畢業(yè)設計（論文）-蘋果分類包裝機械手傳送機構(gòu)及抓取部分設計.doc

摘要I蘋果分類包裝機械手傳送機構(gòu)及抓取部分設計摘要本文從生產(chǎn)實際要求出發(fā)，在對蘋果生物學特性及傳送方式進行深入研究的基礎上完成了蘋果傳送機構(gòu)和四自由度蘋果分類搬運機械手抓取部分的結(jié)構(gòu)設計。選取了合理的傳送電機，確定了傳送機構(gòu)的主要尺寸，選擇了機械手的坐標形式；設計了機械手的手部結(jié)構(gòu)；選擇了機械手的傳動方式；使用了合理的手指結(jié)構(gòu)；根據(jù)各部分氣缸所需的驅(qū)動力，確定出手指主要尺寸。對單、雙支點回轉(zhuǎn)型手指的夾持誤差分析比較后，選用單支點回轉(zhuǎn)型手指；在手部驅(qū)動桿運動時，通過兩次夾持不同直徑的蘋果來確定手部滑槽的長度。研究設計完成后的系統(tǒng)減小了對蘋果表皮的損傷，智能化程度較高。機械手具有運動靈活，占地面積小，操作簡便等優(yōu)點，因此，適宜于中小規(guī)模的水果分類搬運。關(guān)鍵詞：蘋果包裝；機械手；傳送機構(gòu)ABSTRACTIIDESIGNOFTRANSPORTANDGRASPINGMECHANISMOFMANIPULATORFORAPPLESCATEGORISEPACKINGABSTRACTThispapersetoutfromthepracticalproduction,completedthedesignofstructureofappletransportmechanismandthefourfreenessdegreemanipulatorwhichusedtoclassandtransitapplesonthebaseofdoingdeeplystudytoapplesbiologiccharacteristicandcarryingstyle.SelectedareasonableMotorsfortransmission,Calculatedanddeterminedmainsizeofthetransmissionbody.Chosenthecoordinateform,designedthehandframeandselectedthetransmissionwayofthemanipulator；madeuseofthereasonablefingerframe；Accordingtothedrivepowerwhicheachpartsofaircylindersneeded,Calculatedanddeterminedthemainsizeofthefinger.Determinedusethesinglefulcrumgyrationfingertobemorereasonableaftertheanalysisofgrasperrorbetweenthesinglefulcrumgyrationfingerandthedoublefulcrumgyrationfinger.Whenthedrivingpoleofhandismoving,thelengthofrunnercanbecountedthroughgraspdifferentdiameterapplestwotimes.Thecompletingresearchdesignsystemdecreasedtheinjurytotheappleepidermis,andtheintelligentdegreewashigher.Themanipulatorhasthemeritsofthevividmovement,smallcoveredarea,andsimpleoperationetc.Therefore,itsuitabletothesmall-scalefruitwhenclassificationandtransporting.KeyWords：Packagingofapple，Manipulator，Transportmechanism目錄III目錄摘要.IABSTRACT.II目錄.III第一章緒論.11.1蘋果分類包裝機械的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2機械手的概述.11.3機械手的組成及其分類.21.4系統(tǒng)的工作任務.41.5研究目的和意義.6第二章機械手的功能分析及總體設計方案.72.1機械手的坐標型式與自由度的選用.72.2機械手的結(jié)構(gòu)方案設計.72.3機械手的驅(qū)動方案設計.72.4機械手的主要參數(shù).82.5蘋果表面受力參數(shù).9第三章機械手手部設計.113.1手部的種類及設計注意事項.113.2手指的抓取機能及手指尺寸的計算.133.3滑槽尺寸的確定.213.4手部夾緊氣缸的選擇.23第四章蘋果傳送機構(gòu)的設計.32目錄IV4.1傳送帶的設計.324.2電機的選擇：.33第五章結(jié)論與展望.365.1主要結(jié)論.365.2展望.36參考文獻.37致謝.38第一章緒論1第一章緒論1.1蘋果分類包裝機械的發(fā)展現(xiàn)狀目前我國使用的選果機大部分是從日本、韓國進口的，不但耗費大量外匯，而且由于成本較高，在國內(nèi)的推廣使用受到了限制。為改變這一現(xiàn)狀，我國設計工作者在對國外機型進行消化、吸收和改造的基礎上，研究開發(fā)了機型小、性能優(yōu)、造價低，適宜國營場圃、批發(fā)市場和販運大戶使用的國產(chǎn)系列化新機型。國產(chǎn)選果機的占地面積一般為3152m，體積一般在2153m。工作時需要較大的動力，并產(chǎn)生一定幅度的振動，這就對選果機的使用提出了一些硬性要求，如：較大的工作空間，相對固定的工作場所和高成本安裝維護等。因此，國產(chǎn)選果機的使用也受到了一定的制約。蘋果生產(chǎn)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。2003年，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計，我國蘋果產(chǎn)量占世界蘋果總產(chǎn)量的36.4%，蘋果的主要生產(chǎn)地在山東，陜西和東北，以小規(guī)模農(nóng)戶分散種植為主要生產(chǎn)方式。由于產(chǎn)量相對較小，使用選果機進行蘋果的分類將會很不經(jīng)濟，但人工分類又存在分類精度的不確定性，因此，果農(nóng)在蘋果采摘后往往只能進行粗糙的分類，這種分類方式不但效率低，而且會使得大量的蘋果遭到降級的厄運從而使得蘋果的整體的銷售價格水平下降，這無形中就損害了廣大果農(nóng)的利益，挫傷了他們的生產(chǎn)積極性，影響了他們生活水平的提高。因此，需要設計生產(chǎn)出符合果農(nóng)需求的小型蘋果分類機械。這就是本課題蘋果包裝抓取搬運機械手的研究背景。1.2機械手的概述機械手是模仿人手的動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動機械裝置。機械手能夠代替人完成人力所不及或人所不適宜的工作。隨著機械手在各個領域的應用，對其綜合性能提出了更高的要求：專業(yè)性更強，實用性更高，經(jīng)濟性要求也已經(jīng)擺到了人們的面前，因此結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能滿足功能要求又具有一定的可靠性的小型機械手需求量越來越大。我國從50年代開始搞固定動作機械手（行程開關(guān)控制），60年代開始搞數(shù)控機械手70年代末開始搞機器人。工業(yè)機器人與智能機器人已進入我國的八.五、九.五科技發(fā)展計劃及863高技術(shù)規(guī)劃，受到各方而越來越多的重視。機械手的第一章緒論2研究和應用在我國尚屬起步階段，但已顯示出許多特殊的優(yōu)點，展現(xiàn)出了廣闊的應用前景。對于機械手在我國的研究和應用主要有：（1）機械手基礎性能的試驗以及基礎理論研究，解決制造技術(shù)存在的問題。（2）針對笨重、高溫、有毒、高粉塵，易燃易爆、單調(diào)等惡劣勞動環(huán)境，有計劃有步驟地推廣應用和研制多種機械手，用于鑄、鍛、焊以及噴漆等工業(yè)作業(yè)中。（3）提高機械手精度和運動速度，以適應高生產(chǎn)率和生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決蘋果包裝抓取搬運機械手的研究機械手的運動速度和緩沖、定位技術(shù)。解決機械手的定型設計、定點、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應問題，推進機械手設計制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）、標準化、系列化。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外研制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)中獲得廣泛的應用。1.3機械手的組成及其分類1.3.1機械手的組成機械手一般由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如圖1-1所示。執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行機構(gòu)是機械手完成握持工件實現(xiàn)所需的各種運動的機械部件，包括如分：（1）手部：即與物件接觸的部件。根據(jù)與物件接觸的不同形式，可分為夾附式。圖-機械手各系統(tǒng)之間的關(guān)系第一章緒論3（2）手腕：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。的機械手，也有不設手腕部件，將手部直接裝在手臂部件的端部。（3）手臂：是支承被抓物件、手部、手腕的重要部件。手臂的作用是帶動取物件，并按預定要求將其搬運到指定的位置。（4）機身：是機械手中用來支撐手臂的部件，安裝驅(qū)動裝置和其他裝置1.3.1.2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，通常由動力源、控置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動系統(tǒng)有液壓傳動、氣壓傳動、電力傳動和機械種形式。1.3.1.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是通過對驅(qū)動系統(tǒng)的控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照規(guī)定的要求進行工作其正確與否的一些裝置。一般包括程序控制部分和行程檢測反饋部分。1.3.2機械手的分類：1.3.2.1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：它是附屬于主機的、具有固定程序而無獨立控制系統(tǒng)的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大批量的自動化生產(chǎn)。（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、動作靈活械手。在規(guī)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