自动化生产线搬运机械手的设计和控制含SW三维设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 毕业设计说明书 (论文 ) 自动化生产线搬运机械手的设计和控制  作   者 :  学  号：   学院 (系 ):  专   业 :  题   目 : 搬运机械手设计  2016 年  4 月  需要购买对应 纸  咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 摘   要  机器人技术是机电一体化产品， 搬运 机器人成为一个领先的研究课题。运用在不同领域，如机械，电子，信息理论，人工智能，生物学和计算机，知识等诸多领域的发展机械接头端的设计，机器人也导致了这些学科的发展。 搬运 型机器人是一种典型的机电一体化产品，工艺多 搬运 运动的一个热点手臂运动更多的领域进行合作研究。机械，电 子，信息理论，人工智能，知识和生物和计算机许多学科，但其发展的多机构衔接所需组合 搬运 也促成了这些学科的发展。  本文采用在结构设计上的 搬运 型机器人，并完成图纸和零件图总装配图。为机器人模型的要求被分析以估计电机的每个 搬运 ，充分的 设得 所需要的转矩和功率。完成 搬运 型机器人的程序设计，总体设计，结构设计，运动学模型操盘分析，检查，分析机器人模型，设计和生产机器人模型做的过程中强度的关键部件，绘制 3D 图。  关键词： 机械臂 ，结构设计， 搬运机械手 ， 电机  需要购买对应 纸  咨询 14951605 1 is a in as in of to of is a a of of to of In of is to of of of 3D. 要购买对应 纸  咨询 14951605 1 目     录  摘   要  . 1 1  绪论  . 1 言  . 1 运机械手 研究概况  . 2 外研究现状  . 2 国内研究现状  . 2 运机械手 的总体结构  . 3 2  总体方案设计 . 5 术参考数据  . 5 运机械手 工程概述  . 5 业 搬运机械手 总体设计方案论述  . 6 械手机械传动原理  . 7 械手总体方案设计  . 8 章小结  . 9 3  机械手大臂部结构  . 10 臂部结构设计的基本要求  . 10 臂部结构设计  . 11 臂电机及减速器选型  . 11 速器参数的计算  . 11 载能力的计算  . 15 轮齿面的接触强度的计算  . 15 轮疲劳强度的计 算  . 16 4 小臂结构设计 . 21 指的相关设计与计算  . 21 爪结构设计与校核  . 21 构分析  . 23 算分析  . 23 部设计  . 24  腕偏转驱动计算  . 24 腕俯仰驱动计算  . 34 动机的 设得  . 35 臂部结构设计  . 37 臂电机及减速器选型  . 37 得  . 38 . 38 轮波发生器及其薄壁轴承的计算  . 39 轮齿面的接触强度的计算  . 39 轮疲劳强度的计算  . 40 结构尺寸设计  . 41 的受力分析及计算  . 42 承的寿命校核  . 43 5  机身设计  . 46 进电机 设得  . 46 算输出轴的转矩  . 46 确定各轴传动比  . 48 传动装置的运动和动力参数  . 48 齿轮设计与计算  . 51 高速级齿轮设计与计算  . 51 低速级齿轮设计与计算  . 55 的设计与计算  . 58 入轴的设计与计算  . 58 间轴的设计与计算  . 61 出轴的设计与计算  . 63 承的校核  . 65 入轴上轴承寿命计算  . 65 间轴上轴承寿命计算  . 66 出轴上轴承寿命计算  . 67 的 设得 和校核  . 69  的 设得  . 69 的校核  . 69 6 液压系统图  . 70 7 搬运机械手 制系统设计  . 71 运机械手 的工艺过程  . 71 制系统  . 71 定输入 /输出点数并 设得  号  . 71 配  输入 /输出端子  . 72 需元器件明细表  . 72 制系统程序设计  . 73 总  结  . 77 参考文献  . 78 致   谢  . 79 需要购买对应 纸  咨询 14951605 1 1  绪论  言  搬运 型机器人是一种典型的机电一体化产品，工艺多 搬运 运动的一个热点手臂运动更多的领域进行合作研究。机械，电子，信息理论，人工智能，知识和生物和计算机许多学科，但其发展的多机构 衔接所需组合治疗也促成了这些学科的发展。多臂 搬运 领导的多 搬运 臂运动。  1959年成为世界上第一个工业多 搬运 手臂运动的诞生，创造发展胳膊的新时代的多 搬运 。随着科学技术的发展和运营研究部门的应用多联快速发展。加藤一郎，日本早稻田大学手臂搬运 和更多的世界知名专家，教授说：“一个很大的特点，多 搬运 手臂运动应该有工作。”的方式是，在自动化程度高的，电力系统更复杂。伟大的发明家爱迪生曾经说过，“神造人的两条腿是最美丽的杰作。”该系统具有丰富的动态环境的要求非常低，无论是在地面上，而且在非结构化地形复杂，适应性良好的环境 状态。为了延长多 搬运 型机器人的功能和应用开辟无限广阔的发展前景。  研究 搬运 型机器人的原因和目的，主要表现在以下几个方面：机构的发展，使他们对结构性和非结构性的工作，许多圈子，而不是个人或更新和人类活动的领域扩展 ;希望更多的人有一个内在的理解和认识，并使用这些功能对个人服务，如假肢。系统动力学与在此领域丰富的研究，其研究和臂运动更加危险的机器的扩展，多 搬运 臂的运动可以作为一个多 搬运 臂的移动智能播放在人工智能领域的一个重要的角色。  多 搬运 臂的运动的定义，世界上唯一的格式是不一样的。手臂运动协会与更多的企业的联合 国标准化最近在他的手臂采用了国际对美国带来的多 搬运 运动的定义：操作臂多联合演习是一个多功能可编程的操作系统，你可以改变该程序的操作完成各种各样的工作，尤其是对物料输送，传动部件。参照国际定义，和语言的组合的中国多臂 搬运 的定义如下：  机械手的多 搬运 运动是一个独立的行动，更自由，灵活地改变程序，它可以放置在任何地方，自动化程度高的机器的自动化。汽车油漆或其他涂料行业铰接多 搬运 运动 E'可用。  多 搬运 运动臂高刚性臂，与其它可能的相比，必须要快，能够进行重的东西，且精度非常高，可以基于外部信号，各种自动操作的。  处理 的多 搬运 臂的运动是一个计算机可编程的自动控制装置的控制下。使用的多 搬运 运动操作臂是提高了产品的质量和工作的生产率，生产过程的自动化，改善了工作条件，并降低了劳动强度的有效手段。诞生和多 搬运 手臂运动的发展，虽然只有 30 岁，但已经应用到国民经济的许多部门，民间的技术，应用，具有广阔的发展前景，显示出强大的生命力 1   运机械手 研究概况  外研究现状  人类和动物的运动原理的第一个系统研究是迈布里奇发明了照相机跟单，即设定的触发相机的电源，并在 1877年他成功地参加了四足和连续运行的许多 照片。后来，这种方法使用的相机是用来研究人体运动  1930年到 1950年，苏联也伯恩斯坦从深入人类和动物研究的生物动力机制的角度看，并提出 的议案非常形象化的描述。  真正研究机构运动多 搬运 全面，系统于 1960年推出至今，联合多月的手臂比较完整的理论体系只有形成，并在一些国家，如日本，美国和 “苏联已成功开发出可以是静态或动态的，多臂枢轴原型。在这一节中，我们介绍了 1960年至 1985年期间，臂多 搬运 实地达到的运动的最重要的进展的团队。  在 20世纪 60年代和 70年代，武装多 搬运 运动控制理论产生三 种类型的控制方法是非常重要的，这限制了国家控制，控制参考模型和控制算法。这三种控制的方法对所有类型的 搬运机械手 都是适用的。国家控制是通过在 1961年提出的模型的参考检查于 1975年由美国法恩斯沃思南斯拉夫托莫维奇限制，该算法是由著名的胳膊南斯拉夫研究所米哈伊尔 罗多 搬运 运动学专家鲍宾控制 969 - 1972年的教堂中扣除。有这三种类型的控制方法之间的内在关系。有限状态控制实质上是一个控制参考模型，并且该控制算法是这种情况 1的中心。  在搜索步态，苏联 最佳步态 ”， 两种步态不仅能适应，而且要适应胳膊多条腿多企业的动向。在这些中，对于自由路径的步骤的条件的规则。如果地形是非常粗糙的，所以运动臂多 搬运 ，下一步应放在哪里脚不能基于对步骤序列来加以考虑，但应通过步骤以便攀登者去步骤通过一些优化标准来确定哪个是所谓的自由速度。  稳定性研究手臂动作的多 搬运 ，美国 提议的稳定性和系统的控制的简化模型作为振荡器，反转（倒立摆），它可以被解释为在换能器存在的问题的向前运动。此外，减少了控制 的考虑， 也研究手臂运动的多 搬运 “减少型 ”问题的复杂性进行了研究。  此前我们指出了系统的 它的力量是有限的 搬运 和随时间的整个系统的变化，并没有太多涉及这个问题的最佳功耗的出口。但是在他的研究中，平滑的姿态， 类人型系统所消耗的功率就越少。  国内研究现状  国内前机器人起步较晚，我国自 1980 年以来，在体育领域的多臂共同研究和应用。  1986年，国家启动了“规划纲要”的研究多动 搬运 臂，中国的高科技“ 863”水平运动臂包括于 1987 年。目前联合研发，中国移动手臂多企业的研究和开发应用单位主要与高校和科研院所。初步调查多 搬运 型机器人技术的主要目的是更先进的技术来跟踪国际风险手臂的运动，然后取得了一些成绩。  1986 年哈尔滨工业大学，他开始研究最为 搬运 臂，脚静手臂运动  110 厘米高，体重 70 千克多的企业，率先成功开发进度有 10 个自由度，以到达地面上的线，左，右，以及运动，上下楼梯， 45 厘米左右 10 秒 /步，速度成功研制的  量为 42 千克，长度 103 厘米，它是 12 个自由度，以 实现一个步骤每秒 24 厘米， 速度。  前正在开发第四乐章的下一个多 搬运 臂，身体 52 度的自由，这是一个伟大的运动和速度的平衡三臂，多 搬运 运动 3  在 1988 年春国防科技大学成功具有六个自由度的平面双足运动臂多 搬运 以向前，向后和上下楼梯，每秒 40 厘米，四步开发的最大速度，在 1989 年今年的步伐，我们开发了一种空间 有 10 个自由度，最高的 69 厘米，重 13 公斤，包括更多的来回，上下楼梯和周围的近静态和动态稳定性。  1990 年两纵缝互联网  发的，有 12 个自由度，并添加函数曲线，以获得完整的测试环境。  1995 年在步骤 20 厘米  22 厘米， 13 度的最大角度动态的步伐。  2000 年 国的第一个人形的手臂的“排头兵”的成功结束的发展的基础上，在一个不确定的环境下微小的变化动态每秒，两步周期，为 20 多 搬运 的动作，有头，眼睛，颈部，身体，手臂，脚，和一定程度的语言功能 8。  此外，清华大学正在开发一个人形的手臂培育更多升学衔接 七米，体重 130千克， 32 自由度的支持清华大学 985 项目，该项目是。 南京航空航天大学有八个自由度机械手 搬运 间隙静态函数 13,14的发展。  本文从“首届全国研究生机械创新设计大赛”多 搬运 手臂动作。此时，单臂，多 搬运 运动通常在车轮的形式是为了实现功能相。事实上，模仿人类行走手臂和腿部的多 搬运 的动作并不多，但也有六条腿，已经出现四腿臂多 搬运 运动，但多 搬运 手臂运动尚不多见。我们的问题，简单地探索设计巧妙的机械设备和简单的控制来模拟人的手臂的多 搬运 的动作。子功能是：替代大步，摇摇头，摆动手臂，摆臂 。  运机械手 的总体结构  搬运 型机器人和部分整体关系的概述：  它主要由机械系 统（执行系统，牵引系统），探测系统和智能控制系统。  用部分的执行系统管理部门，机械零件最全面的定义，以必要的各种运动，包括手，手腕，来获得身体。   且配置的工作直接涂漆。  和连接元件的臂，具有安排作为任务或工作的端部的方向的改变。  腕支撑体时，执行负荷管理块，手的空间位置，臂操作空间的变化满足多个 搬运 ，在基座的任何类型的动力传输。  D：机身，多铰接臂基部，支撑辊，由臂部件支承，并具有使所述臂的转动，起重或倾斜运动的任务。  系统：提供电力的各种组件的系统是活动的，以及供应单元设备。通用机械传动，机械传动和电气，气动，电动。  （ 3）操作系统：驱动控制系统，该系统的根据工作，故障报警或错误的信号的要求执行。  （ 4）检测系统：经由各种传感装置，控制器官运动检测装置，保证作用，如果有的话反馈到控制系统相对于该组的运动的要求。  实践证明，该小组可以取代繁重的体力劳动的多 搬运 运动，显著减轻劳动强度，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化。经常处理和工业生产在长期内往往体积庞大件，单调的操作，单臂，多联合动作是有效的。此外，它可在高温，低温 ，深水，宇宙，环境条件和其他有毒放射性污染进行操作，同时也表现出优势，具有广阔的发展前景 4  需要购买对应 纸  咨询 14951605 5 2  总体方案设计  术参考数据  一个底座，一个 搬运 型机械手。 式子里， ，机械手的末端为夹板型，夹板的尺寸要求能夹起一箱伊利纯牛奶（ 4 4 盒），其他尺寸视情况自拟。  图 械手  经常测量市场上某一箱伊利纯牛奶（ 4 4 盒）的外形尺寸为 220运机械手 工程概述  搬运机械手 是一个技术集成的跨学科，涉及计算机技术和自动化技术的机器，机制，机械，气动，液压技术，检测技术等 领域。在科人 找出 有效解决组合问题综合工程被称为 “系统工程 ”。手臂多 搬运 运动设计，例如，系统工程，应作为一个综合的方法来系统设计对外关系的系统，并从整个有机联系的手臂运动环境的研究，开发和应用根据系统的内部部分多接头。  从复杂机械系统，包括一定的规则的功能系统结合多个子系统，它是一个不可分割的整体。如果你失去了开放的系统，可根据特定的一组。因此，在一个复杂的机械设计，概念启动机器，系统必须具有以下特征：    联系，包括有机，相互关联的。  （ 3）每个目标系统必须具有明确的目标和系统的功能，结构，功能，目标和手段，决策系统的各个子系统结合起来。  （ 4）系统对环境的适应是适应环境在某些情况下，我们必须能够适应变化的外部环境中。  所以，在设计机器人时，不仅要注意 搬运 运动系统的部件的整个多部件设计臂应根据视工程系统的角度来看，这取决于一个单一的多 搬运 臂的动作的功能要求，子系统，多臂 搬运 ，合理，产品的性能，需要在多 搬运 臂的动作的作业的所有组件。一般来说，最复杂的行业手臂 搬运 如下：在操作机器，是最大的，单臂多 搬运 的运动来完 成的任务， 式子里， 包括基地，手臂，手腕，副作用机构。传输系统， 式子里， 包括几个传输零点电源，控制，驱动系统和伺服驱动系统。所述控制系统包括电子控制装置的操作，记忆功能（计算机或其它版本控制装置可编程），操作员接口装置（键盘，学习盒等），数据处理装置和各种传感器，放大离线传输，传感器编程接口设备通 信的 I / O 14内部和外部传感器和其他设备（一般或特别。  特征行业臂多 搬运 运动是普遍的调整，灵活的臂工业多 搬运 运动可有效地用于柔性生产系统关键部件的发送处理单元组件或材料或其它柔性制造系统（例如，机床，锻压 ，焊接，装配等生产设备），辅助设备，控制系统，多 搬运 臂运动，各种不同形式的运动系统的组建多联技术工艺机械行业其他生产部门。生产，如建筑，开采，生产和输送臂移动多 搬运 是参考系统。  业 搬运机械手 总体设计方案论述  （一）确定负载  目前，国内工业用运动的多 搬运 臂，负载能力，最小额定负载 5N 或更小范围很大，最多的为 9000N。这篇文章 5 公斤载荷。  负载的大小主要取决于由于运动的沿的作用力和夫妇的机械接口上的多 搬运 臂的运动的方向。 式子里， 下臂应该包括端部执行器的更 搬运 运动（重量），和工件的重量或处理对象接缝预 定速度和加速度的条件下，产生的惯性力等。该项目的数据参考设计初步估算表明，这一项目可能属于一个小负荷。  （ 二 ）驱动系统  由于伺服电机具有良好的控制性能，检查的灵活性，允许速度，位置，环境，体积小，效率高，适用于更为苛刻的运动控制没有影响的精确控制小臂运动多企业等特点，因此，该项目采用的是伺服电机。  （ 三 ）传动系统  动臂多 搬运 运动可以紧凑，重量轻，惯性小，传动链条应考虑采取措施缩小差距，提高手 臂多的移动和位置创业精密运动控制。臂传递机构机械运动多 搬运 通常使用齿轮，蜗杆，滚珠丝杠，皮带，链条传动，行星齿轮，传动 齿轮和谐波钢等，由于传动齿轮具有效率高，准确，结构紧凑，工作可靠，寿命长等优点，与大学学习和掌握更扎实的传输，所以这个设计设得 的旅行。  （四）工作范围  操作过程中的工业手臂动作的工作范围是多 搬运 的多 搬运 臂的运动取决于所述扇区的操作领域和确定的轨迹，用表示的工作空间。形状和有关该结构的工作空间的大小坐标运动的多 搬运机械手 ，其大小和在数量和程度每个臂的自由操纵器公共轴线的长度的变化程度和所设得 的 搬运 轴的每个角的  （五）运动速度  每个铰接机械臂更坚定的臂的最大行程，按照循环时间来确定每个操作的时间的运动后，可以进 一步确定每个动作的速度，单位为米 /秒（ ） / s 的，时间每个运动分配考虑在顺序地或同时地等进行许多因素，如每个操作序列之间的周期的总时间长度。表做他们的操作时间，操作时间分配之外的运动进行比较，以考虑分配请求有关的过程，它也必须考虑惯性的行程的大小和驱动和控制，定位和精度要求。  械手机械传动原理  搬运机械手 的本体结构组成如图 ：  图 运机械手 本体组成  本节描述的所有以下列方式的组件和功能。  基本单位：  基座构件包括底座，齿轮传动件，轴承，步进马达。基本作用是支持构件，所述支承构件旋转臂，承受的工作负载的总重量和搬运机器人，所述碱必须具有足够的强度，刚度和负 荷能力。此外，该碱也需要一个足够大的安装基础，以确保在工作场所搬运机器人的稳定运行。  搬运机器人臂，通常会导致驱动臂运动（例如，液压，气动或一个马达）和一个驱动源（例如，燃料箱，燃料箱，齿轮齿条机构，连杆机构，螺旋机构或凸轮机构等各种运动臂组成的组件的）  手臂大臂和小臂。繁荣的成员如下：动臂和齿轮件，驱动电机。在臂构件：臂，驱动轴，皮带，定时等，以手腕运动用步进固定臂的电动机驱动的一端。腕部分：包含列表壳体，传动齿轮和轴，所述机械接口。  械手总体 方案 设计  搬运机械手的结构形式的机器人形结构，并调整圆柱形结构，球面坐标的结构，该多接头结构 4。的结构和它们的相应特征中的每一个，如下所述 3。   运动空间直角坐标机器人，它是那么容易落实到闭环 位置控制的线性运动，由于如图 2），直角坐标机器人可以达到非常高的位置，实现各有三个其他存在的由垂直的直线运动精度（ 中号步骤）。然而，直角坐标相对于空间机器人的运动有关的机器人的结构的尺寸，这是比较小的。因此，为了实现恒定的空间运动，大于机器人比其他类型的矩形机器人结构尺寸的组织尺寸坐标。  直角坐标机器人的工作区是矩形空间。直角坐标机器人主要用于组装和搬运，直角坐标机器人的业务，它具有悬臂门，三起重机类型的结构。  如在图 2B）中，空间气缸所示，调整直线运动的运动并实现两个 旋转运动和机器人。这种机器人的结构相对简单，并且能够在精度一般操作的处理中使用。它的工作空间是圆柱形的空间。  如图 2c）中，该空间的运动是球形坐标机器人组成的直线运动实现两个旋转运动的。这个简单的机器人结构，成本低，精度不高。它将在主要业务的处理中使用。他们的工作空间是球形的空间。  4. 搬运 型结构  如在 2d）所示，为了实现一个空间移动 搬运 机器人包括三个旋转运动。多 搬运 机器人的运动是一个灵活，结构紧凑，占地面积小。规模相对机械手本体，其相对较大的工作空间。这种机械手是广泛焊接，涂 装，搬运，组装，以及使其它操作被广泛用于在这种类型的 机器人的，它是在工业中使用。  搬运 型机械手结构，有水平 搬运 型和垂直 搬运 型两种。  (a) 直角坐标型     (b) 圆柱坐标型     (c) 球坐标型    (d) 搬运 型  图 2四种机械手坐标形式  根据任务书和具体要求，我们，事实上， 设得 了 搬运 型（ D）。  特定的形状和特定的要求机器人数控机布局，设计要求兼顾处理工件到 5量能够简化结构，降低只要，由于考虑到会议系统的技术要求的前提下，以改善这种设计的可靠性和具体的成本。大机器人臂的运动范围和更 高的定位精度，用一个腰部转动自由度六个自由度，以及自由设计的悬臂和臂腕音调的转动节距自由前臂，转动自由度的机械手。在本文的臂结构的设计要求的尺寸，因此，需要实现一个大热潮，俯仰自由，在该臂的详细设计的旋转臂机构的自由 。  章小结  为了确定解决方案，才能做出最终决定，通过 设得 多种方案，完成设计的机器人系统，本章后面英寸如，以确定机器人的整体设计，机器人，手臂，手腕，端部的腰部，中详细做了的设计的各个部分 。  需要购买对应 纸  咨询 14951605 10 3  机械手大臂部结构  臂部结构设计的基本要求  臂部件的主要成分是搬运机器人。它的 作用是支持的手，带领他们腾出运动。臂移动类型：任意点的运动的空间范围内的一个手柄部。如果你已经改变了手（方位）合资的态度，以手臂来实现的自由。因此，我们设计成一般臂的基本要求。  力，需要加载刚度好，重量轻  它通常是在臂，不仅弯曲（在一个方向上，而不是仅仅弯曲），由反向，由需要 设得 的高弯曲和横截面形状的抗扭