毕业设计（论文）-苹果分类包装机械手传送机构及抓取部分设计.doc

摘要I苹果分类包装机械手传送机构及抓取部分设计摘要本文从生产实际要求出发，在对苹果生物学特性及传送方式进行深入研究的基础上完成了苹果传送机构和四自由度苹果分类搬运机械手抓取部分的结构设计。选取了合理的传送电机，确定了传送机构的主要尺寸，选择了机械手的坐标形式；设计了机械手的手部结构；选择了机械手的传动方式；使用了合理的手指结构；根据各部分气缸所需的驱动力，确定出手指主要尺寸。对单、双支点回转型手指的夹持误差分析比较后，选用单支点回转型手指；在手部驱动杆运动时，通过两次夹持不同直径的苹果来确定手部滑槽的长度。研究设计完成后的系统减小了对苹果表皮的损伤，智能化程度较高。机械手具有运动灵活，占地面积小，操作简便等优点，因此，适宜于中小规模的水果分类搬运。关键词：苹果包装；机械手；传送机构ABSTRACTIIDESIGNOFTRANSPORTANDGRASPINGMECHANISMOFMANIPULATORFORAPPLESCATEGORISEPACKINGABSTRACTThispapersetoutfromthepracticalproduction,completedthedesignofstructureofappletransportmechanismandthefourfreenessdegreemanipulatorwhichusedtoclassandtransitapplesonthebaseofdoingdeeplystudytoapplesbiologiccharacteristicandcarryingstyle.SelectedareasonableMotorsfortransmission,Calculatedanddeterminedmainsizeofthetransmissionbody.Chosenthecoordinateform,designedthehandframeandselectedthetransmissionwayofthemanipulator；madeuseofthereasonablefingerframe；Accordingtothedrivepowerwhicheachpartsofaircylindersneeded,Calculatedanddeterminedthemainsizeofthefinger.Determinedusethesinglefulcrumgyrationfingertobemorereasonableaftertheanalysisofgrasperrorbetweenthesinglefulcrumgyrationfingerandthedoublefulcrumgyrationfinger.Whenthedrivingpoleofhandismoving,thelengthofrunnercanbecountedthroughgraspdifferentdiameterapplestwotimes.Thecompletingresearchdesignsystemdecreasedtheinjurytotheappleepidermis,andtheintelligentdegreewashigher.Themanipulatorhasthemeritsofthevividmovement,smallcoveredarea,andsimpleoperationetc.Therefore,itsuitabletothesmall-scalefruitwhenclassificationandtransporting.KeyWords：Packagingofapple，Manipulator，Transportmechanism目录III目录摘要.IABSTRACT.II目录.III第一章绪论.11.1苹果分类包装机械的发展现状.11.2机械手的概述.11.3机械手的组成及其分类.21.4系统的工作任务.41.5研究目的和意义.6第二章机械手的功能分析及总体设计方案.72.1机械手的坐标型式与自由度的选用.72.2机械手的结构方案设计.72.3机械手的驱动方案设计.72.4机械手的主要参数.82.5苹果表面受力参数.9第三章机械手手部设计.113.1手部的种类及设计注意事项.113.2手指的抓取机能及手指尺寸的计算.133.3滑槽尺寸的确定.213.4手部夹紧气缸的选择.23第四章苹果传送机构的设计.32目录IV4.1传送带的设计.324.2电机的选择：.33第五章结论与展望.365.1主要结论.365.2展望.36参考文献.37致谢.38第一章绪论1第一章绪论1.1苹果分类包装机械的发展现状目前我国使用的选果机大部分是从日本、韩国进口的，不但耗费大量外汇，而且由于成本较高，在国内的推广使用受到了限制。为改变这一现状，我国设计工作者在对国外机型进行消化、吸收和改造的基础上，研究开发了机型小、性能优、造价低，适宜国营场圃、批发市场和贩运大户使用的国产系列化新机型。国产选果机的占地面积一般为3152m，体积一般在2153m。工作时需要较大的动力，并产生一定幅度的振动，这就对选果机的使用提出了一些硬性要求，如：较大的工作空间，相对固定的工作场所和高成本安装维护等。因此，国产选果机的使用也受到了一定的制约。苹果生产是我国农业生产的重要组成部分。2003年，据联合国粮农组织统计，我国苹果产量占世界苹果总产量的36.4%，苹果的主要生产地在山东，陕西和东北，以小规模农户分散种植为主要生产方式。由于产量相对较小，使用选果机进行苹果的分类将会很不经济，但人工分类又存在分类精度的不确定性，因此，果农在苹果采摘后往往只能进行粗糙的分类，这种分类方式不但效率低，而且会使得大量的苹果遭到降级的厄运从而使得苹果的整体的销售价格水平下降，这无形中就损害了广大果农的利益，挫伤了他们的生产积极性，影响了他们生活水平的提高。因此，需要设计生产出符合果农需求的小型苹果分类机械。这就是本课题苹果包装抓取搬运机械手的研究背景。1.2机械手的概述机械手是模仿人手的动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运和操作的自动机械装置。机械手能够代替人完成人力所不及或人所不适宜的工作。随着机械手在各个领域的应用，对其综合性能提出了更高的要求：专业性更强，实用性更高，经济性要求也已经摆到了人们的面前，因此结构简单、操作方便、能满足功能要求又具有一定的可靠性的小型机械手需求量越来越大。我国从50年代开始搞固定动作机械手（行程开关控制），60年代开始搞数控机械手70年代末开始搞机器人。工业机器人与智能机器人已进入我国的八.五、九.五科技发展计划及863高技术规划，受到各方而越来越多的重视。机械手的第一章绪论2研究和应用在我国尚属起步阶段，但已显示出许多特殊的优点，展现出了广阔的应用前景。对于机械手在我国的研究和应用主要有：（1）机械手基础性能的试验以及基础理论研究，解决制造技术存在的问题。（2）针对笨重、高温、有毒、高粉尘，易燃易爆、单调等恶劣劳动环境，有计划有步骤地推广应用和研制多种机械手，用于铸、锻、焊以及喷漆等工业作业中。（3）提高机械手精度和运动速度，以适应高生产率和生产节拍的需要。要研究解决苹果包装抓取搬运机械手的研究机械手的运动速度和缓冲、定位技术。解决机械手的定型设计、定点、定量生产以及配套件的生产和供应问题，推进机械手设计制造中的现代化（CAD/CAM）、标准化、系列化。随着工业技术的发展，国内外研制了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。1.3机械手的组成及其分类1.3.1机械手的组成机械手一般由执行机构、驱动系统、控制系统等部分组成。各系统相互之间的关系如图1-1所示。执行机构：执行机构是机械手完成握持工件实现所需的各种运动的机械部件，包括如分：（1）手部：即与物件接触的部件。根据与物件接触的不同形式，可分为夹附式。图-机械手各系统之间的关系第一章绪论3（2）手腕：是连接手部和手臂的部件，并可用来调整被抓取物件的方位。的机械手，也有不设手腕部件，将手部直接装在手臂部件的端部。（3）手臂：是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是带动取物件，并按预定要求将其搬运到指定的位置。（4）机身：是机械手中用来支撑手臂的部件，安装驱动装置和其他装置1.3.1.2驱动系统驱动系统是驱动工业机械手执行机构运动的动力装置，通常由动力源、控置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、气压传动、电力传动和机械种形式。1.3.1.3控制系统控制系统是通过对驱动系统的控制，使执行系统按照规定的要求进行工作其正确与否的一些装置。一般包括程序控制部分和行程检测反馈部分。1.3.2机械手的分类：1.3.2.1按用途分：机械手可分为专用机械手和通用机械手两种：（1）专用机械手：它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点大批量的自动化生产。（2）通用机械手：它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活械手。在规格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用