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購買設計文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費領取圖紙 購買設計文 檔后加 費領取圖紙 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 轎車車門裝配機械手的設計 學 院 工業(yè)制造學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 學 號 年級 指導教師 職稱 二 0 一五 年 三 月二十七日 院學士學位論文（設計）I 轎車車門裝配機械手的 設計 專 業(yè)： 學 號： 學 生： 指導教師： 摘要： 本課題來源于汽車組裝生產(chǎn)線組裝設備更新?lián)Q代基礎之上，通過設計出轎車車門裝配機械手，從而來滿足當今轎車組裝生產(chǎn)線組裝設備不足的缺陷。 本文運用大學所學的知識，提出了轎車車門裝配機械手的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構(gòu)建了轎車車門裝配機械手總的指導思想，從而得出了該轎車車門裝配機械手的優(yōu) 點是高效，經(jīng)濟，并且安全系數(shù)高，對提高轎車車門裝配效率，減少人工投入，轎車車門的裝配精度等等起到了很大的作用的結(jié)論。 關鍵詞： 轎車車門裝配 機械手；高效；人工投入；結(jié)論 院學士學位論文（設計）of of of F is a 6 to do to a to or It in to in to in of is to a by in of 院學士學位論文（設計） 錄 緒論 ................................................................... 1 ......................................... 2 ................................................ 3 械手概述 ...................................................... 2 械手的組成和分類 .............................................. 2 械手的組成 ............................................... 2 械手的分類 ............................................... 2 計基礎 ............................................. 6 圖繪制 ................................................... 準特征，參考幾何體的創(chuàng)建 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特 征建 配設計 .................................................. 12 2. 轎車車門裝配機械手結(jié)構(gòu)的設計 ....................................... 12 車車門裝配機械手總體方案圖 .................................. 12 車車門裝配機械手的工作原理 .................................. 13 門裝配機械手的功能特點 ...................................... 13 械傳動部分的設計計算 ........................................ 14 ...................................... 15 .......................................... 17 承的選型計算 .......................................... 17 管強度的校核計算 ........................................... 19 承強度的校核計算 ........................................... 20 臂回轉(zhuǎn)力矩的計算 ........................................... 20 臂氣缸的選型計算 ........................................... 20 桿機構(gòu)的選型計算 ........................................... 20 3. 轎車車門裝配機械手中主要零件的三維建模 ............................. 22 柱的三維建模 ............................................... 24 臂的三 維建模 ............................................... 26 院學士學位論文（設計）門裝配夾具的三維建模 ....................................... 27 車車門裝配機械手的三維建模 ................................. 28 ........................................... 30 編程控制器的選擇 ............................................ 31 可編程控制器的使用步驟 ....................................... 32 5. 三維軟件設計總結(jié) ................................................... 33 結(jié) 論 .............................................................. 34 致 謝 .............................................................. 35 參考 文獻 .............................................................. 36 院學士學位論文（設計）1 緒論 機械工業(yè)是國民的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)。不論是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備，機械工業(yè)所提供裝備的性能、質(zhì)量和成本，對國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步和經(jīng)濟效益有很大的和直接的影響。機械工業(yè)的規(guī)模和技術(shù)水平是衡量國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志。因此，世界各國都把發(fā)展機械工業(yè)作為發(fā)展本國經(jīng)濟的戰(zhàn)略重點之一。機械工程的服務領域廣闊而多面，凡是使用機械、工具，以至能源和材料生產(chǎn)的部門，都需要機械工程的服務。概括說來，現(xiàn)代機械工程 有五大服務領域：研制和提供能量轉(zhuǎn)換機械、研制和提供用以生產(chǎn)各種產(chǎn)品的機械、研制和提供從事各種服務的機械、研制和提供家庭和個人生活中應用的機械、研制和提供各種機械武器。 不論服務于哪一領域，機械工程的工作內(nèi)容基本相同，主要有： 建立和發(fā)展機械工程的工程理論基礎。例如，研究力和運動的工程力學和流體力學；研究金屬和非金屬材料的性能，及其應用的工程材料學；研究熱能的產(chǎn)生、傳導和轉(zhuǎn)換的熱力學；研究各類有獨立功能的機械元件的工作原理、結(jié)構(gòu)、設計和計算的機械原理和機械零件學；研究金屬和非金屬的成形和切削加工的金屬工 藝學和非金屬工藝學等等。 研究、設計和發(fā)展新的機械產(chǎn)品，不斷改進現(xiàn)有機械產(chǎn)品和生產(chǎn)新一代機械產(chǎn)品，以適應當前和將來的需要。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)，包括：生產(chǎn)設施的規(guī)劃和實現(xiàn)；生產(chǎn)計劃的制訂和生產(chǎn)調(diào)度；編制和貫徹制造工藝；設計和制造工具、模具；確定勞動定額和材料定額；組織加工、裝配、試車和包裝發(fā)運；對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的控制。機械制造企業(yè)的經(jīng)營和管理。機械一般是由許多各有獨特的成形、加工過程的精密零件組裝而成的復雜的制品。生產(chǎn)批量有單件和小批，也有中批、大批，直至大量生產(chǎn)。銷售對象遍及全部產(chǎn)業(yè)和個人、家庭。而且 銷售量在社會經(jīng)濟狀況的影響下，可能出現(xiàn)很大的波動。因此，機械制造企業(yè)的管理和經(jīng)營特別復雜，企業(yè)的生產(chǎn)管理、規(guī)劃和經(jīng)營等的研究也多是肇始于機械工業(yè)。 院學士學位論文（設計）2 1 課題的來源與研究的目的和意義 機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。機械產(chǎn)品的應用。這方面包括選擇、訂購、驗收、安裝、調(diào)整、操作、維護、修理和改造各產(chǎn)業(yè)所使用的機械和成套機械裝備，以保證機械產(chǎn)品在長期使用中的可靠性和經(jīng)濟性。研究機械 產(chǎn)品在制造過程中，尤其是在使用中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，和自然資源過度耗費方面的問題，及其處理措施。這是現(xiàn)代機械工程的一項特別重要的任務，而且其重要性與日俱增。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。另外，機械在其研究、開發(fā)、設計、制造、運用等過程中都要經(jīng)過幾個工作性質(zhì)不同的階段。按這些不同階段，機械工程又可劃分為互相銜接、互相配合的幾個分支系統(tǒng)，如機械科研 、機械設計、機械制造、機械運用和維修等。 這些按不同方面分成的多種分支學科系統(tǒng)互相交叉，互相重疊，從而使機械工程可能分化成上百個分支學科。例如，按功能分的動力機械，它與按工作原理分的熱力機械、流體機械、透平機械、往復機械、蒸汽動力機械、核動力裝置、內(nèi)燃機、燃氣輪機，以及與按行業(yè)分的中心電站設備、工業(yè)動力裝置、鐵路機車、船舶輪機工程、汽車工程等都有復雜的交叉和重疊關系。船用汽輪機是動力機械，也是熱力機械、流體機械和透平機械，它屬于船舶動力裝置、蒸汽動力裝置，可能也屬于核動力裝置等等。 19 世紀時，機械工 程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程， 19 世紀下半葉才逐漸成為一個獨立學科。進入 20 世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在 20 世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌 院學士學位論文（設計）3 和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技 術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自20 世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。械工程以增加生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟性為目標來研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來的時代，新產(chǎn)品的研制將以降低資源消耗，發(fā)展?jié)崈舻脑偕茉?，治理、減輕以至消除環(huán)境污染作為超經(jīng)濟的目標任務。 機械可以完成人用雙手和雙目，以及雙足、雙耳直接完成和不能直接 完成的工作，而且完成得更快、更好?，F(xiàn)代機械工程創(chuàng)造出越來越精巧和越來越復雜的機械和機械裝置，使過去的許多幻想成為現(xiàn)實。 人類現(xiàn)在已能上游天空和宇宙，下潛大洋深層，遠窺百億光年，近察細胞和分子。新興的電子計算機硬、軟件科學使人類開始有了加強，并部分代替人腦的科技手段，這就是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的影響，而在未來年代它還將不斷地創(chuàng)造出人們無法想象的奇跡。 人類智慧的增長并不減少雙手的作用，相反地卻要求手作更多、更精巧、更復雜的工作，從而更促進手的功能。手的實踐反過來又促進人腦的智慧。在人類的整個進 化過程中，以及在每個人的成長過程中，腦與手是互相促進和平行進化的。 人工智能與機械工程之間的關系近似于腦與手之間的關系，其區(qū)別僅在于人工智能的硬件還需要利用機械制造出來。過去，各種機械離不開人的操作和控制，其反應速度和操作精度受到進化很慢的人腦和神經(jīng)系統(tǒng)的限制，人工智能將會消除了這個限制。計算機科學與機械工程之間的互相促進，平行前進，將使機械工程在更高的層次上開始新的一輪大發(fā)展。 19 世紀時，機械工程的知識總量還很有限，在歐洲的大學院校中它一般還與土木工程綜合為一個學科，被稱為民用工程， 19 世紀下半葉 才逐漸成為一個獨立學科。進入 20 世紀，隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展和知識總量的增長，機械工程開始分解，陸續(xù)出現(xiàn)了專業(yè)化的分支學科。這種分解的趨勢在 20 世紀中期，即在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的前后期間達到了最高峰。 院學士學位論文（設計）4 由于機械工程的知識總量已擴大到遠非個人所能全部掌握，一定的專業(yè)化是必不可少的。但是過度的專業(yè)化造成知識過分分割，視野狹窄，不能統(tǒng)觀和統(tǒng)籌稍大規(guī)模的工程的全貌和全局，并且縮小技術(shù)交流的范圍，阻礙新技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)整體的進步，對外界條件變化的適應能力很差。封閉性專業(yè)的專家們掌握的知識過狹，考慮問題過專，在協(xié)同工作 時配合協(xié)調(diào)困難，也不利于繼續(xù)自學提高。因此自 20 世紀中、后期開始，又出現(xiàn)了綜合的趨勢。人們更多地注意了基礎理論，拓寬專業(yè)領域，合并分化過細的專業(yè)。綜合 再綜合的反復循環(huán)，是知識發(fā)展的合理的和必經(jīng)的過程。不同專業(yè)的專家們各具有精湛的專業(yè)知識，又具有足夠的綜合知識來認識、理解其他學科的問題和工程整體的面貌，才能形成互相協(xié)同工作的有力集體。綜合與專業(yè)是多層次的。在機械工程內(nèi)部有綜合與專業(yè)的矛盾；在全面的工程技術(shù)中也同樣有綜合和專業(yè)問題。在人類的全部知識中，包括社會科學、自然科學和工程技術(shù)，也有處于更高一 層、更宏觀的綜合與專業(yè)問題。 械手概述 工業(yè)機器人由操作機 (機械本體 )、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作，自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機電一體化自動化生產(chǎn)設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論 、機構(gòu)學、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術(shù)，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。機器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動，而是綜合了人的特長和機器特長的一種擬人的電子機械裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應和分析判斷能力，又有機器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，從某種意義上說它也是機器的進化過程產(chǎn)物，它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務性設各，也是先進制造技術(shù)領域不可缺少的自動化設備 給定 程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運或操作的自動機械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應用的機械手被稱為“工業(yè)機械手”。生產(chǎn)中應用機械手可以提高生產(chǎn)的自動化水平和勞動生產(chǎn)率 :可 院學士學位論文（設計）5 以減輕勞動強度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)安全生產(chǎn) ;尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進行正常的工作，意義更為重大。因此，在機械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運輸業(yè)等方面得到越來越廣泛的引用 用性較強，僅為某臺機床的上下料裝置，是附屬于該機床的專 用機械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨立的按程序控制實現(xiàn)重復操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機械手”，簡稱通用機械手。由于通用機械手能很快的改變工作程序，適應性較強，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。 械手的組成和分類 械手的組成 機械手主要由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關系如方框圖 2 機械手組成方框圖 : of of 一 )執(zhí)行機構(gòu) 包括手部、主臂、手臂和立柱等部件，有的還增設行走機構(gòu)。 1、手部 院學士學位論文（設計）6 即與物件接觸的部件。由于與物件接觸的形式不同，可分為夾持式和吸附式手在本課題中我們采用夾持式手部結(jié)構(gòu)。夾持式手部由手指 (或手爪 )和傳力機構(gòu)所構(gòu)成。手指是與物件直接接觸的構(gòu)件，常用的手指運動形式有回轉(zhuǎn)型和平移型?；剞D(zhuǎn)型手指結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，故應用較廣泛。平移型應用較少，其原因是結(jié)構(gòu)比較復雜，但平移型手指夾持圓形零件時，工件直徑變化不影響其軸心的位置，因此適宜夾持直徑變化范圍大的工件。手指結(jié)構(gòu)取決于被抓取物件的表面形狀、被 抓部位 (是外廓或是內(nèi)孔 )和物件的重量及尺寸。常用的指形有平面的、 V 形面的和曲面的 :手指有外夾式和內(nèi)撐式 ;指數(shù)有雙指式、多指式和雙手雙指式等。而傳力機構(gòu)則通過手指產(chǎn)生夾緊力來完成夾放物件的任務。傳力機構(gòu)型式較多時常用的有 :滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜面杠桿式、齒輪齒條式、絲杠螺母彈簧式和重力式等。 2、主臂 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 (即姿勢 ) 3、手臂 手臂是支承被抓物件、手部、主臂的重要部件。手臂的作用是帶動手指去抓取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置 手臂運動的部件 (如油缸、氣缸、齒輪齒條機構(gòu)、連桿機構(gòu)、螺旋機構(gòu)和凸輪機構(gòu)等 )與驅(qū)動源 (如液壓、氣壓或電機等 )相配合，以實現(xiàn)手臂的各種運動。 4、立柱 立柱是支承手臂的部件，立柱也可以是手臂的一部分，手臂的回轉(zhuǎn)運動和升降 (或俯仰 )運動均與立柱有密切的聯(lián)系。機械手的立 I 因工作需要，有時也可作橫向移動，即稱為可移式立柱。 5、行走機構(gòu) 當工業(yè)機械手需要完成較遠距離的操作，或擴大使用范圍時，可在機座上安滾輪式行走機構(gòu)可分裝滾輪、軌道等行走機構(gòu)，以實現(xiàn)工業(yè)機械手的整機運動。滾輪式布為有軌的和無軌的兩種。驅(qū)動滾輪運 動則應另外增設機械傳動裝置。 院學士學位論文（設計）7 6、機座 機座是機械手的基礎部分，機械手執(zhí)行機構(gòu)的各部件和驅(qū)動系統(tǒng)均安裝于機座上，故起支撐和連接的作用。 (二 )驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動工業(yè)機械手執(zhí)行機構(gòu)運動的動力裝置調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、 氣壓傳動、機械傳動?？刂葡到y(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成。控制系統(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動， 并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、 運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (二 )控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機械手按規(guī)定的要求運動的系統(tǒng)。目前工業(yè)機械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位 (或機械擋塊定位 )系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機械手按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予機械手的指令信息 (如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間 )，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令，必要時可對機械手的動作進行監(jiān)視，當動作有錯 誤或發(fā)生故障時即發(fā)出報警信號。 (四 )位置檢測裝置 控制機械手執(zhí)行機構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，從而使執(zhí)行機構(gòu)以一定的精度達到設定位置 . 械手的分類 工業(yè)機械手的種類很多，關于分類的問題，目前在國內(nèi)尚無統(tǒng)一的分類標準，在此暫按使用范圍、驅(qū)動方式和控制系統(tǒng)等進行分類。 (一 )按用途分 機械手可分為專用機械手和通用機械手兩種 : 1、專用機械手 院學士學位論文（設計）8 它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的機械裝置。專用機械手具有動作少 、工作對象單一、結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠和造價低等特點，適用于大批量的自動化生產(chǎn)的自動換刀機械手，如自動機床、自動線的上、下料機械手和‘叻口工中心” 2、通用機械手 它是一種具有獨立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動作靈活多樣的機械手。格性能范圍內(nèi)，其動作程序是可變的，通過調(diào)整可在不同場合使用，驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨立的。通用機械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動化的生產(chǎn)。通用機械手按其控制定位的方式不同可分為簡易型和伺服型兩種 :簡易型以“開一關”式控制定位，只能是點位控制 :可以是 點位的，也可以實現(xiàn)連續(xù)軌控制， 伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)， 一般的伺服型通用機械手屬于數(shù)控類 型。 (二 )按驅(qū)動方式分 1、液壓傳動機械手 是以液壓的壓力來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是 :抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油的泄漏對機械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅(qū)動系統(tǒng)，可實現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。 2、氣壓傳動機械手 是以壓縮空氣的壓力 來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的機械手。其主要特點是 :介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動動作迅速，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在 30 公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進行工作。 3、機械傳動機械手 即由機械傳動機構(gòu) (如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構(gòu)等 )驅(qū)動的機 院學士學位論文（設計）9 械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠，用于工作主機的上、下料。動作頻率 大，但結(jié)構(gòu)較大，動作程序不可變。 4、電力傳動機械手 即有特殊結(jié)構(gòu)的感應電動機、直線電機或功率步進電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)運動的械手，因為不需要中間的轉(zhuǎn)換機構(gòu)，故機械結(jié)構(gòu)簡單。其中直線電機機械手的運動速度快和行程長，維護和使用方便。此類機械手目前還不多，但有發(fā)展前途。 (三 )按控制方式分 1、點位控制 它的運動為空間點到點之間的移動，只能控制運動過程中幾個點的位置，不能控制其運動軌跡。若欲控制的點數(shù)多，則必然增加電氣控制系統(tǒng)的復雜性。目前使用的專用和通用工業(yè)機械手均屬于此類。 2、連續(xù)軌跡控制 它的運動軌跡為空 間的任意連續(xù)曲線，其特點是設定點為無限的，整個移動過程處于控制之下，可以實現(xiàn)平穩(wěn)和準確的運動，并且使用范圍廣，但電氣控制系統(tǒng)復雜。這類工業(yè)機械手一般采用小型計算機進行控制。 課題研究的內(nèi)容 本論文主要研究運用 設計過程中，了解 各種功能。 司成立于 1993年，由 部位于馬薩諸州的康克爾郡（ 。當初的目標 是希望在每一個工程師的 桌面 上提供一套具有生產(chǎn)力的實體模型設計系統(tǒng)。從1995年推出第一套 件 至今已經(jīng)擁有位于全球的辦事處，并經(jīng)由 300家經(jīng)銷商在全球 140個國家進行銷售與分銷該產(chǎn)品。 1997年，國 達索（ 司收購，作為達索中端主流市場的主打品牌。 件是世界上第一個基于 于技術(shù)創(chuàng)新符合 好的財務狀況和用戶支持使得 X 學院學士學位論文（設計）10 年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系 統(tǒng)在 1995 1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎。其中僅從 1999年起， 美國 權(quán)威的 續(xù) 4年授予表彰 力和簡明。至此， 定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它， 設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。 由于 色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 成為 華爾街 青睞的對象。終于在 1997 年由法國 達索公司 以三億一千萬美元的高額市值將 資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 購后的為 業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司。 由于使用了 觀式設計技術(shù)、先進的 核（由劍橋 提供）以及良好的與 第三方軟件 的集成技術(shù)。 好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的 8萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品 /消費品、離散制造等分布于 全球 100多個國家的約 3萬 1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球 4， 300所教育機構(gòu)的近 145， 000名學生通過 培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才招聘網(wǎng)站檢索，與其它 3D 一事實說明了越來越多的工程師和設計者使用 維軟件，越來越多的企業(yè)需要 才。于操作，界面人性化，技術(shù)創(chuàng)新，組件繁多是得 維軟件成為目前全球領先的三維 設計時能夠為用戶提供不同的設計方案，通過方案的篩選，工程師能從中選擇合適的方案，從而在設計過程中降低設計的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。在目前市場上所見到的三維 決方案中， 設計過程比較簡便又通俗易懂的軟件之一。它不僅提供如此人性化的系統(tǒng)，同時對每個工 院學士學位論文（設計）11 程師和設計者，乃至整個機械行業(yè)提供了良好的發(fā)展基礎。 件是世界上第一個基于 統(tǒng)，由于技術(shù)創(chuàng)新符合 司于兩年間成為 好的財務狀況和用戶支持使得 年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術(shù)創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在 1995 1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從 1999年起，美國權(quán)威的 年授予 佳編輯獎，以表彰 創(chuàng)新、活力和簡明。至此， 定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它， 設計師 大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。由于 色的技術(shù)和市場表現(xiàn)，不僅成為 成為華爾街青睞的對象。終于在 1997年由法國達索公司 以三億一千萬美元的高額市值將 司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了 購后的 為 由于使用了 觀式設計技術(shù)、先進的 （由劍橋 提供）以及良好的與 第三方軟件 的集成技術(shù)， 好用的軟件。 資料顯示，目前全球發(fā)放的 8萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品 /消費品、離散制造等分布于全球 100多個國家的約 3萬 1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球 4， 300所教育機構(gòu)的近 145， 000名學生通過 培訓課程。 據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它 3D 比較客觀地說明了越來越多的工程師使用 來越多的 企業(yè)雇傭 才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用 時間已達 5500萬小時。在美國，包括 麻省理工學院 （ 斯坦福大學 等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把 為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構(gòu)）如 哈爾濱工業(yè)大學 、 清華大學 、 浙江工業(yè)大學 、 浙江大學 、 院學士學位論文（設計）12 華中科技大學 、 北京航空航天大學 、 大連理工大學 、 北京理工大學 、 武漢理工大學 等也在應用 行教學。 件功能強大，組件繁多。 學易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點，這使得 為領先的、主流的三維 夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品 質(zhì)量。 僅提供如此強大的功能，而且對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。 現(xiàn)今社會階段逐漸廣泛應用，并且 司對中國市場重點開發(fā)，日后 用將會更加完善，更加普遍。通過前文對 后會對 建模，裝配，工程圖，力學分析等。 計基礎 熟悉 工作環(huán)境；了解 握在 存、導入等基本操作，掌握三維建模流程。 圖繪制 掌握點、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應用幾何約束；熟練應用陣列、實體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應用各種草圖繪制實體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 準特征 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運用各種建立基準點的方法；靈活運用各種建立基準軸方法；靈活運用各種建立基準面的方法； 靈活運用坐標系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應用各種參考幾何體。 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建模 靈活運用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運用放樣特征的概念與建立方法；通過實踐能夠準確分析零件的特征，靈活運用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實體。 程圖設計 院學士學位論文（設計）13 靈活運用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運用建立標準三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運用各種 注釋的方法。 配設計 靈活運用自底向上的裝配方法；靈活運用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運用 活運用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設計子裝配體；靈活運用干涉檢查；靈活運用自上向下的裝配方法；靈活運用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運用生成裝配體材料明細表的方法。 院學士學位論文（設計）14 2 轎車車門裝配機械手結(jié)構(gòu)的設計 車車門裝配機械手的總體方案圖 本次設計的轎車 車門裝配機械手采取的方案是：工作人員將車門從存放區(qū)取出擺放到汽車組裝線旁邊的周轉(zhuǎn)車上，當轎車車身隨著輸送線移動到裝配車門的工位時，工作人員打開機械手的控制開關，通過手扶機械手的操作架將機械手移動到存放汽車車門的周轉(zhuǎn)車上面，并將車門裝配的夾具放在方便吸取車門的位置，接著按吸取按鈕，這樣真空吸盤就會把車門吸附住，操作人員移動機械手到裝配車門的工序，對準位置，松開吸附按鈕，這樣車門就可以裝配到轎車車身上了，實現(xiàn)輕松移載，其具體方案布局圖如下： 車車門裝配機械手的工作原理 轎車車門裝配機械手的工作 原理為：工作人員將車門從存放區(qū)取出擺放到汽車組裝線旁邊的周轉(zhuǎn)車上，當轎車車身隨著輸送線移動到裝配車門的工位時，工作人員打開機械手的控制開關，通過手扶機械手的操作架將機械手移動到存放汽車車門的周轉(zhuǎn)車上面，并將車門裝配的夾具放在方便吸取車門的位置，接著按吸取按鈕，這樣真空吸盤就會把車門吸附住，操作人員移動機械手到裝配車門的工序，對準位置，松開吸附按鈕，實現(xiàn)輕松移載。 院學士學位論文（設計）15 門裝配機械手的功能特點 本文所設計的機械手，具有全程懸浮功能，模塊化結(jié)構(gòu)和符合人機工程學操作原理的特性能夠更好的滿足客戶需求。現(xiàn)有產(chǎn) 品，主機負載能力可從 8050夾具）；提升有效行程可達 1400大工作半徑可達 可通過鋪設滑軌來實現(xiàn)覆蓋范圍的有效擴展，以滿足不同的現(xiàn)場工作情況。 車門裝配機械手在機械結(jié)構(gòu)上來說，主關節(jié)旋轉(zhuǎn)角度可以實現(xiàn) 360度自由旋轉(zhuǎn)，特有的四連桿機構(gòu)能夠有效保證機械手前段始終處于水平狀態(tài)，以達到工件狀態(tài)的始終如一；本身的剛性特點能夠有效抵抗工件的偏心，以滿足更復雜的工序裝配移載要求。 車門裝配機械手在安全上也做有足夠的保護措施，在給定的氣壓下只能夠提起相應的負載，有效的避免超負荷工作而帶來的風 險。設備設有斷氣保護功能，當氣源突然斷氣時，止回閥可以有效的防止因工作氣體回流而導致的工件下墜現(xiàn)象的方式。同時還可以根據(jù)工況需要選配增壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，以提高設備的穩(wěn)定性，保護操作人員在正常使用過程中不會受到傷害。 此類機械手廣泛運用于食品、醫(yī)療、化工、印刷、機械制造、電子、陶瓷及汽車等行業(yè)的生產(chǎn)加工車間的物件移載與裝配工位，對偏心工件的移載與裝配，或工件的探入操作具有很強的適應性。 械傳動部分的設計計算 空吸盤的選型計算 選擇最合適的真空吸盤可以得到最佳的使用效果 ,不同的吸盤可以適 合多種不同表面的工件 ,如圓形 ,傾斜狀的 ,帶起伏的甚至不規(guī)則表面工件 ,不同的吸盤可以吸取不同類型的工件。吸盤的選擇主要取決于現(xiàn)實工件或者目標工件的構(gòu)成材質(zhì) ,表面狀況 ,工件形狀等要素 ,對于真空吸盤，可以根據(jù)一下公式計算出當前工況所需要的吸盤數(shù)據(jù)。 在本次設計中，真空吸盤所要吸附的是轎車的車門，已知轎車的車門的材料為鈑金，總重量為 40有： ?? 由以上公式可知，真空吸盤的直徑為 130 院學士學位論文（設計）16 缸的選型計算 根據(jù) 系統(tǒng)工況可知，車門裝配機械手的鎖緊裝置是通過氣缸推動鎖緊塊來進行鎖緊的，根據(jù)已知條件可知：對機械手的制動所需要的力為 120N。 已知機械手鎖緊部位各個零件的重量以及其他零部件的總重量為 30據(jù)公式 F=P*S=氣壓 *S,可得 S=中： 般 氣缸 水平使用取 直使用取 于是算出氣缸缸徑為 63程根據(jù)實際情況我們選擇 20，所以我們選擇 承的選型計算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命 16× 365× 8=48720小時； (1）已知 nⅡ =軸承徑向反力： 初先兩軸承為深溝球軸承 6204型。 根據(jù)課本 11軸承內(nèi)部軸向力 (2)∵ a= 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取 1端為壓緊端 (3)計算當量載荷 263表（ 11 f P=據(jù)課本 11得 P1=fP((1× )= P2=fp((1× )= (4)軸承壽命計算 ∵ 2故取 P= ∵深溝球軸承 ε =3； 管強度的校核計算 據(jù)方管承載力計算公式： M=(M：彎矩， X 學院學士學位論文（設計）17 距離， L=a+c) b h h 12???（僅用于矩形截面 ) f=M/W≤材料的許用應力（彈性抗拉強度 /安全系數(shù)）。 M==11960次設計初定 000 M=13456N.M b h h 12???，初定方管為 60方管，計算 462M 1 3 4 5 6f = = = 1 2 1 2 . 3 5 1 0 a = 1 2 . 1 2 1 0 0 . 4 2 c ??N 算后位 12 查的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 75~500于 12以初定方管 100 承強度的校 核計算 （ 1）滾動軸承的選擇 滾動軸承為深溝球軸承，由文獻 [2]表 得 862?N， 1490?N，83.0?e ， Y 。 （ 2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 222 ????? （ 對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。 0? F N 由文獻 [2]表 得， ， 0 0 51 ?????? （ 按軸承 院學士學位論文（設計）18 9310366 ????????? ???????????? ?h （ ?hL h= 年 由于機械手運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 臂回轉(zhuǎn)力矩的計算 主臂的回轉(zhuǎn)的時候，驅(qū)動主臂回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力矩必須克服主臂起動時所產(chǎn)生的慣性力矩，主臂的轉(zhuǎn)動軸與支承孔處的摩擦阻力矩。 主臂轉(zhuǎn)動時所需的驅(qū)動力矩可按下式計算 : 封摩偏慣驅(qū) ??? 式中 : 驅(qū)M - 驅(qū)動主臂轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力矩 ( ); 慣M - 慣性力矩 ( ); 偏M - 參與轉(zhuǎn)動的零部件的重量 (包括工件、夾具部位 )對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 ( )., 下面分析各阻力矩的計算 : 1、主臂加速運動時所產(chǎn)生的慣性力矩 若主臂轉(zhuǎn)動過程按等加速運動，主臂轉(zhuǎn)動時的角速度為 ? ，起動過程所用的時間為 t? ，則 : ).(1 ?? ?）（慣 式中 :J - 參與主臂轉(zhuǎn)動的部件對轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2 1J - 工件對主臂轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2。 若工件中心與轉(zhuǎn)動軸線不重合，其轉(zhuǎn)動慣量 1J 為 : 院學士學位論文（設計）19 c 11 ?? 21e 式中 : 工件對過重心軸線的轉(zhuǎn)動慣量 )..( 2 1G - 工件的重量 (N); 1e - 工件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距 ( ? - 主臂轉(zhuǎn)動時的角速度 (弧度 /s); t? - 起動過程所需的時間 (s); ?? — 起動過程所轉(zhuǎn)過的角度 (弧度 )。 2、主臂轉(zhuǎn)動件和工件的偏重對轉(zhuǎn)動軸線所產(chǎn)生的偏重力矩 M 偏 ?偏M 11+ 33( ) 式中 : 3G - 主臂轉(zhuǎn)動件的重量 (N); 3e - 主臂轉(zhuǎn)動件的重心到轉(zhuǎn)動軸線的偏心距 (當工件的重心與主臂轉(zhuǎn)動軸線重合時， 則 11? . 3、主臂轉(zhuǎn)動軸在軸頸處的摩擦阻力矩 封M ?封M )(2 12 A ? ( ) 式中 : 1d ， 2d - 轉(zhuǎn)動軸的軸頸直徑 ( f - 摩 擦系數(shù)，對于滾動軸承 01.0?f ，對于滑動軸承 1.0?f ; 處的支承反力 (N)，可按主臂轉(zhuǎn)動軸的受力分析求解， 根據(jù) 0?? ）（ ,得 : 33 ? 22 ? 32211 ?? 院學士學位論文（設計）20 臂氣缸的選型計算 本次設計的機械手，主臂氣缸是控制機械手主臂上下擺動的關鍵部分，根據(jù)系統(tǒng)工況可知，車門裝配機械手的主臂升降是通過氣缸推動四桿機構(gòu)來進行的，根據(jù)已知條件可知： 已知機械手主臂各個零件的重量以及其他零部件的總重量為 200據(jù)公式 F=P*S=氣壓 *S,可得 S=100中： 般 氣缸 水平使用取 直使用取 于是算出氣缸缸徑為 200程根據(jù)實際情況我們選擇 400，所以我們選擇費斯托低摩擦氣缸。 桿機構(gòu)的選型計算 作用力和力作用點運動線速度方向之間所夾的銳 角稱為壓力角，常用表示；壓力角的余角稱為傳動角，常用表示。曲柄搖桿機構(gòu)的傳動角隨曲柄的轉(zhuǎn)動而變。傳動角越大則機械效率越高，動力傳動中一般要求傳動角最小值 有必要檢驗 應大于 40°。 因此設計曲柄搖桿機構(gòu)時值。那么，最小傳動角在什么位置出現(xiàn)呢？分析如下：可以證明：若機架上 A、 D 兩點位于 C'、 C"連線的同一側(cè)，則當 =0°時， 最小，有機架上 A、 D 兩點位于 C'、 C"連線的兩側(cè)，則 =180°時的 最大 (鈍角 )，有 =180。不難看出，對于曲柄主動的曲柄搖桿機構(gòu)，最小傳動角就是連桿和搖桿所夾的最小銳 角。 當主臂勻速轉(zhuǎn)動時， 搖桿作變速擺動，而且往