五自由度鈑金機械手結構設計含ProE三維及6張CAD圖.zip

五自由度鈑金機械手結構設計含ProE三維及6張CAD圖.zip,自由度,機械手,結構設計,ProE,三維,CAD 五自由度鈑金機械手結構設計開題報告 課題題目及來源： 本課題來源于生產實際應用。在汽車等產品生產制造過程中需要用到許多鈑金件，而鈑金件的加工，比如：沖壓、焊接等均要用到機械來實現鈑金上下料，這就需要靈活、適用性強、高性能的鈑金機械手來配合高節(jié)奏的汽車生產線。 課題研究的意義和國內外研究現狀： 本課題以五自由度鈑金機械手為對象，通過本設計使我們能對大學期間所學知識進行綜合應用的訓練，達到加深大學期間所學這些知識的理解和應用的目的，使我們逐步掌握機電產品設計的方法，提高實際設計能力和解決問題的能力。通過本課題的研究，進一步發(fā)現自己在學習中的薄弱環(huán)節(jié)，提高理論與實際相結合的能力，為以后在實際工作中從事相關工作打下堅實的基礎。 在機械工業(yè)中，應用機械手的意義可以概括如下： （1）以提高生產過程中的自動化程度 應用機械手有利于實現材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產率和降低生產成本。 （2）以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，應用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。在一些簡單、重復，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 （3）可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產 應用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，機械手減少人力和更準確的控制生產的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產。 綜上所述，有效的應用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。機械手的國內外研究現狀如下： （1）國內的研究現狀 鈑金機械手最早應用在汽車制造工業(yè)，常用于沖壓、焊接、上下料和搬運。鈑金機械手延伸和擴大了人的 手足和大腦功能，它可替代人從事危險、有害、有毒、低溫和高溫等惡劣環(huán)境中工作：代替人完成繁重、單調重復勞動，提高勞動生產率，保證產品質量。目前主要應用與制造業(yè)中，特別是電器制造、汽車制造、塑料加工、通用機械制造及金屬加工等工業(yè)。鈑金機械手與數控加工中心，自動搬運小車與自動檢測系統可組成柔性制造系統和計算機集成制造系統，實現生產自動化。隨著生產的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機械手的應用領域日益擴大。 我國的鈑金機械手發(fā)展主要是逐步擴大其應用范圍。在應用專業(yè)機械手的同時，相應的發(fā)展通用機械手，研制出示教式機械手、計算機控制機械手和組合式機械手等?？梢詫C械手各運動構件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機構，設計成典型的通用機構，以便根據不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機構，組裝成各種用途的機械手，即便于設計制造，又便于跟換工件，擴大了應用范圍。目前國內機械手主要用于機床加工、鍛造。所以，在國內主要是逐步擴大應用范圍，重點發(fā)展鑄造、熱處理方面的機械手，以減輕勞動強度，改善作業(yè)條件，在應用專業(yè)機械手的同時，相應的發(fā)展通用機械手，有條件的要研制示教式機械手、計算機控制機械手和組合機械手等。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以便更好的發(fā)揮機械手的作用。此外還應大力研究伺服型、記憶再現型，以及具有觸覺、視覺等性能的機械手，并考慮與計算機連用，逐步成為整個機械制造系統中的一個基本單元。 （2）國外研究現狀 國外機械手在機械制造行業(yè)中應用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機床、橫鍛壓力機的上下料，以及點焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應的變更。如 發(fā)生少許偏差時候，即能更正并自行檢測，重點是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經取得一定的成績。 課題研究的主要內容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法： 課題研究的主要內容和方法如下： （1）查閱資料，撰寫開題報告，掌握機械產品設計的基本步驟； （2）結合題目進行市場調研，了解現場工程問題，積累相關資料，做好調研筆記； （3）了解鈑金機械手工作原理與性能及各部件零件的設計方法，進行設計方案比較后優(yōu)選； （4）對各機構進行設計與校核。 本設計將采用文獻研究及理論分析研究機構視圖分析三種方法。 （1）文獻研究：先對已有的鈑金機械手相關的文獻盡性系統的學習和閱讀。歸納整理鈑金機械手的相關理論，重點整理其驅動及傳動機構的工作原理和構成，運作方式方面的研究。 （2）理論邏輯分析：通過對鈑金機械手的詳細解讀，提出設計的不足之處，進行改進，結合時代發(fā)展的新特點，使其更加完善。 研究過程中的主要問題和解決辦法： 主要問題為整機各自由度動力匹配及運動范圍及速度選的，我們可以通過三維仿真來模擬從而解決這個難題。 總體方案： 本鈑金機械手總體方案如下，五個自由度分別為：臂部回轉、臂部伸縮、碗部升降、腕部回轉、手部俯仰，其中臂部回轉由電機1帶動渦輪蝸桿傳動實現、臂部伸縮由電機2帶動絲桿螺母傳動實現、碗部升降由電機3帶動絲桿螺母傳動實現、腕部回轉由直流調速電機4直接驅動轉動實現、手部俯仰由電機5帶動絲桿螺母傳動帶動滑槽機構實現，最后手部連接吸盤或者磁盤實現鈑金的取放，其方案見圖如下圖示。 課題研究所需的參考文獻： [1] 劉鴻文. 材料力學[M].第六版. 北京：高等教育出版社， 2017：1-200. [2] 成大先.機械設計圖冊（1-5卷）[M].北京:化學工業(yè)出版社，2016. [3] 羅紅專.機械設計基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2016：1-260. [4] 李超，氣動通用上下料機械手的研究與開發(fā).陜西科技大學，2016 [5] 陸祥生 ，楊繡蓮.機械手.中國鐵道出版社,2015.1 [6] 張建民.工業(yè)機械人.北京：北京理工大學出版社,2012 [7] 史國生.PLC在機械手步進控制中的應用.中國工控信息網,2005.1 [8] 李允文.工業(yè)機械手設計.機械工業(yè)出版社,2016.4 [9] 蔡自興.機械人學的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機械人技術,2015，4 [10] 周洪.氣動技術的新發(fā)展.液壓氣動與密封,2015，4 [11] 金茂青，曲忠萍，張桂華.國外工業(yè)機械人發(fā)展的態(tài)勢分析.機械人技術與應用,2011，2 [12] 王雄耀.近代氣動機械人（機械手）的發(fā)展及應用.液壓氣動與密封,2015，5 [13] 李明.單臂回轉機械手設計.制造技術與機床，2014. [14] 張軍， 封志輝.多工步搬運機械手的設計.機械設計,2014.4：21 [15]成樹康.電動機智能控制基礎.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2016 [16]張福學.機器人學-智能機器人傳感技術.電子工業(yè)出版社,2015: [17]金廣業(yè) 陶興汪.工業(yè)機器人與控制.東北大學出版社,2015: [18]馬香峰. 機器人結構學[B] [M] . 機械工業(yè)出版社，1991 [19][俄]IO.M.索羅門采夫. 工業(yè)機器人圖冊[B] [M]. 機械工業(yè)出版社，2015 [20]黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實用機械機構圖冊[B] [M]. 人民郵電出版社，2016 [21] Cole Thompson Associates．“Directory of Intelligent Buildings”1999. [22] Heqiang Tian，Dongmei Wu，Zhijiang Du,et al. Design and analysis of a 6-DOF parallel robot used in artificial cervical disc replacement surgery[C]. 2010 IEEE International Conference on Information and Automation,Harbin, China，2010：30-35. [23] A Kumar. Positioning Accuracy of Manipulators with Encoder Equipped Joints[J]. Proc.of Symposium on Robotics Research and Advanced Application ASME，1982，765-771. [24] Kurovich AN, Belousov Iya, Shukha OM. Status and Development of Hydraulic Press Production [J].Tyazheloe Mashinostroenie, 2004(3):46-50. [25] William T. Townsend, The Barrett Hand grasper –programmably flexible part handling and assembly [J]. Industrial Robot: An International Journal. Volume 27 – Number 3 – 2015 –pp. 181—188. 指導教師審查意見： 指導教師簽字： 　　　 20 年 月 日 指導委員會意見審核意見： 組長簽字： 　　　20　年 月 日