机械类毕业设计-运送铝活塞铸造毛坯机械手设计、运载机器人的设计制作.docx

《机械类毕业设计-运送铝活塞铸造毛坯机械手设计、运载机器人的设计制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械类毕业设计-运送铝活塞铸造毛坯机械手设计、运载机器人的设计制作.docx（79页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、湛江海洋大学本科生毕业士文（段计）书设计题目：运送铝活塞铸造毛坯机械手设计专 业：机械设计制造及其自动化班 级：2001级6班学生姓名：王强指导教师：李作全 职称设计起讫日期：3. 246. 3设计地点：湛江海洋大学2005年 月 日毕业设计（论文）任务书的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）通过设计机械手，培养综合运用所学过的基本理论、基本知识和基本方法分析能力和解决问题的能力。有关数据：设计一机械手、将铝活塞铸造毛坯从模具中取出，并运送到离模具2米远处的铝活塞毛坯箱里。（铝活塞的基本尺寸等技术要求参见顾崇衍编机械制造工艺学P91-P100o ）要求：设计方案和计算准确，叙述清楚

2、，图纸符合制图规范，翻译一篇有关的外文资料。要求完成的图纸内容及要求1 .机械手机构简图2 .工作空间投影图3 .机械手传动原理图4 .装配图5 .零件图要完成的实习内容及要求:1 .到本校机械实验室组装各类机械手模型。2 .学习工业机械人设计方面知识其他要提交的设计资料:设计参考资料：1 .顾崇衍.机械制造工艺学.陕西科技出版社，19962 .周伯英.工业机械人设计.机械工业出版社，19953 .龚振帮.机械人机械设计.电子工业出版社，19954 .成大光.机械设计图册（5）.化学工业出版社，1999毕业设计（论文）进度计划设计起讫时间工作内容备注3. 24-4. 254. 26-5. 35

3、. 4-5. 175. 18-5. 245. 256. 1实习，拟订设计方案机械手传动原理图机械手装配图零件图写说明书设计起讫时间工作内容备注3. 24-4. 254. 26-5. 35. 45. 175. 18-5. 245. 256. 1实习，拟订设计方案机械手传动原理图机械手装配图零件图写说明书4.4电路接口说明19第5章工业机器人运行时应采取的安全措施 215. 1安全要求215. 2实施方法21总结22鸣谢23参考文献244.4电路接口说明19第5章工业机器人运行时应采取的安全措施 215. 1安全要求215. 2实施方法21总结22鸣谢23参考文献24运送铝活塞铸造毛坯机械手设计运

4、送铝活塞铸造毛坯机械手设计专业：机械设计制造及其自动化，学号：2001121626,姓名：王强指导老师：李作全第一章绪论1.1 工业机器人简介机器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重

5、复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义,结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。工业机器人是在计算机控制下可编程的自动机器。采用工业机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。机

6、器人的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力。根据所处的环境和作业需求，工业机器人具有至少一项或多项拟人功能，如抓取功能或移动功能，或两者兼有之，另外还可能程度不等的具有某些环境感知功能（如视觉，力觉，触觉等）。以及语音功能及至逻辑思维，判断决策功能等。从而使其能在要求的环境中代替人进行作业。在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是运送铝活塞铸造毛坯机械手设计专业：机械设计制造及其自动化，学号：2001121626,姓名：王强指导老师：李作全第一章绪论1.1 工业机器人简介机

7、器人工程是近二十多年来迅速发展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多种学科的最新研究成果，是当代科学技术发展最活跃的领域之一，也是我国科技界跟踪国际高科技发展的重要方面。工业机器人的研究、制造和应用水平，是一个国家科技水平和经济实力的象征，正受到许多国家的广泛重视。目前，工业机器人的定义，世界各国尚未统一，分类也不尽相同。最近联合国国际标准化组织采纳了美国机器人协会给工业机器人下的定义：工业机器人是一种可重复编程的多功能操作装置，可以通过改变动作程序，来完成各种工作，主要用于搬运材料，传递工件。参考国外的定义,结合我国的习惯用语，对工业机器人作如下

8、定义：工业机器人是一种机体独立，动作自由度较多，程序可灵活变更，能任意定位，自动化程度高的自动操作机械。主要用于加工自动线和柔性制造系统中传递和装卸工件或夹具。工业机器人以刚性高的手臂为主体，与人相比，可以有更快的运动速度，可以搬运更重的东西，而且定位精度相当高，它可以根据外部来的信号，自动进行各种操作。工业机器人是在计算机控制下可编程的自动机器。采用工业机器人是提高产品质量与劳动生产率，实现生产过程自动化，改善劳动条件，减轻劳动强度的一种有效手段。机器人的诞生和发展虽只有30多年的历史，但它已应用到国民经济，民事技术等众多的领域，具有广阔的应用和发展前景，显示出强大的生命力。根据所处的环境和

9、作业需求，工业机器人具有至少一项或多项拟人功能，如抓取功能或移动功能，或两者兼有之，另外还可能程度不等的具有某些环境感知功能（如视觉，力觉，触觉等）。以及语音功能及至逻辑思维，判断决策功能等。从而使其能在要求的环境中代替人进行作业。在工业机器人的诸多功能中，抓取和移动是最主要的功能。这两项功能实现的技术基础是运送铝活塞铸造毛坯机械手设计设计内容和需求确定工业机器人工作方式，利用步进电机驱动和锥齿轮传动来实现机器人的旋转运动；利用一个液压缸，使手臂实现上下运动；考虑到本设计中的机器人工作范围不大,故利用液压缸驱动实现手臂的伸缩运动；末端夹持器则采用滑槽杠杆式回转型夹持器，用小型液压缸驱动夹紧。图

10、2-1机器人外形图2.2.3工业机器人主要技术性能参数工业机器人的技术参数是说明其规格和性能的具体指标。主要技术参数有如下：A、抓取重量：抓取重量是用来表明机器人负荷能力的技术参数，这是一项主要参数。这项参数与机器人的运动速度有关，一般是指在正常速度下所抓取的重量。B、抓取工件的极限尺寸：抓取工件的极限尺寸是用来表明机器人抓取功能的技术参数，它是设计手部的基础。C、坐标形式和自由度：说明机器人机身、手部、腕部等共有的自由度数及它们组成的坐标系特征。D、运动行程范围：指执行机构直线移动距离或回转角度的范围，即各运动自由度的运动量。根据运动行程范围和坐标形式就可确定机器人的工作范围。E、运动速度：

11、是反映机器人性能的重要参数。通常所指的运动速度是机器人的最大运动速度。它与抓取重量、定位精度等参数密切有关，互相影响。目前，国内外机器人的最大直线移动速度为1000mms左右，一般为200400mm/s；回转速度最大为1807s, 一般为50。国F、定位精度和重复定位精度:定位精度和重复定位精度是衡量机器人工作质量的一项重要指标。G、编程方式和存储容量。本设计中的三自由度圆柱坐标型工业机器人的有关技术参数见表2-1 o表2-1机械手类型三自由度圆柱坐标型抓取重量2. 38Kg自由度3个（1个回转2个移动）机座内部回转运动，回转角0 -180 ,步进电机驱动腰部机构伸缩运动，升降范围400mb液

12、压缸驱动手臂机构伸缩运动，伸缩范围70mm,液压缸驱动末端执行器液压缸驱动第3章 工业机器人的机械系统设计3.1 工业机器人的运动系统分析3.1.1 机器人的运动概述工业机器人的运动，可从工业机器人的自由度，工作空间和机械结构类型等三方面来讨论。如图21所示，为工业机器人机构的简图。图3-1机构简图a.工业机器人的运动自由度所谓机器人的运动自由度是指确定一个机器人操作位置时所需要的独立运动参数的数目，它是表示机器人动作灵活程度的参数。本设计的工业机器人具有四转动副和移动副两种运动副，具有手臂伸降，旋转，前后往复三自由度。b.机器人的工作空间和机械结构类型（1）工作空间工作空间是指机器人正常运行

13、时，手部参考点能在空间活动的最大范围，是机器人的主要技术参数，工作空间图如图2-2。点 工作范围图32工作空间图（2）机械结构类型圆柱坐标型为本设计所采用方案，这种运动形式是通过一个转动，两个移动，共三个自由度组成的运动系统（代号RPP）,工作空间图形为圆柱形。它与直角坐标型比较，在相同的工作条件下，机体占体积小，而运动范围大。3.1.2 机器人的运动过程分析工业机器人的运动过程中各动作如图3-3和表3-1 op 工步十四工步1四 工步八工步一工步二工步三图3-3表3-1机器人开机，处于A点工步一手臂上升工步二，工步七，工步十三旋转至B点工步三手臂伸出工步四，工步十手臂下降工步五，工步H一夹紧

14、工件工步六手臂收缩工步八，工步十四旋转至C点工步九放松工件工步十二实现运动过程中的各工步是由工业机器人的控制系统和各种检测原件来实现的，这里尤其要强调的是机器人对工件的定位夹紧的准确性，这是本次设计成败之关键所在。3.2 工业机器人的执行机构设计3.2.1 末端执行机构设计工业机器人的末端执行机构设计是用来抓持工件或工具的部件。手部抓持工件的迅速、准确和牢靠程度都将直接影响到工业机械手的工作性能，它是工业机械手的关键部件之一。3. 2.1.1设计时要注意的问题：a.末端执行机构应有足够的夹紧力，为使手指牢靠的夹紧工件，除考虑夹持工件的重力外，还应考虑工件在传送过程中的动载荷。b.末端执行机构应有一定的开闭范围。其大小不仅与工件的尺寸有关，而且应注意手部接近工件的运动路线及其方位的影响。c.应能保证工件在末端执行机构内准确定位。d.结构尽量紧凑重量轻，以利于腕部和臂部的结构设计。3. 2. 1.2 总体结构设计采用滑槽杠杆式回转型夹持器，用小型液压缸驱动夹紧，它的结构形式如图2-4。滑槽杠杆式回转型夹持器，当驱动器推动杆2向上运动时，圆柱销3在两杆4的滑槽中移动，迫使与支架1相钱接的两手指（钳爪）产生夹紧动作和夹紧力。当杆2向下运动时，手指松开。-13 -