现代制造系统工程大作业.pdf

《现代制造系统工程大作业.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代制造系统工程大作业.pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基基于于 I ID D E E F F0 0 的的自自动动墙墙壁壁清清洗洗机机功功能能建建模模1.题目背景及意义本文以机械设计课程大作业所设计的自动墙壁清洗机作为建模对象，应用IDEF0 建模方法建立自动墙壁清洗机清洗部分功能模型，分析系统的功能活动及其联系，描述保障系统主要保障环节的运行过程，为实现并促进自动墙壁清洗机的发展提供理论和方法基础。2.国内外正铲液压挖掘机产品系统发展现状工业机器人已经在机器人领域中大量投入使用，如汽车、冶金等行业。然而，随着人们生活水平的提高，在机器人领域中，一种新的、有蓬勃生命力的服务机器人已经出现。服务机器人主要涉及清洗、运送、监视、检查和探测等类型的工作，

2、为人类提供和完成服务。其中，清洗是服务机器人应用最广的领域之一。而高楼林立的今天，更需要清洗机器人的技术可以得到不断改进和提高。第一个成功制造出来的清洗机器人是德国汉萨斯航空公司委托制作的“SKYWAH”（清洗巨人）。其主要结构是一个作用距离为 33 米的多关节巨型伸缩臂，有 11 个自由度，6 个主轴，3 个腕关节及两个自适应轴，总共 12 个可编程序轴。其余的运动链系使得它可以做各复杂运动，而其结构不会有任何变化。所有轴均由液压驱动并采用抗拉钢材，因而其结构重量轻。清洗刷长1.2m，定位精度为50mm,滚刷与飞机外形精确匹配。该机器人安装在一个标准汽车底盘上，可以从四个位置出发，机器人在人

3、的监视下按照预定的模式运动，完成对飞机几乎所有表面的清洗工作。其特点是动作灵活，适合于各种规格的飞机。日本 BE 公司成功研制的一种固定轨道式自动擦窗机器人，机器人靠安装在楼顶的轨道及吊装系统使擦窗机对准窗户，沿固定安装在建筑物表面的导槽垂直上下移动进行清洗，清洗机构带有多个旋盘刷。该设备的自动化程度的效率都很高，但价格也很昂贵。另外，要求在建筑物设计之初就将擦窗系统考虑进去，铺设轨道，这大大限制了该机器人的使用范围及效率。德国马格堡的弗劳恩霍费尔自动控制与操作研究所（IPA）是德国主要的生产及自动化研究中心，它研制了一系列清洗建筑物玻璃的自动系统。对柏林新建火车站的巨大玻璃隧道进行了自动清洗

4、。该机器人悬挂在水平的横向轨道上，可沿轨道左右移动，同时横向轨道可以沿垂直导槽上下移动，从而完成对整块玻璃的清洗。德国的 Fraunhofer 研究所研制了一种名为 SIRIUSC 壁面清洗机器人。该机器人作业时在机器人上方的建筑物顶部有一个随动小车，该小车除了起一个安全作用外，还是机器人位移的定位装置，机器人只能做上下运动，左右运动靠随动小车牵引实现。爬行机构是基于两队线性模块上，每个模块装有几个真空吸盘，每对模块有一个伺服电机驱动。美国国际机器人公司研制了用于清洗摩天大楼的爬壁机器人“Sky Washer”,它重 19.95kg，约 0.90.9m，该机器人的移动由两组L 型框架相对滑动，

5、交替吸附来实现，每组框架有三只脚掌，每只脚掌上有两只真空吸盘，吸盘相对于壁面可以作直线运动，该机器人允许横向移动，并可跨越一定高度的障碍。同时配备有洗涤液和擦抹系统，以完成擦窗工作，作业能力为每天4645m2，并可越 5cm 高、25cm 宽的障碍。除此以外，加拿大、德国、西班牙、以色列、新加坡、奥地利、俄罗斯、英国、澳大利亚等国家相继开展了壁面清洗机器人的研究。国内爬壁机器人的研究虽然起步晚，但发展比较迅速。我国研究和发展机器人始于七十年代初。1975年在北京举办的日本科技展览会上，川崎重工公司首先在中国展出了工业机器人，以此为起点，我国掀起了第一个研制机器人的浪潮。自 1988 年以来，上

6、海大学先后研制了玻璃窗清洗机器人和球形爬壁机器人。前者采用多层框架式机构，真空吸盘吸附，伺服电机驱动，但重量大，且没有装备清洗系统。后者采用腿足式移动机构，足端为带有裙边的铰接式真空吸盘，设计者从满足稳定性和控制复杂程度的综合，考虑到吸盘稳定性较差，安全性不是很好。此外，他们还在清洗装备和工艺做了较为深入的研究，并根据玻璃幕墙障碍的特点，开发了一种全方位越障机构，大幅度提高了机器人的越障能力。哈尔滨工业大学也是国内壁面移动机器人研究较早的单位，在国家“863”智能机器人的支持下，已经先后开发出两个系列共5 个品种的爬壁机器人。较早完成的是轮式负压吸附壁面爬行遥控检查机器人。该机器人采用双轮进行

7、驱动。主体下部是一个带有驱动轮的滑动密封式负压吸盘。清洗机构置于尾部，同时还设有卷扬机，地面支援小车等附属设施。由于密封装置采用柔性设计，对壁面的适应能力较强，可以在瓷砖壁面或大直径圆柱面上运动，但越障和面面转换能力较差。北京航空航天大学自1996年以来，在国家“863”计划的大力资助下，先后研制成功了WASHMAN、CLEANBOT、SKYCLEAN、“灵巧型擦窗机器人”、“吊篮式擦窗机器人”、“蓝天洁宝”等系列幕墙清洗机器人样机。前三种均为全自动清洗机器人，采用十字构型，为自主步行移动机器人，机器人运动和功能统一。其中CLEANBOT-的纵横气缸之间有一能做微小角度转动的腰关节，以实现机器

8、人运动方向的调整。之后北航又推出蓝天洁士、型擦窗机器人。2000 年发展研制的“灵巧型擦窗机器人”类似于佐藤多秀研制的双车体机器人，但重量小的多，仅有20kg。该机器人本体结构采用具有滑动密封负压吸附装置的履带式驱动的双车体结构，能实现越障和曲面转换功能。2001 年研制开发的“吊篮式擦窗机器人”则模拟人手擦窗的作业方式进行作业。“蓝天洁宝”属于被动清洗机器人，使用大面积负压吸盘吸附，利用风机产生真空，结构简单，工作效率高，具有很高的实用价值。3.自动墙壁清洗机设计及使用功能说明根据清洗机清洗作业的要求，整个清洗机必须具备清洗作业功能，行动功能和控制功能。其中行动工能与控制功能集成于房顶移动供

9、给装置。墙面清洗系统主要由支撑架，刷子，电机，螺旋桨风压系统，齿轮传动系统等组成。通过螺旋桨风压系统使主机吸附在墙面上，并使刷子压紧，产生一定的刷洗压力，通过电机带动刷子转动，达到刷洗的目的。如图 1、2、3。1图图 2图 34.自动墙壁清洗机的 IDEF0 模型建立该功能模型的主要目的是通过设计书给出的工作参数结合一些约束条件进行建模并优化设计得到准确模型尺寸。建立如图2 的 A-0 图。然后对A-0 图功能图进行细化。根据建模的先后顺序，将建模过程分为设计草图、模型建立、受力仿真、优化设计4 个子模块。各模块具体说明如下：（1）设计草图：该模块是设计人员通过设计书给出的工作参数结合设计要求

10、、设计准则、设计经验在 PROE 中绘制出模型零件草图，确定各个尺寸；（2）模型建立：该模块是设计人员通过草图结合设计要求、设计准则、设计经验在三维建模软件建立模型，进行静态干涉分析与局部修改；（3）受力分析：该模块是设计人员通过建立的模型结合设计要求、设计准则、设计经验进行受力分析分析，对工作过程中出现的情况进行修订；（4）优化设计：针对在受力分析中出现的问题，进行结构的优化设计，提供改进方案，并对各种改进方案进行力学分析，直到确定最终方案。图 2 A-0 图 c1c2c3设计草图 c1c2c3模型建立模型建立 c1c2c2受力仿真受力仿真 c1c2c3优化设计优化设计C1:设计要求C2：设

11、计标准C3：设计经验图 3 A0 图基于 IDEF0 的洗瓶机功能树如下图 4 所示：设计草图图4图5受力仿真发现结构问题，洗墙机在工作中变形严重：优化设计：方案一：方案二：方案三：5.结束语利用 IDEF0 方法建立自动墙壁清洗机的功能模型，能够准确地把握组成建模各模块的功能活动及相互关系，将墙壁清洗机构的整个设计过程有序地系统化，直观地描述建模功能信息，从而有效地控制了系统的复杂性，提高了建模的效率，为最终保证墙壁清洗机构的可靠性的实现提供了重要手段。6.参考文献1罗雪山,朱德成,沈雪石.IDEF0 方法在军事综合电子信息系统分析设计中的应用M.国防科技大学 C3I系统研究中心2陈禹六.I

12、DEF0 建模分析与设计方法.北京：清华大学出版,20003倪明,徐福缘,沈运红.基于 IDEF0 方法的企业信息化建设复杂系统J.系统工程,20054李晓燕.快速成形网络化制造系统的IDEF0 建模J.机械制造,2004美文欣赏美文欣赏1 1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。秋天，虽没有玫瑰的芳香，却有秋菊的淡雅，没有繁花似锦，却有硕果累累。秋天，没有夏日的激情，却有浪漫的温情，没有春的奔放，却有收获的喜悦。清风落叶舞秋韵，枝头硕果醉秋容。秋天是甘美的酒，秋天是壮丽的诗，秋天是动人的歌。2 2、人的一生就是一个储蓄的过程，在奋斗的时候储存了希望；在耕耘的时候储存了一粒

13、种子；在旅行的时候储存了风景；在微笑的时候储存了快乐。聪明的人善于储蓄，在漫长而短暂的人生旅途中，学会储蓄每一个闪光的瞬间，然后用它们酿成一杯美好的回忆，在四季的变幻与交替之间，散发浓香，珍藏一生！3 3、春天来了，我要把心灵放回萦绕柔肠的远方。让心灵长出北归大雁的翅膀，乘着吹动彩云的熏风，捧着湿润江南的霡霂，唱着荡漾晨舟的渔歌，沾着充盈夜窗的芬芳，回到久别的家乡。我翻开解冻的泥土，挖出埋藏在这里的梦，让她沐浴灿烂的阳光，期待她慢慢长出枝蔓，结下向往已久的真爱的果实。4 4、好好享受生活吧，每个人都是幸福的。人生山一程，水一程，轻握一份懂得，将牵挂折叠，将幸福尽收，带着明媚，温暖前行，只要心是

14、温润的，再遥远的路也会走的安然，回眸处，愿阳光时时明媚，愿生活处处晴好。5 5、漂然月色，时光随风远逝，悄然又到雨季，花，依旧美；心，依旧静。月的柔情，夜懂；心的清澈，雨懂；你的深情，我懂。人生没有绝美，曾经习惯漂浮的你我，曾几何时，向往一种平实的安定，风雨共度，淡然在心，凡尘远路，彼此守护着心的旅程。沧桑不是自然，而是经历；幸福不是状态，而是感受。6 6、疏疏篱落，酒意消，惆怅多。阑珊灯火，映照旧阁。红粉朱唇，腔板欲与谁歌？画脸粉色，凝眸着世间因果；未央歌舞，轮回着缘起缘落。舞袖舒广青衣薄，何似院落寂寞。风起，谁人轻叩我柴扉小门，执我之手，听我戏说？7 7、经年，未染流殇漠漠清殇。流年为祭。

15、琴瑟曲中倦红妆，霓裳舞中残娇靥。冗长红尘中，一曲浅吟轻诵描绘半世薄凉寂寞，清殇如水。寂寞琉璃，荒城繁心。流逝的痕迹深深印骨。如烟流年中，一抹曼妙娇羞舞尽半世清冷傲然，花祭唯美。邂逅的情劫，淡淡刻心。那些碎时光，用来祭奠流年，可好？8 8、缘分不是擦肩而过，而是彼此拥抱。你踮起脚尖，彼此的心就会贴得更近。生活总不完美，总有辛酸的泪，总有失足的悔，总有幽深的怨，总有抱憾的恨。生活亦很完美，总让我们泪中带笑，悔中顿悟，怨中藏喜，恨中生爱。9 9、海浪在沙滩上一层一层地漫涌上来，又一层一层地徐徐退去。我与你一起在海水中尽情的戏嬉，海浪翻滚，碧海蓝天，一同感受海的胸怀，一同去领略海的温情。这无边的海，就

16、如同我们俩无尽的爱，重重的将我们包裹。1010、寂寞的严冬里，到处是单调的枯黄色。四处一片萧瑟，连往日明净的小河也失去了光彩，黯然无神地躲在冰面下恹恹欲睡。有母女俩，在散发着丝丝暖意的阳光下，母亲在为女儿梳头。她温和的把头发理顺。又轻柔的一缕缕编织着麻花辫。她脸上写满笑意，似乎满心的慈爱永远装不下，溢到嘴边。流到眼角，纺织进长长的。麻花辫。阳光亲吻着长发，像散上了金粉，闪着飘忽的光辉。女儿乖巧地依偎在母亲怀里，不停地说着什么，不时把母亲逗出会心的微笑，甜美的亲情融化了冬的寒冷，使萧索的冬景旋转出春天的美丽。1111、太阳终于伸出纤纤玉指，将青山的柔纱轻轻褪去。青山那坚实的肌胸，挺拔的脊梁坦露在

17、人们的面前，沉静而坚毅。不时有云雾从它的怀中涌起，散开，成为最美丽的语言。那阳光下显得凝重的松柏，那苍茫中显现出的点点殷红，那散落在群山峰顶神秘的吻痕，却又增添了青山另外的神秘。1212、原野里那郁郁葱葱的植物，叫我们丝毫感受不到秋天的萧索，勃勃生机与活力仍在田间高山涌动。谷子的叶是墨绿的，长而大的谷穗沉甸甸地压弯了昨日挺拔的脊梁；高粱仍旧那么苗条，满头漂亮的红缨挥洒出秋的风韵；那纵横原野的林带，编织着深绿浅黄的锦绣，抒写出比之春夏更加丰富的生命色彩。1313、终于，心痛，心碎，心成灰。终于选择，在月光下，被遗忘。百转千回，早已物是人非；欲说还休，终于咫尺天涯；此去经年，你我终成陌路。爱你，终

18、是一朵花开至荼糜的悲伤，一只娥飞奔扑火的悲哀。1414、世界这么大，能遇见，不容易。心若向阳，何惧忧伤。人只要生活在这个世界上，就有很多烦恼，痛苦或是快乐，取决于你的内心。人不是战胜痛苦的强者，便是屈服于痛苦的弱者。再重的担子，笑着也是挑，哭着也是挑。再不顺的生活，微笑着撑过去了，就是胜利。1515、孤独与喧嚣无关，摩肩接踵的人群，演绎着身外的花开花谢，没谁陪你挥别走远的流年。孤独与忙碌迥异，滚滚红尘湮没了心境，可少了终点的奔波，人生终究一样的苍白。当一个人成长以后，在他已经了解了世界不是由鲜花和掌声构成之后，还能坚持自己的梦想，多么可贵。1616、生活除却一份过往和爱情外，还是需要几多的遐思。人生并不是单单的由过往和爱情符号所组成的，过往是人生对所有走过岁月的见证；因为简单，才深悟生命之轻，轻若飞花，轻似落霞，轻如雨丝；因为简单，才洞悉心灵之静，静若夜空，静似幽谷，静如小溪。