五自由度鈑金機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)含ProE三維及6張CAD圖.zip
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五自由度鈑金機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
課題題目及來源:
本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用。在汽車等產(chǎn)品生產(chǎn)制造過程中需要用到許多鈑金件,而鈑金件的加工,比如:沖壓、焊接等均要用到機(jī)械來實(shí)現(xiàn)鈑金上下料,這就需要靈活、適用性強(qiáng)、高性能的鈑金機(jī)械手來配合高節(jié)奏的汽車生產(chǎn)線。
課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀:
本課題以五自由度鈑金機(jī)械手為對(duì)象,通過本設(shè)計(jì)使我們能對(duì)大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用的訓(xùn)練,達(dá)到加深大學(xué)期間所學(xué)這些知識(shí)的理解和應(yīng)用的目的,使我們逐步掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法,提高實(shí)際設(shè)計(jì)能力和解決問題的能力。通過本課題的研究,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié),提高理論與實(shí)際相結(jié)合的能力,為以后在實(shí)際工作中從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在機(jī)械工業(yè)中,應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下:
(1)以提高生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化程度
應(yīng)用機(jī)械手有利于實(shí)現(xiàn)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(dòng)化的程度,從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。
(2)以改善勞動(dòng)條件,避免人身事故
在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場(chǎng)合中,應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè),使勞動(dòng)條件得以改善。在一些簡(jiǎn)單、重復(fù),特別是較笨重的操作中,以機(jī)械手代替人進(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)可以減輕人力,并便于有節(jié)奏的生產(chǎn)
應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作,這是直接減少人力的一個(gè)側(cè)面。因此,在自動(dòng)化機(jī)床的綜合加工自動(dòng)線上,機(jī)械手減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍,便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。
綜上所述,有效的應(yīng)用機(jī)械手,是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢(shì)。機(jī)械手的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀如下:
(1)國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
鈑金機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè),常用于沖壓、焊接、上下料和搬運(yùn)。鈑金機(jī)械手延伸和擴(kuò)大了人的 手足和大腦功能,它可替代人從事危險(xiǎn)、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作:代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)勞動(dòng),提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)用與制造業(yè)中,特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。鈑金機(jī)械手與數(shù)控加工中心,自動(dòng)搬運(yùn)小車與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,功能和性能的不斷改善和提高,機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。
我國(guó)的鈑金機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí),相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手,研制出示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等??梢詫C(jī)械手各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件,如伸縮、擺動(dòng)、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu),以便根據(jù)不同的作業(yè)要求,選用不用的典型機(jī)構(gòu),組裝成各種用途的機(jī)械手,即便于設(shè)計(jì)制造,又便于跟換工件,擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目前國(guó)內(nèi)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鍛造。所以,在國(guó)內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍,重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手,以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)條件,在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時(shí),相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手,有條件的要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)械手等。同時(shí)要提高速度,減少?zèng)_擊,正確定位,以便更好的發(fā)揮機(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型,以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手,并考慮與計(jì)算機(jī)連用,逐步成為整個(gè)機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個(gè)基本單元。
(2)國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多,發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料,以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè),它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國(guó)外機(jī)械手的發(fā)展趨勢(shì)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 發(fā)生少許偏差時(shí)候,即能更正并自行檢測(cè),重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績(jī)。
課題研究的主要內(nèi)容和方法,研究過程中的主要問題和解決辦法:
課題研究的主要內(nèi)容和方法如下:
(1)查閱資料,撰寫開題報(bào)告,掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本步驟;
(2)結(jié)合題目進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研,了解現(xiàn)場(chǎng)工程問題,積累相關(guān)資料,做好調(diào)研筆記;
(3)了解鈑金機(jī)械手工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計(jì)方法,進(jìn)行設(shè)計(jì)方案比較后優(yōu)選;
(4)對(duì)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。
本設(shè)計(jì)將采用文獻(xiàn)研究及理論分析研究機(jī)構(gòu)視圖分析三種方法。
(1)文獻(xiàn)研究:先對(duì)已有的鈑金機(jī)械手相關(guān)的文獻(xiàn)盡性系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和閱讀。歸納整理鈑金機(jī)械手的相關(guān)理論,重點(diǎn)整理其驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理和構(gòu)成,運(yùn)作方式方面的研究。
(2)理論邏輯分析:通過對(duì)鈑金機(jī)械手的詳細(xì)解讀,提出設(shè)計(jì)的不足之處,進(jìn)行改進(jìn),結(jié)合時(shí)代發(fā)展的新特點(diǎn),使其更加完善。
研究過程中的主要問題和解決辦法:
主要問題為整機(jī)各自由度動(dòng)力匹配及運(yùn)動(dòng)范圍及速度選的,我們可以通過三維仿真來模擬從而解決這個(gè)難題。
總體方案:
本鈑金機(jī)械手總體方案如下,五個(gè)自由度分別為:臂部回轉(zhuǎn)、臂部伸縮、碗部升降、腕部回轉(zhuǎn)、手部俯仰,其中臂部回轉(zhuǎn)由電機(jī)1帶動(dòng)渦輪蝸桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)、臂部伸縮由電機(jī)2帶動(dòng)絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)、碗部升降由電機(jī)3帶動(dòng)絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)、腕部回轉(zhuǎn)由直流調(diào)速電機(jī)4直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)、手部俯仰由電機(jī)5帶動(dòng)絲桿螺母?jìng)鲃?dòng)帶動(dòng)滑槽機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),最后手部連接吸盤或者磁盤實(shí)現(xiàn)鈑金的取放,其方案見圖如下圖示。
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