運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)-1-目錄中文摘要1Abstract1第1章緒論21.1工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介21.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展2第2章工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)32.1工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述32.2工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)分析32.2.1設(shè)計(jì)要求32.2.2總體方案擬定32.2.3工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)性能參數(shù)4第3章工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)分析53.1.1機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)概述53.1.2機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析63.2工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)73.2.1末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)73.2.1.1設(shè)計(jì)時(shí)要注意的問(wèn)題：73.2.1.2總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.2.1.3液壓油缸的選擇和夾緊力的校驗(yàn)83.2.1.4彈性爪的強(qiáng)度校驗(yàn)103.2.2手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)103.2.2.1手臂的設(shè)計(jì)要求103.2.2.2伸縮液壓油缸的選擇113.2.2.3活塞桿的強(qiáng)度校核113.2.3腰部和基座設(shè)計(jì)133.2.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)133.2.3.2步進(jìn)電機(jī)的選取133.2.3.3軸承的選取163.2.3.4齒輪的選取17第4章工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概述184.1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及對(duì)控制功能的基本要求184.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案184.3硬件電路的組成19運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)-2-4.4電路接口說(shuō)明19第5章工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的安全措施215.1安全要求215.2實(shí)施方法21總結(jié)22鳴謝23參考文獻(xiàn)24中文摘要在工業(yè)上，自動(dòng)控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人是相對(duì)較新的電子設(shè)備，它正開(kāi)始改變現(xiàn)代化工業(yè)面貌。實(shí)際的機(jī)器人由帶有腕(或稱(chēng)為手臂)的主機(jī)身和機(jī)身端部的工具(通常是某些類(lèi)型的夾持器)組成,同時(shí)也包括一個(gè)輔助動(dòng)力系統(tǒng)。本文是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作較全面的介紹和總結(jié)。關(guān)鍵詞：手臂；夾持器；工業(yè)機(jī)器人AbstractIndustrially,automaticcontrolsystemsarefoundinnumerousapplications,suchasautomationmachinetoolcontrol,computersystemsandrobotics.Industrialrobotsarerelativelynewelectromechanicaldevicesthatarebeginningtochangetheappearanceofmodernindustry.Aphysicalrobotisnormallycomposedofamainframe(orarm)withawristandsometooling(usuallysometypeofgripper)attheendoftheframe.Anauxiliarypowersystemmayalsobeincludewiththerobot.Thispaperismorecomprehensiveintroductionandsumming-upfortheforthewholedesignwork.Keywords：arm；gripper；Industrialrobot運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)-3-運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)第一章緒論1.1工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)介機(jī)器人工程是近二十多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新研究成果，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國(guó)科技界跟蹤國(guó)際高科技發(fā)展的重要方面。工業(yè)機(jī)器人的研究、制造和應(yīng)用水平，是一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征，正受到許多國(guó)家的廣泛重視。目前，工業(yè)機(jī)器人的定義，世界各國(guó)尚未統(tǒng)一，分類(lèi)也不盡相同。最近聯(lián)合國(guó)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)給工業(yè)機(jī)器人下的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種可重復(fù)編程的多功能操作裝置，可以通過(guò)改變動(dòng)作程序，來(lái)完成各種工作，主要用于搬運(yùn)材料，傳遞工件。參考國(guó)外的定義，結(jié)合我國(guó)的習(xí)慣用語(yǔ)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人作如下定義：工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)體獨(dú)立，動(dòng)作自由度較多，程序可靈活變更，能任意定位，自動(dòng)化程度高的自動(dòng)操作機(jī)械。主要用于加工自動(dòng)線(xiàn)和柔性制造系統(tǒng)中傳遞和裝卸工件或夾具。工業(yè)機(jī)器人以剛性高的手臂為主體，與人相比，可以有更快的運(yùn)動(dòng)速度，可以搬運(yùn)更重的東西，而且定位精度相當(dāng)高，它可以根據(jù)外部來(lái)的信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行各種操作。工業(yè)機(jī)器人是在計(jì)算機(jī)控制下可編程的自動(dòng)機(jī)器。采用工業(yè)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，改善勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的一種有效手段。機(jī)器人的誕生和發(fā)展雖只有30多年的歷史，但它已應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)，民事技術(shù)等眾多的領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，顯示出強(qiáng)大的生命力。根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需求，工業(yè)機(jī)器人具有至少一項(xiàng)或多項(xiàng)擬人功能，如抓取功能或移動(dòng)功能，或兩者兼有之，另外還可能程度不等的具有某些環(huán)境感知功能（如視覺(jué)，力覺(jué)，觸覺(jué)等）。以及語(yǔ)音功能及至邏輯思維，判斷決策功能等。從而使其能在要求的環(huán)境中代替人進(jìn)行作業(yè)。在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)基礎(chǔ)是精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和良好的伺服控制驅(qū)動(dòng)。本次設(shè)計(jì)就是在這一思維下展開(kāi)的。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和需求確定圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，利用錐齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)，利用液壓缸實(shí)現(xiàn)其移動(dòng)以及對(duì)零件的抓取。在步進(jìn)電機(jī)的控制下，機(jī)器達(dá)到精確的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)逐步完善，它的發(fā)展過(guò)程可分為三代：第一代工業(yè)機(jī)器人就是目前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人，它主要由手部、臂部、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。它的控制方式比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用在線(xiàn)編程，即通過(guò)示教存貯信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺(jué)的機(jī)器人。它具有尋力覺(jué)、觸覺(jué)、視覺(jué)等進(jìn)行反饋的能力。其控制方式較第一代工業(yè)機(jī)器人要復(fù)雜得多，這種機(jī)器人從1980年開(kāi)始進(jìn)入了實(shí)用階段，不久即將普及應(yīng)用。第三代工業(yè)機(jī)器人即智能機(jī)器人。這種機(jī)器人除了具有觸覺(jué)、視覺(jué)等功能外，還能夠根據(jù)人給出的指令認(rèn)識(shí)自身和周?chē)沫h(huán)境，識(shí)別對(duì)象的有無(wú)及其狀態(tài)，再根據(jù)這一識(shí)別自動(dòng)選擇程序進(jìn)行操作，完成規(guī)定的任務(wù)。并且能跟蹤工作對(duì)象的變化，具有適應(yīng)工作環(huán)境的功能。這種機(jī)器人運(yùn)送鋁活塞鑄造毛坯機(jī)械手設(shè)計(jì)-4-還處于研制階段，尚未大量投入工業(yè)應(yīng)用。第2章工業(yè)機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)2.1工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系概述它主要由機(jī)械系統(tǒng)(執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))、控制檢測(cè)系統(tǒng)及智能系統(tǒng)組成。A、執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人完成抓取工件，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)所必需的機(jī)械部件，它包括手部、腕部、機(jī)身等。（1）手部：機(jī)器人為了進(jìn)行作業(yè)而配置的操作機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)手爪或抓取機(jī)構(gòu)，它直接抓取工件或夾具。（2）腕部：又稱(chēng)手腕，是連接手部和臂部的部件，其作用是調(diào)整或改變手部的工作方位。（3）臂部：聯(lián)接機(jī)座和手部的部分，是支承腕部的部件，作用是承受工件的管理管理荷重，改變手部的空間位置，滿(mǎn)足機(jī)器人的作業(yè)空間，將各種載荷傳遞到機(jī)座。（4）機(jī)身：機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支撐作用，是支撐手臂的部件，其作用是帶動(dòng)臂部自轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)。B、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：為執(zhí)行系統(tǒng)各部件提供動(dòng)力，并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)力的裝置。常用的有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)。C、控制系統(tǒng)：通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進(jìn)行工作，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤或故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。D、檢測(cè)系統(tǒng)：作用是通過(guò)各種檢測(cè)裝置、傳感裝置檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定進(jìn)行比較，以保證運(yùn)動(dòng)符合要求。2.2工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)分析2.2.1設(shè)計(jì)要求通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)械手，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)和基本方法分析能力和解決問(wèn)題的能力。有關(guān)數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)一機(jī)械手、將鋁活塞鑄造毛坯從模具中取出，并運(yùn)送到離模具2米遠(yuǎn)處的鋁活塞毛坯箱里。(鋁活塞的基本尺寸等技術(shù)要求參見(jiàn)顧崇衍編機(jī)械制造工藝學(xué)P91P100。)零件尺寸：外孔101.6，高106。零件材料：鋁。2.2.2總體方案擬定在工業(yè)機(jī)器人的諸多功能中，抓取和移動(dòng)是最主要的功能。這兩項(xiàng)功能