畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-蘋果分類包裝機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)及抓取部分設(shè)計(jì).doc

摘要I蘋果分類包裝機(jī)械手傳送機(jī)構(gòu)及抓取部分設(shè)計(jì)摘要本文從生產(chǎn)實(shí)際要求出發(fā)，在對蘋果生物學(xué)特性及傳送方式進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上完成了蘋果傳送機(jī)構(gòu)和四自由度蘋果分類搬運(yùn)機(jī)械手抓取部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選取了合理的傳送電機(jī)，確定了傳送機(jī)構(gòu)的主要尺寸，選擇了機(jī)械手的坐標(biāo)形式；設(shè)計(jì)了機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)；選擇了機(jī)械手的傳動(dòng)方式；使用了合理的手指結(jié)構(gòu)；根據(jù)各部分氣缸所需的驅(qū)動(dòng)力，確定出手指主要尺寸。對單、雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指的夾持誤差分析比較后，選用單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指；在手部驅(qū)動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過兩次夾持不同直徑的蘋果來確定手部滑槽的長度。研究設(shè)計(jì)完成后的系統(tǒng)減小了對蘋果表皮的損傷，智能化程度較高。機(jī)械手具有運(yùn)動(dòng)靈活，占地面積小，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此，適宜于中小規(guī)模的水果分類搬運(yùn)。關(guān)鍵詞：蘋果包裝；機(jī)械手；傳送機(jī)構(gòu)ABSTRACTIIDESIGNOFTRANSPORTANDGRASPINGMECHANISMOFMANIPULATORFORAPPLESCATEGORISEPACKINGABSTRACTThispapersetoutfromthepracticalproduction,completedthedesignofstructureofappletransportmechanismandthefourfreenessdegreemanipulatorwhichusedtoclassandtransitapplesonthebaseofdoingdeeplystudytoapplesbiologiccharacteristicandcarryingstyle.SelectedareasonableMotorsfortransmission,Calculatedanddeterminedmainsizeofthetransmissionbody.Chosenthecoordinateform,designedthehandframeandselectedthetransmissionwayofthemanipulator；madeuseofthereasonablefingerframe；Accordingtothedrivepowerwhicheachpartsofaircylindersneeded,Calculatedanddeterminedthemainsizeofthefinger.Determinedusethesinglefulcrumgyrationfingertobemorereasonableaftertheanalysisofgrasperrorbetweenthesinglefulcrumgyrationfingerandthedoublefulcrumgyrationfinger.Whenthedrivingpoleofhandismoving,thelengthofrunnercanbecountedthroughgraspdifferentdiameterapplestwotimes.Thecompletingresearchdesignsystemdecreasedtheinjurytotheappleepidermis,andtheintelligentdegreewashigher.Themanipulatorhasthemeritsofthevividmovement,smallcoveredarea,andsimpleoperationetc.Therefore,itsuitabletothesmall-scalefruitwhenclassificationandtransporting.KeyWords：Packagingofapple，Manipulator，Transportmechanism目錄III目錄摘要.IABSTRACT.II目錄.III第一章緒論.11.1蘋果分類包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2機(jī)械手的概述.11.3機(jī)械手的組成及其分類.21.4系統(tǒng)的工作任務(wù).41.5研究目的和意義.6第二章機(jī)械手的功能分析及總體設(shè)計(jì)方案.72.1機(jī)械手的坐標(biāo)型式與自由度的選用.72.2機(jī)械手的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì).72.3機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)方案設(shè)計(jì).72.4機(jī)械手的主要參數(shù).82.5蘋果表面受力參數(shù).9第三章機(jī)械手手部設(shè)計(jì).113.1手部的種類及設(shè)計(jì)注意事項(xiàng).113.2手指的抓取機(jī)能及手指尺寸的計(jì)算.133.3滑槽尺寸的確定.213.4手部夾緊氣缸的選擇.23第四章蘋果傳送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).32目錄IV4.1傳送帶的設(shè)計(jì).324.2電機(jī)的選擇：.33第五章結(jié)論與展望.365.1主要結(jié)論.365.2展望.36參考文獻(xiàn).37致謝.38第一章緒論1第一章緒論1.1蘋果分類包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀目前我國使用的選果機(jī)大部分是從日本、韓國進(jìn)口的，不但耗費(fèi)大量外匯，而且由于成本較高，在國內(nèi)的推廣使用受到了限制。為改變這一現(xiàn)狀，我國設(shè)計(jì)工作者在對國外機(jī)型進(jìn)行消化、吸收和改造的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了機(jī)型小、性能優(yōu)、造價(jià)低，適宜國營場圃、批發(fā)市場和販運(yùn)大戶使用的國產(chǎn)系列化新機(jī)型。國產(chǎn)選果機(jī)的占地面積一般為3152m，體積一般在2153m。工作時(shí)需要較大的動(dòng)力，并產(chǎn)生一定幅度的振動(dòng)，這就對選果機(jī)的使用提出了一些硬性要求，如：較大的工作空間，相對固定的工作場所和高成本安裝維護(hù)等。因此，國產(chǎn)選果機(jī)的使用也受到了一定的制約。蘋果生產(chǎn)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。2003年，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，我國蘋果產(chǎn)量占世界蘋果總產(chǎn)量的36.4%，蘋果的主要生產(chǎn)地在山東，陜西和東北，以小規(guī)模農(nóng)戶分散種植為主要生產(chǎn)方式。由于產(chǎn)量相對較小，使用選果機(jī)進(jìn)行蘋果的分類將會(huì)很不經(jīng)濟(jì)，但人工分類又存在分類精度的不確定性，因此，果農(nóng)在蘋果采摘后往往只能進(jìn)行粗糙的分類，這種分類方式不但效率低，而且會(huì)使得大量的蘋果遭到降級的厄運(yùn)從而使得蘋果的整體的銷售價(jià)格水平下降，這無形中就損害了廣大果農(nóng)的利益，挫傷了他們的生產(chǎn)積極性，影響了他們生活水平的提高。因此，需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)出符合果農(nóng)需求的小型蘋果分類機(jī)械。這就是本課題蘋果包裝抓取搬運(yùn)機(jī)械手的研究背景。1.2機(jī)械手的概述機(jī)械手是模仿人手的動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)和操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。機(jī)械手能夠代替人完成人力所不及或人所不適宜的工作。隨著機(jī)械手在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，對其綜合性能提出了更高的要求：專業(yè)性更強(qiáng)，實(shí)用性更高，經(jīng)濟(jì)性要求也已經(jīng)擺到了人們的面前，因此結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能滿足功能要求又具有一定的可靠性的小型機(jī)械手需求量越來越大。我國從50年代開始搞固定動(dòng)作機(jī)械手（行程開關(guān)控制），60年代開始搞數(shù)控機(jī)械手70年代末開始搞機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人與智能機(jī)器人已進(jìn)入我國的八.五、九.五科技發(fā)展計(jì)劃及863高技術(shù)規(guī)劃，受到各方而越來越多的重視。機(jī)械手的第一章緒論2研究和應(yīng)用在我國尚屬起步階段，但已顯示出許多特殊的優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。對于機(jī)械手在我國的研究和應(yīng)用主要有：（1）機(jī)械手基礎(chǔ)性能的試驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，解決制造技術(shù)存在的問題。（2）針對笨重、高溫、有毒、高粉塵，易燃易爆、單調(diào)等惡劣勞動(dòng)環(huán)境，有計(jì)劃有步驟地推廣應(yīng)用和研制多種機(jī)械手，用于鑄、鍛、焊以及噴漆等工業(yè)作業(yè)中。（3）提高機(jī)械手精度和運(yùn)動(dòng)速度，以適應(yīng)高生產(chǎn)率和生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決蘋果包裝抓取搬運(yùn)機(jī)械手的研究機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度和緩沖、定位技術(shù)。解決機(jī)械手的定型設(shè)計(jì)、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進(jìn)機(jī)械手設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外研制了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。1.3機(jī)械手的組成及其分類1.3.1機(jī)械手的組成機(jī)械手一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如圖1-1所示。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)械手完成握持工件實(shí)現(xiàn)所需的各種運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，包括如分：（1）手部：即與物件接觸的部件。根據(jù)與物件接觸的不同形式，可分為夾附式。圖-機(jī)械手各系統(tǒng)之間的關(guān)系第一章緒論3（2）手腕：是連接手部和手臂的部件，并可用來調(diào)整被抓取物件的方位。的機(jī)械手，也有不設(shè)手腕部件，將手部直接裝在手臂部件的端部。（3）手臂：是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動(dòng)取物件，并按預(yù)定要求將其搬運(yùn)到指定的位置。（4）機(jī)身：是機(jī)械手中用來支撐手臂的部件，安裝驅(qū)動(dòng)裝置和其他裝置1.3.1.2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械種形式。1.3.1.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是通過對驅(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)行工作其正確與否的一些裝置。一般包括程序控制部分和行程檢測反饋部分。1.3.2機(jī)械手的分類：1.3.2.1按用途分：機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種：（1）專用機(jī)械手：它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無獨(dú)立控制系統(tǒng)的專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。（2）通用機(jī)械手：它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活械手。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用