爬樓液壓舉升機(jī)器人三維建模仿真開(kāi)題報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題 目：爬樓液壓舉升機(jī)器人 三維建模仿真 院 （部）：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化班 級(jí)：機(jī)械103班姓 名：王士豪學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：呂志杰完成日期：2014年4月 17 日山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告班級(jí)：機(jī)械113 班 姓名：常程論文題目直流電動(dòng)機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-檢測(cè)及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、 選題背景和意義： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,液壓技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展, 液壓技術(shù)已經(jīng)成為了一門(mén)影響現(xiàn)代機(jī)械裝備技術(shù)的重要基礎(chǔ)學(xué)科和基礎(chǔ)技術(shù)，人們對(duì)液壓技術(shù)認(rèn)識(shí)和運(yùn)用有了更加深刻的了解。 液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳動(dòng)和控制的一種傳動(dòng)形式。利用有壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件

2、控制之后來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。因而在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車(chē)、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床行業(yè)中，液壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。隨著原子能、空間技術(shù)、電子技術(shù)等方面的發(fā)展，液壓技術(shù)向更廣闊的領(lǐng)域滲透，發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制和檢測(cè)在內(nèi)的一門(mén)完整的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)今，液壓技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化傳動(dòng)與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一，世界各國(guó)對(duì)液壓工業(yè)的發(fā)展都很重視，所以采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。如發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的95%的工程機(jī)械、90%的數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線(xiàn)都采用了液壓傳動(dòng)。在當(dāng)前的社會(huì)背景下，對(duì)于一些比較重的貨物或者儀器設(shè)備，如果繼續(xù)按照傳統(tǒng)的方式-人工搬運(yùn)的話(huà)，很明顯需要

3、很多的人力，同時(shí)在搬運(yùn)的過(guò)程中也需要花費(fèi)很多時(shí)間和金錢(qián)?；谝簤杭夹g(shù)的一天天走向成熟，液壓設(shè)備在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如工廠生產(chǎn)線(xiàn)，液壓成型機(jī)，在汽車(chē)維修廠中的液壓舉升機(jī)等等。這些都是利用液壓油產(chǎn)生的液壓力承受較大的載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的。因此將液壓技術(shù)運(yùn)用到舉升貨物這一領(lǐng)域是可行的，利用這一技術(shù)制造出的爬樓液壓舉升機(jī)器人可以代替多個(gè)人去完成相同的工作量，同時(shí)也可以減少工作的時(shí)間，提高工作的效率，還有就是可以節(jié)約經(jīng)費(fèi)?？梢?jiàn)，爬樓液壓舉升機(jī)器人有著眾多的優(yōu)點(diǎn)，為人們的生活和工作帶來(lái)了眾多的便利。二、課題設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析：爬樓液壓舉升機(jī)器人設(shè)計(jì)：爬樓液壓舉升機(jī)器人要準(zhǔn)確快速完成既定的動(dòng)作需要好的液壓及控制

4、部分來(lái)支持，額定流量取決于主壓縮缸的壓縮比，根據(jù)工作要求確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù)、系統(tǒng)原理圖，進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)計(jì)算，合理的選擇和確定液壓元件，對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)性能進(jìn)行校驗(yàn)。而控制部分則采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),如何使爬樓液壓舉升機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作進(jìn)行的有序,不發(fā)生沖突是最關(guān)鍵的,可以采用增加時(shí)間繼電器和限位開(kāi)關(guān)來(lái)保證動(dòng)作順利進(jìn)行。三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真需要用到SolidWorks來(lái)完成，所以對(duì)SolidWorks的學(xué)習(xí)、掌握及熟練應(yīng)用也具有一定的難度。(1) 利用Solidworks進(jìn)行實(shí)體建模時(shí)，需要對(duì)實(shí)體的尺寸要有很?chē)?yán)格的要求，根據(jù)實(shí)體的特征需要選擇合適的方式進(jìn)行建模，如拉伸、除料、旋轉(zhuǎn)等。在此次建模中，

5、對(duì)于輪子和液壓缸的建模比較繁瑣和麻煩。(2) Soliderworks三維仿真的另一個(gè)困難就是實(shí)體的裝配問(wèn)題，裝配過(guò)程中需要明確各個(gè)零件的位置關(guān)系，根據(jù)位置關(guān)系選擇合適的配合類(lèi)型。在此過(guò)程中，需要細(xì)心查所有零件的安裝位置，比較困難。對(duì)于小零件，如螺釘、螺帽、墊圈等，需要量比較大，需要重復(fù)配合，顯得繁瑣。三、調(diào)研報(bào)告（文獻(xiàn)綜述）： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)搬運(yùn)貨物這方面有了更高的追求，人們希望省時(shí)，省力，更省錢(qián)。以山東建筑大學(xué)為例，我們機(jī)電學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室都在二樓，有實(shí)驗(yàn)室就有實(shí)驗(yàn)設(shè)備。就我們學(xué)習(xí)機(jī)械的，必不可少的就是大型的機(jī)械設(shè)備或者其他的體積小但是很重的設(shè)備，然而將這些設(shè)備搬上樓卻成為了老師們

6、的難題，每次都必須找好幾個(gè)同學(xué)過(guò)來(lái)幫忙搬，有時(shí)還找不到幫忙的同學(xué)。這種傳統(tǒng)的方式又累，又不省時(shí)間，還存在著一些安全問(wèn)題等。因此急需一種機(jī)器來(lái)解決這些問(wèn)題。 我們?cè)O(shè)計(jì)的爬樓液壓舉升機(jī)器人設(shè)備能夠滿(mǎn)足上述要求，下面是我們?cè)O(shè)計(jì)的液壓爬樓液壓舉升機(jī)器人的特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)與性能爬樓液壓舉升機(jī)器人設(shè)備是由上鋼板,下鋼板，七個(gè)液壓缸，導(dǎo)軌，導(dǎo)輪，導(dǎo)向軸，倒向槽，油管，液壓換向閥，單片機(jī)，液壓泵構(gòu)成。液壓泵是液壓系統(tǒng)的能源裝置，為液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓換向閥用來(lái)控制液壓油路的流通方向和中斷，從而控制液壓缸的伸縮和液壓缸保持在一個(gè)精確位置不動(dòng)。單片機(jī)用來(lái)控制液壓換向閥。上鋼板上安裝有兩個(gè)倒向槽，用來(lái)與下鋼板上安裝

7、的導(dǎo)向棍相配合。上鋼板的下面按照穩(wěn)定性分別布置著三個(gè)液壓缸，分別與液壓換向閥連接，按照液壓缸的指令進(jìn)行動(dòng)作。下鋼板安裝有兩個(gè)導(dǎo)向棍，與上鋼板的倒向槽配合。下鋼板上板面安裝有三個(gè)液壓缸，與上鋼板的液壓缸位置錯(cuò)開(kāi)。同時(shí)下鋼板的下板面安裝有四個(gè)輪子。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們所設(shè)計(jì)的爬樓液壓舉升機(jī)器人需要進(jìn)行三維零件的建模。三維仿真的相關(guān)軟件有Solidworks、UG、CAXA、PROE、3DMAX、CAD等，對(duì)于這些軟件基本上相似，但對(duì)于不同的軟件又有其不同的特點(diǎn)，抓住這些軟件的不同點(diǎn)，對(duì)于我們以后三維模型的建造有著巨大的推動(dòng)作用，更加有利于我們今后的發(fā)展。它們的特點(diǎn)分別如下：1、SolidWorks特點(diǎn)

8、：（1）具有強(qiáng)大的特征建模及零件與裝配的功能。特征建模具有實(shí)體 建模、曲面建模、鈑金建模可以對(duì)一切零件進(jìn)行繪制。其工程圖和裝 配圖的應(yīng)用也十分方便快捷。（2）其操作界面較直觀、清晰、整齊使的在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以快速審 視設(shè)計(jì)的合理性。（3）在SolidWorks中可以對(duì)零件進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)仿真。零件 裝配之后需要分析各零件之間的受力情況和運(yùn)動(dòng)仿真以檢測(cè)各零件之 間的干涉，SolidWorks可以很好地完成。 SolidWorks是一個(gè)簡(jiǎn)單、易學(xué)、易用的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，在 整個(gè)三維設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。2、CAXA的特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：（1）其兼容了AUTOCAD的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、直接讀入和編輯文字、剖

9、面線(xiàn)、多線(xiàn)、塊、表格等數(shù)據(jù)。直接對(duì)應(yīng)AUTOCAD的圖層。全面支持AUTOCAD的應(yīng)用模式。（2）具有強(qiáng)大的編輯和繪圖工具。基本的曲線(xiàn)繪圖及模塊化繪圖工具，可迅速生成復(fù)雜的工程曲線(xiàn)。具有強(qiáng)大的國(guó)標(biāo)圖庫(kù)和構(gòu)件庫(kù)。（3）可以對(duì)零件進(jìn)行仿真加工。缺點(diǎn)：（1）二維三維不相關(guān)。生成二維圖以后，要到CAXA電子圖板中去修改。 （2）草圖設(shè)計(jì)功能較弱。 （3）不支持基于約束和參數(shù)化造型。不能進(jìn)行裝配約束求解。特征造型功能較弱。生成二維圖時(shí)，沒(méi)有自動(dòng)標(biāo)注功能。沒(méi)有自動(dòng)生成網(wǎng)頁(yè)功能（SE和SW都有）。在三維上對(duì)標(biāo)注的處理不理想。沒(méi)有內(nèi)置數(shù)據(jù)管理功能。不含運(yùn)動(dòng)分析模塊。3、PROE野火版的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）支持行

10、為建模。管路設(shè)計(jì)支持軟、硬管結(jié)合，支持管理原理圖設(shè)計(jì)，支持管理流動(dòng)模擬。 （2）三維裝配支持生成裝配工藝卡。運(yùn)動(dòng)模擬支持生成運(yùn)動(dòng)包絡(luò)輪廓。支持設(shè)定柔性件。 （3）可以生成只有外形數(shù)據(jù)的包裝和與其它廠商產(chǎn)品裝配時(shí)的尺寸的三維模型。鈑金件設(shè)計(jì)包括鈑金排料。 （4）運(yùn)動(dòng)仿真的功能可以定義連接方式，定義速度加速度等。支持裝配過(guò)程動(dòng)態(tài)顯示。 缺點(diǎn)：（1）需要與WINCHILL集成，價(jià)格太貴。宜人化程度較差。部分中端三維CAD有的免費(fèi)功能需要購(gòu)買(mǎi)。如WEB瀏覽器等。4、特點(diǎn)：（1）其具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖等功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)受力分析、運(yùn)動(dòng)模擬提高設(shè)計(jì)的可靠性

11、。（2具有強(qiáng)大的復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線(xiàn)框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。（3）其曲面建模功能較強(qiáng)大，特別適用于汽車(chē)輪廓設(shè)計(jì)，汽輪葉片的設(shè)計(jì)等復(fù)雜的曲面造型設(shè)計(jì)。綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的三維建模方面多運(yùn)用直線(xiàn)、圓弧等，根據(jù)上術(shù)列舉的三維建模軟件之間的特點(diǎn)比較，我選擇運(yùn)用Solidworks來(lái)進(jìn)行三維仿真。對(duì)于初學(xué)者而言，建議運(yùn)用Solidworks來(lái)進(jìn)行三維模擬，比較容易上手。 參考文獻(xiàn)： 1. 吳宗澤 羅圣國(guó)主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè) 高等教育出版社 1996.4 2. 王宗發(fā)主編 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)北京理工大學(xué)出版社 1998.2 3. 汪愷主編 機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)第三卷

12、機(jī)械工業(yè)出版社 1996.10 4. 濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì)第七版 高等教育出版社 2001.6 5. 賈耀卿主編 機(jī)械零件手冊(cè)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1995.9 6. 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 編 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè) 1985.7 7. 秦曾煌主編 電工技術(shù)第五版 高等教育出版社 1998.5 4、 方案論證： 爬樓液壓舉升機(jī)器人三維建模仿真方面： 方案一：利用UG三維繪圖軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于UG軟件的強(qiáng)大功能可以在液壓爬樓舉升機(jī)器人的上下板設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行有限元分析、承受的力分析，是個(gè)很好的選擇，但是該軟件對(duì)于操作者的熟練操作程度有著嚴(yán)格的要求，對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)物，運(yùn)用UG可能會(huì)比較麻煩。因此不選擇此方案。 方案二：運(yùn)用Solidworks進(jìn)行三維建模。SolidWorks是一個(gè)簡(jiǎn)單、易學(xué)、易用的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，在整個(gè)三維設(shè)計(jì)行業(yè)內(nèi)已被廣泛應(yīng)用。該軟件在我們大學(xué)生中應(yīng)用最多，而且用起來(lái)比較容易，比較適合用于我們的液壓舉升機(jī)器人中各類(lèi)零件的建模，比較方便。因此選用次方