搬运机械手设计

搬搬 运运 机机 械械 手手 设设 计计 ( ( 总总 1 1 9 9 页页 ) ) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 专业课程设计说明书 课题名称 搬运机械手及其运动仿真设计 指导教师 学生学号 学生姓名 学生班级 成绩 王潍 464 杨义 机自 1210 班 设计时间 2015 年 11 月 2 日～2015 年 11 月 13 日 II 目 录 第 1 章 课题规划 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 课题背景分析 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 设计任务书 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第 2 章 功能分析 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 设计任务功能分析 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 总功能提炼 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 功能分解 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 功能结构分析及功能结构图绘制 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 本章小结 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第 3 章 系统原理方案设计 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 功能单元求解 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 分功能求解 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 系统原理方案综合求解 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 方案优化及评价 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 本章小结 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第 4 章 总体设计 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 系统总体结构草图 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 本章小结 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 第 5 章 总结 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 参考文献 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 III 第1章 课题规划 1.1 课题背景分析 从 1954 年美国人乔治·德沃尔制造出世界上第一台可编程的机械手至今， 机械手已经发展了三代。通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程 序，则会自动重复进行作业的示教再现型机械手被称为第一代机械手，而能利用 传感器获取的信息控制机械手被称为第二代机械手。而第三代机械手就是智能机 器人。对于智能机器人，尽管欧美和日本等许多国家都投入了大量人力和物力， 但现在其仍然处于发展阶段。目前对我国而言发展第一、第二代机器人更具有实 际意义。我国机械手的发展是从 20 世纪 50 年代的固定动作机械手开始的，然 后经历了 60 年代的数控机械手，在 1978 年时机械手才‘真正开始得到研究和 应用，到现在工业机械手与智能机器人愈来愈受到各届的的关注，并已经纳入了 我国高科技规划及科技发展计划之中。 伴随着人类社会的不断发展，科学和技 术的不断进步，人类对资源的依赖也越来越大，最终将不可避免的要向陆地以外 甚至是地球以外的地方扩展，而在这些对人类来说恶劣的环境里，机械手的发展 就显得尤为重要了。作为新生产力代表的劳动工具，机械手能代替人类在恶劣的 环境中完成人类无法完成又不得不做的工作。由于机械手的应用不得不向更广的 范围延伸，这就要求机械手有更好的通用性，更高的适应能力，更加专业化，当 然在这个基础上还有考虑到机械手的经济性要求。所以发展在能满足基本功能要 求的基础上，实现结构模块化、方便修改设计、通用性强并且可靠性高的的机械 手是市场所需，社会发展的必然。 作为一门发展迅速的前沿学科，机械手一方 面涉及的领域广泛，交叉着多门学科;另一方面其自身的发展也相当迅速，不断 出现需要研究的新问题。在自动化程度要求越来越高的现代世界经济中，机械手 的应用也因此变得越来越广泛；已经由科学和技术的研究领域扩展到了人们日常 生活的民用领域。这对机械手性能和功能的进一步改善和提高提出了更高的要 求。 随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，搬运机械手的应 用也逐渐普及，主要在汽车，电子，机械加工、食品、医药等领域的生产流水线 或货物装卸调运, 可以更好地节约能源和提高运输设备或产品的效率，以降低其 他搬运方式的限制和不足，满足现代经济发展的要求。 本机械手的机械结构主 要包括由两个电磁阀控制的液压钢来实现机械手的上升下降运动及夹紧工件的动 作，两个转速不同的电动机分别通过两线圈控制电动机的正反转，从而实现小车 的快进、慢进、快退、慢退的运动运动；其动作转换靠设置在各个不同部位的行 程开关(SQ1---SQ9)产生的通断信号传输到 PLC 控制器，通过 PLC 内部程序输出不 1 同的信号，从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作，可实现机 械手的精确定位；其动作过程包括：下降、夹紧、上升、慢进、快进、慢进、延 时、下降、放松、上升、慢退、快退、慢退；其操作方式包括：回原位、手动、 单步、单周期、连续；来满足生产中的各种操作要求。 国内外机械工业、铁路部门中机搬运械手主要应用于以下几方面： 1.热加工 方面的应用 热加工是高温、危险的笨重体力劳动，很久以来就要求实现自动 化。为了提高工作效率，和确保工人的人身安全，尤其对于大件、少量、低速和 人力所不能胜任的作业就更需要采用机械手操作。 2.冷加工方面的应用 冷加工 方面机械手主要用于柴油机配件以及轴类、盘类和箱体类等零件单机加工时的上 下料和刀具安装等。进而在程序控制、数字控制等机床上应用，成为设备的一个 组成部分。最近更在加工生产线、自动线上应用，成为机床、设备上下工序联接 的重要于段。 3.拆修装方面 拆修装是铁路工业系统繁重体力劳动较多的部门之 一，促进了机械手的发展。目前国内铁路工厂、机务段等部门，已采用机械手拆 装三通阀、钩舌、分解制动缸、装卸轴箱、组装轮对、清除石棉等，减轻了劳动 强度，提高了拆修装的效率。近年还研制了一种客车车内喷漆通用机械手，可用 以对客车内部进行连续喷漆，以改善劳动条件，提高喷漆的质量和效率。 近些 年，随着计算机技术、电子技术以及传感技术等在机械手中越来越多的应用，工 业机械手已经成为工业生产中提高劳动生产率的重要因素。 专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的时代。由 于通用机械手的应用和发展，进而促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的 知识内容，不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用一些电子 技术、电视技术、通讯技术、计算技术、无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因 此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视，几十 年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断地修改，品种在不断地 增加，应用领域也在不断地扩大。 早在 40 年代，随着原子能工业的发展，已出 现了模拟关节式的第一代机械手。 50～60 年代即制成了传送和装卸工件的通用 机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。如尤尼曼特 (Unimate)机械手即属于这种类型。 60～70 年代，又相继把通用机械手用于汽车 车身的点焊和冲压生产自动线上，亦即是第二代机械手这一新技术进入了应用阶 段。 80-90 年代，装配机械手处于鼎盛时期，尤其是日本。 90 年代机械手在特 殊用途上有较大的发展，除了在工业