开题研究报告曲轴搬运机械手 .docx

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1、精品名师归纳总结毕业设计 论文 开题报告题目：曲轴自动搬运上线机械手设计2021 年 3 月 25 日开题报告填写要求1. 开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对同学答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导老师指导下，由同学在毕业设计（论文）工作前期内完成， 经指导老师签署看法及所在专业审查后生效。2. 开题报告内容必需用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应准时交给指导老师签署看法。3. “文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，同学写文献综述的参考文献应不少于 10 篇（

2、不包括辞典、手册），其中至少应包括1 篇外文资料。对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最终。4. 统一用 A4 纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情形，依据所查阅的文献资料，每人撰写 2500 字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结文 献 综 述1 机械手概述用于再现人手的的功能的技术装置称为机械手。机械手是仿照着人手的部分动 作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、

3、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自动掌握领域中显现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术进展很快，逐步成为一门新兴的学科 机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动掌握技术、传感器技术和运算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。工业机械手是近几十年进展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，特别表达在人的智能和适应性。机械手作业的精确性和环境中完成作业的才能，在国民经济领域有着广泛

4、的进展空间。机械手的进展是由于它的积极作用正日益为人们所熟悉：其一、它能部分的代替人工操作。其二、它能依据生产工艺的要求，遵循肯定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸。其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步 伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来讨论和应用。特别是在高 温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几3年也有较快的进展，并且取得肯定的成效，受到机械工业的重视 。机械手是一种能自动掌握并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度， 可以搬运物体以

5、完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开头比较简洁，专用性较强。随着工业技术的进展，制成了能够独立的按程序掌握实现重复操作，适用范畴比较广的“程序掌握通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的转变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用 7 。2 机械手的进展史现代工业机械手起源于 20世纪50岁月初，是基于示教再现和主从掌握方式、能适可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化 。机械手第一是从美国开头研制的。 1958年美国联合掌握公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端

6、部装有电磁铁的工件抓放机构，掌握系统是示教型的。1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型 机械手。商名为 Unimate 即万能自动 。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动。掌握系统用磁鼓最储备装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上 进展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）, 特的生产工业机械手。1962年美国机械铸造公司也试验胜利一种叫 Versatran 机械手，原意是敏捷搬运。该机械手的中心立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采纳液压驱动，掌握系统也是示教再现型。虽然这两种机械手显现在六十岁月初，但都是

7、国外工业机械手进展的基础。1978年美国 Unimate公司和斯坦福高校、麻省理工学院联合研制一种 Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子运算机进行掌握，用于装配作业，定位误差可小于1毫M。美国仍特别留意提高机械手的牢靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。预备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备牢靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间）， 由400小时提高到 1500小时，精度可提高到 0.1 毫M。德国机器制造业是从 1970年开头应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国 KnK

8、a公司仍生产一种点焊机械手，采纳关节式结构和程序掌握。瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采纳示教方法编制程序。瑞典安莎公司采纳机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。日本是工业机械手进展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力讨论机械手的讨论。据报道，1979年从事机械手的讨论工作的大专院 校、讨论单位多达 50多个。 1976年个高校和国家讨论部门用在机械手的讨论费用42%。1979年日本机械手的产值达 443亿日元，产量为 14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达 222亿日元，是 1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67可编辑资料 - - - 欢迎下载

9、精品名师归纳总结亿日元，比 1978年增长 50%。智能机械手约为 17亿日元，为 1978年的6倍。截止 1979 年，机械手累计产量达 56900台。在数量上已占世界首位，约占 70%，并以每年 50% 60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。估计到1990年将有55万机器人在工作。其次代机械手正在加紧研制。它设有微型电子运算机掌握系统，具有视觉、触觉才能，甚至听、想的才能。讨论安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经显现了触觉和视觉机械手。第三代机械手（机械人）就能独立的完成工作过程中的任务。它与电子运算机和电视设备保持联系。并逐步进

10、展成为柔性制造系统FMSFlexible Manufacturing system 和柔性制造单元 Flexible Manufacturing Cell中重要一环。随着工业机器手（机械人）讨论制造和应用的扩大，国际性学术沟通活动特别活跃， 欧美各国和其他国家学术沟通活动开展很多9 。3 工业机械手在生产中的应用机械手是工业自动掌握领域中常常遇到的一种掌握对象。机械手可以完成很多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用特别广泛。在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危急的工作。可在机械

11、工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有 75%是小批量生产。金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械 手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序。机械手加工行业中用于取料、送料。浇铸行业中用于提取高温熔液等等。本文以能够实现这类工作的搬运机械手为讨论对象。下面详细说明机械手在工业方面的应用 7 。3.1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线一般都采纳

12、机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4 号和 5 号电动机加工自动线（轴类），上海拖拉机厂的齿坯自动线（盘类）等。加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采纳随行夹具传送工件，也有采纳机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手4。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 在实现单机自动化方面各类半自动车床，有自动加紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，单仍需人工上下料。装上机械手，可实现全自动化生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连其次车床厂的

13、自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的Y38 滚齿机械手，青海其次机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有胜利的体会，国内一些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手供应条件。如上海其次汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手（生产线中有两台多工位机床）和天津二注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t 以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂 200t 环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂400t 冲床的下料机械手等。其一是用于多工位冲床，用作冲压件工位间步进轻

14、局技术讨论所制作的120t 和 40t 多工位冲床机械手等 4。4 国外机械手的进展状况目前国外已经显现了触觉和视觉机械手。其次代机械手正在加紧研制。它设有微型电子运算机掌握系统，具有视觉触觉才能，甚至听想的才能。讨论安装各种传感器，能把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。国外也显现了第三代机械手，它能独立的完成工作过程中的任务。它与电子运算机和电视设备保持联系。并逐步进展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元 FMC中的重要一环 4 。5 机械手的工作原理工作要求机械手具有三个运动：手指的开合，手臂绕轴的上、下摇摆，手臂在水平面内的回转。机械手的工作过程可分为：1） 电动机经减速器带动链轮

15、转动，链轮带动安排轴转动。2） 齿轮通过盘形凸轮带动摆杆，经一系列杆件带动手指张开。由弹簧实现手指的复位夹紧。3） 盘形凸轮通过摆杆使圆筒上下往复移动，实现大臂的上下摇摆。4） 圆柱凸轮通过齿条带动齿轮转动，实现转盘的往复回转。通过各部分的协同工作，能使机械手依次完成手指的张开、手指夹紧、手臂上摆、手臂回转肯定角度、手臂下摆、手指张开放料，手臂再次上摆、反转、下摆、复位等动作，从而代替人完成有用的机械功 1 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6 工业机械手的进展趋势(1) 工业机器人性能不断提高 高速度、高精度、高牢靠性、便于操作和修理 ，而单机价格不断下降，平均单机价格从 9

16、1年的10.3 万美元降至 97年的6.5 万美元。(2) 机械结构向模块化、可重构化进展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化 : 由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机。国外已有模块扮装配机器人产品问市。(3) 工业机器人掌握系统向基于 PC机的开放型掌握器方向进展，便于标准化、网络化。器件集成度提高，掌握柜日见小巧，且采纳模块化结构 : 大大提高了系统的牢靠性、易操作性和可修理性。(4) 机器人中的传感器作用日益重要，除采纳传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人仍应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人就采纳视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进

17、行环境建模及决策掌握多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。(5) 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演进展到用于过程掌握如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。(6) 当代遥控机器人系统的进展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互掌握，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出试验室进入有用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统胜利应用的最闻名实例。(7) 机器人化机械开头兴起。从 94 年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际讨论的热点之一，纷纷探究开拓其实际应用的领域。我国的工业

18、机器人从80 岁月“七五”科技攻关开头起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前己基本把握了机器人操作机的设计制造技术、掌握系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。其中有130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30 条自动喷漆生产线 站 上获得规模应用，弧焊机器人己应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比仍有肯定的距离，如: 牢靠性低于国外产品 : 机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结国外比

19、有差距。在应用规模上，我国己安装的国产工业机器人约200 台，约占全球已安装台数的万分之四。以上缘由主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用 化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、牢靠性不稳固。因此迫切需要解决 产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计， 积极推动产业化进程 . 我国的智能机器人和特种机器人在“ 863”方案的支持下，也取得了不少成果。其中最为突出的是水下机器人，6000m水下无缆机器人的成果居世界领先水平，仍开发出直接遥控机器人、双臂和谐掌握机器人、爬壁机器人

20、、管道机器 人等机种 : 在机器人视觉、力觉、触觉、声觉等基础技术的开发应用上开展了不少工7作，有了肯定的进展基础。但是在多传感器信息融合掌握技术、遥控加局部自主系统遥控机器人、智能装配机器人、机器人化机械等的开发用方面就刚刚起步，与国外先进水平差距较大，需要在原有成果的基础上，有重点的系统攻关，才能形成系统配套可供有用的技术和产品，以期在“十五”后期立于世界先进行列之中 。参考文献1 刘明保 ，吕春红等 . 机械手的组成机构及技术指标的确定. 河南高等专科学校学报,2004.12 李超，气动通用上下料机械手的讨论与开发. 陕西科技高校， 20033 陆祥生 ，杨绣莲 . 机械手. 中国铁道出

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22、明. 单臂回转机械手设计 . 制造技术与机床， 2004.612 张军， 封志辉. 多工步搬运机械手的设计 . 机械设计 ,2004.413 濮良贵，纪名刚 . 机械设计，第七版 . 北京：高等训练出版社 ,2001.314 王国强.虚拟样机技术及其在 ADAM S上的实践 M .西安:西北工业高校出版社, 2002.15 王成，王效月 . 虚拟样机技术及 ADAMS机. 械工程与自动化， 2004.616 李军.ADAMS实例教程 . 北京：北京理工高校出版社 .200217 ClavelR .Delta,a fast robot wth parallel geometry. The18th

23、 Int.Symposium on in dustrial robots ISIR,Sydney,Australia,1988,91-100.18 JohnJ.Craig,IntroductiontoRoboticsMechanicsandControl,Second Edition,Addison-Wesley,Reading,MA,1989.19 Durstewitz,M。Kiefner,B ,Virtual collaboration environment for aircraftdesign,Information Visualisation,2002. Proceedings.Si

24、xth International Conference on ，10-12 July 2002,Pages:502- 507毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义。二、课题进呈现状和前景展望。 三、课题主要内容和要求。四、讨论方法、步骤和措施可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结开 题 报 告一、课题的目的与意义随着工业自动化程度的提高，工业现场的很多易燃、易爆等高危及重体力劳动场合必将由机器人所代替。这一方面可以减轻工人的劳动强度，另一方面可以大大提高劳动生产率。例如，目前在我国的很多中小型汽车生产以及轻工业生产中，往往冲压成型这一工序仍需要人工上下

25、料，既费时费劲，又影响效率。为此，我们把上下料机械手作为我们讨论的课题。现在的机械手大多采纳液压传动，液压传动存在以下几个缺点：（1） 液压传动在工作过程中常有较多的能量缺失摩擦缺失、泄露缺失等 。液压传动易泄漏，不仅污染工作场的，限制其应用范畴，可能引起失火事故，而且影响执行部分的运动平稳性及正确性。（2） 工作时受温度变化影响较大。油温变化时，液体粘度变化，引起运动特性变化。（3） 因液压脉动和液体中混入空气，易产生噪声。（ 4）为了削减泄漏，液压元件的制造工艺水平要求较高，故价格较高。且使用爱护需要较高技术水平。鉴于以上这些缺陷，本机械手拟采纳气压传动，气动技术有以下优点：（ 1）介质提

26、取和处理便利。气压传动工作压力较低，工作介质提取简洁，而后排入大气，处理便利，一般不需设置回收管道和容器。介质清洁，管道不易堵塞，不存在介质变质及补充的问题。（ 2）阻力缺失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力缺失较小（一般仅为油路的千分之一），空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严峻污染。（3）动作快速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载爱护，便于自动掌握。（ 4）能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情形时， 机器及其工艺流程不致突然中断。（ 5）工作环境适应性好。在

27、易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与掌握系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及掌握性能。（ 6）成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造简洁，成本较低。传统观点认为：由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比 较困难 特别在高速情形下，好像更难想象。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的掌握系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系

28、列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的有用性和前景存在不少疑虑。二、课题进呈现状和前景展望对于搬运物体类的机械手的基本要求是能快速、精确的拾放并且能搬运物 件，这就要求具有较高的精度、快速反应、肯定的承载才能、足够的工作空间和敏捷的自由度及在任意位置都能自动定位等特性。设计气动机械手的原就是：充分分析作业对象和环境，明确工作的结构外形和材料特性，定位精度要求，抓取、搬运时的受力特 性、尺寸和质量参数等，从而进一步确定对机械手结构及运行掌握的要求，尽量选用定型的标准组件，简化设计制造过程，兼顾通用性和专用性，并能实现柔性转换和编程掌握。本次设计的机械手是通用

29、拾取轴类零件的机械手，是一种适合于成批或中、小批生产的、可以转变动作程序的自动搬运或操作设备，它可以用于操作环境恶劣，劳动强度大和操作单调频繁的生产场合。三、课题主要内容和要求本课题将要完成的主要任务如下：(1) 选取合适的曲轴，并确定其特点参数。(2) 选取机械手的坐标型式和自由度。(3) 设计出机械手的各执行机构，包括：手部、手腕、手臂等部件的设计。(4) 气压传动系统的设计。本课题将设计出机械手的气压传动系统，包括气动元器件的选取，气动回路的设计。(5) 机械手的掌握系统的设计。本机械手采纳可编程序掌握器（PLC）对机械手进行掌握，本课题将要选取PLC型号，依据机械手的工作流程编制出PL

30、C程序。四、讨论方法、步骤和措施1） 第一参阅有关曲轴的有关书籍和资料，明确一般汽车主轴的主要参数如质量，体积等。2 ）参阅有关机械手设计的有关书籍，把握一般工业搬运类机械手应当具备的一些部件和动力参数。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 ）依据所给课题及任务设计出曲轴搬运上线机械手。4 ）在老师的指导下，仔细按时完成毕业设计的每个进度任务。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导老师看法：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 对“文献综述”的评语：2. 对本课题的深度、广度及工作量的看法和对设计（论文）结果的猜测：指导老师：年月日所在专业审查看法：负责人：年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载