连杆式装箱机械手的设计开题报告.doc

西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题目连杆式装箱机械手的设计专业班级08级机电（2）班学号08102080215学生姓名陈凡指导教师姚慧设计所在单位西安工业大学2012年3月西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题目连杆式装箱机械手的设计学生姓名陈凡学号08102080215专业名称机械设计制造及其自动化指导教师姚慧开题时间2012-03-1班级08机械2班一、选题目的和意义装箱机械手控制系统的研究是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并巳成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,机械手的迅速发展是由于它的积极作用正日益为人们所认同，当下我国许多行业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用却已经越来越普及。我国在机械手方面的研究工作却刚刚起步，进行这个装箱机械手的结构设计，不仅可以巩固我们已学的专业知识，扩展我们的知识面和专业面，可以加强对自己的思维训练和能力培养，还可以填补空白，提高生产效率，很大的现实意义。二、主要研究内容1.了解机械手的基本结构，工作原理，应用场所。机械手主要有手部、运动机构、和控制机构三大部分组成。手部是用来抓吃工件的部件，根据被抓吃工件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式。运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式称为机械手的自由度。能模仿人手和臂的一些动作用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能再有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻功和原子能等部门。2.了解及掌握，工业机械手的基本结构（执行机构、驱动机构、控制装置）手部既直接与工件接触的部分，一般是回转型或平动型（多为回转型，因其结构简单），夹持对象是10kg的小型家电整箱。根据需要分为外抓式和内抓式两种；也可以用负压式或真空式的空气吸盘（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和电磁吸本课题选用内抓式手部；传力机构为连杆杠杆式工作任务：机械手抓取对象，提高200mm，顺时针转90°，前进600mm放下工件，回到原位置。抓取对象外形：工件为立方体，工件体积为0.5m3抓取对象重量：10kg传力机构较多，常用的是；滑槽杠杆式、连杆杠杆式、斜槭杠杆式、齿轮齿条式、丝杠螺母式、弹簧式、重力式。腕部是连接手部和臂部的部件，并可用来调节被抓物体的方位，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适应性更强。手腕有独立的自由度。有回转运动、上下摆动、左右摆动。一般腕部设有回转运动再增加一个上下摆动即可满足工作要求，有些动作较为简单的专用机械手，为了简化结构，可以不设腕部，而直接用臂部运动驱动手部搬运工件。目前，应用最为广泛的手腕回转运动机构为回转液压（气）缸，它的结构紧凑，灵巧但回转角度小。并且要求严格密封，否则就难保证稳定的输出扭距。因此在要求较大回转角的情况下，采用齿条传动或链轮以及轮系结构。臂部手臂部件是机械手的重要握持部件。它的作用是支撑腕部和手部（包括工作或夹具），并带动他们做空间运动。臂部运动的目的：把手部送到空间运动范围内任意一点。如果改变手部的姿态（方位），则用腕部的自由度加以实现。因此，一般来说臂部具有三个自由度才能满足基本要求，即手臂的伸缩、左右旋转、升降（或俯仰）运动。手臂的各种运动通常用驱动机构（如液压缸或者气缸）和各种传动机构来实现，从臂部的受力情况分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的静、动载荷，而且自身运动较为多，受力复杂。因此，它的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小和定位精度直接影响机械手的工作性能。行走机构有的工业机械手带有行走机构，我国的正处于仿真阶段，本课题的机械手不具有行走功驱动机构驱动机构是工业机械手的重要组成部分。按照动力源分为液压、气压、电动驱动三大类，根据需要，也可以将这三种基本类型组合成复合式的驱动系统。液压驱动油压高，可获得较大的输出功率，直接驱动使用于重型、低速驱动。压力、流量以控制，反应灵敏，可无级调速，能实现速度、位置的精绝控制，传动平稳。但管路结构较复杂，成本高。气压驱动气压较低，输出功率小，当输出功率增大时，结构尺寸将增大，只适用中小型、低速驱动。气源方便，结构简单，成本低。但是，效率低。电动驱动交直流普通电动机适用于抓起重量较大而速度低的中重型驱动。输出力大，成本低。步进、伺服电动机，步进电动机输出力较小，伺服电动机的可大一些，适用于运动控制，要求严格的中小型驱动。但成本高。3.制定机械手的设计方案（1）了解被加持对象的基本结构和机械手的工作行程。定位、抓起、提升、旋转、伸长、下降、放松、升高、缩短、旋转、下降（2）设计手抓，手腕，手臂等的基本结构4.方案实施设计、计算、校核等等5绘制机械手的装配图6.撰写论文指导教师意见及建议：签字：年月日教研室审核意见：签字：年月日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。