凸輪軸機(jī)床的工件輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【機(jī)械手】【含CAD圖紙】

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1.2研究意義機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備【1】。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛【2】。因此，進(jìn)行凸輪軸機(jī)床的工件輸送機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)具有重要意義。我感覺設(shè)計(jì)所需要的知識僅課堂所學(xué)的是完全不夠的，但正是這樣，才更能鍛煉自己，才更富有挑戰(zhàn)，我想在這次的設(shè)計(jì)中我一定會盡全力做好的！1.3國內(nèi)研究的情況我國的工業(yè)機(jī)械手的研究研發(fā)開發(fā)始于20世紀(jì)70年代左右。1972年我國的第一臺工業(yè)機(jī)械手開發(fā)制造于上海，隨著全國各省都開始研制和研發(fā)應(yīng)用機(jī)械手。如今我國正從一個“制造型大國”向“制造型強(qiáng)國”邁進(jìn)，中國的制造業(yè)正在面臨著與國際接軌、世界接軌、參與國際分工的巨大工作和挑戰(zhàn)當(dāng)中，這將會給機(jī)械手產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力和活力【3】。隨著機(jī)械手發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的不斷提高，中國的機(jī)械手已在眾多領(lǐng)域得到了廣泛普遍的應(yīng)用。已經(jīng)從傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)械手的應(yīng)用也越來越多。在未來幾年，我國將在傳感技術(shù)、激光技術(shù)、工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中機(jī)械手將會被廣泛應(yīng)用，因此這些技術(shù)會使機(jī)械手的應(yīng)用更為高效、高質(zhì)，運(yùn)行成本將更低【4】。據(jù)一系列現(xiàn)象證據(jù)表明，今后機(jī)械手將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1.4國外研究情況 現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品5。機(jī)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(jī)械手。在此基礎(chǔ)上美國通過不斷改進(jìn)完善，研制出一系列新的機(jī)械手，美國的研制十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)其結(jié)構(gòu)，降低其成本。德國從1970年開始在制造行業(yè)中應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型的機(jī)械手后，便開始大力進(jìn)行機(jī)械手的研究。據(jù)報(bào)道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個；1976年大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%；1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。使用機(jī)械手最多的行業(yè)是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器和電子行業(yè)。到目前在日本工作的工業(yè)機(jī)械手已有100萬臺左右。第二代機(jī)械手設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)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(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)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(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)器手（機(jī)械人）研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多6。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要內(nèi)容2.1.1了解凸輪軸機(jī)床工作原理，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；2.1.2明確該機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)，分析其組成和工作原理；2.1.3完成該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算；2.1.4應(yīng)用軟件繪制所設(shè)計(jì)機(jī)械手的裝配圖。2.2研究方案2.2.1凸輪軸機(jī)床的工作原理 如圖1所示零件為凸輪軸。凸輪軸是發(fā)動機(jī)中的重要零件之一，其通常是由具有多段高次曲線型面的非圓輪廓面組成，其升程、轉(zhuǎn)角與砂輪半徑之間存在非線性關(guān)系，且大部分凸輪軸屬細(xì)長軸類零件。而凸輪軸加工精度和質(zhì)量直接影響到發(fā)動機(jī)的質(zhì)量、廢氣排放、使用壽命、節(jié)能和效率。圖2是某型號發(fā)動機(jī)的凸輪軸示意圖，其法蘭面上的孔系的加工是在一臺臥式單面七工位的機(jī)床上完成的,該機(jī)床用一個多軸頭在5個加工工位上完成了5道加工工序。在加工工位之前有一個零件裝卸工位,為了在裝卸工位卸下工件,必須解決工件的返回問題。為此,我們設(shè)計(jì)了機(jī)械手在五個加工工位之后的等待工位抓取工件,并實(shí)現(xiàn)工件的返回。如圖3所示,工位是裝卸工位,工位是機(jī)械手抓取工位,凸輪軸從工位通過步伐式棘爪輸送機(jī)構(gòu)依次自動輸送至工位,而機(jī)械手用來實(shí)現(xiàn)工件由工位返回至工位。 圖1 凸輪軸 圖2 凸輪軸示意圖圖3 各工位布局圖2.2.2機(jī)械手總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 如圖4所示，機(jī)械手裝置安裝在機(jī)床的側(cè)面，機(jī)械手大臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，靠液壓缸2通過齒輪、齒條機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手小臂的升降，由油缸1驅(qū)動。手爪4的開合動作由液壓缸3驅(qū)動的連桿、滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。為了確保機(jī)械手大臂回轉(zhuǎn)輸送時，隨行夾具在此時是平面平行移動，采用了平行四邊形機(jī)構(gòu)。機(jī)械手的動作順序是：機(jī)械手在等待工位(抓取工件工位)等候機(jī)械手小臂下降手爪收攏抓取隨行夾具小臂上升大臂回轉(zhuǎn)至裝卸料工位小臂下降手爪放松小臂上升大臂回轉(zhuǎn)至等待工位等候。機(jī)械手的動作全部采用液壓驅(qū)動，電氣控制。(1）機(jī)械手腰座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(2）機(jī)械手手臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(3）機(jī)械手手腕結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(4）機(jī)械手手爪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 如圖5所示，手爪是用來抓取工件的，要求其結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，操作方便。(5）機(jī)械手機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(6）機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖4 機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖 圖5 手爪示意圖2.3研究方法2.3.1首先閱讀畢業(yè)設(shè)計(jì)題目和任務(wù)書，查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料，做出初步規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，積極開展調(diào)研論證；2.3.2向指導(dǎo)老師咨詢有關(guān)問題和登陸中國知網(wǎng)查閱資料文獻(xiàn)；2.3.3對機(jī)械手進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，畫出草圖；2.3.4結(jié)合自己熟悉的制圖軟件，對其進(jìn)行深入的實(shí)踐；2.3.5完善繪圖，請指導(dǎo)老師修改。3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作3.1 研究的重點(diǎn)及難點(diǎn) 機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及其傳動機(jī)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；機(jī)械手零件設(shè)計(jì)及其裝配關(guān)系；機(jī)械手的技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力分析。 3.2前期已展開的工作3.2.1查找和閱讀大量期刊、書籍、報(bào)紙及優(yōu)秀碩士論文分析相關(guān)數(shù)據(jù)；3.2.2初步擬定了整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方案；3.2.3學(xué)習(xí)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有關(guān)知識；3.2.4在學(xué)校電子閱覽室查找了有關(guān)機(jī)械手的外文翻譯。 4.完成畢業(yè)論文的工作步驟與時間安排（按周次填寫）（1）13周：調(diào)研并收集資料；（2）46周：明確該機(jī)械手的規(guī)格參數(shù)，分析其組成和工作原理；（3）79周：完成該機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算；（4）1012周：完成該機(jī)械手的裝配圖；（5）1315周：完成論文撰寫，準(zhǔn)備答辯。5.指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日6.所在系審查意見：系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 注：1）正文：宋體小四號字，行距20磅，單面打?。黄渌袷脚c畢業(yè)論文要求相同。2）開題報(bào)告由各系集中歸檔保存。 3）開題報(bào)告引用參考文獻(xiàn)注釋格式可參照附錄E“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)樣式”執(zhí)行。不進(jìn)入正文，可以作為附件放在開題報(bào)告后面。參考文獻(xiàn)1 姚志良. 工業(yè)機(jī)械手淺談（二）J. 組合機(jī)床與自定化技術(shù). 1977，(03) ：6- 92 郭益友. 工業(yè)機(jī)械手在制造工藝中的發(fā)展及應(yīng)用J. 淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào). 2002，(01) ：5- 73 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