机械设计制造及其自动化专业毕业论文 某生产线机械手的设计.docVIP

机械设计制造及其自动化专业毕业论文-某生产线机械手的设计 1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制出一种Unimation?Vic.arm型工业机械手,装有小型电子计算机进行控制,用于装配作业。联邦德国机器制造业是从1970年开始应用机械手,主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业:联邦德国Kuka公司还生产一种点焊机械手,采用关节式结构和程序控制;日本是工业机器人发展最快,应用国家最多的国家,自1969年从美国引进两种典型机械手后,开始大力从事机械手的研究,目前以成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。前苏联自六十年代开始发展应用机械手,主要用于机械化、自动化程序较低、繁重单调、有害于健康的辅助性工作。 我国工业机械手的研究与开发始于20世纪70年代。1972年我国第一台机械手开发于上海,随之全国各省都开始研制和应用机械手。从第七个五年计划(1986-1990)开始,我国政府将工业机器人的发展列入其中,并且为此项目投入大量的资金,研究开发并且制造了一系列的工业机器人,有由北京机械自动化研究所设计制造的喷涂机器人,广州机床研究所和北京机床研究所合作设计制造的点焊机器人,大连机床研究所设计制造的氩弧焊机器人,沈阳工业大学设计制造的装卸载机器人等等。这些机器人的控制器,都是由中国科学院沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的,同时一系列的机器人关键部件也被开发出来,如机器人专用轴承,减震齿轮,直流伺服电机,编码器,DC??PWM等等。 我国的工业机械手发展主要是逐步扩大其应用范围。在应用专业机械手的同时,相应的发展通用机械手,研制出示教式机械手、计算机控制机械手和组合式机械手等。可以将机械手各运动构件,如伸缩、摆动、升降、横移、俯仰等机构,设计成典型的通用机构,以便根据不同的作业要求,选用不用的典型机构,组装成各种用途的机械手,即便于设计制造,又便于跟换工件,扩大了应用范围。 1.3 某生产线机械手的设计要求和基本内容 所谓机械手的结构系统是指具有特定功能的、相互间具有许多联系要素构成的一个整体。首先,从系统的观点出发,本设计是采用内部系统设计与外部系统设计相结合的方法,既重视内部系统设计,也重视内、外系统的联系。在确定系统功能时,每个模块都遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能,恰到好处地利用外观功能和原则。 因此,本着该设计意图,根据动作要求对机械结构进行分析,本次的设计包括以下几个基本内容:1.掌握机械手整条生产线的工作原理,并分析各工作模块的功能。2.对机械手工作模块的机械结构进行分析。3.根据功能需要,进行机构原理图设计和运动分析。4.测绘零件,设计零件,用SolidWorks 2011绘制三维零件图,并进行三维装配图设计。5.对三维图进行分析和修改,然后转化为工程图以便画二维图。6.对部分典型或非标零件用CAXA 2011或SolidWorks 2011进行设计。7.完成设计图纸,包括零件图、装配图。 最终本人用SolidWorks 2011设计完成的三维装配图如图1.3所示: 图1.3 三模块总装配图第二章 某生产线机械手模块的设计 2.1机械手驱动方式的选择 机械手的驱动方式一般有三种方式:气动驱动方式、液压驱动方式、电驱动驱动方式 1.气动驱动方式气动驱动的优点: 结构简单、气源简便获得、能得到较高的开关速度、可安装调速器,使开关速度按需要进行调整、气体削减性大,关闭时有弹性、成本低。 气动驱动的缺点: 因气体有削减性所以速度不易匀称 ,噪声大,难以准确控制位置及速度。 2.液压驱动方式 液动驱动的优点: 结构简单,体种小、输出力大、简便获得低速或高速,能无级变速、功率重量比大,低速平稳、由于液压油的黏性而效率较高,有自润滑功能和防锈功能。 液动驱动的缺点: 油温变化引起油粘度的变化、液压元件和管道易渗漏、配管,维修不方便、易漏油,成本较高。 3.电驱动驱动方式 电动驱动的优点: 适用性较强,不受环境温度影响、输出转矩范围广、控制方便,能自由地采用直流、交流、短波、脉冲等各种信号,适于放大、记忆、逻辑判断和计算等工作、可落实超小型化、拥有机械自锁性、安装、维护检修方便、可分为步进驱动、直流驱动和交流驱动。其中直流驱动调速性能好,功率较大,效率高。 电动驱动的缺点: 结构庞杂、机械效率低一般只有25%-60%、输出转速不能太低或太高、易受电源电压、频率变化的影响 根据机械手的功能的动作要求,确定利用电机驱动的直流驱动和锥齿轮传动来实现机械手的旋转运动;利用气动驱动实现机械手的上下运动;考虑到本设计中的机械手工作范围较小,利用气动驱动实现手臂的伸缩运动;考虑到机械手的手部需结构简单,成本低,容