自動(dòng)生產(chǎn)線的三自由度搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì)含開題及11張CAD圖

自動(dòng)生產(chǎn)線的三自由度搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì)含開題及11張CAD圖,自動(dòng)生產(chǎn)線,自由度,搬運(yùn),機(jī)械,設(shè)計(jì),開題,11,十一,cad XXX設(shè)計(jì)（XXX） 文獻(xiàn)綜述 題 目 搬運(yùn)機(jī)械臂設(shè)計(jì) 姓 名 專 業(yè) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 XXXX 二○XX年二月 文獻(xiàn)綜述 摘 要 目前，由于勞動(dòng)力成本和技術(shù)問題，國(guó)內(nèi)搬運(yùn)仍然多采用人工，不僅效率低、，而且工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在操作者發(fā)生安全事故的隱患，因此，設(shè)計(jì)機(jī)械手以代替人工搬運(yùn)的操作就變得十分重要。 本文首先，通過對(duì)機(jī)械臂現(xiàn)狀及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位調(diào)研；接著，在此基礎(chǔ)上提出了機(jī)械臂可能的兩種設(shè)計(jì)方案方案；最后，通過對(duì)比選取了方案一作為本次設(shè)計(jì)方案。 通過調(diào)研，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 關(guān)鍵字：搬運(yùn)，機(jī)械臂，液壓缸，液壓系統(tǒng) 1 前 言 機(jī)械手也被稱為自動(dòng)手能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，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。隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展以及液壓技術(shù)自身的一些優(yōu)點(diǎn)，液壓機(jī)械手已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)行業(yè)。 本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種用于自動(dòng)生產(chǎn)線的搬運(yùn)機(jī)械臂，該機(jī)械臂能夠?qū)⒐ぜ囊粋€(gè)傳送帶搬運(yùn)到另一個(gè)傳送帶。機(jī)械臂有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，分別是Z向回轉(zhuǎn)、X向移動(dòng)和Z向移動(dòng)。由液壓控制系統(tǒng)作為整個(gè)機(jī)械臂的控制核心。設(shè)計(jì)機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)，使機(jī)械臂搬運(yùn)的負(fù)載從一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)。 運(yùn)動(dòng)范圍：Z向回轉(zhuǎn)范圍3600、X向移動(dòng)500mm、Z向移動(dòng)300mm 機(jī)械臂負(fù)載：25kg。 2 研究背景 目前，由于勞動(dòng)力成本和技術(shù)問題，國(guó)內(nèi)搬運(yùn)工件仍然采用人工上下料，不僅效率低、精度低，而且工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在操作者發(fā)生安全事故的隱患。有些生產(chǎn)廠商為了防止操作者發(fā)生安全事故，在上加入了一些防護(hù)措施，如加入光電保護(hù)器等；但這不能從根本上防止操作者的安全。因此，設(shè)計(jì)機(jī)械手以代替人工進(jìn)行上下料的操作就變得十分重要。本設(shè)計(jì)就是根據(jù)這一工程應(yīng)用需要，設(shè)計(jì)上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手是從80年代"七五"科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過"七五"，"八五"科技攻關(guān)，目前已經(jīng)基本掌握了機(jī)械手操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)，運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆，孤焊，點(diǎn)焊，裝配，搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有130多臺(tái)噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，孤焊機(jī)器人已經(jīng)應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的看來，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械手技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定距離。 世界工業(yè)機(jī)械手的數(shù)目雖然每年在遞增，但市場(chǎng)是波浪式向前發(fā)展的。在新世紀(jì)的曙光下人們追求更舒適的工作條件，惡劣危險(xiǎn)的勞動(dòng)環(huán)境都需要用機(jī)器人代替人工。隨著機(jī)器人應(yīng)用的深化和滲透，工業(yè)機(jī)械手在汽車行業(yè)中還在不斷開辟著新用途。機(jī)械手的發(fā)展也已經(jīng)由最初的液壓，氣壓控制開始向人工智能化轉(zhuǎn)變，并且隨著電子技術(shù)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)將日益完善。 隨著社會(huì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中液壓機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。本文講述的液壓機(jī)械手有氣控機(jī)械手、XY軸絲杠組、轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)基座等機(jī)械部分組成。主要作用是完成機(jī)械部件的搬運(yùn)工作，能放置在各種不同的生產(chǎn)線或物流流水線中，使零件搬運(yùn)、貨物運(yùn)輸更快捷、便利。 隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。機(jī)械手能模擬人的手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡及其它要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具。機(jī)械手可以代替很多重復(fù)性的體力勞動(dòng)，從而減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率。 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機(jī)械手首先是從美國(guó)開始研制的。1958年美國(guó)聯(lián)合控制公司研制出第一臺(tái)機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個(gè)回轉(zhuǎn)長(zhǎng)臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。 1962年，美國(guó)聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺(tái)數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate（即萬能自動(dòng)）。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動(dòng)；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲(chǔ)裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動(dòng)公司，專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。 1962年美國(guó)機(jī)械制造公司也實(shí)驗(yàn)成功一種叫Vewrsatran機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國(guó)外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。 1978年美國(guó)Unimate公司和斯坦福大學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vicarm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于±1毫米。聯(lián)邦德國(guó)機(jī)械制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。 聯(lián)邦德國(guó)KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國(guó)家。自1969年從美國(guó)引進(jìn)兩種機(jī)械手后大力從事機(jī)械手的研究。前蘇聯(lián)自六十年代開始發(fā)展應(yīng)用機(jī)械手，至1977年底，其中一半是國(guó)產(chǎn)，一半是進(jìn)口。 目前，工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠工人進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，是機(jī)械手具有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手則能獨(dú)立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS和柔性制造單元FMC中的重要一環(huán)。 一般概況國(guó)內(nèi)機(jī)械行業(yè)應(yīng)用的機(jī)械手絕大部分為專用機(jī)械手，附屬于某一設(shè)備，其工作程序是固定的。通用機(jī)械手也有發(fā)展，目前應(yīng)用的都是開關(guān)式點(diǎn)位控制型，伺服型已試制出數(shù)臺(tái)在調(diào)試中，連續(xù)軌跡控制型還沒有。 4 總結(jié) 通過上述調(diào)研分析，初步擬定本次如下方案： 方案一，采用X向平移液壓缸下置，回轉(zhuǎn)液壓缸上置的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 方案二：采用X向平移液壓缸上置，回轉(zhuǎn)液壓缸上置的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 通過綜合對(duì)比，考慮到采用X向平移液壓缸上置會(huì)增加機(jī)身及X向平移液壓缸負(fù)載，容易造成液壓缸磨損泄漏，因此本次采用方案一。 本文講述了上下料機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析設(shè)計(jì)。首先，通過對(duì)機(jī)械手現(xiàn)狀進(jìn)行全方位調(diào)研，在此基礎(chǔ)上提出了機(jī)械手方案；接著，設(shè)計(jì)計(jì)算了各主要構(gòu)成件的結(jié)構(gòu)尺寸；然后，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；最后，通過AutoCAD制圖軟件繪制了上下料機(jī)械手裝配圖、主要零件圖。 通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、公差與互換性理論、機(jī)械制圖等；掌握了起重機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用AutoCAD制圖軟件，對(duì)今后的工作于生活具有極大意義。 參考文獻(xiàn) [1] 孫志禮，冷興聚，魏延剛等. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 東北大學(xué)出版社， 2003 [2] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 2002 [3] 羅洪量. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]（第二版）. 高等教育出版社，1986 [4] JJ.杰克（美）. 機(jī)械與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理[M]（第一版）. 機(jī)械工業(yè)出版社，1985 [5] 王玉新. 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)[M]（第一版）. 天津大學(xué)出版社， 1996 [6] 張建民. 工業(yè)機(jī)器人[B][M]. 北京理工大學(xué)出版社，1992 [7] 天津大學(xué)《工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》編寫組. 工業(yè)機(jī)械手設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[B] [M]. 天津科學(xué)技術(shù)出版社，1981 [8] 金茂菁. 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用， 2001， 01（4）