码垛机器人毕业设计说明书

目录第一章绪论...............................................................11.1课题的背景、来源及意义.................................................11.2码垛机器人的发展进程及发展趋势.........................................11.3课题的设计内容.........................................................2第二章码垛机器人总体结构设计...............................................32.1方案的确定.............................................................32.2总体设计思路...........................................................6第三章码垛机器人腕部和腰部设计..............................................73.1码垛机器人腕部设计....................................................73.1.1减速机的计算与选型.................................................73.1.2联轴器的计算与选型.................................................83.1.3轴承的选型........................................................103.2码垛机器人腰部设计....................................................113.2.1腰部电机选型......................................................113.2.2腰部联轴器计算选型................................................123.3本章小结..............................................................13第四章码垛机器人手臂结构及其驱动系统设计...................................144.1平面机构受力分析......................................................144.2手臂关节轴承的选型与校核..............................................154.3销轴校核..............................................................164.3.1后大臂与支架销轴联接校核..........................................164.3.2后大臂与小臂销轴联接校核..........................................174.3.3前大臂与支架销轴联接校核..........................................184.3.4前大臂与小臂销轴联接校核..........................................184.3.5其它销轴联接校核..................................................184.4竖直滚珠丝杠螺母副的计算与选型........................................194.4.1最大工作载荷的计算................................................194.4.2最大动载荷的计算..................................................194.4.3初选滚珠丝杠副型号................................................204.4.4传动效率计算......................................................204.4.5刚度的验算........................................................214.4.6压杆稳定性校核....................................................224.5水平滚珠丝杠螺母副的计算与选型........................................234.5.1最大工作载荷的计算................................................234.5.2最大动载荷的计算..................................................234.5.3初选滚珠丝杠副型号................................................24内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4.5.4传动效率计算......................................................244.5.5刚度的验算........................................................244.5.6压杆稳定性校核....................................................254.6水平滚动导轨副的计算选型..............................................264.6.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择............................264.6.2额定行程寿命的计算................................................284.7竖直滚动导轨副的计算选型..............................................304.7.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择............................304.7.2.额定行程寿命L的计算..............................................30第五章PRO/E建模和仿真.....................................................325.1主要部件建模及其简介..................................................325.1.1轴承建模的主要过程................................................325.1.2机器人的主要部件及装配模型........................................355.2三维机构运动仿真的基本介绍............................................375.2.1机构运动仿真的特点................................................375.2.2机构运动仿真的工作流程............................................375.2.3机构仿真运动装配连接的概念及定义..................................375.2.4机构的仿真运动....................................................38第六章ANSYS有限元分析....................................................39结论........................................................................45参考文献....................................................................46谢辞........................................................................47内蒙古工业大学本科毕业设计说明书1第一章绪论1.1课题的背景、来源及意义近几十年来，随着我国经济持续发展及科学技术的突飞猛进，机器人在码垛机、弧焊、喷涂、点焊、搬运、涂胶、测量等行业有着越来越广泛的应用。机器人是一个在三维空间中具有较多自由度，并能实现诸多拟人动作和功能的机器。工业机器人则是在工业生产上应用的机器人，是一种典型的机电一体化装置。工业机器人是用来搬运材料零件工具等可再编程的多功能机械手。它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果。码垛技术是物流自动化技术领域的一门新兴技术，所谓的码垛就是按照集成单元化思想，将一件件物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现物料的搬运、装卸、运输、存储、等物流活动。在物体的运输过程中除了散装的物体和液体外，一般的物体都是以码垛的形式进行存储或组装，这样即可承载更多的物体，又可节省空间。随着物流的飞速发展以及科技的突飞猛进，码垛技术应用越来越广泛，尤其是在环境较恶劣或人工很难做到的情况下。包装的种类、工厂环境和客户需求，物体的安全性等，使得码垛成为越来越艰巨的任务，为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在不断地发展改进，如从机械手到操纵它的软件，现在对灵活性的需求也在不断增加。码垛机器人是一种具有特殊功能的垂直多关节型机器人，广泛应用于石油、化工、食品加工、饮料等领域。可通过主计算机根据不同的物料包装、堆垛顺序、层数等参数进行设置实现不同型包装的码垛要求。而机器人码垛技术是自动化物料后处理成套设备中的关键技术之一，随着自动称重、包装技术的发展和性能指标的提高，对码垛技术也提出了更高的要求。码垛机器人手臂应具有一定的刚度和强度，防止弹性变形和断裂。手腕搬运的东西较重，这对其精度提出了更高要求。为满足自动化生产线产品搬运及码垛的要求,本课题要求设计一种码垛机器人的机械结构部分。结合机、电、软、硬件各自特点和优势互补的基础上，对码垛机器人整体机械结构、传动系统进行分析和设计，提出了一套经济型设计方案。1.2码垛机器人的发展进程及发展趋势自从２０世纪８０年代，我国码垛机器人在国家支持下，通过“七五”、“八五”科技内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2攻关，经过几十年的发展，我国在机器人领域取得了很大成就。按机器人的发展进程，分为三代机器人。第一代机器人，具有示教再现功能或具有可编程的NC装置，但对外部信息不具备反馈能力；第二代机器人，不仅具有内部传感器，能获取外部环境信息。虽然没有应用人工智能技术，但是能进行机器人-环境交互，具有在线自适应能力；第三代机器人，具有多种智能传感器，能感知和领会外部环境信息。目前码垛机器人的应用主要在以下两个方面。恶劣工作环境，危险工作场合.这个领域的做业是一种有害于健康，并危及生命或不安全因素很大而不宜于人去干的作业。例如在冲床上下料、采矿、锻造等。第二个是自动化生产领域。码垛机器