开题报告-灯壳冲压上下料机械手的液压系统设计.doc

哈尔滨理工大学机械动力工程学院毕业设计（论文）开 题 报 告学生姓名 学 号 专 业 机械电子工程 班 级 机电09-2班 指导教师 2013 年3 月 11 日课题题目及来源毕业设计题目：灯壳冲压上下料机械手的液压系统设计题目来源： 指导教师自拟课题研究的意义和国内外研究现状： 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。生产水平及科学技术的不断进步与发展带动了整个机械工业的快速发展。现代工业中，生产过程的机械化，自动化已成为突出的主题。然而在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。单靠人力将这些不连续的生产工序衔接起来，不仅费时而且效率不高。同时人的劳动强度非常大，有时还会出现失误及伤害。显然，这严重影响制约了整个生产过程的效率和自动化程度。机械手的应用很好的解决了这一情况，它不存在重复的偶然失误，也能有效的避免了人身事故。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，制成能够独立按程序控制实现重复操作，使用范围比较广的“程序控制通用机械手”简称通用机械手。由于通用机械手能够很快地改变工作程序，适用性强，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。液动机械手已经广泛应用在生产自动化的各个行业. 近20年来，液压技术的应用领域迅速拓宽，尤其是在各种自动化生产线上得到广泛应用。电气可编程控制技术与液压技术相结合，使整个系统自动化程度更高，控制方式更灵活，性能更加可靠；液动机械手、柔性自动生产线的迅速发展，对液压技术提出了更多更高的要求；微电子技术的引入，促进了电气比例伺服技术的发展，现代控制理论的发展，使液压技术从开关控制进入闭环比例伺服控制，控制精度不断提高；由于液压脉宽调制技术具有结构简单、抗污染能力强和成本低廉等特点，国内外都在大力开发研究。我国液压技术开始于20世纪50年代，最初用于机床和锻造设备，后来用与拖拉机和工程机械。1964年从国外引进一些液压元件生产技术，同时自行设计液压产品，经过20多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪80年代引进美国，日本和德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平有了很好的提高。到目前为止，我国的液压行业已经形成一个门类比较齐全，有一定生产能力和技术水平的工业体系。据统计，2004年液压行业的总产值达约103亿，首次突破100亿元，创造历史最高水平。目前的国内机械于主要用于机床加工、铸造、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，在应用专用机械手的同时，相应的发展通用机械手，有条件的还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。由于液压传动系统使用安全、可靠，因此，有利于缩短机器设备的设计制造周期并降低成本。而液压机械手作为机械手的一种，它具有结构简单、重量轻、动作迅速、平稳、可靠、容易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等优点。所以，液压机械手被广泛应用于汽车制造业、半导体及家电行业、化肥和化工，食品和药品的包装、精密仪器和军事工业等。液压技术经历了一个漫长的发展过程，随着液动伺服技术走出实验室，液压技术及液动机械手迎来了崭新的春天。目前在世界上形成了以日本、美国和欧盟液压技术、液动机械手三足鼎立的局面。我国对液压技术和液动机械手的研究与应用都比较晚，但随着投入力度和研发力度的加大，我国自主研制的许多液动机械手已经在汽车等行业为国家的发展进步发挥着重要作用。随着微电子技术的迅速发展和机械加工工艺水平的提高及现代控制理论的应用，为研究高性能的液动机械手奠定了坚实的物质技术基础。由于液动机械手有结构简单、易实现无级调速、易实现过载保护、易实现复杂的动作等诸多独特的优点，可以预见，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，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。液动机械手工作性能的优劣，决定着它能否正常地应用于生产中。机械手工作性能中的重复定位精度和工作速度两个指标，是决定机械手能否保质保量地完成操作任务的关键因素。因此要解决好机械手的工作平稳性和快速性的要求，除了从解决缓冲定位措施入手外，还应发展满足机械手性能要求廉价的电液伺服阀，将伺服控制系统应用于机械手上。液压传动的优点： （1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法： 机械手总体布局设计及动作分析，重点进行液压系统的设计计算。具体任务如下：（1） 熟悉题目、收集资料、写开题报告、方案论证； （2） 机械手总体布局图（1A0）； （3） 液压系统设计与计算，液压系统原理图（1A1）； （4） 泵站装备图（1A0），集成块零件图（1A1）； （5） 设计计算说明书、外文资料翻译和中英文摘要各一份。 在机械手设计过程中，我们需要解决的问题有如下几点：（1） 分析工艺过程对设计机器的要求，确定主要技术规格和动作线图。（2） 总体设计方案的确定。（3） 主要零部件强度和刚度计算。（4） 液压系统设计。（5） 集成块设计。（6） 整体校验，确定方案可行性。解决步骤大致如下：（1） 明确工作要求，对工作件有明确认识，进行工况分析。（2） 查阅相关资料，在网上了解相关新闻。（3） 请教导师，并及时报告进程。（4） 在相关工厂进行参观实习以研究实例。课题研究所需的参考文献： （1） 刘延俊，关浩，周德繁.液压与气压传动.高等教育出版社，2007.（2） 雷天觉.液压工程手册.机械工业出版社，1990：5060.（3） 张世伟，朱福元.液压系统的设计与结构计算.宁夏人民出版社，1987.（4） 天津大学编写组，工业机械手设计基础.天津科学技术出版社，1981。（5） 鄂中凯，方昆凡，李绍荣.机械零件设计手册续篇液压传动与气压传动.冶金工业出版社，1979：1497.（6） 张利平.液压传动系统及设计.化学工业出版社，2005.（7） Frank Yeaple.Fluid Power Design Han