平衡臂機械手的設計之總體設計【含7張cad圖紙+文檔全套資料】
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湘 潭 大 學
機械工程學院
本科畢業(yè)設計(論文)開題報告
題 目
平衡臂機械手的設計之總體設計及基礎
姓 名
朱展港
學號
2005500803
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
班級
六班
指導教師
楊湘軍
職稱
高級工程師
填寫時間
2009年6 月 8 日
2009年3月
說 明
1.根據湘潭大學《畢業(yè)設計(論文)工作管理規(guī)定》,學生必須撰寫《畢業(yè)設計(論文)開題報告》,由指導教師簽署意見,系主任批準后實施。
2.開題報告是畢業(yè)設計(論文)答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。學生應當在畢業(yè)設計(論文)工作前期內完成,開題報告不合格者不得參加答辯。
3.畢業(yè)設計(論文)開題報告各項內容要實事求是,逐條認真填寫。其中的文字表達要明確、嚴謹,語言通順,外來語要同時用原文和中文表達。第一次出現(xiàn)縮寫詞,須注出全稱。
4.本報告中,由學生本人撰寫的對課題和研究工作的分析及描述,應不少于2000字。
5.開題報告檢查原則上在第2~4周完成,各系完成畢業(yè)設計開題檢查后,應寫一份開題情況總結報告。
6. 填寫說明:
(1) 課題性質:可填寫A.工程設計;B.論文;C. 工程技術研究;E.其它。
(2) 課題來源:可填寫A.自然科學基金與部、省、市級以上科研課題;B.企、事業(yè)單位委托課題;C.校級基金課題;D.自擬課題。
(3) 除自擬課題外,其它課題必須要填寫課題的名稱。
(4) 參考文獻不能少于10篇。
(5) 填寫內容的字體大小為小四,表格所留空不夠可增頁。
本科畢業(yè)設計(論文)開題報告
學生姓名
朱展港
學 號
2005500803
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
指導教師
楊湘軍
職 稱
高級工程師
所在系
機設
課題來源
D
課題性質
A
課題名稱
平衡臂機械手的設計之總體設計及基礎
一、選題的依據、課題的意義及國內外基本研究情況
平衡臂結構是工廠常用來作為中小零件的吊裝設備結構之一,其原理在機構學上屬于七桿二自由度機構。它有一些較好的優(yōu)點。如果結合回轉和抓取重物的機械手爪,并實施合理的控制,便可以實現(xiàn)圓柱坐標下的運動,作為抓取物體的機械手使用。
我的設計內容主要是進行機構的總體布局設計。
平衡臂是一套平行四邊形機構。當控制端輸入兩個位置變化時,輸出端有固定的位置變化與之對應,而且,輸入端的運動或位置分為水平和垂直兩個運動分別輸入,輸出端的運動或位置也相應地做水平或垂直方向的運動。這就說明平衡臂能夠實現(xiàn)垂直平面內的運動,對輸入端實施垂直方向和水平方向的運動控制,就可以實現(xiàn)輸出端在垂直平面內的運動和位置控制。如果在輸出端裝上可控的機械手,便可以實現(xiàn)垂直面內的預定位置抓取重物。如果再配備回轉運動和機械手的自轉運動,可以實現(xiàn)空間有限范圍內任何位置對重物的抓取。
據此原理,我要….針對此機械手,而且還要對機械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。在外型上,我們要解決的問題主要是我們設計出來的實體要和實物相同或相近。在大的方面,一個機械手可以分為大臂、小臂和手爪手腕等部分。而手腕部分是我們所重點要求的,對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴格的要求,,而且沒有手腕,取而代之的是一個吊鉤,為了將其改造成為可自動抓取的機械手,每個零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。整體要整齊美觀。機構實用且經濟。
機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。她的結構是:機體上安裝一回轉長臂,端部裝有電磁鐵的工件抓放機構,控制系統(tǒng)是示教型的。
機械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手。她的結構是:機體上安裝一回轉長臂,端部裝有電磁鐵的工件抓放機構,控制系統(tǒng)是示教型的。
到目前為止,日本是工業(yè)機械手發(fā)展最快,應用最多的國家。
但是,目前的機械手大部分還屬于第一代,主要依靠人工進行控制;控制方式為開環(huán)式,沒有識別能力;改進的方向主要是減低成本和提高精度。
第二代機械手設有微型電子計算機控制系統(tǒng),具有視覺,觸覺能力,甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器,把感覺到的信息反饋,使機械手具有感覺機能。
第三代機械手(機器人)則能獨立地完成工作過程中的任務。它與電子計算機和電視設備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要的一環(huán)。
二、研究內容、預計達到的目標、關鍵理論和技術、技術指標、完成課題的方案和主要措施
這次研究的內容是機械,機構,機械手,夾具,弱電控制,PLC,液壓驅動或者執(zhí)行電機的控制,地基基礎等的設計。將機械手各運動構件,如伸縮、擺動、升降、俯仰等機構,以及適于不同類型的夾緊機構,設計成典型的通用機構,以便根據不同的作業(yè)要求,選用不同的典型部件,即可組成各種不同用途的機械手。既便于設計制造,又便于改換工作,擴大了應用的范圍。同時要提高速度,減少沖擊,正確定位,以更好地發(fā)揮機械手的作用。更為主要的是將機械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結合,從而根本改變目前機械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。
機械手要像人的手一樣完成各種動作是比較困難的。因為人的手指、手長、手腕、手臂由十九個關節(jié)所組成,并具有27個自由度,而生產實踐中機械手不需要這么多自由度。下面按機械手所具有的主運動和輔助運動來分析其自由度。手臂和立柱的運動成為主運動,因為它們能改變抓取工件在空間的位置。手腕和手指的運動成為輔助運動,因為手腕的運動只能改變被抓取工件的方位,而手指的夾放運動不能改變工件的位置和方位。
在確定了被抓取工件所在的空間位置,及將工件搬運到規(guī)定的位置時所需要的運動。得知我們改造的機械手包括了大臂的回轉和升降兩個運動,而將要設計的手腕的自由度僅僅是為了配合手臂完成工件的預定裝卸方位要求加以增設的。
這次設計的機械手,其手臂的運動由兩個直線運動和一個回轉所成,即沿X軸的伸縮,沿Z軸的升降和繞Z軸的回轉。這種坐標型式的機械手成為圓柱坐標式機械手。它與指教坐標式相比較,占地面積大而活動范圍大,結構較為簡單,并能達到較高的定位精度,因此得到廣泛的應用。
其主要技術指標為:
最大活動半徑 2m 最大活動高度 2m 回轉活動范圍 0°~360° 最大抓取重量 40kg
抓取規(guī)格 棒料φ120mm,盤類φ300mm。
三、主要特色及工作進度
我們這次設計主要是針對此機械手,而且還要對機械手的整體布局及工作原理和過程做一些介紹。在外型上,我們要解決的問題主要是我們設計出來的實體要和實物相同或相近。在大的方面,一個機械手可以分為大臂、小臂和手爪手腕等部分。而手腕部分是我們所重點要求的,對其中的每一個零件、部件及組合體的尺寸和形體都有嚴格的要求,而且沒有手腕,取而代之的是一個吊鉤,為了將其改造成為可自動抓取的機械手,每個零件的配合都要很考究。而油路的布置也要合理。整體要整齊美觀。機構實用且經濟。工作進度2009.5.11~2009.5.15調研、草圖、方案,2009.5.15方案評審,2009.5.15~2009.5.20計算、總體布局、原理,2009.5.21~2009.5.30繪圖、設計(零部件),2009.5.30~2009.6.5整理說明書、英文翻譯,2009.6.5~2009.6.10準備答辯(英語口語、自我介紹)。
四、主要參考文獻(按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出)
[1] 主編羅迎社 《材料力學》 武漢理工大學出版社,2000
[2] 主編唐增寶 何永然 劉安俊 《機械設計課程設計》華中理工大學出版社,1998
[3] 主編成大先 《機械設計手冊——聯(lián)接與緊固》北京化學工業(yè)出版社,2004
[4] 主編曹玉平 閻祥安 《液壓傳動與控制》天津大學出版社,2003
[5] 主編毛謙德 李振清 《袖珍機械設計手冊》 機械工業(yè)出版社,2006
[6] 主編黃靖遠 龔賤霞 賈延林 《機械設計學》 機械工業(yè)出版社,2000
[7] 主編陸祥生 楊秀蓮 《機械手理論及應用》 中國鐵道出版社,1985
[8] 主編符 萎 《機構設計學》 湖南大學出版社,2001
[9] 天津大學編寫組編 《工業(yè)機械手設計基礎》天津科學技術出版社出版1980
[10] 上海煤礦機械研究所 《液壓傳動設計手冊》 上海人民出版社出版 1974
[11] 主編王文斌 《機械設計手冊 第二卷》 機械工業(yè)出版社出版 2005
指導教師
意 見
指導教師簽名:
年 月 日
系意見
系主任簽名:
年 月 日
院意見
教學院長簽名:
年 月 日
收藏
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