开题报告-机械手设计.doc

毕业设计开题报告（含文献综述、外文翻译）题 目 物料搬运机械手的设计 姓 名 学 号 班 级 专 业 学 院 指导教师（职称） 物料搬运机械手开题报告1. 选题的背景和意义1.1 选题的背景在现代国民经济中，制造业是国民经济各部门科学技术进步的基础，而随着制造业中自动化技术的日渐成熟与普及，无人车间的建设逐渐成为现代化大生产的潮流1，直接推动着现代制造水平的发展提高。虽然无人车间的自动化水平很高，但在生产过程中无一例外的都需要一个上料和下料的物料搬运过程，目前还基本没有专门用于物料搬运的自动化设备，即便是一些自动化水平较高的无人车间也采用长距离传送带的形式为无人车间输送或搬运物料，而在输送带的一端则还是需要人力进行物料搬运，这严重制约了无人车间自动化水平的提高2。在这个时代背景下，专门用于物料搬运的物料搬运机械手的研究则成为了推进自动化技术发展的一个重要主题。特别是在当前劳工紧缺，劳动力成本日益提高的社会背景下，物料搬运机械手的使用可以替代人的繁重劳动，实现工业自动化的同时大大减少了企业的生产成本，提高企业效益。同时，由于它可在高温、高压、多粉尘、易燃易爆、放射性等恶劣或危险环境下，替代人类作业保护工人的人身安全，因而被广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能工业等部门。1.2 选题意义物料搬运机械手的设计全面综合的运用了机械设计专业学生在大学本科阶段所学的各门专业课知识，将这些专业课程的理论和实践知识进行了一次重要实践。该毕业设计能培养学生的机械机构设计能力、创新能力，建模能力，加深学生理论联系实际的设计思想，提高分析和解决工程实际问题的能力，还可以巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识，为以后从事机械设计制造行业打下坚实基础。该毕业设计还充分考查了学生，如PROE，CAD等软件的计算机辅助设计能力， 是对学生的动手能力的一次全面训练。本毕业设计既需要理论指导，还必须联系生产实际，其现实意义有以下两大方面：机械结构设计综合运用了机械原理、机械设计、工程力学和画法几何四门主要学科知识，需要学生对这四门学科的专业知识熟练掌握，而这四门学科的专业知识是今后从事机械设计制造行业的基础。通过毕业设计来考查和巩固学生的四大学科的专业知识有着很大的现实意义。作为机械设计专业的学生，熟练运用绘图软件进行建模和结构的设计是一项基本的要求，在今后的工作中经常会用到PROE和CAD等绘图软件来进行绘图。本次设计就是对所学的知识的一次检验。2设计内容2.1 主要设计内容此次设计尤其需要熟练掌握机械原理和机械设计课程里的知识内容并对液压与气压传动的知识有相应的了解。首先要仔细阅读任务书所指出的功能要求，根据所需的功能初步选定合适的手臂结构、末端执行器结构的方案，并初步选定驱动方式，确定整体结构，然后具体设计各部分的结构并选择相应的标准件或设计专用部件，用PROE软件建模，画出包括标准件在内的机械手的全部零部件，建立装配图，建立动态仿真并分析结构可行性。接着画出物料搬运机械手的零件图和装配图。最后写出设计说明书并整理资料。（1） 机座结构的设计：选用固定式机座类型，腰部回转传动机构，机身可做360度回转运动提供空间上的旋转自由度，其动力靠步进电机供给，并通过机座内部的蜗轮蜗杆减速器提供减速传动比。（2） 机械臂的结构设计：选用滑块连杆机构的关节型机械手臂结构，关节驱动选用气压传动的方式，靠连杆的伸缩来实现手臂的弯曲功能，具体结构参照吊车机械手臂的结构设计。（3） 末端执行器的结构设计：设计要求抓取的式环形零件，内孔直径50mm；外圆150mm，厚10mm，材料为45号钢，重量较轻，且规定只能从内孔夹持工件，故需选用专业的末端执行器进行加持。本设计采用结构和弹性心轴类似的滑块涨紧装置，用气压推动活塞杆涨紧楔形块，来达到和工件内孔紧密接触的目的，从而实现夹持的功能。（4） 用PROE软件对所设计内容进行建模、仿真，并建立受力分析。（5） 用CAD画出零件图和装配图。（6） 完成设计。2.2 拟解决的关键问题本设计所需要解决的首要问题是机械手臂的动作精度，即如何定制各段手臂的长度和连杆部分的尺寸，如何控制连杆的伸缩程度，如何控制两段手臂之间的夹角等。如果手臂的动作精度不够，会直接影响末端执行器对工件的定位和抓紧，甚至产生失控，与其他设备碰撞引起事故。当手臂发生动作时，手臂的上臂和下臂之间的夹角发生改变时，如果保持下臂和手腕腕臂之间的夹角不变的话，腕臂则必然和水平面不相垂直，则会影响末端执行器对工件内孔的定位，故需使角随角的变化而变化，使腕臂始终和水平面保持垂直，这对各段机械臂动作轨迹的计算提出了更高的要求。3设计的方法及措施3.1 可行性分析在大学四年里，本人已经系统的学习了机械原理、机械设计、工程力学、机械制图、液压与气压传动、计算机辅助设计等相关专业课程，还有相应的金工实习，见习和暑期实习等实践课程，将理论与实际相结合，对机械结构设计有一定的直观认识和了解，这些为本毕业设计选题奠定了良好的理论和实践基础。要完成本毕业设计的内容，需要大量查阅和学习与选题有关的参考书、期刊文献及资料。图书馆丰富的图书资源和电子阅览室方便的专业信息也给我们提供了有利的设计条件。指导老师在机械结构设计和计算机辅助设计方面有着丰富的教学经历和实践知识，可为本设计提供详实的指导书，为完成本毕业设计指出了明确的设计方向。另外，在大二下半学期有关减速器的课程设计中，本人对机械设计有了一个整体的了解，对本次毕业设计的结构创新设计有了直接的推动作用。通过PROE软件的课程学习和相关知识讲座， 本人已熟练掌握了PROE软件的绘图、装配和仿真技能，为本毕业设计准备好了计算机辅助设计手段。综上所述，在老师的指导下，通过自己的学习和努力，综合运用大学所学的相关知识与技能，本人一定能很好的完成本毕业设计。3.2 方法及措施根据任务书的要求，本毕业设计工作分为四大部分，设计工作路线与方法拟定如下：（1）熟悉设计对象，查阅大量的机械设计特别是结构设计方面的专业资料，了解设计实例，学习工程实例的优缺点和其设计方案。（2）确定机械手的各部分总体结构方案。（3）根据各部分的总体结构方案，参照吊车机械手臂，弹性心轴等实体结构，并翻阅相关书籍资料确定各部分的具体结构，并配以相应的标准件或设计专用件。（4）用PROE画图建模，进行动态仿真及可行性分析。（5）画出CAD图纸，包括装配图和零件图。（6）撰写设计论文，阐述设计依据，说明设计内涵。4预期设计成果本毕业设计及论文预计在四月底全部完成，并在六月初进行答辩。在已有课程学习的基础上，需要投入足够的时间和精力，理论紧密联系实际，预期的设计成果如下： CAD图纸一份（装配图一张，零件图若干） PROE仿真分析一份。 设计说明书一份。5设计工作进度计划本毕业设计的阶段划分与进度安排如下：第一阶段：第七学期第1618周（2009.12.282010.01.17），查阅文献，外文翻译和文献综述初稿；第二阶段：第八学期第12周（2010.03.012010.03.14），修改并完成文献综述与译文，撰写开题报告；第三阶段：第八学期第35周（2010.03.152010.04.04），确定系统功能并确定元件和控制方案；第四阶段：第八学期第68周（2010.04.052010