套所需用的控制元器件，并已用于生產(chǎn)運(yùn)行。目前國(guó)產(chǎn)元器件與國(guó)外同類型先進(jìn)水平相比，還有一定的差距，其中主要是使用壽命較短。但相信通過進(jìn)一步努力，國(guó)產(chǎn)元器件還是有可能逐步接近或達(dá)到國(guó) 外水平的。目前國(guó)內(nèi)一些碼垛機(jī)制造單位，為了提高碼垛機(jī)的整體技術(shù)水平，對(duì)一些控制系統(tǒng)的主要元件、敏感元件及氣動(dòng)系統(tǒng)工程主要元件等，采取從國(guó)外進(jìn)口的辦法，這也是一種過渡的措施之一。 目前國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)一般價(jià)格都在 54元 /套，其中氣墊式全自動(dòng)碼垛機(jī)約 54 萬元 /套左右 ;輥道式全自動(dòng)碼垛機(jī)約 75萬元 /套左右 ;國(guó)產(chǎn)機(jī)器人自動(dòng)碼垛機(jī)每套價(jià)格介于上述兩類之間。因此，國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)碼垛機(jī)與國(guó)外同類型產(chǎn)品相比，其價(jià)格僅為國(guó)外同類型新產(chǎn)品價(jià)格的 1/2— 1/3 左右。因此，選用國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)是比較 經(jīng)濟(jì)合理的，且可節(jié)省大量外匯。國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)的備品備件容易解決國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)投產(chǎn)后所需的備品備件，供應(yīng)渠道暢通，容易解決，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)碼垛機(jī)的幾個(gè)主要廠家，對(duì)產(chǎn)品的售后服務(wù)，都較周到和及時(shí)，一般制造廠都有能積極協(xié)助用戶做好安裝調(diào)試工作，為用戶培訓(xùn)技術(shù)操作人員，有的制造單位還有整套穩(wěn)定的售后技術(shù)隊(duì)伍，保證生產(chǎn)單位用好管好碼垛機(jī)生產(chǎn)線。 三、 發(fā)展趨勢(shì) 隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，控制器的需求逐年增大，碼垛機(jī)機(jī)械手的應(yīng)用也逐漸普及，主要在飼料、化肥、醫(yī)藥、包裝等生產(chǎn)線成品、半成品的裝卸調(diào)運(yùn)，可以更好地節(jié)約能源和提高運(yùn)輸設(shè)備或產(chǎn)品的效率，以降低其他搬運(yùn)方式的限制和不足，滿足現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。 工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)自動(dòng)化的生產(chǎn)，由于自動(dòng)化的生產(chǎn)能幫 助企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，還能減少人工傷害。很多企業(yè)也慢慢的轉(zhuǎn)型到自動(dòng)化生產(chǎn)當(dāng)中，面對(duì)未來的發(fā)展， 自動(dòng)化是中國(guó)制造業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)。由于國(guó)家提倡工業(yè)機(jī)器人- 5 - 的研發(fā)和制造，可能在未來幾年，制造業(yè)的勞力就 會(huì)被工業(yè)機(jī)器人 所代替。 四、 特點(diǎn) 1、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單、所需庫(kù)存零部件少。 2、 占地面積少。有利于客戶廠房中生產(chǎn)線的布置，并可留出較大的庫(kù)房面積。碼垛機(jī)器人可以設(shè)置在狹窄的空間，即可有效的使用。 3、適用性強(qiáng)。當(dāng)客戶產(chǎn)品的尺寸、體積、形狀及托盤的外形尺寸發(fā)生變化時(shí)只需在觸摸屏上稍做修改即可，不會(huì)影響客戶的正常的生產(chǎn)。而機(jī)械式的碼垛機(jī)更改相當(dāng)?shù)穆闊┥踔辽鲜菬o法實(shí)現(xiàn)的。 4、能耗低。通常機(jī)械式的碼垛機(jī)的功率在 26右，而碼垛機(jī)器人的功率為 5大降低了客戶的運(yùn)行成本。 5、全部控制可在控制柜屏幕上操作即可，操作非常簡(jiǎn)單。 6、只需定位抓起點(diǎn)和擺放點(diǎn)，教示方法簡(jiǎn)單易懂。 7、 碼垛機(jī) 系統(tǒng)也有一定優(yōu)勢(shì)：碼垛作業(yè)效率高，具有最大 3000 次 /小時(shí)的搬運(yùn)能力；由具有多種智能化功能的最新式高性能控制器控制；高可靠性、創(chuàng)新、多功能運(yùn)用，可以滿足多種碼垛方式。 - 6 - 參考文獻(xiàn) [1] 董愛梅 聚乙烯包裝碼垛機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J][2]王平 ,黃玉志 制的包裝碼垛生產(chǎn)線的設(shè)計(jì) [J][3]王明武 全自動(dòng)鋁錠碼垛機(jī)設(shè)計(jì) [J][4] 張曉莉 ,王幼華 ,林和榮 J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用 ,[5] 姜永增，姚忠敏，張?jiān)?J][6]劉世奎 ,徐世許 ,王棟 ,李玉蘭 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J][7]樊斌 J][8] 李曉剛 ,劉晉浩 題及對(duì)策 [J][9]朱學(xué)建 ,馬永 ,馮渝 ,曾繁莊 ,趙偉 J][10]趙偉 ,梁楠 ,朱學(xué)建 ,熊艷華 J][11] T I ],2009(3 ). [12]]2010, :30 (1) : 32 [13] a J]. 004,24(3):254- 263. - 7 - 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）文 獻(xiàn) 綜 述 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日 專業(yè)教研室審查意見 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 · 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 報(bào)告（論文）題目： 物料包 裝 線模型 碼 垛推動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)械工程系 作者所在專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 作者所在班級(jí)： 作 者 姓 名 ： 劉田 作 者 學(xué) 號(hào) ： 20134011304 指導(dǎo)教師姓名： 韓書葵 完 成 時(shí) 間 ： 2017 年 5 月 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學(xué)院 · 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書（理工類） 學(xué)生姓名： 劉田 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 號(hào)： 20134011304 指導(dǎo)教師： 韓書葵 職 稱： 副教授 完成時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 物料包 裝 線模型碼垛推動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 題目來源 教師科研課 題 縱向課題（） 題目類型 理論研究（ ） 注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“ √” 橫向課題（ ） 應(yīng)用研究（ ） 教師自擬課題（√） 應(yīng)用設(shè)計(jì)（√） 學(xué)生自擬課題（ ） 其 他（ ） 總體設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要點(diǎn)： 根據(jù)碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器工作的任務(wù)，設(shè)計(jì)一款碼垛機(jī)器人，并且給出該機(jī)器人的三維模型，計(jì)算出該機(jī)器人的自由度，熟悉三維設(shè)計(jì)軟件能能更好的 設(shè)計(jì)出來機(jī)器人。 1、分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種碼垛機(jī)器人； 2、選擇碼垛機(jī)器人中的各構(gòu)件的組成材料，選擇電機(jī)以及齒輪等參數(shù)； 3、繪制 碼 垛機(jī)器人的裝配圖； 工作環(huán)境及技術(shù)條件： 聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)一臺(tái)， 件 ，有關(guān)的技術(shù)手冊(cè)。 工作內(nèi)容及最終成果： 1、 分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種碼垛機(jī)器人； 2、選擇碼垛機(jī)器人中的各構(gòu)件的組成材料，選擇電機(jī)以及齒輪等參數(shù)； 3、繪制碼碼垛機(jī)器人的裝配圖； 預(yù)期成果： 提供一篇設(shè)計(jì)論文和給出該機(jī)器人的三維模型。 · 時(shí)間進(jìn)度安排： 第 1查閱資料和閱讀參考文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外碼垛機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r，了解碼垛機(jī)器人的組成原理。同時(shí)完成開題報(bào)告。 第 3總體方案確定，確定研究碼垛機(jī)器人的組成機(jī)構(gòu)，對(duì)模型進(jìn)行總體方案確定。 第 5得到碼垛機(jī)器人的三維圖。 第 13寫畢業(yè)論文。 第 15 周準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 北華航天工業(yè)學(xué)院 本 科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性及知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 物料包 裝 線模型 碼 垛推動(dòng)機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本設(shè)計(jì)（論文）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營(yíng)利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容。 特此聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 年 月 日 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 I 摘 要 碼垛機(jī)是根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和具體 的工作環(huán)境要求 對(duì)其 進(jìn)行 設(shè)計(jì)的 ，它可代替人 們 繁重勞動(dòng) ，從而提高了生產(chǎn)的效率。本論文主要 是 根據(jù)碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器工作的任務(wù)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出一款碼垛機(jī)器人，并且給出該機(jī)器人的三維模型， 并 計(jì)算出該機(jī)器人的自由度和傳動(dòng)比，根據(jù)碼垛機(jī)器人的相關(guān)數(shù)據(jù)選用合適的電機(jī)、齒輪和軸。并對(duì)相應(yīng)承擔(dān)扭矩的齒輪和軸進(jìn)行了校核。 現(xiàn)在的 碼垛機(jī)器人可 用于 代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化 。大部分的碼垛機(jī)器人都 運(yùn)用了堆疊法，堆疊法是一種強(qiáng)大的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過基于交叉驗(yàn)證的元模型智能地結(jié)合其他方法的預(yù)測(cè)結(jié)果。 關(guān)鍵詞： 碼垛機(jī) 軸的 扭矩 校核 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 he is to s of In we of of a of to of to se to of s to of of is a on of of 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘要 ........................................................................ I ..................................................................................................................................... 1 章 緒論 ............................................................... 1 垛機(jī) 的研究背景 ...................................................... 1 垛機(jī)器人 在 國(guó)內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 ............................................ 1 垛機(jī)器人的主要發(fā)展趨勢(shì) .............................................. 3 課題研究的主要內(nèi)容 .................................................. 4 第 2 章 碼垛機(jī)器人的概要設(shè)計(jì) ............................................... 5 體設(shè)計(jì)參數(shù) .......................................................... 5 計(jì)原理 .............................................................. 5 動(dòng)設(shè)計(jì) .............................................................. 5 座傳動(dòng) .......................................................... 5 關(guān)節(jié)的傳動(dòng) ....................................................... 6 臂的傳動(dòng) ......................................................... 6 持裝置的傳動(dòng) .................................................... 6 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................... 7 第 3 章 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) ...................................................... 8 壓缸的選擇 .......................................................... 8 定所使用的 電動(dòng)機(jī) ................................................... 10 鍵 軸的計(jì)算 ......................................................... 11 算關(guān)鍵軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和輸入功率 ................................. 11 定關(guān)鍵軸的具體尺寸 ............................................. 12 輪參數(shù)的確定 ....................................................... 15 力角 ? 的選擇 ................................................... 15 數(shù)和齒數(shù)的選擇 ................................................. 16 寬系數(shù)b?的計(jì)算 ................................................. 16 定齒輪傳動(dòng)的精度 ............................................... 16 輪的校核 ....................................................... 16 第 4 章 總 結(jié) ........................................................... 19 致 謝 .................................................................. 20 參考文獻(xiàn) .................................................................. 21 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1第 1 章 緒論 垛機(jī) 的研究背景 碼垛作業(yè)因其工作方式單調(diào)、體力消耗較大、作業(yè)批量化等特點(diǎn)，為碼垛機(jī)機(jī)器人的引用提供了充足的理由和絕佳的應(yīng)用場(chǎng)合。 [1]碼 垛機(jī)是 以 機(jī)械、 電子 、 仿生學(xué) 和 計(jì)算機(jī)等多 種 先進(jìn)學(xué)科技術(shù) 為 一體的現(xiàn)代 化的高新技術(shù)產(chǎn)品，其中機(jī)電技術(shù)的日益成熟為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了的動(dòng)力。碼垛機(jī) 采用 制技術(shù)、變頻器技術(shù)、檢測(cè)元件和觸摸式人機(jī)界面等優(yōu)良控制技術(shù)與控制元件，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)包裝碼垛機(jī)對(duì)包裝控制單元的控制要求 [2]。 它 現(xiàn)在也作為衡量一個(gè)國(guó)家 工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志 之一 。 現(xiàn)在各行各業(yè)都 廣泛采用 了碼垛 機(jī)， 它 不僅可 以 提高產(chǎn)品的 生產(chǎn) 質(zhì)量與 數(shù) 量，而且對(duì)于解決勞動(dòng)力不足、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、 節(jié)約原材料消耗 、 降低生產(chǎn)成本 和 工人勞動(dòng)強(qiáng)度、能極大的 改 善 工人的工作 環(huán)境 等等 [3]。 碼垛機(jī) 與 計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣， 碼垛機(jī) 的應(yīng)用 不但 改變著人類的生產(chǎn) ，還改變著人類的 生活方式。 因此推動(dòng)了許多傳統(tǒng)及新興科技公司對(duì)碼垛機(jī) 進(jìn)行研制開發(fā)。至今，碼垛機(jī)已經(jīng)取得了巨大成就，并研發(fā)出許多高性能的 碼垛機(jī) 。 由于在各個(gè)領(lǐng)域中，人們的工作環(huán)境有時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)， 甚至 有可能會(huì) 危害 到人們的生命安全，在這樣的情況下 碼垛機(jī) 誕生了。根據(jù)堆垛的形式（重疊式堆垛、縱橫交錯(cuò)式堆垛和壓縫式堆垛等等） 進(jìn)行開發(fā) ，不僅對(duì)提高碼垛機(jī)的物料搬運(yùn)裝卸 的 效率，而且 還能 有效節(jié) 的節(jié) 省存儲(chǔ) 的 空間 [4]。它對(duì)于保證產(chǎn) 品完好，有著十分重要的意義。 垛機(jī)器人 在 國(guó)內(nèi)外 研究 現(xiàn)狀 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在國(guó)外起步較早，最早在搬運(yùn) 行業(yè) 中引入工業(yè)機(jī)器人的是日本和瑞典， 他們是在 1970 年左右引入的。 首次將人類從繁重而枯燥的搬運(yùn) 工作 中解放出來。它是一個(gè)非常有 發(fā)展 前景的行業(yè)， 就 目前 而言 ，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)器人公司 主要 針對(duì)各種載荷、運(yùn)行空間和運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行研制 [5]。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，已相繼研制出半自動(dòng)、全自動(dòng) 的 碼垛機(jī)，后來也在結(jié)構(gòu)和機(jī)型方面進(jìn)行了不斷作改進(jìn)和完善。國(guó)產(chǎn)碼垛機(jī)至今已經(jīng)研制了幾十年的時(shí)間， 到 目前為止，我國(guó)生產(chǎn)的碼垛機(jī) 在 性能、機(jī) 型、品種規(guī)格和產(chǎn)品質(zhì)量的方面，已經(jīng)有很大的 進(jìn)步， 并在許多方面已 逐漸 接近到國(guó)外同類型的碼垛機(jī)，現(xiàn)在，基本上可以滿足大中型企業(yè) 對(duì) 產(chǎn)品包裝碼垛機(jī)的需求。 碼垛機(jī)器人是一個(gè)有前景的行業(yè)，國(guó)外有許多有名的生產(chǎn)碼垛機(jī)器人的公司如：發(fā)那科（ 波士頓動(dòng)力公司、 ，碼垛機(jī)器人是對(duì)其多方面進(jìn)行研究，如對(duì)機(jī)器人 機(jī) 構(gòu) 設(shè)計(jì) 的研究、 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、 控制系統(tǒng)的研究以及機(jī)器人智能化方面的研究等。針對(duì)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的研究，是更好的實(shí)現(xiàn)各自的功能，如有 平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)、 多節(jié)機(jī)器人等 。 20 世紀(jì) 80 年代，德國(guó)庫(kù)卡機(jī)器人公司在中國(guó)發(fā)展出 個(gè)型號(hào)的碼垛機(jī)器人，其高剛度、高定位精度、基于 6]。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2經(jīng)過 幾 十多年的發(fā)展， 碼垛機(jī)器人 的應(yīng)用 在制造業(yè)中 的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi) ，尤其是在 搬運(yùn)的領(lǐng)域中， 碼垛 機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。如在毛坯制造 (沖壓、壓鑄、鍛造等 )、機(jī)械加工 中的焊接、熱處理、裝配 、化工 及倉(cāng)庫(kù)堆垛等作業(yè)中 ，還有再物流行業(yè)和電子電氣行業(yè)等等 ，人工作業(yè) 已經(jīng)漸漸的被機(jī)器人代替 [7]。 近年來，大量“機(jī) 器人員工”已經(jīng)被引入到許多會(huì)對(duì)人體有害的領(lǐng)域。 20 世紀(jì) 60 年代末以來，機(jī)器人開始逐步進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。從目前看， 碼垛機(jī)器人 的應(yīng)用領(lǐng)域正向電子信息產(chǎn)業(yè)、橡膠和塑料行業(yè)和物流等領(lǐng)域延伸，中國(guó)、印度等國(guó)家作為機(jī)器人 的 新興市場(chǎng)也出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，其中出現(xiàn)在一線生產(chǎn)崗位的機(jī)器人操作更準(zhǔn)確，而且還降低了生成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 。 而且，我國(guó)的聚丙烯產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的 10%以上，而長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)聚丙烯產(chǎn)品的包裝卻一直處于人工套袋的半自動(dòng)包裝狀態(tài)，針對(duì) 脂的特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程 [8]。 我國(guó)對(duì)工業(yè)碼垛機(jī)器人示教 在現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了研究與改進(jìn)，提出了一種新的示教再現(xiàn)方法；按照文中所述方法，任一貨物在碼放放過程中，其碼垛軌跡經(jīng)過的四個(gè)空間點(diǎn)只有一點(diǎn)需要經(jīng)過示教獲得，其余三點(diǎn)均可通過文中提出的算法程序根據(jù)貨物參數(shù)獲得；所建立的示教再現(xiàn)方法原理簡(jiǎn)單了、過程靈活精確、結(jié)果簡(jiǎn)潔高效，能夠大大提高工業(yè)碼垛機(jī)器人示教再現(xiàn)的效率 [9]。 為了使碼垛機(jī)器人完成對(duì)不同類型和規(guī)格包裝件的碼垛作業(yè)要求，提出了一種新型的碼垛機(jī)器人多功能末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)方案 [10]。該方案采用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，通過夾持機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)和吸附機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各類包裝件和托盤以及墊紙 等的夾持、抓取、吸持等動(dòng)作 [11]。碼垛機(jī)器人還可以將已裝入容器的紙箱，按一定排列碼放在托盤上，進(jìn)行自動(dòng)堆碼，可堆碼多層，然后退出，便于叉車運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。碼垛機(jī)采用 摸屏控制，實(shí)現(xiàn)智能化操作管理 [12]。 專家預(yù)計(jì)，未來 碼垛機(jī)器人 年均增速有可能會(huì)越來越快點(diǎn)，可能達(dá)到 百分之三十 左右，用于搬運(yùn)的移動(dòng)機(jī)器人每年都會(huì)有一定的增幅，機(jī)器人將成為未來市場(chǎng)至關(guān)重要的領(lǐng)域，為此世界各國(guó)都在搶占先機(jī)，希望可以贏在起跑線上。 在 1990 年 末，我國(guó)就已經(jīng)建立起 7 個(gè)科研基地 和 9 個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地。 它 為我國(guó)建設(shè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化帶 來了希望， 也 為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目前， 我國(guó)已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué) 仿真 和 某些典型工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析軟件方面取得了進(jìn)步?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)能生產(chǎn)具有國(guó)際先進(jìn)水平的裝配機(jī)器人、水下機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、搬運(yùn)碼垛機(jī)器人等一系列產(chǎn)品，有些機(jī)器人已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn) [13]。 我國(guó)的沃迪機(jī)器人智能裝備事業(yè)部 源于智能食品裝備發(fā)展趨勢(shì)的推動(dòng)， 專注于國(guó)產(chǎn)工業(yè)搬運(yùn)機(jī)器人的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。 事業(yè)部設(shè)有專門的機(jī)器人和工程技術(shù) 應(yīng)用研究院，包括機(jī)器人技術(shù)工程中心、實(shí)驗(yàn)分析檢測(cè)中心、工程試制部等 等，承擔(dān)著國(guó)家 和市級(jí)多項(xiàng)機(jī)器人北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3新實(shí)驗(yàn)室， 規(guī)劃 占地面積 為 2000 平方米，具備恒溫和模擬各種各種使用環(huán)境的條件，擁有完善的測(cè)試平臺(tái)和檢測(cè)設(shè)備，將用于 對(duì)新型 機(jī)器人的研發(fā)和驗(yàn)證 [14]。其搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)年產(chǎn) 大約為 2000 臺(tái)，目前 已 擁有 了 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 ，并且是 國(guó)內(nèi)最具規(guī)模的碼垛機(jī)器人工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)，主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手為日本、德國(guó)及瑞典的國(guó)際行業(yè)巨頭。 目前國(guó)內(nèi)一些科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)單位，已擁有一批專門從事科研、設(shè)計(jì)和制造碼垛機(jī)的技術(shù)隊(duì)伍，他們通過近 20 年的左右的摸索、研制和生產(chǎn)實(shí)踐已積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在已具備設(shè)計(jì)和研制出 符合國(guó)情和先進(jìn)水平的碼垛機(jī)所必需的條件。 在現(xiàn)在日常生活中，我們也能看見機(jī)器人身影。如：掃機(jī)器人，又叫自動(dòng)打掃機(jī)，憑借一定的人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成 對(duì) 地板 的 清理工作 ;早教機(jī)器人 ,顧名思義它就 是專門為兒童早教促進(jìn)孩子學(xué)習(xí)興趣的電子產(chǎn)品，對(duì)孩子的學(xué)習(xí)能力進(jìn)行全方位的訓(xùn)練等等。 對(duì)于機(jī)器人來說，中國(guó)存在巨大潛的市場(chǎng) [15]。由于國(guó)內(nèi)有許多汽車制造業(yè)，這為碼垛機(jī)器人的裝配量將會(huì)快速增長(zhǎng)提供著條件。 垛機(jī)器人的主要發(fā)展趨勢(shì) 碼垛 機(jī)器人 各個(gè) 生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實(shí)踐證明，它在提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和 降低 了生產(chǎn)成本 ，改善工人勞動(dòng)條件等方面 的 作用 很大 ，引起了世界各國(guó) 的關(guān)注 。在新的世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人 的使用一定會(huì) 更加廣泛。 王衛(wèi)明 曾經(jīng)就此發(fā)言 ，使用機(jī)器人最多 的是汽車行業(yè) ，醫(yī)藥等行業(yè)的 對(duì)機(jī)器人的 需求甚至 要 達(dá)到 100%以上， 在 2013 年 ，機(jī)器人在 全國(guó) 的 銷量 大約為 臺(tái)?！皺C(jī)器換人”已經(jīng)是不可避免的了 ， 在 未來的 5 到 10 年 機(jī)器人在 中國(guó)市場(chǎng) 將到達(dá) 爆發(fā)期。曲道奎認(rèn)同這一觀點(diǎn)。作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的機(jī)器人制造業(yè)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司的人，他在會(huì)上不斷提醒企業(yè)要意識(shí)到該行業(yè)的殘酷性 [16]。他呼吁，中國(guó) 應(yīng) 在機(jī)器人這個(gè)高端產(chǎn)業(yè) 里避免處于產(chǎn)業(yè)鏈低端位置。在中國(guó)廉價(jià)勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)逐漸 被機(jī)器人所替代 ，“機(jī)器換人”已是大勢(shì)所趨。機(jī)器人產(chǎn)業(yè) 就是 誘人的 “ 大蛋糕 ” ，中國(guó)各地都 應(yīng)立即 行動(dòng)起來，機(jī)器人企業(yè)和產(chǎn)業(yè)園如雨后春筍層出不窮，積極投身這場(chǎng)“掘金戰(zhàn)”中。 從 世界各國(guó)在堆垛機(jī)器人產(chǎn)業(yè) 的 發(fā)展過程 可知 ， 有 三種不同的發(fā)展模式 ： 日本模式、歐洲模式和美國(guó)模式： 1、日本模式 此種模式的特點(diǎn)是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會(huì)上的工程公司來設(shè)計(jì)制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，并 完成交鑰匙工程 [17]。 2、歐洲模式 此種模式的特點(diǎn)是：一攬子交鑰匙工程。即機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造，全部由機(jī)器人制造廠商自己完成 。 3、美國(guó)模式 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4此種模式的特點(diǎn)是：采購(gòu)與成套設(shè)計(jì)相結(jié)合。美國(guó)國(guó)內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的堆垛機(jī)器人，企業(yè)需要時(shí)機(jī)器人通常由工程公司 進(jìn)口 ，再自行設(shè)計(jì)、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。 我國(guó)從上世紀(jì) 80 年 開 始在高校和科研單位全面開展 堆垛 機(jī)器人的研究，近 20 年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè) [18]。目前國(guó)內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人尚停留在高?；蚩蒲袉挝唤M織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候 [19]。近10 年來，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，對(duì)我國(guó)堆垛機(jī)器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國(guó)自行制造的普通堆垛機(jī)器人在價(jià)格上根本無法與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)在 生產(chǎn)的機(jī)器人過程中，只能依賴配套進(jìn)口的零部件，更削弱了我國(guó)企業(yè)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。 中國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)應(yīng)走什么道路，如何建立自己的發(fā)展模式，確實(shí)值得探討。中國(guó)工程院在 2003 年 12 月完成并公開的《我國(guó)制造業(yè)焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略研究總結(jié)報(bào)告》中認(rèn)為，我國(guó)應(yīng)從 “ 美國(guó)模式 ” 著手，在條件成熟后逐步向 “ 日本模式 ” 靠近。 課題研究的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種主要用于對(duì)物體的抓取的碼垛機(jī)器人。對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出該機(jī)器人的總裝配圖，給出該碼垛機(jī)器人的各種參數(shù)，然后對(duì)于主要部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，得到最優(yōu)的 碼 垛機(jī)器人。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5第 2 章 碼垛機(jī)器人的概要設(shè)計(jì) 體設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)此次設(shè)計(jì)的機(jī)器人具體應(yīng)用場(chǎng)合和實(shí)際應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)的主要參數(shù)要求如下： (1) 抓取的重物： 15 (2) 機(jī)械手的自由度數(shù)： 4 個(gè)； (3) 運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 底座旋轉(zhuǎn)： 角速度： s ； 支撐桿俯仰：線速度： (4)運(yùn)動(dòng)行程： 底座旋轉(zhuǎn)： 360 ； 支撐桿俯仰： 60 90 ； 計(jì)原理 本設(shè)計(jì)參照美國(guó) 司某些型號(hào)的機(jī)器人設(shè)計(jì)靈感， 結(jié)構(gòu)上運(yùn)用了圓型好處在于工作范圍較大 ,機(jī)器人的腰部和手腕都采用了 液壓缸 ， 液壓傳動(dòng)調(diào)速方便且調(diào)速范圍比較大，可達(dá)到 100:1~2000:1。 動(dòng)設(shè)計(jì) 座傳動(dòng) 底座是要驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)，因此承受的質(zhì)量和慣量很大，所以因采用較大步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)，如圖 2圖 2示。 圖 2底座傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 2座傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 電機(jī)安裝在基座上方，基座中是二個(gè)齒輪，用于提供較大的扭矩?；怯面I與大齒輪固定，電機(jī)是通過螺釘與基座固定，大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過電機(jī)輸出的扭矩產(chǎn)生的，底座基固定在地面上的，從而推動(dòng)其他部分轉(zhuǎn)動(dòng)。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 關(guān)節(jié)的傳動(dòng) 支撐桿的運(yùn)動(dòng)就是腰關(guān)節(jié)的傳動(dòng)。采用回轉(zhuǎn)軸使其與底部電機(jī)鏈接，其結(jié)構(gòu)如下圖2圖 2示。 圖 2關(guān)節(jié)傳動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 2動(dòng)軸 臂的傳動(dòng) 為了減輕整個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和重量，上桿不采用電動(dòng)機(jī)，而采用液壓缸可以大大提高機(jī)械手的精度，如圖 2示。 圖 2臂的液壓缸 持裝置的傳動(dòng) 夾持裝置采用液壓缸，通過改變流量和壓力來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手爪張合的控制，如圖 2 圖 2持裝置 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 用軟件 出 了碼 垛機(jī)器人的 三維 圖如 圖 2示 。 圖 2體結(jié)構(gòu)圖 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8第 3 章 傳動(dòng)裝置 的設(shè)計(jì) 整個(gè)機(jī)器人共有 4 個(gè)自有度，其中有三個(gè)是用液壓缸 帶動(dòng)的，整個(gè)機(jī)構(gòu)只用了一個(gè)電機(jī)來推動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。 壓缸的選擇 1)連桿上的液壓缸 液壓缸輸入是液體的流量和壓力，輸出的是力和直線運(yùn)動(dòng)，液壓缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠性好，被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)部門。液壓缸可廣泛的分為通用型結(jié)構(gòu)和專用型結(jié)構(gòu)。這里選用的是通用型中的拉桿型液壓桿。因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝簡(jiǎn)便、零件通用化程度較高、制造成本較低。 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算于選取 總質(zhì)量 : 10杠最大的升起的質(zhì)量 ： M= 2=105升速度等于下降速度： v=s 液壓上升的最大負(fù)載： g=壓缸的機(jī)械效率 ： η=壓缸的工作壓力由表 3知 P= 表 3同負(fù)載條件下的工作壓力 負(fù)載 F/0 工作壓力 P/d =為 P=D= d =據(jù)表 3知活塞桿直徑 d =28 3塞桿直徑系列 B/4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 2)夾持裝置上的液壓缸 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算于選取 總質(zhì)量 ： 0杠最大的升起的質(zhì)量 ： M=40升速度等于下降速度 ： v=s 液壓上升的最大負(fù)載 ： ?液壓缸的機(jī)械效率 ： η=壓缸的工作壓力由表 3知 。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10由公式 (3( a x ??? ?) 解得 D= 根據(jù)表 3知，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后，得液壓缸內(nèi)徑 D=60 缸筒壁厚和外徑計(jì)算 本設(shè)計(jì)的內(nèi)徑 D 為 60液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)液壓缸的外徑 76壁的厚度為 8規(guī)的 方法選取液壓缸壁厚都能滿足其強(qiáng)度。 活塞桿直徑的計(jì)算 活塞桿是液壓缸傳遞動(dòng)力的主要零部件，他要承受拉力、壓力、彎力和震動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。 活塞桿直徑的計(jì)算 根據(jù)活塞桿受力狀況來確定，一般為受拉力作用時(shí)， d= 受壓力作用時(shí)： d =為 P=D = d =據(jù)表 3知活塞桿直徑 d =28定所使用的 電動(dòng)機(jī) 這里是通過求整個(gè)機(jī)構(gòu)的慣性量來確定所選用的電機(jī)， 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的公式如下： ?????? nn ( S]，則剖面安全。其它軸用相同方法計(jì)算，結(jié)果都滿足要求。 輪參數(shù)的確定 常用的齒輪材料是各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵等，一般多采用鍛件或 軋制鋼材。當(dāng)齒輪較大 (例如直徑大于 400~600輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。所以 根據(jù)所需性能要求，選擇材料為 45 #鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理使硬度 達(dá)到 229～286。 力角 ? 的選擇 由機(jī)械知識(shí)可知，增大 ? ，可以增大齒輪的齒厚以及節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑，可以提高齒輪的 s? 和 H? 。此處， α 可取 20°。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 數(shù)和齒數(shù)的選擇 對(duì) 于齒輪 的閉式齒輪傳動(dòng) ， 齒面接觸疲勞強(qiáng)度 決定著 齒 的 接觸疲勞強(qiáng)度。而齒面 的 接觸應(yīng)力的大小與小齒輪 的 z 和 m 的 乘 積有關(guān)。因此在滿足 F? 的前提下 ， 宜選擇較小的 m 和較多的 z 。這樣能 使 重合度增大 ，使 傳動(dòng)的平穩(wěn)性 得到 改善 ，還能 齒高 h 是隨 m 的減小而降低 ， 從而 能使 金屬的切削量減小 ， 滑動(dòng)速度 和磨損量 減 小 ， 提高抗膠合能力。 關(guān)鍵 軸上的小 齒輪 的 齒數(shù) ??z 取 20， 大齒輪 的 齒數(shù) ?z 取 100， 模數(shù) 。 寬系數(shù)b?的計(jì)算 由強(qiáng)度公式可知 ， 當(dāng) q 一定時(shí) ， 齒輪直徑 和 齒輪圓周速度 都將 隨著 齒寬 的 增大 而減小 。但 是 增大齒寬 ，將使分 布在 齒面上的 q 的 不均勻性增大。 關(guān)鍵 軸上的齒輪 在 嚙合時(shí) 所 取 的齒寬系數(shù)d?為 根據(jù)公式??? db d， 計(jì)算結(jié)果 應(yīng)是 5 的整數(shù)倍 ， 作為大齒輪的齒寬 ?b ，小齒輪齒寬取 ??b )105( ? 從使 加工 和 裝配 過程中產(chǎn)生的 誤差 將得到 補(bǔ)償。 定齒輪傳動(dòng)的精度 根據(jù) 1988 年的國(guó)標(biāo) 10095 中的規(guī)定 ， 齒輪精度共有 12 級(jí)，并從 1 級(jí)到 12 級(jí)逐漸降低，經(jīng)常從 6～ 9 級(jí)中選取。這里的齒輪選用的精度為 7 級(jí)。 齒輪嚙合的幾何尺寸 ： 名稱 公式 分度圓直徑 001004 ???? ??? 0204 ???? ?????? 齒頂高 41* ???? 齒根高 54)( ** ?????? 54 ????? 齒頂圓直徑 0 82 ??? ??82 ??? ????齒根圓直徑 902 ??? ??02 ??? ????基圓直徑 5c o s ?? ?? ?o s ?? ???? ?齒距 ??? ? 齒厚 ? ?齒槽寬 ? ?中心距 4 02 ??? ???頂隙 ???? 輪的校核 齒輪所選定用的材料為 45#鋼， 在加工過程中 對(duì)齒輪進(jìn)行滲碳淬火后使其硬度達(dá)到北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1762~56 本次設(shè)計(jì)的齒輪的 精度為 7 級(jí)，齒輪表面的粗糙度為 ，并且這一對(duì)的齒輪需要進(jìn)行校核，齒數(shù)分別為 21,100 ?? ??? 模數(shù)為 4，傳動(dòng)比 5??i ，扭矩? 按齒面s?設(shè)計(jì)，再按齒根b?校核。 ? 計(jì)算 ? ?? ? ??? ??? ?(3式中： 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，用來考慮節(jié)點(diǎn)齒廓形狀對(duì)接觸應(yīng)力的影響，取 材料系數(shù)，單位為 查表 3 Z? — 重合度系數(shù)，取 Z? = d?— 齒寬系數(shù)， 查表 31； u— 齒數(shù)比，其值為大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比， u=5。 表 3彈性系數(shù) 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 鑄鋼 鍛鋼 加布膠木 鍛鋼 鋼 — 球墨鑄鐵 — — 灰鑄鐵 — — — 表 3 齒寬系 數(shù)d?齒輪相對(duì)于軸承的位置 吃面硬度 軟齒面 硬吃面 對(duì)稱布置 對(duì)稱布置 臂布置 擇材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為： 1 li m 580H M P a? ?2 l i m 560H M P a? ?選擇齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力為： 1 li m 230F M P a? ?F 2 l i m 210 M P a? ?應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 計(jì)算可得 116 0 6 0 2 3 7 . 5 1 6 3 0 0 8N n a t? ? ? ? ? ?= 1? (3北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18則 11121 . 6 4 1 05NN i ??? = 0? (3查得接觸疲勞壽命系數(shù)為 120 . 9 , 0 . 8 7查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為 120 . 8 2 , 0 . 9 1查得接觸疲勞安全系數(shù)1，彎曲疲勞安全系數(shù) 又國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)取 選 ， 求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力： 1 l i i ] 0 . 9 5 2 21S?? ? ? ? ? (32 l i i ] 0 . 9 5 0 41 M P ? ? ? ? (31 l i m i 0 2[ ] 0 . 8 2 2 5 1 . 4 71 . 5F S M P ?? ? ? ? (32 l i m i 0 2[ ] 0 . 9 1 1 3 3 . 4 71 . 5F S M P ?? ? ? ? (3將有關(guān)值帶入公式 (3： ? ?? ? ??? ??? ?則 111 6 7 . 3 6 7 0 2 . 3 5 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0?? ??? ? ??? (3312 50 1 . 1 7 5 /1 0 0 1 0 0z ?? ? ? (3查圖得 ；查得 ， 查得 ?，取 ?，則 1 . 2 5 1 . 3 1 . 1 7 1 . 2 2 . 2 8 1 5H A K K K??? ? ? ? ? ? (3修正331 2 . 2 8 1 56 7 . 3 8 1 . 21 . 3d m ? ? ?，138 1 . 2 1 . 6 250dm m ? ? 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2前面選定的模數(shù)相同，所以 m=2合要求。 3 2 5 0 1 0 0d m z m m? ? ? ?， 4 2 2 0 0 4 0 0d m z m m? ? ? ? (3北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1934( z z ) 2 ( 5 0 2 5 0 ) 30022ma m m? ??? ? ? (3曲疲勞強(qiáng)度 查得124 . 0 , Y 4 . 0 8 ,F S F ?取 ?校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度 ?? 2121??= 1F? 1] (3][1212 ?? ???(3所以齒輪完全達(dá)到要求 第 4 章 總 結(jié) 碼 垛機(jī)器人在工業(yè) 領(lǐng)域中 扮演 著重要的 角色，本次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)的目的 是 設(shè)計(jì)一個(gè) 四個(gè) 自由度的機(jī)器人，用于工廠 中對(duì)貨物 的 搬運(yùn) 工作。說實(shí)話，剛接觸這個(gè)課題，有點(diǎn)抓不著頭腦，不知從何入手。 雖然在我們?nèi)ヂ尻?yáng)實(shí)習(xí)時(shí)見過實(shí)物 ，但真正要求自己設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人，還是有一定難度的。后來意識(shí)到自己的不足，我去學(xué)校的圖書館，查閱了一些資料。 我發(fā)北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20現(xiàn)圖書館關(guān)于 這方面的資料確實(shí)不多。 所以 我 就 到網(wǎng)絡(luò)上找資料，發(fā)現(xiàn)這方面的東西還真不少，看了幾天資料后 ，漸漸有點(diǎn)入門了。但有些地方還是不明白，例如底座如何驅(qū)動(dòng)腰關(guān)節(jié)，上桿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等等，我就跑去請(qǐng)教韓老師，在老師的細(xì)心指導(dǎo)下，解決了很多困擾我已久的疑問。在真正動(dòng)手畫圖之后，我發(fā)覺問題也沒有想象的那么困難，每當(dāng)不懂的地方，我會(huì)去尋求老師 和同學(xué) 的幫助 或者 去網(wǎng)絡(luò)查找資料，克服困難之后也是挺有成就感的！到了校核軸和齒輪的階段，記得以前在學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，進(jìn)行過一次減速箱的課程設(shè)計(jì)，里面也有軸和齒輪的校核，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)剛好把學(xué)過的知識(shí)用上了。 由于時(shí)間有限，本次設(shè)計(jì)還存在的 許多 不足，還 需要 進(jìn)一步提高，展望如下： （ 1）本設(shè)計(jì)中的桿的設(shè)計(jì)還不夠精細(xì)，部分零件的結(jié)構(gòu)不夠合理，導(dǎo)致質(zhì)量偏大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏大，因此也只能選擇功率比較大的電動(dòng)機(jī)，可能會(huì)比較耗電。 （ 2）對(duì)于夾持裝置，根據(jù)以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)，我采用了四桿機(jī)構(gòu)。在以后的設(shè)計(jì)中，可以設(shè)計(jì)成可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運(yùn)不同類型的工件時(shí)只需要更換機(jī)械手的手指，從而拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，這是很重要的待改進(jìn)的地方。 （ 3）各零件材料的選擇可以更多樣化，根據(jù)不同的性能要求，選擇合適的材料，甚至于大膽選用一些新興材料，方向是質(zhì)量輕和強(qiáng)度高，因?yàn)闄C(jī)器人本身是一個(gè)高新產(chǎn)業(yè) 。 致 謝 隨著這 2 年大學(xué)生活的即將結(jié)束的腳步，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在 導(dǎo)我的導(dǎo)師韓書葵老師的幫助下也接近了尾聲。在我的認(rèn)識(shí)中韓老師是一位治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、學(xué)識(shí)豐富的老師，從開題開始到論文結(jié)束給我許多指導(dǎo)，雖然韓老師工作繁忙，但她還是對(duì)我的倫文進(jìn)行了多次修改。這確實(shí)是一個(gè)艱苦的過程，也是我們對(duì)本專業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)的一次機(jī)會(huì)，更是一個(gè)感恩和互助的過程，在倫文的完成過程中老師給予了我許多的幫助。在今后的學(xué)習(xí)工作中，我將北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21銘記恩師對(duì)我的教誨和鼓勵(lì)，盡自己最大的努力取得更好的成績(jī)。 在此我要向我的指導(dǎo)老師表 示由衷的感謝和深深的敬意！ 在兩年的大學(xué)學(xué)習(xí)期間，機(jī)械教研室的每位老師對(duì)我的學(xué)習(xí)和生活都給予了許多的幫助和關(guān)心，使我在各個(gè)方面都得到了很大的提高。 衷心感謝參加答辯和論文評(píng)閱的各位老師。 參考文獻(xiàn) [1]李金泉，段冰蕾，南倩 碼垛機(jī)器人動(dòng)態(tài)靜力學(xué)分析 [J]04[2]姜永增，姚忠敏，張?jiān)?J][3] 張曉莉 ,王幼華 ,林和榮 J][4]王明武，基于 全自動(dòng)鋁錠碼垛機(jī)設(shè)計(jì) [J]北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 22[5]劉世奎 ,徐世許 ,王棟 ,李玉蘭 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J][6]姚猛，韓寶玲，羅慶生，孫樣溪，王斌。工業(yè)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)于運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J]5. 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