开题报告-四自由度机械手虚拟样机设计.doc

山 东 大 学本科毕业论文（设计）开题报告姓 名:学 号:学 院:机械工程学院专 业:机械设计制造及其自动化指 导 教 师:填 表 日 期:2013.3.15山东大学教务处制论文（设计）题目四自由度机械手虚拟样机设计论文（设计）类型基础理论选题来源指导教师科研项目国家项目应用研究部省(市)项目开发研究学校项目生产单位自 拟论文（设计）的主要内容、理论意义和应用价值：一、国内外研究现状 机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。 现在的工业机械手驱动方式，大多采用电机驱动。电机驱动的工业机械手，具有精度高、驱动力大、响应快等优点。然而采用电机驱动，必须使用减速机构以增大力矩，因此，采用电机驱动方式的机械手的体积会相对较大，因而限制了电机驱动机械手的应用。随着气动技术的高速发展，又由于气压驱动具有其他驱动方式所没有的一些优点，如成本低、高性价比、无污染、结构简单、抗干扰能力强等，因而越来越多的工业机械手，采用气动控制，因而气动技术也得到了迅速发展。二、主要内容1、收集、整理、阅读参考资料及相关文献，熟悉ADAMS、SOLIDWORK、ANSYS软件的使用。完成20000字符以上的相关英文资料翻译，完成开题报告。2、针对四自由度机械手性能要求进行总体方案的设计及比较论证，提出合理的传动方案、动力供给方案和控制系统方案等。绘制总装配图。3、确定传动方案，对主要传动部件进行选型及校核，完成传动系统图。4、绘制相应部装图和零件图。进行整机运动仿真及主要承载构件的有限元强度分析。5、完成15000字以上的设计说明书。机械手运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。在考虑机械手用途、成本及技术难度等问题后，本论文选择机械手的自由度为4个，末端执行器（夹持器）可以自由开合，能够完成物体的抓、移、放动作。机械手的原理如图1所示。图1 机械手的原理图虽然为了提高机械手的通用性和灵活性，可以通过增加关节的数量来增加自由度数来实现。但是相应的，自由度越多，结构越复杂，控制越困难，成本也就越高。四自由度机械手是目前工业领域最常见的机械手，能够完成焊接、搬运、喷涂、装配等多种工作，广泛应用于机械制造行业。因此，选择了四自由度机械手作为设计对象。 执行机构由抓取部分（手部）、臂部、底座等部分组成，有些机械手还具有行走机构。从机构学的角度来分析，机械手结构可以看作由一系列连杆通过旋转关节（或移动关节）连接起来的开式运动链。三、机械手的应用价值 机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。 目前国内的汽车的A、B柱等零件大多数是由高温金属板材冲压而成，其生产线构成主要由叉车板材原料入位机械手抓取上料高温加热电炉900高温板材出炉机械手抓取上料冲压机床冲压机械手抓取下料传输线组成。如果通常上述生产线由国外进口，设备造价高，维护极为不易，这样对于企业来说就非常不划算。国内的炉具和冲床以及模具都能完全满足生产要求的，缺乏的是将这些设备连接在一起变成一条自动化生产线的整合能力，而在整个过程中，机械手的设计无疑是最关键的一环。主要参考书目：1 郭洪红. 工业机器人技术M. 西安：西安电子科技大学出版社，2006.2 肖南峰. 工业机器人M. 北京：机械工业出版社，2011.3 蔡自兴. 机器人学M.北京：清华大学出版社，2006.4 宋伟刚.机器人机械系统原理、理论方法和算法M.沈阳：东北大学出版社，2001.5 李磊，黄恺，高奇. Pro/E产品装配与机构仿真M. 北京：化学工业出版社，2010.6 吴宗泽等. 简明机械零件设计手册M. 北京：中国电力出版社，2011.7 孙树栋. 工业机器人技术基础M. 西安：西北工业大学出版社，2006.8 李云江. 机器人概论M. 北京：机械工业出版社，2011.9 梁喜凤，王永维，苗香雯. 番茄收获机械手机构尺寸优化设计J. 机械设计与研究，2008，24：3266.10 李基亮，肖南峰. 五指形放任机械手的设计与实现及示教 J. 计算机工程与应用，2008，44：193196.11 孙群，张民，孙霖. 基于虚拟样机技术的四自由度机械手设计与仿真J. 农机化研究，2009，5：15215412 管永忠. 工业机械手的设计探析J. Equipment Manufactring Technology，2011，5：5052.毕业论文（设计）写作计划（ 2013 年 2 月 25 日 至 2013 年 6 月 5 日）各阶段工作时间论文（设计）各阶段工作内容及要求检查方式检查情况2.26-3.83.9-3.3.183.19-3.283.29-4.74.8-4.174.18-4.274.28-5.75.8-5.175.18-5.275.28-6.5选定毕业论文题目，查阅相关文献，了解毕业设计相关背景。填写开题报告，设计任务书。查找相关论文，分析课题内容，合理制作计划。确定机械手的使用环境。学习adams软件，solidworks软件。同时继续搜集相关资料，为后续工作准备。翻译英文文献。进行总体结构设计分析。选择合理的机械结构。利用solidworks进行三维造型。画出零件，并进行装备。结合过程中出现的问题进行修正。毕业实习利用adams进行优化分析。结构受力分析等。结合优化分析结果，利用cad