購買設(shè)計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文 檔后加 費領(lǐng)取圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 轎車車門裝配機械手的設(shè)計 學(xué) 院 工業(yè)制造學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 學(xué) 號 年級 指導(dǎo)教師 職稱 二 0 一五 年 三 月二十七日 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）I 轎車車門裝配機械手的 設(shè)計 專 業(yè)： 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 摘要： 本課題來源于汽車組裝生產(chǎn)線組裝設(shè)備更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出轎車車門裝配機械手，從而來滿足當(dāng)今轎車組裝生產(chǎn)線組裝設(shè)備不足的缺陷。 本文運用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了轎車車門裝配機械手的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計中所必須的理論計算和相關(guān)強度校驗，構(gòu)建了轎車車門裝配機械手總的指導(dǎo)思想，從而得出了該轎車車門裝配機械手的優(yōu) 點是高效，經(jīng)濟，并且安全系數(shù)高，對提高轎車車門裝配效率，減少人工投入，轎車車門的裝配精度等等起到了很大的作用的結(jié)論。 關(guān)鍵詞： 轎車車門裝配 機械手；高效；人工投入；結(jié)論 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）of of of F is a 6 to do to a to or It in to in to in of is to a by in of 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 錄 緒論 . 1 . 2 . 3 械手概述 . 2 械手的組成和分類 . 2 械手的組成 . 2 械手的分類 . 2 計基礎(chǔ) . 6 圖繪制 . 準(zhǔn)特征，參考幾何體的創(chuàng)建 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特 征建 配設(shè)計 . 12 2. 轎車車門裝配機械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計 . 12 車車門裝配機械手總體方案圖 . 12 車車門裝配機械手的工作原理 . 13 門裝配機械手的功能特點 . 13 械傳動部分的設(shè)計計算 . 14 . 15 . 17 承的選型計算 . 17 管強度的校核計算 . 19 承強度的校核計算 . 20 臂回轉(zhuǎn)力矩的計算 . 20 臂氣缸的選型計算 . 20 桿機構(gòu)的選型計算 . 20 3. 轎車車門裝配機械手中主要零件的三維建模 . 22 柱的三維建模 . 24 臂的三 維建模 . 26 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）門裝配夾具的三維建模 . 27 車車門裝配機械手的三維建模 . 28 . 30 編程控制器的選擇 . 31 可編程控制器的使用步驟 . 32 5. 三維軟件設(shè)計總結(jié) . 33 結(jié) 論 . 34 致 謝 . 35 參考 文獻 . 36 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務(wù)領(lǐng)域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務(wù)。概括說來，現(xiàn)代機械工程 有五大服務(wù)領(lǐng)域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務(wù)的機械、研制和提供家庭和個人生活中應(yīng)用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務(wù)于哪一領(lǐng)域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎(chǔ)。例如，研究力和運動的工程力學(xué)和流體力學(xué)；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應(yīng)用的工程材料學(xué)；研究熱能的產(chǎn)生、傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設(shè)計和計算的機械原理和機械零件學(xué)；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工 藝學(xué)和非金屬工藝學(xué)等等。 研究、設(shè)計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應(yīng)當(dāng)前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設(shè)施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設(shè)計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復(fù)雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且 銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復(fù)雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）2 1 課題的來源與研究的目的和意義 機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。機械產(chǎn)品的應(yīng)用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。研究機械 產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務(wù)，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研 、機械設(shè)計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學(xué)科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學(xué)科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復(fù)機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設(shè)備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復(fù)雜的交叉和重疊關(guān)系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 19 世紀時，機械工 程的知識總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個學(xué)科，被稱為民用工程， 19 世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學(xué)科。進入 20 世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在 20 世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）3 和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技 術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自20 世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標(biāo)來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉矗卫?、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標(biāo)任務(wù)。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接 完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復(fù)雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學(xué)使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復(fù)雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進 化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關(guān)系近似于腦與手之間的關(guān)系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應(yīng)速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學(xué)與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19 世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學(xué)院校中它一般還與土木工程綜合為一個學(xué)科，被稱為民用工程， 19 世紀下半葉 才逐漸成為一個獨立學(xué)科。進入 20 世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學(xué)科。這種分解的趨勢在 20 世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）4 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應(yīng)能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作 時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學(xué)提高。因此自 20 世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎(chǔ)理論，拓寬專業(yè)領(lǐng)域，合并分化過細的專業(yè)。綜合 再綜合的反復(fù)循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學(xué)科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學(xué)、自然科學(xué)和工程技術(shù)，也有處于更高一 層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 械手概述 工業(yè)機器人由操作機 (機械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論 、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應(yīng)用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)各，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備 給定 程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率 :可 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）5 以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn) ;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專 用機械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 械手的組成和分類 械手的組成 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖 2 機械手組成方框圖 : of of 一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、主臂、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機構(gòu)。 1、手部 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）6 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應(yīng)用較廣泛。平移型應(yīng)用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被 抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 V 形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 ;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務(wù)。傳力機構(gòu)型式較多時常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 2、主臂 是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位 (即姿勢 ) 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、主臂的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預(yù)定要求將其搬運到指定的位置 手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。 4、立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立 I 因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。 5、行走機構(gòu) 當(dāng)工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運 動則應(yīng)另外增設(shè)機械傳動裝置。 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）7 6、機座 機座是機械手的基礎(chǔ)部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動， 并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、 運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當(dāng)動作有錯 誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (四 )位置檢測裝置 控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設(shè)定位置 . 械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多，關(guān)于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。 (一 )按用途分 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種 : 1、專用機械手 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）8 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少 、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和叻口工中心” 2、通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種 :簡易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點位控制 :可以是 點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌控制， 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)， 一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類 型。 (二 )按驅(qū)動方式分 1、液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是 :抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。 2、氣壓傳動機械手 是以壓縮空氣的壓力 來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。 3、機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）9 械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準(zhǔn)確可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻率 大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。 4、電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 (三 )按控制方式分 1、點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。 2、連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空 間的任意連續(xù)曲線，其特點是設(shè)定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準(zhǔn)確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用 設(shè)計過程中，了解 各種功能。 司成立于 1993年，由 部位于馬薩諸州的康克爾郡（ 。當(dāng)初的目標(biāo) 是希望在每一個工程師的 桌面 上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設(shè)計系統(tǒng)。從1995年推出第一套 件 至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300家經(jīng)銷商在全球 140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。 1997年，國 達索（ 司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。 件是世界上第一個基于 于技術(shù)創(chuàng)新符合 好的財務(wù)狀況和用戶支持使得 X 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）10 年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系 統(tǒng)在 1995 1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎。其中僅從 1999年起， 美國 權(quán)威的 續(xù) 4年授予表彰 力和簡明。至此， 定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它， 設(shè)計師大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于 色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 成為 華爾街 青睞的對象。終于在 1997 年由法國 達索公司 以三億一千萬美元的高額市值將 資并購。公司原來的風(fēng)險投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 購后的為 業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。 由于使用了 觀式設(shè)計技術(shù)、先進的 核（由劍橋 提供）以及良好的與 第三方軟件 的集成技術(shù)。 好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的 8萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品 /消費品、離散制造等分布于 全球 100多個國家的約 3萬 1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球 4， 300所教育機構(gòu)的近 145， 000名學(xué)生通過 培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它 3D 一事實說明了越來越多的工程師和設(shè)計者使用 維軟件，越來越多的企業(yè)需要 才。于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是得 維軟件成為目前全球領(lǐng)先的三維 設(shè)計時能夠為用戶提供不同的設(shè)計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設(shè)計過程中降低設(shè)計的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場上所見到的三維 決方案中， 設(shè)計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）11 程師和設(shè)計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。 件是世界上第一個基于 統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 司于兩年間成為 好的財務(wù)狀況和用戶支持使得 年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在 1995 1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從 1999年起，美國權(quán)威的 年授予 佳編輯獎，以表彰 創(chuàng)新、活力和簡明。至此， 定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它， 設(shè)計師 大大縮短了設(shè)計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于 色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 成為華爾街青睞的對象。終于在 1997年由法國達索公司 以三億一千萬美元的高額市值將 司原來的風(fēng)險投資商和股東，以一千三百萬美元的風(fēng)險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 購后的 為 由于使用了 觀式設(shè)計技術(shù)、先進的 （由劍橋 提供）以及良好的與 第三方軟件 的集成技術(shù)， 好用的軟件。 資料顯示，目前全球發(fā)放的 8萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品 /消費品、離散制造等分布于全球 100多個國家的約 3萬 1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球 4， 300所教育機構(gòu)的近 145， 000名學(xué)生通過 培訓(xùn)課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它 3D 比較客觀地說明了越來越多的工程師使用 來越多的 企業(yè)雇傭 才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用 時間已達 5500萬小時。在美國，包括 麻省理工學(xué)院 （ 斯坦福大學(xué) 等在內(nèi)的著名大學(xué)已經(jīng)把 為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學(xué)（教育機構(gòu)）如 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 、 清華大學(xué) 、 浙江工業(yè)大學(xué) 、 浙江大學(xué) 、 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）12 華中科技大學(xué) 、 北京航空航天大學(xué) 、 大連理工大學(xué) 、 北京理工大學(xué) 、 武漢理工大學(xué) 等也在應(yīng)用 行教學(xué)。 件功能強大，組件繁多。 學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點，這使得 為領(lǐng)先的、主流的三維 夠提供不同的設(shè)計方案、減少設(shè)計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品 質(zhì)量。 僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設(shè)計者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。 現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應(yīng)用，并且 司對中國市場重點開發(fā)，日后 用將會更加完善，更加普遍。通過前文對 后會對 建模，裝配，工程圖，力學(xué)分析等。 計基礎(chǔ) 熟悉 工作環(huán)境；了解 握在 存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。 圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 準(zhǔn)特征 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準(zhǔn)點的方法；靈活運用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運用各種建立基準(zhǔn)面的方法； 靈活運用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何體。 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準(zhǔn)確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 程圖設(shè)計 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）13 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標(biāo)準(zhǔn)三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種 注釋的方法。 配設(shè)計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用 活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）14 2 轎車車門裝配機械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計 車車門裝配機械手的總體方案圖 本次設(shè)計的轎車 車門裝配機械手采取的方案是：工作人員將車門從存放區(qū)取出擺放到汽車組裝線旁邊的周轉(zhuǎn)車上，當(dāng)轎車車身隨著輸送線移動到裝配車門的工位時，工作人員打開機械手的控制開關(guān)，通過手扶機械手的操作架將機械手移動到存放汽車車門的周轉(zhuǎn)車上面，并將車門裝配的夾具放在方便吸取車門的位置，接著按吸取按鈕，這樣真空吸盤就會把車門吸附住，操作人員移動機械手到裝配車門的工序，對準(zhǔn)位置，松開吸附按鈕，這樣車門就可以裝配到轎車車身上了，實現(xiàn)輕松移載，其具體方案布局圖如下： 車車門裝配機械手的工作原理 轎車車門裝配機械手的工作 原理為：工作人員將車門從存放區(qū)取出擺放到汽車組裝線旁邊的周轉(zhuǎn)車上，當(dāng)轎車車身隨著輸送線移動到裝配車門的工位時，工作人員打開機械手的控制開關(guān)，通過手扶機械手的操作架將機械手移動到存放汽車車門的周轉(zhuǎn)車上面，并將車門裝配的夾具放在方便吸取車門的位置，接著按吸取按鈕，這樣真空吸盤就會把車門吸附住，操作人員移動機械手到裝配車門的工序，對準(zhǔn)位置，松開吸附按鈕，實現(xiàn)輕松移載。 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）15 門裝配機械手的功能特點 本文所設(shè)計的機械手，具有全程懸浮功能，模塊化結(jié)構(gòu)和符合人機工程學(xué)操作原理的特性能夠更好的滿足客戶需求?，F(xiàn)有產(chǎn) 品，主機負載能力可從 8050夾具）；提升有效行程可達 1400大工作半徑可達 可通過鋪設(shè)滑軌來實現(xiàn)覆蓋范圍的有效擴展，以滿足不同的現(xiàn)場工作情況。 車門裝配機械手在機械結(jié)構(gòu)上來說，主關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度可以實現(xiàn) 360度自由旋轉(zhuǎn)，特有的四連桿機構(gòu)能夠有效保證機械手前段始終處于水平狀態(tài)，以達到工件狀態(tài)的始終如一；本身的剛性特點能夠有效抵抗工件的偏心，以滿足更復(fù)雜的工序裝配移載要求。 車門裝配機械手在安全上也做有足夠的保護措施，在給定的氣壓下只能夠提起相應(yīng)的負載，有效的避免超負荷工作而帶來的風(fēng) 險。設(shè)備設(shè)有斷氣保護功能，當(dāng)氣源突然斷氣時，止回閥可以有效的防止因工作氣體回流而導(dǎo)致的工件下墜現(xiàn)象的方式。同時還可以根據(jù)工況需要選配增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，以提高設(shè)備的穩(wěn)定性，保護操作人員在正常使用過程中不會受到傷害。 此類機械手廣泛運用于食品、醫(yī)療、化工、印刷、機械制造、電子、陶瓷及汽車等行業(yè)的生產(chǎn)加工車間的物件移載與裝配工位，對偏心工件的移載與裝配，或工件的探入操作具有很強的適應(yīng)性。 械傳動部分的設(shè)計計算 空吸盤的選型計算 選擇最合適的真空吸盤可以得到最佳的使用效果 ,不同的吸盤可以適 合多種不同表面的工件 ,如圓形 ,傾斜狀的 ,帶起伏的甚至不規(guī)則表面工件 ,不同的吸盤可以吸取不同類型的工件。吸盤的選擇主要取決于現(xiàn)實工件或者目標(biāo)工件的構(gòu)成材質(zhì) ,表面狀況 ,工件形狀等要素 ,對于真空吸盤，可以根據(jù)一下公式計算出當(dāng)前工況所需要的吸盤數(shù)據(jù)。 在本次設(shè)計中，真空吸盤所要吸附的是轎車的車門，已知轎車的車門的材料為鈑金，總重量為 40有： 由以上公式可知，真空吸盤的直徑為 130 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）16 缸的選型計算 根據(jù) 系統(tǒng)工況可知，車門裝配機械手的鎖緊裝置是通過氣缸推動鎖緊塊來進行鎖緊的，根據(jù)已知條件可知：對機械手的制動所需要的力為 120N。 已知機械手鎖緊部位各個零件的重量以及其他零部件的總重量為 30據(jù)公式 F=P*S=氣壓 *S,可得 S=中： 般 氣缸 水平使用取 直使用取 于是算出氣缸缸徑為 63程根據(jù)實際情況我們選擇 20，所以我們選擇 承的選型計算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 16× 365× 8=48720小時； (1）已知 n =軸承徑向反力： 初先兩軸承為深溝球軸承 6204型。 根據(jù)課本 11軸承內(nèi)部軸向力 (2) a= 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取 1端為壓緊端 (3)計算當(dāng)量載荷 263表（ 11 f P=據(jù)課本 11得 P1=fP(1× )= P2=fp(1× )= (4)軸承壽命計算 2故取 P= 深溝球軸承 =3； 管強度的校核計算 據(jù)方管承載力計算公式： M=(M：彎矩， X 學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）17 距離， L=a+c) b h h 12（僅用于矩形截面 ) f=M/W材料的許用應(yīng)力（彈性抗拉強度 /安全系數(shù)）。 M=11960次設(shè)計初定 000 M=13456N.M b h h 12，初定方管為 60方管，計算 462M 1 3 4 5 6f = = = 1 2 1 2 . 3 5 1 0 a = 1 2 . 1 2 1 0 0 . 4 2 c N 算后位 12 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 75500于 12以初定方管 100 承強度的校 核計算 （ 1）滾動軸承的選擇 滾動軸承為深溝球軸承，由文獻 2表 得 862N， 1490N，83.0e ， Y 。 （ 2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 222 （ 對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。 0 F N 由文獻 2表 得， ， 0 0 51 （ 按軸承 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）18 9310366 h （ hL h= 年 由于機械手運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 臂回轉(zhuǎn)力矩的計算 主臂的回轉(zhuǎn)的時候，驅(qū)動主臂回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服主臂起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，主臂的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩。 主臂轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算 : 封摩偏慣驅(qū) 式中 : 驅(qū)M - 驅(qū)動主臂轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 ( ); 慣M - 慣性力矩 ( ); 偏M - 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量 (包括工件、夾具部位 )對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 ( )., 下面分析各阻力矩的計算 : 1、主臂加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 若主臂轉(zhuǎn)動過程按等加速運動，主臂轉(zhuǎn)動時的角速度為 ，起動過程所用的時間為 t ，則 : ).(1 ）（慣 式中 :J - 參與主臂轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ).( 2 1J - 工件對主臂轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ).( 2。 若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量 1J 為 : 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）19 c 11 21e 式中 : 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 ).( 2 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距 ( - 主臂轉(zhuǎn)動時的角速度 (弧度 /s); t - 起動過程所需的時間 (s); 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度 (弧度 )。 2、主臂轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M 偏 偏M 11+ 33( ) 式中 : 3G - 主臂轉(zhuǎn)動件的重量 (N); 3e - 主臂轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距 (當(dāng)工件的重心與主臂轉(zhuǎn)動軸線重合時， 則 11 . 3、主臂轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M 封M )(2 12 A ( ) 式中 : 1d ， 2d - 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑 ( f - 摩 擦系數(shù)，對于滾動軸承 01.0f ，對于滑動軸承 1.0f ; 處的支承反力 (N)，可按主臂轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解， 根據(jù) 0 ）（ ,得 : 33 22 32211 院學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計）20 臂氣缸的選型計算 本次設(shè)計的機械手，主臂氣缸是控制機械手主臂上下擺動的關(guān)鍵部分，根據(jù)系統(tǒng)工況可知，車門裝配機械手的主臂升降是通過氣缸推動四桿機構(gòu)來進行的，根據(jù)已知條件可知： 已知機械手主臂各個零件的重量以及其他零部件的總重量為 200據(jù)公式 F=P*S=氣壓 *S,可得 S=100中： 般 氣缸 水平使用取 直使用取 于是算出氣缸缸徑為 200程根據(jù)實際情況我們選擇 400，所以我們選擇費斯托低摩擦氣缸。 桿機構(gòu)的選型計算 作用力和力作用點運動線速度方向之間所夾的銳 角稱為壓力角，常用表示；壓力角的余角稱為傳動角，常用表示。曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變。傳動角越大則機械效率越高，動力傳動中一般要求傳動角最小值 有必要檢驗 應(yīng)大于 40°。 因此設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時值。那么，最小傳動角在什么位置出現(xiàn)呢？分析如下：可以證明：若機架上 A、 D 兩點位于 C、 C"連線的同一側(cè)，則當(dāng) =0°時， 最小，有機架上 A、 D 兩點位于 C、 C"連線的兩側(cè)，則 =180°時的 最大 (鈍角 )，有 =180。不難看出，對于曲柄主動的曲柄搖桿機構(gòu)，最小傳動角就是連桿和搖桿所夾的最小銳 角。 當(dāng)主臂勻速轉(zhuǎn)動時， 搖桿作變速擺動，而且往