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畢 業(yè) 設 計 論文 任 務 書 題 目 輪胎裝配機器人機械結構設計 學生姓名 學 號 專 業(yè) 班 級 機自 12 2 設 計 論 文 內 容 及 基 本 要 求 一 原始數據 1 輪胎直徑 300 450 mm 2 主臂回轉角度 0 280 3 主臂回轉轉速 0 16 r min 4 機器人直線移動速度 0 0 5m s 5 機器人自由度 5 二 內容要求 1 計算及說明要求 1 輪胎裝配機器人功能原理設計 液壓缸等液壓機構 2 載荷分析 3 輪胎裝配機器人結構方案設計 4 輪胎裝配機器人傳動方案擬定 5 輪胎裝配機器人主要零部件強度 剛度校核 2 圖紙要求 1 輪胎裝配機器人結構總裝配圖 1 張 2 機構零部件圖 若干 注 1 圖紙用計算機繪制 2 繪圖總量不少于 3 張 0 圖 3 說明書用計算 機打印 設計 論文 起止時間 2015 年 10 月 12 日 至 2016 年 5 月 10 日 設計 論文 地點 指 導 教 師 簽 名 年 月 日 系 教研室 主任簽名 年 月 日 學 生 簽 名 年 月 日 1 直角坐標型機器人 直角坐標型裝配機器人的結構在目前的產業(yè)機器人中是最簡單的 如圖 2 1 臂部由 三個相互正交的移動副組成 帶動腕部分別沿 X Y Z 三個坐標軸的方向作直線移動 它具有操作簡便的優(yōu)點 被用于零部件的移送 簡單的插入 旋擰等作業(yè) 在機構方面 大部 分裝備了球形螺絲和伺服電動機 具有可自動編程 速度快 精度高等特點 但所占空間較大 工作范圍相對較小 2 圓柱坐標型機器人 圓柱坐標型機器人的結構也比較簡單 如圖 2 2 臂部由一個轉動副和兩個移動副組 成 工作范圍為圓柱形狀的 其特點是位置精度高 運動直觀 控制簡單 結構簡單 占 地面積小 廉價 因此應用廣泛 3 垂直多關節(jié)型機器人 垂直多關節(jié)型機器人是根據人的上肢而設計的 如圖 2 3 它的最下面是一個承載能 力很強的動力型旋轉關節(jié) 前三個轉動關節(jié) 腰關節(jié)繞 Z 軸轉動 臂的兩個關節(jié)繞平行于 Y 軸的兩軸線轉動 它利用順序的三個圓弧運動來改變手的空間位置 關節(jié)型機器人以臂 部各相鄰部件的相對角位移為運動坐標 結構緊湊 操作靈活性最好 所占空間小 運動 速度較高 操作范圍大 能在狹窄空間內饒過各種障礙物 但其精度受手臂姿勢的影響 實現高精度運動有一定的困難 4 平面關節(jié)型 SCARA 裝配機器人 平面關節(jié)型 SCARA 裝配機器人是由山梨大學工學部精密工學研究所開發(fā)完成的 目 前在裝配生產線上應用的數量最多 它是一種精密型裝配機器人 具有速度快 精度高 柔性 好等特點 如圖 2 4 采用交流伺服電機驅動 其重復位置精度達到了 0 1025mm 可應用于電 子 機械和輕工業(yè)等有關產品的自動裝配 搬運 調試等工作 適合于工廠柔性自動化生產 的需求 由于這種機器人所具有的各種特性符合用戶的需求 因此需求量迅速上升 但因為 所承受載荷有限 所以不能用于重型裝配 5 極坐標型機器人 極坐標型機器人利用兩個轉動和一個移動來改變手的空間位置 如圖 1 4 產生沿手 臂軸 X 的直線移動 繞基座軸 Y 的轉動和繞關節(jié)軸 Z 的擺動 其手臂可作繞 Z 軸的俯仰 運動能抓取地面上的物體 這種機器人的特點是結構緊湊 所占空間小 運動靈活 并能 擴大機器人的工作空間 但旋轉關節(jié)反映在末端執(zhí)行器上的線位移分辨率是一個變量 精 度難以保證 根據上面幾種機器人結構特點比較 由于關節(jié)型機械臂動作靈活 所占空間小 工作 范圍大 能在狹窄空間內饒過各種障礙物的特性 綜合以上決定采用 2 圓柱坐標型裝 配機器人 裝配機器人分為搬運和裝配兩個動作 實現夾住輪胎然后搬運過來 然后定位 定位 之后由裝配的機構擰螺絲實現裝配動作 1 可以設計成一體式 即搬運的機構和裝配的機構在一個圓柱坐標機器人完成 也可以設計成雙臂式 即搬運和裝配部分在兩個圓柱坐標機器人上分別完成動作 2 裝配機器人擰螺絲過程為 對角依次固定 一般汽車輪胎上有五個固定螺絲 成對 角狀態(tài)擰螺絲才能保證輪胎的緊固