开题报告-发动机气门生产工序关节型机器人大小臂结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 发动机气门生产工序关节型机器人大小臂结构设计 课题来源 （ 1） 课题类型 （ A） 指导教师 学生姓名 专 业 机械设计制造及 其自动化 学 号 1. 本课题的研究目的及意义 题简介： 随着汽车工业的不断发展，对汽车零部件生产的数量和质量都提出了更高的要求。发动机气门作为汽车中的重要零件，市场需求量大，国内的产量也在不断的增加。为了提高生产效率和产品质量稳定性，自动化生产已经成为发展的必然趋势。而机器人正是自动化生产中的重要工具。 本 课题的主要任务是对机器人的大小臂结构进行设计，并完成总装配图和零件图的绘制。要求对机器人模型进行静力学分析，估算各关节所需转矩和功率，完成电机和减速器的选型。其次从电机和减速器的连接和固定出发，设计关节结构，并对机构中的重要连接件进行强度校核。 门、机器人概要及研究意义 气门 ， 发动机的一种重要部件。气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。从发动机结构上，分为进气门（ 排气门（ 进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃 料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。 随着发动机追求的已远远不是高功率一项，对发动机的燃油经济性、排放性能等方面的要求日益迫切，可见气门在发动机中的作用是非常重要的地位。而从传统的制造工艺看，从气门制造的初期的减材手工操作加工制作，到气门制造成熟期的锻造处理，到气门的焊接处理，随着机电一体化的实、计算机辅助系统的采用，各种检测手段的完善，产品质量大大提高，这时的气门产品已经基本满足发动机的工作要求。 对于任何一种机械产品的生产，都要从流程中改进薄弱环节而提高效率，这种称之谓“工作研究和时间研 究”的方法，在流水生产线中应广泛应用。随着新型材料的出现，买文档就送您 01339828或 11970985 还使得气门整体性能进一步提高，生产需要快度、高精度的制造出各种形状的产品。提高生产效率、改善产品质量和产品的市场竞争力，实现生产自动化已经成为企业发展的必然趋势。 机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具，而机器人操作臂的动力学性能直接影响机器人的应用水平。因此，在机器人的设计过程中，对机器人系统开展动力学方面的研究是必要的。 课题研究目的 本课题最终目的 在于研制发动机气门电镦成型工序机器人系统取代人工搬运工作，以实现成型工序参数的稳定性。 将机器人应用于气门生产工序具有如下优点 : 由于电墩后工件温度较高，人工搬运常常出现冷却时间不均匀，导致成型性能差别较大甚至出现废品。采用机器人来完成工件的搬运，使搬运的时间可以得到理想的控制，从而得到稳定的产品质量。 2. 改善工人劳动条件 电墩机每 29 秒电墩一个工件，工人需要把每个工件及时地搬运到下一工序，劳动强度大，而且工作现场噪声大，温度高，环境恶劣。机器人的应用将工人从繁重、简单 乏味的工作中解脱出来。 3. 缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资 关节型机器人可以通过修改机器人程序或更换手爪模块以适应不同的工件和工况，因而适应不同尺寸规格气门的生产，同时可以配合不同生产机械的组合做出相应的调整，进而降低物耗、降低成本、节约投资。 电墩机等生产设备，常常由于工人安全意识不足或操作失误，造成严重的人身伤害事故。采用机器人搬运实现了无人化的生产，杜绝了生产过程中人身安全事故的发生。 大小臂作为连接腰部和腕部的中间部件，在机器人结构中起着承上启下的作用。大小臂是机器 人中承受力矩最大的机构，而电机和减速器是机器人质量最主要的组成部分，因此其电机及减速器的选型将决定机器人是否能实现轻量化设计。大小臂内腔为电气线路买文档就送您 01339828或 11970985 和腕部俯仰驱动电机提供安装空间，其结构及其刚度，对机器人的运动空间和精度都起着决定性的作用。 通过机器人大小臂结构设计及重要零件的受力分析研究，熟悉了机器人设计分析的思路和流程，了解了我国和世界其他各国机器人的发展水平和现状，认知了当今机械行业的最新前沿科技，检测了自己在分析理论和解决实际问题上的能力，为日后的研究工作打下了良好的基础。 2. 本课题在国内外的研究现状 自从 20 世纪 60 年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向。对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。关节型工业机器人以其工作范围大、动作灵活、结构紧凑等特点在机器人中备受设计者和使用者 青睐。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。 目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家是日本和美国。美国在机器人技术的综合性水平上仍处于领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。我国发展机器人技术起步于 20 世纪 70 年代末。目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离。总体来说，我国仍是一个机器 人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中。 在大小臂结构设计方面，主要有连杆型和关节型两种形式，为了减少传动机构，提高定位精度，采用关节型结构。由于电机输出转矩有限，因此考虑电机连接减速器来驱动关节旋转。将机器人抽象为一个由一系列连杆通过旋转关节串联而成的空间开式链，根据机器人的功能和作业要求，初步确定了操作臂的大致尺寸，并计算了机器人末端所能达到的工作空间，再从机器人的实际 数表出发，计算了各关节的雅可比矩阵，建立了机器人运动学方程。目前，机器人中使用的减速器 主要是谐波减速器和 速器。买文档就送您 01339828或 11970985 但是，由于谐波减速器本身固有的缺点，使其在传递载荷时产生较大的弹性变形和回差，影响了机器人末端执行器的定位精度和动态特性。因此，用运动精度高、刚度大、回差小、振动低的 速器代替国内机器人关节常用的谐波减速器是我国机器人产业发展的必然趋势。 3. 本课题的研究内容 要的研究内容 在查阅了国内外大量的有关机器人设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑机器人结构特点、具体作业任务特点以及机器人的推广应用，分析确定使用五自由度关节型机器人配合生产工序，实现取代人工作业的目 的。 为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 定机器人的构形方案。 初步模型进行静力学分析，为机器人驱动装置包括伺服电机、减速器的选取提供依据； 节功能的实现出发，完成各关节零件的设计； 成结构强度与刚度校核 计要求 键的技术问题 4、 本课题的 实施 方案、进度及预期效果 施方案 买文档就送您 01339828或 11970985 相关设备现场布置示意图及机器人机构简图 气门电镦成型工序电镦机、摩擦压力机与机机器人布置如下图所示。以机机器人为中心，半径为 875圆周上，布置三台电镦机和一台摩擦压力机。电镦机工作平面高1500擦压力机工作平面高 900留机器人基座高度 500 镦机每 29秒完成一个毛坯的电镦工作，摩擦压力机 6 秒可完成压力成型工序。机器人的工作任务是将电镦后的工件及时送入摩擦压力机的工作区域，即每 需要完成从零件抓取到最后零件释放的一系列动作。 根据以上工作要求，综合考虑机器人的功能实现和通用性，确定采用六自由度关节型结构。整体方案确定各连杆长度（以转动副的中心为端点）数据如下，连杆 1（即大臂）长 650杆 2（即小臂）长 570杆 3（即手爪）长 280定各关节买文档就送您 01339828或 11970985 额定转速为 20r/爪末端额定负载为 5 机器人结构简图如 上图所示，关节 1 为腰部旋转关节，关节 2 为大臂俯仰关节，关节 3 为小臂俯仰关节，关节 4 为小臂旋转关节，关节 5 为手腕俯仰关节，关节 6 为手腕旋转关节，本课题的任务就是对 机器人大小臂 结构进行设计。 施进度 本课题的实施计划如下： 7 月 8 日：现场勘测，了解气门的生产工序，进一步确定机器人所需完成的任务； 7 月 9 日 8 月 15 日：根据给定的数据，初步确定机器人各连杆长度及最低转速要求； 8 月 31 日 9 月 5 日）初步建立三维实体模型，对初步模型进行静力学分析； 9 月 15 日 9 月 25 日：根据分析结果，选择伺服电机及减速器，并核算； 10 月 1 日 10 月 26 日：完成各关节非标准件的设计； 10 月 30 日 11 月 20 日：对机器人重要零件进行受力分析，校核其强度和刚度； 11 月 25 日 12 月 25 日：绘制面向加工的零件图纸； 12 月 30 日 2 月 29 日：书写毕业设计说明书。 期效果 完成五自由度关节型机器人大小臂结构设计，绘制总装配图及零件图，为整个机器人的生产加工做好准备，以便更好的投入到工业生产当中去。 5、 参考 资料： 1殷际英，何广平 北京：化学工业出版社， 2003 2徐元昌 北京：中国轻工业出版社， 1999 3郑笑红，唐道武 北京：煤炭工业出版社， 2004 4罗门采夫 M永辰译 械工业出版社， 1991 5张铁，谢存禧 广州：华南理工大学出版社， 2001 6费仁元，张慧慧 M京工业大学出版社， 1998 7马香峰 M械工业