五自由度鈑金機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計含ProE三維及6張CAD圖.zip,自由度,機(jī)械手,結(jié)構(gòu)設(shè)計,ProE,三維,CAD 五自由度鈑金機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計開題報告 課題題目及來源： 本課題來源于生產(chǎn)實際應(yīng)用。在汽車等產(chǎn)品生產(chǎn)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(jī)械來實現(xiàn)鈑金上下料，這就需要靈活、適用性強(qiáng)、高性能的鈑金機(jī)械手來配合高節(jié)奏的汽車生產(chǎn)線。 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 本課題以五自由度鈑金機(jī)械手為對象，通過本設(shè)計使我們能對大學(xué)期間所學(xué)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用的訓(xùn)練，達(dá)到加深大學(xué)期間所學(xué)這些知識的理解和應(yīng)用的目的，使我們逐步掌握機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計的方法，提高實際設(shè)計能力和解決問題的能力。通過本課題的研究，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，提高理論與實際相結(jié)合的能力，為以后在實際工作中從事相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)。 在機(jī)械工業(yè)中，應(yīng)用機(jī)械手的意義可以概括如下： （1）以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機(jī)械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)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(yīng)用機(jī)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(fù)，特別是較笨重的操作中，以機(jī)械手代替人進(jìn)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(chǎn) 應(yīng)用機(jī)械手代替人進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床的綜合加工自動線上，機(jī)械手減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進(jìn)行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機(jī)械手，是發(fā)展機(jī)械工業(yè)的必然趨勢。機(jī)械手的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀如下： （1）國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 鈑金機(jī)械手最早應(yīng)用在汽車制造工業(yè)，常用于沖壓、焊接、上下料和搬運(yùn)。鈑金機(jī)械手延伸和擴(kuò)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(diào)重復(fù)勞動，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前主要應(yīng)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(jī)械制造及金屬加工等工業(yè)。鈑金機(jī)械手與數(shù)控加工中心，自動搬運(yùn)小車與自動檢測系統(tǒng)可組成柔性制造系統(tǒng)和計算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，功能和性能的不斷改善和提高，機(jī)械手的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 我國的鈑金機(jī)械手發(fā)展主要是逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，研制出示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等?？梢詫C(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，設(shè)計成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不用的典型機(jī)構(gòu)，組裝成各種用途的機(jī)械手，即便于設(shè)計制造，又便于跟換工件，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。目前國內(nèi)機(jī)械手主要用于機(jī)床加工、鍛造。所以，在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄造、熱處理方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件，在應(yīng)用專業(yè)機(jī)械手的同時，相應(yīng)的發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的要研制示教式機(jī)械手、計算機(jī)控制機(jī)械手和組合機(jī)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(jī)械手的作用。此外還應(yīng)大力研究伺服型、記憶再現(xiàn)型，以及具有觸覺、視覺等性能的機(jī)械手，并考慮與計算機(jī)連用，逐步成為整個機(jī)械制造系統(tǒng)中的一個基本單元。 （2）國外研究現(xiàn)狀 國外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)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(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)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(yīng)的變更。如 發(fā)生少許偏差時候，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。 課題研究的主要內(nèi)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(nèi)容和方法如下： （1）查閱資料，撰寫開題報告，掌握機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的基本步驟； （2）結(jié)合題目進(jìn)行市場調(diào)研，了解現(xiàn)場工程問題，積累相關(guān)資料，做好調(diào)研筆記； （3）了解鈑金機(jī)械手工作原理與性能及各部件零件的設(shè)計方法，進(jìn)行設(shè)計方案比較后優(yōu)選； （4）對各機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計與校核。 本設(shè)計將采用文獻(xiàn)研究及理論分析研究機(jī)構(gòu)視圖分析三種方法。 （1）文獻(xiàn)研究：先對已有的鈑金機(jī)械手相關(guān)的文獻(xiàn)盡性系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和閱讀。歸納整理鈑金機(jī)械手的相關(guān)理論，重點(diǎn)整理其驅(qū)動及傳動機(jī)構(gòu)的工作原理和構(gòu)成，運(yùn)作方式方面的研究。 （2）理論邏輯分析：通過對鈑金機(jī)械手的詳細(xì)解讀，提出設(shè)計的不足之處，進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合時代發(fā)展的新特點(diǎn)，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(jī)各自由度動力匹配及運(yùn)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(jī)械手總體方案如下，五個自由度分別為：臂部回轉(zhuǎn)、臂部伸縮、碗部升降、腕部回轉(zhuǎn)、手部俯仰，其中臂部回轉(zhuǎn)由電機(jī)1帶動渦輪蝸桿傳動實現(xiàn)、臂部伸縮由電機(jī)2帶動絲桿螺母傳動實現(xiàn)、碗部升降由電機(jī)3帶動絲桿螺母傳動實現(xiàn)、腕部回轉(zhuǎn)由直流調(diào)速電機(jī)4直接驅(qū)動轉(zhuǎn)動實現(xiàn)、手部俯仰由電機(jī)5帶動絲桿螺母傳動帶動滑槽機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，最后手部連接吸盤或者磁盤實現(xiàn)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(xiàn)： [1] 劉鴻文. 材料力學(xué)[M].第六版. 北京：高等教育出版社， 2017：1-200. [2] 成大先.機(jī)械設(shè)計圖冊（1-5卷）[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2016. [3] 羅紅專.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016：1-260. [4] 李超，氣動通用上下料機(jī)械手的研究與開發(fā).陜西科技大學(xué)，2016 [5] 陸祥生 ，楊繡蓮.機(jī)械手.中國鐵道出版社,2015.1 [6] 張建民.工業(yè)機(jī)械人.北京：北京理工大學(xué)出版社,2012 [7] 史國生.PLC在機(jī)械手步進(jìn)控制中的應(yīng)用.中國工控信息網(wǎng),2005.1 [8] 李允文.工業(yè)機(jī)械手設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社,2016.4 [9] 蔡自興.機(jī)械人學(xué)的發(fā)展趨勢和發(fā)展戰(zhàn)略.機(jī)械人技術(shù),2015，4 [10] 周洪.氣動技術(shù)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(jī)械人發(fā)展的態(tài)勢分析.機(jī)械人技術(shù)與應(yīng)用,2011，2 [12] 王雄耀.近代氣動機(jī)械人（機(jī)械手）的發(fā)展及應(yīng)用.液壓氣動與密封,2015，5 [13] 李明.單臂回轉(zhuǎn)機(jī)械手設(shè)計.制造技術(shù)與機(jī)床，2014. [14] 張軍， 封志輝.多工步搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計.機(jī)械設(shè)計,2014.4：21 [15]成樹康.電動機(jī)智能控制基礎(chǔ).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2016 [16]張福學(xué).機(jī)器人學(xué)-智能機(jī)器人傳感技術(shù).電子工業(yè)出版社,2015: [17]金廣業(yè) 陶興汪.工業(yè)機(jī)器人與控制.東北大學(xué)出版社,2015: [18]馬香峰. 機(jī)器人結(jié)構(gòu)學(xué)[B] [M] . 機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [19][俄]IO.M.索羅門采夫. 工業(yè)機(jī)器人圖冊[B] [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2015 [20]黃繼昌,徐巧魚,張海貴等. 實用機(jī)械機(jī)構(gòu)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(dǎo)教師審查意見： 指導(dǎo)教師簽字： 　　　 20 年 月 日 指導(dǎo)委員會意見審核意見： 組長簽字： 　　　20　年 月 日