苹果装箱机械手设计.zip

毕业设计说明书(论文)作作 者者:学学 号：号：学学院院(系系):专专 业业:题题 目目:苹果装箱机械手设计指导者：指导者：评阅者：评阅者：2016 年 6 月毕 业 设 计 说 明 书（论 文）中 文 摘 要毕 业 设 计 说 明 书（论 文）中 文 摘 要本课题最终目的在于研制一套自动装箱机械手用于苹果自动生产线取代人工装箱工作，以实现成型工序参数的稳定性。设计了一种苹果自动装箱机械手，利用步进电动机带动手臂进行上下移动和水平垂直旋转，通过气压驱动机械手抓取和松放，能够实现全自动装箱放各种型式和材料的苹果。本次设计的苹果自动装箱机械手由底座、传送机构、臂部升降机构、臂部摆动机构、吸盘等构成。本次设计首先，通过对苹果自动装箱机械手结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了总体结构方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计与校核；最后，通过 AutoCAD 制图软件绘制了苹果自动装箱机械手装配图及主要零部件图。通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用 AutoCAD 制图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。关键词：苹果，装箱机械手，滚珠丝杠，齿轮，轴毕 业 设 计 说 明 书（论 文）外 文 摘 要毕 业 设 计 说 明 书（论 文）外 文 摘 要Title Title Apple packing manipulator design Apple packing manipulator designAbstractAbstractThe ultimate goal of this project is to develop a set of automatic packing machine for automatic production line of apple to replace the manual packing,in order to achieve the stability of the forming process parameters.An apple automatic packing manipulator is designed,using step motor drive the arm of under movement and vertical rotation,through the air pressure drive manipulator and release,can realize the automatic packing for various types and materials of apple.The design of Apples automatic packing machine hand by the base,the transmission mechanism,the arm of the lifting mechanism,the arm swing mechanism,sucker,etc.This design first,through apple automatic packing machine for the structure principle and analysis,this analysis is proposed based on the overall structure of the program;then,the main technical parameters were calculated to select;then,of the main parts were designed and checked.Finally,through the AutoCAD drawing software drawn apple automatic packing machine for assembly and major parts of the map.Through the design,the consolidation of the University of the professional knowledge,such as:mechanical principles,mechanical design,mechanics of materials,tolerance and interchangeability theories,mechanical drawing;master the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software,for the future work in life is of great significance.Key words:Key words:apple,packing machine,ball screw,gear,shaftI目 录1 绪论.11.1 研究背景及意义.11.2 机械手简介.11.3 机械手国内外研究现状.21.4 机械手发展趋势.32 方案设计.42.1 设计要求.42.1.1 功能要求.42.1.2 参数要求.42.2 机械手的构成.42.2.1 执行机构.42.2.2 驱动机构.52.2.3 控制系统.52.3 总体方案设计.52.3.1 总体方案拟定.52.3.2 升降机构方案.62.3.3 摆动机构方案.73 升降机构的设计.83.1 电动机的选择.83.1.1 根据脉冲当量和最大静转矩初选电机型号.83.1.2 启动矩频特性校核.93.2 滚珠丝杆副的选型与校核.93.2.1 型号选择.103.2.2 校核计算.113.3 导轨的选型与校核.113.3.1 导轨的选型.113.3.2 滑动导轨副的计算、选择.123.4 轴承及键的校核与寿命计算.144 摆动机构的设计.164.1 电动机的选择.164.1.1 电机轴的转动惯量.164.1.2 电机扭矩计算.174.2 齿轮传动的设计.184.2.1 选精度等级、材料和齿数.184.2.2 按齿面接触疲劳强度设计.184.2.3 按齿根弯曲强度设计.20II4.2.4 几何尺寸计算.214.3 旋转轴及轴上零件的设计与校核.224.3.1 尺寸与结构设计计算.224.3.2 强度校核计算.234.3.3 键的校核与寿命计算.254.4 摆臂设计.254.5 吸盘的选择.255 控制系统设计.275.1 CPU 与存储器.285.2 中断处理电路.335.3 8279 键盘、显示.37总 结.44参考文献.45致 谢.46附 录.47附录 1.47附录 2.56 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文）第 1 页 共 60 页1 绪论1 绪论1.1 研究背景及意义1.1 研究背景及意义苹果在运输过程中容易磕碰、挤压等导致破损后腐烂，因此苹果必须装箱运输，我国苹果产量巨大，每年到丰收季节均会有大量苹果等待装箱，如果均靠人力会耗费大量人力及时间，不仅容易使工人作业疲劳而且容易错过最佳上市时间，因此希望设计出苹果装箱机械手，实现苹果自动装箱。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：（1）以提高生产过程中的自动化程度：应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。（2）以改善劳动条件，避免人身事故：在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产：应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。综上所述，有效的应用机械手，是发展机械工业的必然趋势。1.2 机械手简介1.2 机械手简介到目前为止，世界各国对“机械手机械手”还没有做出统一的明确定义。通常所说的“机械手机械手”是一种能模拟人的手、臂的部分动作，按照予定的程序、轨迹及其它要求，实现抓取、搬运或操纵工具的自动化装置。而“机械手”一般具有固定的手部、固定的动作程序（或简单可变程序）、一般用于固定工位的自动化装置。因为国内外称作“机械手机械手”、“机械手”、“操作机”的这三种自动化和半自动化装置，在技术上有某些相通之处，所以有时不易明确区分，就它们的技术特征来看，其大致区别如下。“机械手”（Mechanical Hand）：多数是指附属于主机、程序固定的自动抓取、操作装置（国内一般称作机械手或专用机械手）。如自动线、自动线的上、下料，加工中心的自动换刀的自动化装置。本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文）第 2 页 共 60 页1.3 机械手国内外研究现状1.3 机械手国内外研究现状机械手机械手（Industral Robot,简称 IR）是 1960 年由美国金属市场报首先使用的，但这个概念是由美国 GeorgeCPevol 在 1954 年申请的专利“程序控制物料传送装置“时提出来的。在这专利中所记述的机械手机械手，以现在的眼光来看，就是示教再现机械手。随后，美国的 Unimation 公司和美国的机械铸造(AMF)公司于 1962 年分别制造了实用的一号机，并分别取名为 Unimate 和 Versatran。Unimate 机械手外形类似坦克炮塔，采用极坐标结构，而 Versatran 机械手采用圆柱坐标结构。上述两种机械手成为机械手结构的主流，美国通用汽车公司和福特汽车公司在其金属冷热加工中，采用这类机械手进行压、铸、冲压等上、下料，收到了良好的效果。美国的机械手机械手技术的发展，大致经历了以下几个阶段：19631967 年为实验定型阶段。19631967 年，万能自动公司制造的机械手机械手供用户做工艺实验。1967 年，该公司生产的机械手机械手定型为 1900 台。19681970 年为实验应用阶段。这一时期，机械手机械手在美国进入应用阶段。例如美国通用汽车公司 1968 年订购了 68 台机械手机械手；1969 年又自行研制出SAM 型机械手机械手，并用 21 台组成了点焊小汽车车身的焊接自动线。1970 年至今一直出于技术发展和推广应用阶段。19701972 年，机械手机械手处于技术发展阶段。1970 年 4 月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国机械手机械手会议。据当时统计，美国已采用了大约 200 台机械手机械手，工作时间共达 60万小时以上。与此同时，出现了所谓高级机械手，例如森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制 50 台机械手机械手的系统。在欧洲第一台机械手机械手是 1963 年瑞典 Kavieldt 公司发表的第一台操作机。日本在六十年代初期就开始研制固定程序控制的机器手，并从其他各国引进了用于不同生产过程的机械手，并获得迅速，很快研制出日本国产华的机械手机械手，技术水平很快赶上了美国并超过了其它国家，目前机械手机械手在日本已得到迅速发展并很快得到普及。我国虽然开始研制机械手机械手仅比日本晚 56 年，但由于种种原因，机械手机械手的技术发展比较慢。但目前已引起了有关方面的极大关注。除了引进、消化、仿制外，已经具备了一定的独立设计和研制能力。在 1958 年新疆维吾尔自治区成立 30 本科毕业设计说明书（论文）本科毕业设计说明书（论文）第 3 页 共 60 页年大庆站展览馆展出了由新疆机械局研制的跳舞机械手阿依古丽。在 1986 年地十六届广交会上，成都电讯工程学院研制的第三代仿人机械手成蓉小姐已经用汉语或英语向来宾问好，并能简要的介绍的展览产品及回