答辩PPT-废旧汽车车轮拆卸机械手设计

1、LOGO废旧汽车车轮拆卸机械手设计废旧汽车车轮拆卸机械手设计指导老师：指导老师： 答辩人：答辩人： 学号：学号： 专业：专业： 日期：日期：目录目录整体设计方案及流程整体设计方案及流程2.三维建模及装配三维建模及装配3.国内外现状及研究意义国内外现状及研究意义1.干涉检验及尺寸修改干涉检验及尺寸修改4.夹持臂有限元分析夹持臂有限元分析5.致谢致谢2.一、国内外现状及研究意义一、国内外现状及研究意义v背景背景 从第一次工业革命到现在的工业从第一次工业革命到现在的工业4.04.0时代，汽车行时代，汽车行业的发展已经遍布世界各个角落，标志着人类的文明业的发展已经遍布世界各个角落，标志着人类的文明智慧

2、。现在，很多普通家庭都可以拥有自己的一步甚智慧。现在，很多普通家庭都可以拥有自己的一步甚至数步汽车，再伴随着汽车技术的升级换代，导致目至数步汽车，再伴随着汽车技术的升级换代，导致目前报废汽车的数量巨大。这种情况导致环境的压力日前报废汽车的数量巨大。这种情况导致环境的压力日益增大，大量的土地资源被占用，而且，汽车上有很益增大，大量的土地资源被占用，而且，汽车上有很多可以回收利用的资源被浪费，同时，由于报废汽车多可以回收利用的资源被浪费，同时，由于报废汽车的管控问题复杂，将会给人们的生活带来巨大的安全的管控问题复杂，将会给人们的生活带来巨大的安全隐患。这一切，都使得一新生行业越来越重要隐患。这一切

3、，都使得一新生行业越来越重要-报废报废汽车拆解行业。不难预测，这一行业将会有巨大的市汽车拆解行业。不难预测，这一行业将会有巨大的市场。场。一、国内外发展现状及研究意义一、国内外发展现状及研究意义v发展现状发展现状v 国外：国外：及早的投入资金，大量引入人才，研究拆卸汽车的工具，目前已有相当成熟的产品。外国很多公司早已能批量生产拆卸车轮的机械手，技术相当成熟。v国内：国内：对于该用途的机械手的研究起步较晚，对于该领域几乎处于空白。目前，南京航空航天大学的李艳芳等团队正在努力研究设计拆解废旧汽车的一系列工具，其中就包括拆卸轮胎机械手的研究。一、国内外发展现状及研究意义一、国内外发展现状及研究意义v

4、成熟产品模型成熟产品模型一、一、国内外发展现状及研究意义国内外发展现状及研究意义v选题的意义选题的意义v 进一步丰富中国自动化领域的内容，为迎接中国工业4.0时代的到来奠定了一定的物质与技术基础。v 减少环境的污染，节约土地资源，提高资源回收利用率，符合可持续发展。v 大大减轻工人的劳动强度，符合以人为本的理念设计方设计方案与思案与思路路明确方案的要求明确方案的要求1 分配自由度分配自由度256 夹持臂有限元分析夹持臂有限元分析6 结构设计与建模结构设计与建模3 装配装配4 干涉检验及结构完善干涉检验及结构完善5二、整体设计方案及思二、整体设计方案及思路路明确方案的要求明确方案的要求 （1 1

5、）抓取的目标对象为汽车车轮，）抓取的目标对象为汽车车轮，承受车轮的总质量范围为承受车轮的总质量范围为10-35kg10-35kg，车轮直径为车轮直径为600-800mm600-800mm，轮毂直径，轮毂直径一般在一般在380-560mm380-560mm之间。之间。（2 2）在实地操作时，要求能够准确）在实地操作时，要求能够准确地快速地抓取车轮，并能够把车地快速地抓取车轮，并能够把车轮平稳地取下，能达到自动化拆轮平稳地取下，能达到自动化拆解的标准。解的标准。（3 3）取下汽车车轮后能把车轮自如）取下汽车车轮后能把车轮自如地在空中夹住并运动，保证不会地在空中夹住并运动，保证不会滑落。滑落。（4

6、4）能够按规定的方式将车轮码垛，）能够按规定的方式将车轮码垛，并能放在规定的地方，以方便后并能放在规定的地方，以方便后续操作。续操作。分配自由度分配自由度连杆连杆手抓手抓夹持臂夹持臂分配分配自由度自由度三、三维建模及装配三、三维建模及装配手抓模型手抓模型夹持臂模型夹持臂模型支座模型支座模型连杆模型连杆模型连接件模型连接件模型装配装配螺母、螺栓、螺母、螺栓、垫片模型垫片模型缺省支座缺省支座 夹持臂夹持臂（不完全约束）（不完全约束） 活塞杆活塞杆（不完全约束）（不完全约束）手抓及螺母等装配手抓及螺母等装配整体模型整体模型建模与装配流程建模与装配流程连接件及连杆装配连接件及连杆装配 爆炸图爆炸图1.

7、手抓设计及其三维建模手抓设计及其三维建模2.夹持臂设计及三维建模夹持臂设计及三维建模3.支座设计及三维建模支座设计及三维建模 4. 连杆设计及其三维建模连杆设计及其三维建模4.连接件设计及其三维建模连接件设计及其三维建模4. 螺母、螺栓、垫片三维建模螺母、螺栓、垫片三维建模4. 装配装配-支座支座缺省缺省5.装配装配-夹持臂夹持臂 对齐、平移、反向、不完全约束对齐、平移、反向、不完全约束六六. 装配装配-活塞杆、连接件活塞杆、连接件活塞杆一定要不完全约束活塞杆一定要不完全约束7. 装配装配-连杆连杆对齐、平移、不完全约束（最难安装、易错）对齐、平移、不完全约束（最难安装、易错）验证：机械手的运

8、动验证：机械手的运动调节活塞杆，连杆与夹持臂就会运动起来调节活塞杆，连杆与夹持臂就会运动起来8. 装配装配-手抓及其余零件（整体模型）手抓及其余零件（整体模型） 整体模型整体模型9. 爆炸图爆炸图四、干涉检验四、干涉检验操作步骤操作步骤干涉检验结果干涉检验结果干涉检验结果细节展示（干涉检验结果细节展示（1）1.PTR00021.PTR0002与与PTR000PTR000干干涉涉( (即左夹持臂与支座干即左夹持臂与支座干涉涉) )，体积，体积89.8384.89.8384. 2.PTR00052.PTR0005与与PTR0002PTR0002干涉干涉（即右夹持臂与支座干涉），（即右夹持臂与支座干

9、涉），体积体积89.838489.8384。经检查，发现干涉原因：支座的铰孔处的凹经检查，发现干涉原因：支座的铰孔处的凹槽深度与宽度尺寸偏小，需修改此处尺寸。槽深度与宽度尺寸偏小，需修改此处尺寸。干涉检验结果细节展示（干涉检验结果细节展示（2） 3.PTR00023.PTR0002与与PTR0014PTR0014干干涉（即螺栓与有右夹持臂涉（即螺栓与有右夹持臂干涉），体积干涉），体积3455.75.3455.75.4.PTR00144.PTR0014与与PTR0002PTR0002干干涉（即螺栓与左夹持臂涉（即螺栓与左夹持臂的干涉），体积的干涉），体积3455.75.3455.75. 经检查，

10、发现干涉原因：查看三维模型螺经检查，发现干涉原因：查看三维模型螺栓与铰孔的尺寸，发现铰孔的直径小于螺母栓与铰孔的尺寸，发现铰孔的直径小于螺母的直径。的直径。干涉检验结果细节展示（干涉检验结果细节展示（3）5.PTR00025.PTR0002与与PTR0004PTR0004干涉干涉（即右连杆与右夹持臂干（即右连杆与右夹持臂干涉），体积涉），体积2138.80.2138.80.6.PTR00046.PTR0004与与PTR0002PTR0002干涉（即左干涉（即左夹持臂与左连杆干涉），体积夹持臂与左连杆干涉），体积2139.19.2139.19.经检查，发现干涉原因：连杆两端去除材料经检查，发现干

11、涉原因：连杆两端去除材料的长度太短，使得圆轴部分已经与夹持臂彼的长度太短，使得圆轴部分已经与夹持臂彼此介入对方。此介入对方。干涉检验结果细节展示（干涉检验结果细节展示（4） 7.PTR0018 7.PTR0018与与PTR0012PTR0012干涉干涉（即螺母与螺栓干涉），（即螺母与螺栓干涉），体积体积2488.14.2488.14.8.PTR00128.PTR0012与与PTR00018PTR00018干涉干涉（即螺栓与右连杆干涉），（即螺栓与右连杆干涉），体积为体积为2488.14.2488.14.经检查，发现干涉原因：螺母的直径小于螺经检查，发现干涉原因：螺母的直径小于螺栓的直径，选错了

12、螺栓。栓的直径，选错了螺栓。结构与尺寸修改（结构与尺寸修改（1） 第一：对于左夹持臂与支座干涉问题及原因，我们修改支第一：对于左夹持臂与支座干涉问题及原因，我们修改支座的凹槽尺寸及其铰孔的大小后，再次全局干涉后，发现此座的凹槽尺寸及其铰孔的大小后，再次全局干涉后，发现此处干涉得以解决。不仅如此，由于对称性，右夹持臂与支座处干涉得以解决。不仅如此，由于对称性，右夹持臂与支座的干涉问题也就解决了。的干涉问题也就解决了。对比图对比图结构与尺寸修改（结构与尺寸修改（2） 第二步：对于左夹持臂与螺栓的干涉及其原因，我们修改夹第二步：对于左夹持臂与螺栓的干涉及其原因，我们修改夹持臂的铰孔直径后，再次全局干

13、涉后，发现此处的干涉得以解持臂的铰孔直径后，再次全局干涉后，发现此处的干涉得以解决，同时由于对称性，右夹持臂与螺栓的干涉也解决了。决，同时由于对称性，右夹持臂与螺栓的干涉也解决了。对比图对比图结构与尺寸修改（结构与尺寸修改（3） 第三步：对于左连杆与左夹持臂的干涉问题及原因，我们修第三步：对于左连杆与左夹持臂的干涉问题及原因，我们修改连杆两端去除材料的长度后，再次干涉，发现干涉问题得以改连杆两端去除材料的长度后，再次干涉，发现干涉问题得以解决，并且由于对称性，右连杆与右夹持臂的问题也得已解决解决，并且由于对称性，右连杆与右夹持臂的问题也得已解决。对比图对比图结构与尺寸修改（结构与尺寸修改（4）

14、第四步：对于螺栓与连杆的干涉问题与原因，我第四步：对于螺栓与连杆的干涉问题与原因，我们将螺栓改为直径为们将螺栓改为直径为24mm的螺栓，再次干涉检验的螺栓，再次干涉检验后，发现问题得以解决，并且无干涉零件。后，发现问题得以解决，并且无干涉零件。最终修改干涉结果最终修改干涉结果五、夹持臂有限元分析五、夹持臂有限元分析夹持臂模型导入：夹持臂模型导入：五、夹持臂有限元分析五、夹持臂有限元分析材料设置：材料设置：材料型号为材料型号为C45C45，弹性模量为，弹性模量为泊松比为泊松比为0.30.3，抗拉强度为，抗拉强度为600MPa600MPa，屈服强度为，屈服强度为350MPa,350MPa,伸长率为

15、伸长率为16%16%，断面收缩率为，断面收缩率为40%40%。五、夹持臂有限元分析五、夹持臂有限元分析网格划分：网格划分：五、夹持臂有限元分析五、夹持臂有限元分析施加约束加载结果：施加约束加载结果：应力云图应力云图应变云图应变云图 由以上结果分析可得，最大的应力出现在夹持臂与连杆的连接处，由以上结果分析可得，最大的应力出现在夹持臂与连杆的连接处，最大值为最大值为35.17MPa,材料的许用应力为材料的许用应力为180MPa,显然，强度已足够。显然，强度已足够。最大的位移出现在夹持臂与连杆的连接的销孔处，很微小，满足刚度最大的位移出现在夹持臂与连杆的连接的销孔处，很微小，满足刚度要求。要求。mmmm，满足刚度要求。，满足刚度要求。10701. 210701. 210701. 210