車床上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【7張圖紙】

車床上料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【7張圖紙】,7張圖紙,車床,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),圖紙 一、選題背景 1. 題目來源： 工業(yè)機(jī)械手是一種模仿人體上肢部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，它可以代替手的繁重勞動，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。有著廣闊的發(fā)展前途。本課題通過對機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)和液壓傳動原理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動取料、將工件送入收料盤等運(yùn)動。 機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機(jī)器人進(jìn)行動作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。現(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手鉚接機(jī)器人。作為機(jī)器人產(chǎn)品最早的實(shí)用機(jī)型（示教再現(xiàn)）是1962年美國AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。 工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性 機(jī)械手的種類，按驅(qū)動方式可分為液壓式、氣動式、電動式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等?！? 機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件（或工具）的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動（擺動）、移動或復(fù)合運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運(yùn)動機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動方式，稱為機(jī)械手的自由度 。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。自由度是機(jī) 械手設(shè)計(jì)的關(guān) 鍵參數(shù)。自由 度越多，機(jī)械手的靈活性越大，通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。一般專用機(jī)械手有2～3個自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對機(jī)械手每個自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動作。同時接收傳感器反饋的信息，形成穩(wěn)定的閉環(huán)控制?？刂葡到y(tǒng)的核心通常是由單片機(jī)等微控制芯片構(gòu)成，通過對其編程實(shí)現(xiàn)所要功能。 2. 應(yīng)用性： 1、提高生產(chǎn)過程的自動化程度，應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。 2、改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險(xiǎn)或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。同時，在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 3、減少人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn) 3. 先進(jìn)性： 機(jī)械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機(jī)械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一(張志獻(xiàn)，2002)。生產(chǎn)水平及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展帶動了整個機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展。現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化，自動化已成為突出的主題。然而在機(jī)械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。單靠人力將這些不連續(xù)的生產(chǎn)工序銜接起來，不僅費(fèi)時而且效率不高。同時人的勞動強(qiáng)度非常大，有時還會出現(xiàn)失誤及傷害。顯然，這嚴(yán)重影響制約了整個生產(chǎn)過程的效率和自動化程度。機(jī)械手的應(yīng)用很好的解決了這一情況，它不存在重復(fù)的偶然失誤，也能有效的避免了人身事故（楊永清等，2008）。 工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并且很快已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科體系——機(jī)械手工程。機(jī)械手設(shè)計(jì)到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等很多學(xué)科領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。 4. 發(fā)展前景： 機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。 機(jī)械手在未來的發(fā)展主要是向著以下四個方面來進(jìn)行革新： 1．重復(fù)高精度 重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)次數(shù)多，機(jī)械手到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個機(jī)械手定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。隨著微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的重復(fù)精度將越來越高，它的應(yīng)用領(lǐng)域也將更廣闊，如核工業(yè)和軍事工業(yè)等。 2．模塊化 模塊化拼裝的機(jī)械手比組合導(dǎo)向驅(qū)動裝置更具靈活的安裝體系。它集成電接口和帶電纜及油管的導(dǎo)向系統(tǒng)裝置，使機(jī)械手動作自如。模塊化機(jī)械手使同一機(jī)械手可能應(yīng)用不同的模塊而具有不同的功能，擴(kuò)大了機(jī)械手的應(yīng)用范圍，是機(jī)械手的一個重要的發(fā)展方向。 3．節(jié)能化 為了適應(yīng)食品、醫(yī)藥、生物工程、電子、紡織、精密儀器等行業(yè)的無污染要求不加潤滑脂的不供油潤滑元件已經(jīng)問世。隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，新型材料的出現(xiàn)，構(gòu)造特殊、用自潤滑材料制造的無潤滑元件，不僅節(jié)省潤滑油、不污染環(huán)境，而且系統(tǒng)簡單、摩擦性能穩(wěn)定、成本低、壽命長。 4．機(jī)電一體化 由“可編程控制器—傳感器—液壓元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制液壓元件，使液壓技術(shù)從“開關(guān)控制”進(jìn)入到高精度的“反饋控制” ；節(jié)省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。 國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如位置發(fā)生稍許偏差時，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定成績。視覺功能即在機(jī)械手上安裝有電視照相機(jī)和光學(xué)測距儀以及微型計(jì)算機(jī)。工作是電視照相機(jī)將物體形象變成視頻信號，然后送給計(jì)算機(jī)，以便分析物體的種類、大小、顏色和位置，并發(fā)出指令控制機(jī)械手進(jìn)行工作。觸覺功能即是在機(jī)械手上安裝有觸覺反饋控制裝置。工作時機(jī)械手首先伸出手指尋找工作，通過安裝在手指內(nèi)的壓力敏感元件產(chǎn)生觸覺作用，然后伸向前方，抓住工件。手的抓力大小通過裝在手指內(nèi)的敏感元件來控制，達(dá)到自動調(diào)整握力的大小。 總之，隨著傳感技術(shù)的發(fā)展機(jī)械手裝配作業(yè)的能力也將進(jìn)一步提高。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。 隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。目前，機(jī)械手不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)，如采礦、冶金、石油、化學(xué)、船舶等領(lǐng)域，同時也已開始擴(kuò)大到核能、航空、航天、醫(yī)藥、生化等高科技領(lǐng)域以及家庭清潔、醫(yī)療康復(fù)等服務(wù)業(yè)領(lǐng)域中。 二、設(shè)計(jì)方案 1. 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 此次設(shè)計(jì)的機(jī)械手采用了液壓驅(qū)動方式來實(shí)現(xiàn)其工作的要求，工作要求就是機(jī)械手臂的上下能夠升降，手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和伸縮運(yùn)動及手部的夾持運(yùn)動，本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手主要用于車床上料工作，進(jìn)行車床自動上料生產(chǎn)，機(jī)械手手部通過液壓驅(qū)動夾持自動上料。 2.設(shè)計(jì)方案： 1、收集相關(guān)資料，并對現(xiàn)有的資料進(jìn)行研究分析，進(jìn)而分析自己完成本課題還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應(yīng)該具備哪些新的知識。 2、選定自己適合和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)及具體實(shí)踐。 3、對驅(qū)動油路進(jìn)行仔細(xì)研究，了解液壓驅(qū)動原理。 4、機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析，根據(jù)要求設(shè)計(jì)出合理輕便的機(jī)械手。 5、完成工業(yè)機(jī)械手各個零部件的組裝和裝配圖。 三、進(jìn)度安排 第一階段：設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，收集、準(zhǔn)備參考資料，查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告。 （2011.03.01 — 03.15） 第二階段：完成所有設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算任務(wù)。 （2011.03.16 — 04.13） 第三階段：CAD圖紙的繪制。 (2011.04.14 — 05.15) 第四階段：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的撰寫。 (2011.05.16 — 05.25) 第五階段：畢業(yè)設(shè)計(jì)修改、答辯準(zhǔn)備工作及畢業(yè)答辯。 (2011.05.26 — 06.10) 四、參考文獻(xiàn) 【1】李允文主編《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 【2】成大先主編《機(jī)械手設(shè)計(jì)手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社 【3】胡仁喜 劉昌麗 康士廷等編著《Pro/E工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)用詳解》 電子工業(yè)出版社 【4】（美）J.達(dá)菲著 廖啟征 劉新升等譯《機(jī)構(gòu)和機(jī)械手分析》 北京郵電學(xué)院出版社 【5】陸祥生 楊秀蓮《機(jī)械手原理及應(yīng)用》 中國鐵道出版社 【6】（蘇聯(lián)）А.П.別洛夫 Д.А.庫利達(dá)著 聞清譯《機(jī)械手》 原子能出版社 【7】（日本）加藤一郎編著 上海交通大學(xué)機(jī)械手及機(jī)器人研究室譯《機(jī)械手圖冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 【8】田綠竹 王新主編《機(jī)械制圖》 冶金工業(yè)出版社 【9】張建民《工業(yè)機(jī)械人》 北京理工大學(xué)出版社 【10】柴鵬飛主編《機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 機(jī)械工業(yè)出版社 【11】吳宗澤 羅國圣主編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》 高等教育出版社 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 負(fù)責(zé)人簽章： 年 月 日 7