開題報(bào)告-數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手設(shè)計(jì)及仿真分析

附件4：XX設(shè)計(jì)（XX）開題報(bào)告題目：數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手設(shè)計(jì)及仿真分析院系：專業(yè)：學(xué)號：姓名：導(dǎo)師：20XX年05月教務(wù)處制XX設(shè)計(jì)（XX）開題報(bào)告1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景1、選題背景隨著社會進(jìn)步和科學(xué)的技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的操作方式也發(fā)生這革命性的改變從手工坊式的勞動，逐步演變成自動化，智能化的生產(chǎn)方式，人類也逐漸無法完成某些生產(chǎn)過程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)的需要出現(xiàn)了特殊的生產(chǎn)工具——機(jī)械手。工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景目前，我國大多數(shù)工廠的生產(chǎn)線上數(shù)控機(jī)床裝夾工件仍由人工完成，其勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且具有一定的危險性，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)自動化的發(fā)展趨勢。為了提高工作效率，降低成本，并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)自動化生產(chǎn)的要求，針對具體生產(chǎn)工藝，結(jié)合機(jī)床的實(shí)際結(jié)構(gòu)，利用機(jī)械手技術(shù)，設(shè)計(jì)用一臺上下料裝夾機(jī)械手代替人工工作，以提高勞動生產(chǎn)率。機(jī)械手是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生過程中，機(jī)械手被廣泛的運(yùn)用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械手的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)殿起來的一門新興的技術(shù)，它更加促進(jìn)了機(jī)械手的發(fā)展，使得機(jī)械手能更好地實(shí)現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。國外機(jī)械手在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用較多，發(fā)展也很快。目前主要用于機(jī)床、橫鍛壓力機(jī)的上下料、裝夾、以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先指定的作業(yè)程序來完成規(guī)定的操作。國外機(jī)械手的發(fā)展趨勢是大力研制具有某種智能的機(jī)械手。使它具有一定的傳感能力，能反饋外界條件的變化，作相應(yīng)的變更。如發(fā)生少許偏差時候，即能更正并自行檢測，重點(diǎn)是研究視覺功能和觸覺功能。目前已經(jīng)取得一定的成績。目前世界高端工業(yè)機(jī)械手均具有高精化，高速化，多軸化，輕量化等的發(fā)展趨勢。定位精度可以滿足微米及亞微米級要求，運(yùn)行速度可以達(dá)到3m/s，良新產(chǎn)品可以達(dá)到6軸，負(fù)載2kg的產(chǎn)品系統(tǒng)總重已突破100kg。更重要的是將機(jī)械手、柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相互結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)。同時，隨著機(jī)械手的小型化和微型化，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)黄苽鹘y(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，從而向著電子信息、生物技術(shù)、生命科學(xué)及航空航天等高端行業(yè)發(fā)展。3、主要參考文獻(xiàn)：[1]王之櫟，王大康.機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社，2006[2]殷際英，何廣平.關(guān)節(jié)型機(jī)器人.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003[3]張玉如，李繼婷，李劍鋒.機(jī)器人靈巧手.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007[4]馬履中，周建忠.機(jī)器人與柔性制造系統(tǒng).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007[5]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，2001[6]Edan,Y.,Rogozin,D.,F1ash,T.，&Miles,G.E.(200)Roboticmelonharvesting.IEEETransactionsonRoboticsandAutomation,16(6).821-835[7]日本機(jī)器人學(xué)會.機(jī)器人技術(shù)手冊.北京:科學(xué)出版社，2007[8]王積偉，章宏甲，黃誼.液壓與氣壓傳動.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005[9]藤森洋三[日本]。機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990[10]四北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室.畫法幾何及機(jī)械制圖.西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社1998[11]張世昌，李旦，高航.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社，2001[12]王太辰.中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典:第五卷.江西江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002[13]StewartD.APlatformwith6-DOF(1).Proc.onInstitutionofMechanicalEngineering(London)1965,18(1):371-386.[14]申永勝·機(jī)械原理教程.北京:清華大學(xué)出版社.19992.本選題研究的主要內(nèi)容、擬采用的研究方法和手段通過對機(jī)械設(shè)計(jì)、制造及其自動化專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，總結(jié)大學(xué)所學(xué)的知識，對工業(yè)機(jī)械手各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)和功能的論述和分析，以及實(shí)際操作中的應(yīng)用情況，設(shè)計(jì)一種數(shù)控機(jī)床專用夾具的物料裝夾機(jī)械手。重點(diǎn)針對機(jī)械手的手爪、手腕、手臂、腰座等各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及機(jī)械手控制系統(tǒng)（傳動系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)）進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。基于PLC對機(jī)械手的控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入細(xì)致的設(shè)計(jì)，通過對數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手作業(yè)的工藝過程和控制要求的分析，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件電路，同時編制機(jī)械手的控制程序。力爭設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。1、本課題主要完成的內(nèi)容及方案（1）選取合適的軸，并確定其特征參數(shù)（2）選取機(jī)械手的坐標(biāo)型式和自由度（3）設(shè)計(jì)機(jī)械手個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手腕，手臂等部件的設(shè)計(jì)（4）電動傳動的系統(tǒng)設(shè)計(jì)（5）機(jī)械手的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2、該裝夾機(jī)械手完成的如下的循環(huán)動作手臂前伸→手指夾緊抓取→手臂縮回→機(jī)身回轉(zhuǎn)180度→手腕回轉(zhuǎn)90度→手臂前伸→手臂下降→手指松開→手臂上升→手臂縮回→機(jī)身回轉(zhuǎn)復(fù)位→手腕回轉(zhuǎn)復(fù)位→待料控制系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)手臂控制系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)手臂手腕手部立柱位置檢測裝置采用PCL控制變頻調(diào)速三相異步電機(jī)信息反饋圓形立柱圓形立柱繼電器控制機(jī)械夾抓及開合繼電器控制機(jī)械夾抓及開合采用連桿機(jī)構(gòu)完成手臂運(yùn)動3.本選題的創(chuàng)新點(diǎn)、前期研究基礎(chǔ)1、創(chuàng)新點(diǎn)由于機(jī)械手手臂運(yùn)動為多方向運(yùn)動（采用連桿機(jī)構(gòu)來完成機(jī)械臂的運(yùn)動），且考慮到裝夾工件的形狀大小差異可能較大，以及機(jī)械手的動態(tài)性能及運(yùn)動的穩(wěn)定性，安全性和較高位移精確度要求，因此選擇電動傳動方式。通過變頻調(diào)速三相異步電機(jī)驅(qū)動，采用PCL控制系統(tǒng)。從而大大提高數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手的相關(guān)性能。前期研究基礎(chǔ)前期通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料、觀看視頻、閱讀相關(guān)文獻(xiàn)及通過老師的指導(dǎo)開展對數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算工作，目的在于熟悉數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手的工作原理，并系統(tǒng)地運(yùn)用所學(xué)過的知識擬定數(shù)控機(jī)床裝夾機(jī)械手結(jié)構(gòu)方案，并對該機(jī)械手結(jié)構(gòu)的主要零件進(jìn)行選型和強(qiáng)度計(jì)算，處理了解該機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種問題，提高其對機(jī)械系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力；另外，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生閱讀中外文科技文獻(xiàn)、查閱并利用文獻(xiàn)資料以及獨(dú)立撰寫科技論文的能力。4.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排第7學(xué)期第14周查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，泛讀文獻(xiàn)，歸納總結(jié)。第15周精讀文獻(xiàn)資料，形成開題報(bào)告初稿。第16周與導(dǎo)師一起對開題報(bào)告進(jìn)行修改并定稿，確定研究方案。假期（1月至2月）相關(guān)軟件的學(xué)習(xí)，相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)，依照研究方案進(jìn)行設(shè)計(jì)、建模，并完成圖紙初稿繪制。第8學(xué)期第1周完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、圖紙、模型、及仿真分析過程。第2周完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、圖紙、模型、及仿真分析過程。第3周完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、圖紙、模型、及仿真分析過程。第4周完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、圖紙、模型、及仿真分