汽車前后橋半軸套管裝焊線搬運(yùn)機(jī)械手手爪的設(shè)計開題報告.doc
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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題目:汽車前后橋半軸套管裝焊線 搬運(yùn)機(jī)械手手爪的設(shè)計 1、畢業(yè)設(shè)計(論文)綜述(題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)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(qiáng)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(yīng)該從實(shí)際的生產(chǎn)工藝出發(fā),設(shè)計并且研究自動化控制裝卸機(jī)械手,以機(jī)械化代替人工化。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,生產(chǎn)力水平的不斷提高,人們對勞動強(qiáng)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(zhì)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(jìn)了企業(yè)向現(xiàn)代化改造。目前國內(nèi)全自動裝卸設(shè)備主要依靠進(jìn)口,國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)廠家相對較少,裝卸機(jī)器人技術(shù)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(jī)器人的研究具有重大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。 1.2國內(nèi)外相關(guān)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(jī)器人。迄今為止,世界上對于工業(yè)機(jī)器人的研究、開發(fā)及應(yīng)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(jī)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(jī)器人技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域。 我國從20世紀(jì)70年代后期開始進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人研究,當(dāng)時主要是局限于理論探討。真正進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的研究、開發(fā)及應(yīng)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(shí)施“863高技術(shù)發(fā)展計劃”,該計劃將工業(yè)機(jī)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(jìn)行工業(yè)機(jī)器人研發(fā),從而是我國的工業(yè)機(jī)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(jī)器人市場發(fā)展迅猛,但是,我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展水平與發(fā)達(dá)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(jī)器人的擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會的需要,長期大量依靠從外國引進(jìn)。當(dāng)前,我國的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和應(yīng)用都是應(yīng)用戶的要求,“一個客戶,一次重新設(shè)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(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。特別是加入WTO后,我國的工業(yè)機(jī)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(yīng)用各類工業(yè)機(jī)器人[1]。 2、本課題研究的主要內(nèi)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(nèi)容 ⑴了解工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用; ⑵通過調(diào)研,掌握常用機(jī)械手的基本結(jié)構(gòu)組成; ⑶本課題機(jī)械手的抓取對象為:半軸套管直徑為65-85mm,搬運(yùn)過程:,回轉(zhuǎn)角度為0-180抓重30kg; ⑷完成該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計,繪制機(jī)械手裝配圖和關(guān)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(yùn)機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)按照人體仿生學(xué), 汽車前后橋半軸套管裝焊線搬運(yùn)機(jī)械手主要部件分為機(jī)械手部,機(jī)械腕部以及機(jī)械臂部,只有合理的設(shè)計這3個關(guān)鍵部位,才能夠設(shè)計出完善的裝卸機(jī)械手。 機(jī)械手手部,機(jī)械手的手部應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和手部驅(qū)動力,手部應(yīng)該具有一定的張開范圍,機(jī)械手指應(yīng)該具有足夠的開閉角度,這樣才能便于抓取工件。 機(jī)械手腕部,腕部處于機(jī)械手手臂的最前端,它連同手部的靜動載荷均由臂部承擔(dān),所以其內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接影響閏土機(jī)械外文翻譯成品某寶dian到機(jī)械手臂部的設(shè)計結(jié)構(gòu),因此在腕部設(shè)計的要點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,并且其重量適輕。 機(jī)械手臂部,臂部是機(jī)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(yùn)動[2]。 (1) 機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 按機(jī)械手手臂的不同運(yùn)動形式及其組合情況,其坐標(biāo)形式可分為直角坐標(biāo)形式、 圓柱坐標(biāo)形式、球坐標(biāo)形式和關(guān)節(jié)形式,如圖1所示: 圖1機(jī)械手坐標(biāo)形式圖 由于本機(jī)械手在裝卸時手臂具有升降、收縮及回轉(zhuǎn)運(yùn)動,且圓柱坐標(biāo)型位置精度高、運(yùn)動直觀、控制簡單、占地面積小,所以這里選圓柱坐標(biāo)型。 (2)機(jī)械手的手部設(shè)計 為了使機(jī)械手的通用性更強(qiáng),把機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)設(shè)計成可更換結(jié)構(gòu),當(dāng)工件是棒料時,使用夾持式手部;當(dāng)工件是板料時,使用氣流負(fù)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(jī)械手的手腕設(shè)計 考慮到機(jī)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(shè)有回轉(zhuǎn)運(yùn)動才可滿足工作的要求。因此,手腕設(shè)計成回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)液壓缸。 (4)機(jī)械手的手臂設(shè)計 按照抓取工件的要求,本機(jī)械手的手臂有三個自由度,及手臂的收縮、左右回轉(zhuǎn)和降運(yùn)動,手臂的回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動是通過立柱來實(shí)現(xiàn)的,立柱的橫向移動即為手臂的橫移,手臂的各種運(yùn)動由液壓缸來實(shí)現(xiàn)。 (5)機(jī)械手的機(jī)身設(shè)計 機(jī)身采用回轉(zhuǎn)與升降結(jié)構(gòu)機(jī)身,實(shí)現(xiàn)機(jī)身回轉(zhuǎn)采用液壓馬達(dá)驅(qū)動。 (6)機(jī)械手的驅(qū)動設(shè)計 由于液壓傳動系統(tǒng)的動作迅速,反應(yīng)靈敏阻力損失和泄漏較小,成本低廉因此本機(jī)械手采用液壓傳動方式。 (7)機(jī)械手的工件設(shè)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(xué)習(xí),分別對所選定的方案進(jìn)行理論分析,可行性分析, 然后通過CAD繪制機(jī)械手的裝配圖與關(guān)鍵零部件圖。從中要發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,讓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加的合理。 3、本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn),前期已開展工作 3.1本課題研究的難點(diǎn)與重點(diǎn) 通過合理的分析與設(shè)計,繪制和完成機(jī)械手的裝配圖與關(guān)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(jī)械手的結(jié)構(gòu)構(gòu)成,以及機(jī)械手手部、腕部、手臂的關(guān)系,為下一步的合理設(shè)計做好準(zhǔn)備。 4、本課題的工作方案及進(jìn)度計劃(按周次填寫) 第1-3周:查閱資料,了解結(jié)構(gòu)以及特點(diǎn),完成基礎(chǔ)知識的積累并撰寫開題報告; 第4-6周:完成該裝卸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案; 第7-11周:完成機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計計算; 第12-15周:完成該機(jī)械手的裝配圖; 第16-18周:完成論文撰寫,準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見(對課題的深度、廣度及工作量的意見) 指導(dǎo)教師: 年 月 日 所在系審查意見: 系主管領(lǐng)導(dǎo): 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 肖南峰等編著.工業(yè)機(jī)器人[M],北京:機(jī)械工業(yè)出版,2011.10-20. 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