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西安文理學院機械電子工程系 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 連桿式裝箱機械手的設計 專業(yè)班級 08級機電（2）班 學 號 08102080215 學生姓名 陳凡 指導教師 姚慧 設計所在單位 西安工業(yè)大學 2012年 3月 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文）任務書 題 目 連桿式裝箱機械手的設計 學生姓名 陳凡 學 號 08102080215 專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化 08機電(2)班 指導教師 姚慧 職 稱 講師 教 研 室 機械設計系 畢業(yè)設計（論文）任務與要求 任務與要求 機械手是近幾十年來自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型，高科技自動生產(chǎn)設備。在生產(chǎn)過程中，機械手被廣泛用于自動化生產(chǎn)線中，它是一種類似人體上肢的部分動能，能按照要求傳送工件或握持工具進行操作的自動化技術設備，對工業(yè)生產(chǎn)的自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進步發(fā)展有重要作用。在生產(chǎn)線上裝卸工件一般有工人完成，勞動強度大，生產(chǎn)率低。為了提高生產(chǎn)線的工作效率，降低成本，使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)，適應現(xiàn)代自動化大生產(chǎn)的需要，利用機器人技術，對生產(chǎn)線上裝卸機械手進行設計研究，以提高自動化作業(yè)程度。具體要求如下： 了解 工業(yè)機器人和機械手的發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)中的應用；完成機械手結構設計；建立該機械手模型；應用軟件繪制所設計機械手的裝配圖；撰寫論文； 畢業(yè)設計（論文）工作進程 起止時間 工作內(nèi)容 第1~2周 2012.1.10~2012.3.14 第3~4周 2012.3.15~2012.3.28 第5~6周 2012.3.29~2012.4.11 第7周 2012.4.12~2012.4.18 第8~9周 2012.4.19~2012.5.2 第10周 2012.5.3~2012.5.9 第11周 2012.5.10~2012.5.16 第12周 2012.5.17~2012.5.23 查（借）閱資料，學習連桿式裝箱機械手結構基礎理論和知識，了解所設計的機械手的結構，撰寫開題報告。 對機械手各部分零件進行結構設計。 用AutoCAD及相關繪圖軟件繪制機械手結構圖以及重要零件圖。 撰寫畢業(yè)論文。 論文定稿 整理資料準備答辯。 答辯。 開始日期 2012-1-10 完成日期 2012-5-12 教研室主任（簽字） 系主任（簽字） 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 連桿式裝箱機械手的設計 學生姓名 陳凡 學 號 08102080215 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 指導教師 姚慧 開題時間 2012-03-1 班 級 08機械2班 一、 選題目的和意義 裝箱機械手控制系統(tǒng)的研究是近代自動控制領域中出現(xiàn)的一項新技術,并巳成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分,機械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認同，當下我國許多行業(yè)盡管仍屬于勞動力密集型，機械手的使用卻已經(jīng)越來越普及。我國在機械手方面的研究工作卻剛剛起步，進行這個裝箱機械手的結構設計，不僅可以鞏固我們已學的專業(yè)知識，擴展我們的知識面和專業(yè)面，可以加強對自己的思維訓練和能力培養(yǎng)，還可以填補空白，提高生產(chǎn)效率，很大的現(xiàn)實意義。 二、 主要研究內(nèi)容 1. 了解機械手的基本結構，工作原理，應用場所。 機械手主要有手部、運動機構、和控制機構三大部分組成。手部是用來抓吃工件的部件，根據(jù)被抓吃工件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結構形式。運動機構，使手部完成各種轉動、移動或復合運動來實現(xiàn)規(guī)定的動作，改變被抓物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式稱為機械手的自由度。能模仿人手和臂的一些動作用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能再有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕功和原子能等部門。 2. 了解及掌握，工業(yè)機械手的基本結構（執(zhí)行機構、驅動機構、控制裝置） 手部 既直接與工件接觸的部分，一般是回轉型或平動型（多為回轉型，因其結構簡單），夾持對象是10kg的小型家電整箱。根據(jù)需要分為外抓式和內(nèi)抓式兩種；也可以用負壓式或真空式的空氣吸盤（主要用于吸冷的，光滑表面的零件或薄板零件）和電磁吸本課題選用內(nèi)抓式手部；傳力機構為連桿杠桿式 工作任務：機械手抓取對象，提高200 mm，順時針轉90°，前進600mm放下工件，回到原位置。 抓取對象外形：工件為立方體，工件體積為0.5m3 抓取對象重量：10kg 傳力機構較多，常用的是；滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜槭杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母式、彈簧式、重力式。 腕部 是連接手部和臂部的部件，并可用來調(diào)節(jié)被抓物體的方位，以擴大機械手的動作范圍，并使機械手變的更靈巧，適應性更強。手腕有獨立的自由度。有回轉運動、上下擺動、左右擺動。一般腕部設有回轉運動再增加一個上下擺動即可滿足工作要求，有些動作較為簡單的專用機械手，為了簡化結構，可以不設腕部，而直接用臂部運動驅動手部搬運工件。 目前，應用最為廣泛的手腕回轉運動機構為回轉液壓（氣）缸，它的結構緊湊，靈巧但回轉角度小。并且要求嚴格密封，否則就難保證穩(wěn)定的輸出扭距。因此在要求較大回轉角的情況下，采用齒條傳動或鏈輪以及輪系結構。 臂部? 手臂部件是機械手的重要握持部件。它的作用是支撐腕部和手部（包括工作或夾具），并帶動他們做空間運動。 臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內(nèi)任意一點。如果改變手部的姿態(tài)（方位），則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右旋轉、升降（或俯仰）運動。 手臂的各種運動通常用驅動機構（如液壓缸或者氣缸）和各種傳動機構來實現(xiàn)，從臂部的受力情況分析，它在工作中既受腕部、手部和工件的靜、動載荷，而且自身運動較為多，受力復雜。因此，它的結構、工作范圍、靈活性以及抓重大小和定位精度直接影響機械手的工作性能。 行走機構 有的工業(yè)機械手帶有行走機構，我國的正處于仿真階段，本課題的機械手不具有行走功驅動機構 驅動機構是工業(yè)機械手的重要組成部分。按照動力源分為液壓、氣壓、電動驅動三大類，根據(jù)需要，也可以將這三種基本類型組合成復合式的驅動系統(tǒng)。 液壓驅動 油壓高，可獲得較大的輸出功率，直接驅動使用于重型、低速驅動。壓力、流量以控制，反應靈敏，可無級調(diào)速，能實現(xiàn)速度、位置的精絕控制，傳動平穩(wěn)。但管路結構較復雜，成本高。 氣壓驅動 氣壓較低，輸出功率小，當輸出功率增大時，結構尺寸將增大，只適用中小型、低速驅動。氣源方便，結構簡單，成本低。但是，效率低。 電動驅動 交直流普通電動機適用于抓起重量較大而速度低的中重型驅動。輸出力大，成本低。步進、伺服電動機，步進電動機輸出力較小，伺服電動機的可大一些，適用于運動控制，要求嚴格的中小型驅動。但成本高。 3. 制定機械手的設計方案 （1）了解被加持對象的基本結構和機械手的工作行程。 定位、抓起、提升、旋轉、伸長、下降、放松、升高、縮短、旋轉、下降 （2）設計手抓，手腕，手臂等的基本結構 4. 方案實施 設計、計算、校核等等 5 繪制機械手的裝配圖 6. 撰寫論文 指導教師意見及建議： 簽字： 年 月 日 教研室審核意見： 簽字： 年 月 日 注：此表前三項由學生填寫后，交指導教師簽署意見，經(jīng)教研室審批后，才能開題。