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中原工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題目名稱： 機械手夾持器設(shè)計 院系名稱： 機 電 學(xué) 院 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2011年03月 1． 本課題所涉及的內(nèi)容國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀綜述 1.1課題研究的目的、意義 在機械工業(yè)中，應(yīng)用機械手的意義可以概括如下： 一、以提高生產(chǎn)過程中的自動化程度 應(yīng)用機械手有利于實現(xiàn)材料的傳送、工件的裝夾、刀具的更換以及機器的裝配等的自動化的程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。 二、以改善勞動條件，避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空間狹窄的場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的，而應(yīng)用機械手即可部分或全部代替人安全的完成作業(yè)，使勞動條件得以改善。 在一些簡單、重復(fù)，特別是較笨重的操作中，以機械手代替人進行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。 三、可以減輕人力，并便于有節(jié)奏的生產(chǎn) 應(yīng)用機械手代替人進行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機械手可以連續(xù)的工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機床的綜合加工自動線上，目前幾乎都沒有機械手，以減少人力和更準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏的進行工作生產(chǎn)。 綜上所述，有效的應(yīng)用機械手，是發(fā)展機械工業(yè)的必然趨勢。 1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 工業(yè)機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入以通用機械手為標(biāo)志的時代。由于通用機械手的應(yīng)用和發(fā)展，進而促進了智能機器人的研制。智能機器人涉及的知識內(nèi) 容，不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通訊技術(shù)、計算技術(shù)、無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項 綜合性較強的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視，幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷地修改，品種在不斷地增加，應(yīng)用領(lǐng)域 也在不斷地擴大。 早在40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，已出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機械手。 50～60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。如尤尼曼特(Unimate)機械手即屬于這種類型。 60～70年代，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，亦即是第二代機械手這一新技術(shù)進入了應(yīng)用階段。 80-90年代，裝配機械手處于鼎盛時期，尤其是日本。 90年代機械手在特殊用途上有較大的發(fā)展，除了在工業(yè)上廣泛應(yīng)用外，農(nóng)、林、礦業(yè)、航天、海洋、文娛、體育、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、軍事領(lǐng)域上有較大的應(yīng)用。 90年代以后，隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機械手技術(shù)也得到飛速的多元化發(fā)展。 總之，目前機械手的主要經(jīng)歷分為三代： 第一代機械手主要是靠人工進行控制，控制方式為開環(huán)式，沒有識別能力；改進的方向主要是將低成本和提高精度；第二代機械手設(shè)有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，把接收到的信息反饋，使機械手具有感覺機能；第三代機械手能獨立完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing System)和柔性制造單元FMC(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。 2．本課題有待解決的主要關(guān)鍵問題 夾持器設(shè)計的基本要求 （1）應(yīng)具有適當(dāng)?shù)膴A緊力和驅(qū)動力； （2）手指應(yīng)具有一定的開閉范圍； （3）應(yīng)保證工件在手指內(nèi)的夾持精度； （4）要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高； （5）應(yīng)考慮通用性和特殊要求。 設(shè)計參數(shù)及要求 （1）采用手指式夾持器，執(zhí)行動作為抓緊—放松； （2）所要抓緊的工件直徑為80mm 放松時的兩抓的最大距離為110-120mm/s ， 1s抓緊,夾持速度20mm/s； （3）工件的材質(zhì)為5kg，材質(zhì)為45#鋼； （4）夾持器有足夠的夾持力； （5）夾持器靠法蘭聯(lián)接在手臂上。由液壓缸提供動力。 3．對課題要求及預(yù)期目標(biāo)的可行性分析 (包括解決關(guān)鍵問題技術(shù)和所需條件兩方面) 目前我已經(jīng)搜集到很多的參考資料，并且進行了一定的調(diào)研，還得到一些專業(yè)的設(shè)計分析工程師的指導(dǎo)，課題的目標(biāo)可行性還是很好的，關(guān)鍵就是怎么在這個課題上有所突破，做得更加好。 收集相關(guān)資料，并對現(xiàn)有的資料進行研究分析，進而分析自己完成本課題還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應(yīng)該具備哪些新的知識。選定自己適合和熟悉的制圖軟件，對選定的工具進行深入的學(xué)習(xí)及 具體實踐。對驅(qū)動油路進行仔細(xì)研究，了解液壓驅(qū)動原理，繪制油路圖。機械結(jié)構(gòu)的分析，根據(jù)要求設(shè)計出合理輕便的機械手。在三維軟件中模擬機械手工作狀態(tài)。模擬調(diào)試后對整個機械手進行完善。 液壓元件設(shè)計數(shù)據(jù)的搜集，能看到的僅僅是外形安裝定位尺寸，十分有限，僅僅是提供一種設(shè)計分析管理的方法。 4．完成本課題的工作計劃及進度安排 1. 資料的搜集整理分析完善，列出畢業(yè)設(shè)計的論文提綱，明確設(shè)計任務(wù)； 2. 開始進行機械手夾持器的建模，不管是液壓元件還是液壓輔件，保證建模資料能完成一定程度的液壓系統(tǒng)的設(shè)計。 3. 開始進行畢業(yè)論文的寫作； 4. 準(zhǔn)備所有的畢業(yè)設(shè)計資料，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。 5．指導(dǎo)教師審閱意見 指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日 ? 6．指導(dǎo)小組意見 指導(dǎo)小組組長(簽字)： 　　 　　　 年 月 日 說明： 1. 本報告前4項內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生獨立撰寫； 2. 本報告必須在第八學(xué)期開學(xué)兩周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見； 3. 學(xué)生須在小組內(nèi)進行報告，并進行討論； 4. 本報告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計)指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題和是否按時完成進度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。 4