毕业设计（论文）-基于soidworks的斜臂式机械手设计.docx

《毕业设计（论文）-基于soidworks的斜臂式机械手设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）-基于soidworks的斜臂式机械手设计.docx（50页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机械手作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机械手的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机械手主要承担着焊接、喷涂、搬运、取件以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。本文将设计一台斜臂式机械手，其拥有三个自由度，用于给注塑机取出成品。本斜臂机械手机械机构包括，气动控制单元，电气控制单元，机械结构组成。气动单元提供动力。本文利用SOLIDWORKS软件对整个斜臂机械手整机进行三维建模，并导出二维工程图。关键词：机械手

2、，机械结构，气动控制单元，三维建模AbstractIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises to improve productionefficiency, ensure product quality, the general importance of the production processautomation, industrial machinery hand as an important member of automatic production line,gradually recogniz

3、ed and adopted by enterprises. Industrial machinery hand technique leveland the application in a certain extent reflects a countrys level of industrial automation, atpresent, the industry manipulator is mainly responsible for the welding, spraying, handling,pick-up and stacking, repetitive and labor

4、-intensive work, working manner generally taken byway of teaching and playback. This paper is to design a oblique arm manipulator, which hasthree degrees of freedom, the finished product used to remove the for injection moldingmachine.The oblique arm manipulator mechanism comprises a pneumatic contr

5、ol unit, electriccontrol unit, mechanical structure. Gas powered pneumatic unit In this paper,three-dimensional modeling of the whole oblique arm robotic machine using theSOLIDWORKS software, and derive the two-dimensional engineering drawing.Keywords: manipulator, mechanical structure, pneumatic co

6、ntrol unit, 3D modeling目录摘要iAbstractii第一章引言11.1 课题研究的目的及意义11.2 课题的研究现状及发展趋势11.2.1 国内的研究现状11.2.2 国外研究现状21.2.3 发展趋势31.3 机械手的组成和分类31.3.1 机械手的组成31.3.2 机械手的分类51.4 课题设计思路61.5 课题设计结构6第二章斜臂机械手的总体设计方案82.1 斜臂机械手的组成及各部分关系概述82.2 斜臂机械手驱动方案的确认82.3 机械手基本形式的选择82.3.1 直角坐标型机械手82.3.2 圆柱坐标型机械手92.3.3 极坐标型机械手92.3.4 多关节机械

7、手92.4 总体方案拟定10第三章 斜臂机械手整体结构的设计计算123.1 X轴引拨机构设计123.1.1 引拔气缸参数计算123.2 Z轴气缸的设计133.3 夹持结构的设计143.3.1 夹紧力计算143.3.2 驱动力计算153.3.3 气缸驱动力计算153.3.4 选用夹持器气缸163.3.5 手爪的夹持误差及分析163.3.6 楔块等尺寸的确定183.3.7 材料及连接件选择214.1 Solidworks 软件简介224.2 零件建模244.2.1 轴三维建模的形成244.2.2 大臂的三维建模形成244.2.3 其他零件的三维模型造型254.3 零件装配264.4 三维向二维的转

8、换28第五章结论315.1 本设计所取得的结果315.2 技术展望31参考文献32致谢33第一章引言1.1 课题研究的目的及意义随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机械手所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。通过本课题，让学生在毕业设计过程中综合大学所学基础课程及专业课程，培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决一般工程技术问题的能力；进一步培养学生分析问题、创造性地解决实际问题的能力。本课题中斜臂机械手系统主要采用气压驱动。1.2 课题的研究现状及发展趋势1.2.1 国内的研究现状工业机械手最早应用在汽车制造工业，

9、常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。工业机械手延伸和扩大了人的手足和大脑功能，它可替代人从事危险、有害、有毒、低温和高温等恶劣环境中工作：代替人完成繁重、单调重复劳动，提高劳动生产率，保证产品质量。目前主要应用与制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、通用机械制造及金属加工等工业。工业机械手与数控加工中心，自动搬运小车与自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统，实现生产自动化。随着生产的发展，功能和性能的不断改善和提高，机械手的应用领域日益扩大。我国工业机械手的研究与开发始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于上海，随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划

10、(1986-1990)开始，我国政府将工业机械手的发展列入其中，并且为此项目投入大量的资金，研究开发并且制造了一系列的工业机械手，有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机械手，广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机械手，大连机床研究所设计制造的僦弧焊机械手，沈阳工业大学设计制造的装卸载机械手等等。这些机械手的控制器，都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机械手研究所开发的，同时一系列的机械手关键部件也被开发出来,如机械手专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机，编码器，DCPWM等等。我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，研制出

11、示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件，如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构，设计成典型的通用机构，以便根据不同的作业要求，选用不用的典型机构，组装成各种用途的机械手，即便于设计制造，又便于跟换工件，扩大了应用范围。目前国内机械手主要用于机床加工、锻造。热处理等方面,数量、品种、性能方面都不能满足工业生产发展的需要。所以，在国内主要是逐步扩大应用范围，重点发展铸造、热处理方面的机械手，以减轻劳动强度，改善作业条件，在应用专业机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的要研制示教式机械手、计算机控制机械手和组合机械手等。同时要提高速度，减少冲击，正确定位，以便更好

12、的发挥机械手的作用。此外还应大力研究伺服型、记忆再现型，以及具有触觉、视觉等性能的机械手，并考虑与计算机连用，逐步成为整个机械制造系统中的一个基本单元。1.2.2 国外研究现状国外机械手在机械制造行业中应用较多，发展也很快。目前主要用于机床、横锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先指定的作业程序来完成规定的操作。国外机械手的发展趋势是大力研制具有某种智能的机械手。使它具有一定的传感能力，能反馈外界条件的变化，作相应的变更。如发生少许偏差时候，即能更正并自行检测，重点是研究视觉功能和触觉功能。目前已经取得一定的成绩。1962年，美国联合控制公司在上述方案的基础上，又试制成一台数控示

13、教再现型机械手。运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动；控制系统用磁鼓做储存装置。不少球面坐标式机械手就是在这个基础上发展起来的；同年该公司和普曼公司合并成为万能制动公司，专门生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也实验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制：该机械手的中央立柱可以回转、升降、仲缩，采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这2种机械手出现在六十年代初，但都是国外机械手发展的基础。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机械手相继在生产中开始应用。1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimati

14、onVic.arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业：联邦德国Kuka公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制；日本是工业机械手发展最快，应用国家最多的国家，自1969年从美国引进两种典型机械手后，开始大力从事机械手的研究，目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手，主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。31.2.3 发展趋势现代汽车制造工厂的生产线，尤其是主要工艺的焊接生产线，大多采用了气动机械手。车身在每

15、个工序的移动；车身外壳被真空吸盘吸起和放下，在指定工位的夹紧和定位；点焊机焊头的快速接近、减速软着陆后的变压控制点焊，都采用了各种特殊功能的气动机械手。目前世界高端工业机械手均具有高精化，高速化，多轴化，轻量化等的发展趋势。定位精度可以满足微米及亚微米级要求，运行速度可以达到3M/S,良新产品可以达到6轴，负载2KG的产品系统总重已突破100KG。更重要的是将机械手、柔性制造系统和柔性制造单元相互结合，从而根本改变目前机械制造系统的人工操作状态。同时，随着机械手的小型化和微型化，其应用领域将会突破传统的机械领域，从而向着电子信息、生物技术、生命科学及航空航天等高端行业发展。1.3 机械手的组成和分类1.3.1 机械手的组成机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等所组成。（一）执行机构包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的还增设行走机构。1、手部即与物件接触的部件。由于与物件接触的形式不同，可分为夹持式和吸附式手在本课题中我们采用夹持式手部结构。夹持式手部由手指（或手爪）和传